\documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article}\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}\usepackage[utf8]{inputenc}\usepackage[czech]{babel}\usepackage{graphicx}\usepackage{fancyhdr}\usepackage{fullpage}\usepackage[top=5cm, bottom=10cm, left=2.5cm, right=2.5cm]{geometry}\textwidth 16cm \textheight 20cm\topmargin 0cm\oddsidemargin 0cm\pagestyle{fancy}\addtolength{\headsep}{30 pt}\addtolength{\footskip}{50 pt}%\fancyfoot{}%\fancyfoot{\hspace*{5cm}}%\fancyfoot[L]{\hspace{0.5cm} pomiceva}%\fancyfoot[R] {\thepage}\begin{document}\title{Technický popis Automatického vypouštěče meteorologických balónů}\author{Eva Pomíchalová}\maketitle\thispagestyle{fancy}\newpage\begin{abstract}\input{abstrakt.txt}\end{abstract}\newpage%%\begin{figure} [htbp]%%\begin{center}%%\includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG}%%\end{center}%%\end{figure}\tableofcontents\newpage\section{Automatický vypouštěč meteobalónů}Celý systém by měl být robotizovaným doplňkem sítě\href{/doku.php?id=cs:rmds}{radiových detektorů meteorů} [\ref{fig:blokcelasit}], případně pak ijejí vizuální varianty (video pozorování\textsuperscript{\href{\#fn\_\_1}{1)}} a bolidové kamery).Účelem zařízení je zpřesnění odhadu trajektorie temné dráhy meteoritu vatmosféře zavedením korekcí na proudění vzduchových mas během letu. Atím v důsledku zmenšit plochu dopadové elipsy.Údaje o proudech v atmosféře budou získány balónovou sondou vypuštěnoubezprostředně po detekci průletu bolidu atmosférou. Místo vypuštěníbalónové sondy by mělo být zvoleno automaticky na základě odhadu dráhymeteoru a známých souřadnic balónových sil v síti.Důležitou součástí systému je plně robotizovaná vypouštěcí stanice(balónové silo), která umožní vypuštění sondy ze známých souřadnic bezzásahu lidské obsluhy. Vedlejším produktem takového vývoje bude zařízeníschopné v budoucnu automatizovat i vypouštění klasickýchmeteorologických\href{http://en.wikipedia.org/wiki/Radiosonde}{radiosond}.\begin{figure}\centering\includegraphics[width=15cm, height=9cm]{img/SchemaCeleSite.png}\caption{Schéma celé sítě}\label{fig:blokcelasit}\end{figure}\subsection{Pozemní vypouštěcí box}Pozemní stanici balónové sítě bude tvořit kompaktní krabice obsahujícítechniku potřebnou k vypuštění balónové sondy. Zařízení musí býtkonstruováno tak, aby bylo schopné vydržet řádově několik roků vpohotovostním režimu, a čekat na příkaz k vypouštění sondy.\subsubsection{Technické požadavky}Většinu řídící elektroniky lze složit z modulů\href{http://www.mlab.cz/}{stavebnice MLAB}\paragraph{Komunikace se sítí stanic}\begin{itemize}\itemEthernet - modulem \href{/doku.php?id=cs:eth}{ETH01A}\itemRS232 - \href{/doku.php?id=cs:rs232single}{RS232SINGLE01A}\itemGSM (pro odlehlé oblasti)\end{itemize}Zároveň bude potřeba také vybavení pro příjem telemetrie z jižvypuštěných radiosond \textsuperscript{\href{\#fn\_\_2}{2)}} z jinýchstanic.Tyto požadavky splňuje modul\href{/doku.php?id=cs:stm32f10xrxt}{STM32F10xRxT01A}\paragraph{Napájení systému}\begin{itemize}\itemlokální (stand-alone) - Fotovoltaický panel\itemSíťové napájení (síťový adaptér + UPS)\end{itemize}\paragraph{Diagnostika poruch}\begin{itemize}\itemKontrola úspěšného startu (měření vztlaku balónu)\itemMěření teplot, tlaku plynové náplně, průtoku média do balónu.\itemVlhkost uvnitř krabice (průsak a ztráta vodotěsnosti proražením víka apodobně)\end{itemize}\paragraph{Meteorologická data}\begin{itemize}\itemZákladní meteorologická čidla (teplota, tlak, rychlost větru) - kurčení možnosti startu. \href{/doku.php?id=cs:aws}{AWS01B}\itemGPS (pozice stanice a přesný čas) log reportu o startu.\href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A}\end{itemize}\paragraph{Mechanická konstrukce}\begin{itemize}\itemSvařovaná plastová bedna s odstranitelným víkem. Dostatečně těsná, abynebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť.\itemKonstrukce navržená tak, aby umožnila vypouštění i současnýchprofesionálních balónových sond.\itemAktivace mechanických prvků přepálením vlákna\itemuzavření balónu zatavením hrdla\end{itemize}\subparagraph{Akční členy}Většina akčních členů by měla být konstruována s důrazem na maximálníspolehlivost. Akční členy proto pravděpodobně budou pružiny spřepalovacími PE pojistkami (silonové vlákno, nebo stuhapřepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů můžebýt využit modul \href{/doku.php?id=cs:nfet4x}{NFET4X01B}\hyperdef{}{firmware}{\paragraph{Firmware}\label{firmware}}\begin{itemize}\itemPozemní stanice by měla mít možnost odmítnout vypuštění na základězadané konfigurace jejího majitele.\end{itemize}Pro zajištění běhu nezávislých procesů by bylo možná vhodné využít\href{http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php}{ChibiOS/RT}\begin{figure}\centering\includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/blokoveschema1.png}\caption{Blokové schéma pozemního vypouštěcího boxu}\label{fig:blokpozem}\end{figure}\subsection{Balónová sonda}Neletový prototyp sondy bude vyvinut za použití modulů stavebnice\href{http://www.mlab.cz/Server/GenIndex/GenIndex.php?lang=cs\&path=/Modules}{MLAB}\href{/doku.php?id=cs:atmegatq32}{ATmegaTQ3201A},\href{/doku.php?id=cs:sdcard}{SDcard01B},\href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A}\subsubsection{Technické parametry}GPS na sondě by měla být udržovaná ve stavu FIX, aby pak nedocházelo kezpoždění v důsledku čekání na fix.\paragraph{Komunikace (Telemetrické údaje)}\begin{itemize}\itemPrimárním cílem je měření rychlosti a směru větru ve známých bodech.\itemGPS údaje 10Hz, textový výstup\href{http://en.wikipedia.org/wiki/NMEA\_0183}{NMEA}\itemdalší veličiny jako teploty, tlaky atd. jsou volitelné.\itemRadio maják a akustický maják?\itemRadiový přenos telemetrie v pásmu 27-450 MHz: možnost bezlicenčníchpásem (SVN: VO-R-16, VO-R-10)\itemRadiomoduly: \href{http://www.artbrno.cz}{http://www.artbrno.cz},\href{http://www.anaren.com}{http://www.anaren.com}\end{itemize}GPS je potřeba vybrat tak, aby fungovala i ve větších výškách.\textsuperscript{\href{\#fn\_\_3}{3)}}\paragraph{Napájení sondy během letu}\begin{itemize}\item\href{http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium\_battery}{Lithiový článek}(negeneruje teplo, minimální provozní teplota je -60 C)\itemHořčíková baterie (generuje teplo pro temperování elektroniky)\item\href{http://en.wikipedia.org/wiki/Silver-oxide\_battery}{Stříbro-oxidovýčlánek} Vydrží nižší provozní teploty a je ekologicky nezávadný.\itemIdeální by bylo použití\href{https://www.youtube.com/watch?feature=player\_embedded\&v=OtM6XJlynkk}{superkapacitorů}\end{itemize}Řešením problému s nízkou teplotou ve vyšších výškách by mohlo býtpředehřátí sondy při startu.\hyperdef{}{konstrukce}{\paragraph{Konstrukce}\label{konstrukce}}\begin{itemize}\itemBalón - \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Polyethylen}{PE} pytel(kvůli životnosti v zabaleném stavu - guma s časem degraduje)\textsuperscript{\href{\#fn\_\_4}{4)}}\itemMožnost dálkového odpojení balónu od sondy (ukončení stoupání)\itemPrototyp plněný \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Helium}{heliem},i ekologičtější. A vodík navíc lze vyrábět chemicky přímo běhemvypuštění sondy).\itemSplnění požadavků na bezpečnost provozu (letovou, majetkovou apersonální)\end{itemize}\begin{figure}\centering\includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/blokoveschema2.png}\caption{Blokové schéma balónové sondy}\label{fig:blokpozem}\end{figure}\subsection{Řídící systém sítě}\subsubsection{Zpracování dostupných dat}\begin{itemize}\itemOdhad vektoru meteoru v atmosféře\itemZáznam dostupných meteorologických dat pro pozdější rekonstrukci(družicové snímky, aktuálně měřené hodnoty ČHMÚ, radarové snímky)\itemsběr dat z jednotlivých stanic\itemvýpočet vektoru a výškových profilů větru\end{itemize}\subsubsection{Rozhodovací proces}Použití nějakého skriptovacího jazyka pro popis procesu\href{http://www.ros.org/wiki/}{ROS}?\begin{itemize}\itemPřidělení příkazu ke startu jednotlivým stanicím.\itemPřeplánování startu v důsledku neúspěšného vypuštění nebo zamítnutístanicí.\itemKontrola potenciálního narušení vzdušného prostoru a zakázaných zón.\end{itemize}\subsubsection{Správa systému}\begin{itemize}\itemregistrace jednotlivých stanic a správa uživatelů v kooperaci sprojektem \href{http://www.astrozor.cz/}{Astrozor}\end{itemize}\newpage\begin{thebibliography}{99}\bibitem{cement}{například síť CEMeNt}\url{http://cement.fireball.sk/}\bibitem{radiosondy}{radiosondy}\url{http://www.radiosonde.eu/}, \url{http://www.radiosonda.sk/}\bibitem{cocom}{směrnice CoCom}\url{http://en.wikipedia.org/wiki/CoCom\#Legacyi}\bibitem{moguli}{projekt Mogul}\url{http://cs.wikipedia.org/wiki/Projekt\_Moguli}\end{thebibliography}\end{document}