RandomRace.ru — радиопеленгация для чайников (начало)

13:10  13 мая  2016
13:10  13 мая  2016 Источник:   HabraHabr

Откуда есть пошла идея
Один мой старый приятель взялся обсуждать со мной свою новую затею — все мы в свое время увлекались приключенческими гонками, коих проводится множество в наших краях, но вот не давала человеку спокойно жить предсказуемость классической приключенческой гонки — контрольные пункты (КП) расставляются людьми, а значит их можно хоть немного предугадать.
Вот так и появился RandomRace.ru (кратко — RR).

Смотрите также: RandomRace.ru — радиопеленгация за несколько долларов (продолжение)

RandomRace.ru — радиопеленгация за несколько долларов (продолжение) Начало там. И тут внезапно я обнаруживаю на алиэкспрессе модули HC-11. Это радиоудлиннитель UART, сделанный из того же STM8S003F3P6 и субгигагерцового цифрового трансивера CC1101 фирмы TI. Стоимость модуля тоже радовала — $3.5-$8 вместе с доставкой. И понеслась.

Итак, основная идея RR — запустить гоночные КП на шарах в воздух, на некоторой случайной высоте высоте шары будут лопаться, а КП — падать на парашютах. КП будут отдавать свои GPS координаты на сервер гонки, а участники будут их потом искать. В принципе, правила соревнований составлены так, чтобы КП-зонды возвращались организаторам силами участников. Естественно, кроме тех зондов, которые отличились повышенным рандомом и улетели куда-то в за.. далеко. Такие КП приходится искать организаторам собственными силами. Так получилось, что в результате я занялся техническим решением задачи «последних 100 метров», когда орги приехали на место, найти КП очень хочется, а координаты неточные. С этой целью было задумано использовать радиопеленгацию — каждый зонд несет радиопередатчик, а организаторы несут приемник-пеленгатор.


Общие требования к передатчику:
— малый вес и объем
— питание от литий-полимерного элемента (батарея от сотового телефона)
— время автономной работы не менее суток
— низкая цена, т.к. вероятность потери устройства немалая

Общие требования к приемнику:
— умеренный вес и объем
— направленая антенна
— звуковая и визуальная индикация уровня сигнала
— время автономной работы не менее 2х часов
— дальность обнаружения приемника — от 100 метров по лесу.

Позже наша команда стала принимать участие в соревнованиях Global Balloon Space Challenge, а так же в других событиях, и, естественно, маяки применялись во всех случаях.

Частоты и антенны
От стандартных частот «охоты на лис» пришлось отказаться из-за габаритов антенн, и в результате тягостных раздумий было решено использовать частоту 433 МГц. Условно безлицензионная, не требует больших антенн, в продаже есть некоторое количество передатчиков и приемников для этого диапазона. Антенна передатчика должна быть всенаправленной, антенна приемника — наоборот, узконаправленной. В случае передатчика особого выбора не было — антенна-пружинка или печатная. Для приемника выбор шире — рамка, классическая «лисья» рамка+штырь, двойной или тройной квадрат, йога, волновой канал. Очередной вечер на форуме сахары и тягостные раздумья привели к выводу, что все-таки двойной квадрат. Это некоторый компромисс между внятным габаритом, простотой и качеством приема. Размер всей антенны порядка 18*18*8 см. Передний квадрат — разомкнутый вибратор, задний, чуть побольше, замкнутый рефлектор. Плата приемника была смонтирована в разрыве вибратора. Геометрию таких антенн желательно выдерживать максимально точно. Материал для изготовления антенны — тормозной трубка для «жигулей» и нескольких кусков оргстекла, добытых в кладовке.


Два квадрата из трубки удерживаются диагональной деталью и двумя угловыми трапециевидными пластинами в углах. Вся конструкция надежнейшим образом стянута кабельными стяжками. Для изготовления деталей я напечатал чертежи в реальном масштабе и наклеил их на оргстекло. После чего засверлил отверстия и вырезал контуры электролобзиком. Несмотря на мои опасения, антенна получилась довольно жесткой, но в то же время оргстекло оказалось слишком хрупким материалом и быстро поломалось. Во второй раз неметаллические детали антенны были сделаны по тем же чертежам на лазерном резаке из фанеры (спасибо, фаблаб-политех). К чертежам добавилась пистолетная ручка и отверстия облегчения. Для защиты от воды фанера была покрыта аэрозольным акриловым лаком.

Учимся их готовить
Для всей электроники в проекте были использованы микроконтроллеры из серии STM8 — не самые популярные, но они мне нравятся. Низкая цена, что в данном проекте одно из основных условий, богатая периферия, возможность запитать мк напрямую от Li-Po батареи, общая неприхотливость и хорошие демо платы — вот что меня привлекает в этих чипах. Стоит также отметить простоту плат, т.к. шьется мк по 1 проводу (иногда 2 — еще нужен reset). По этому же интерфейсу работает аппаратный отладчик.
Чтобы прошить микроконтроллер STM8, нужен совместимый программатор. Программатор можно купить отдельно, но проще и дешевле взять одну из плат серии STM8-что_нибудь-DISCOVERY. Для использования встроенного в плату программатора необходимо отпаять 2 перемычки и завести проводками пины с платы на целевое устройство. Лично я применяю программатор, штатно отломанный от STM8S-DISCOVERY, а для массовой перепрошивки — специальный адаптер с двумя крокодилами и двумя щупами от тестера. К сожалению, gcc не портирован для ядра STM8, приходится пользоваться бесплатными версиями платных компиляторов. В моем случае это raisonance, среда разработки — stvd.

Первая версия электроники
Передатчик
Для первой версии устройства были куплены модули фирмы Telecontrolli. Для передатчиков — RT4-433 (позже RT14-433). Поначалу это казалось хорошим вариантом. Для управления модулями в передатчике использовался один из самых дешевых MCU — STM8S003F3, в удобном для пайки корпусе SO-16. Схема банальная — собственно MCU, обязательный конденсатор, фильтрующий конденсатор в цепи питания, радиомодуль, светодиод и резистор к нему. Примерно раз в секунду передатчик издает примерно полусекундный ам-модулированный импульс с частотой 200Гц и моргает светодиодом. Эта вариация маяка пережила несколько испытаний и инкарнаций.
Применялись самопальные лутованные платы,


Китайские ПП с seeedstudio;


Антеннки — пружинки и печатные.

Так же были эксперименты с разными светодиодами и разными токами — например, была мысль, что резкие короткие вспышки неестественного синего цвета изнутри прозрачного контейнера могут помочь найти контейнер в лесу ночью. Так же варьировались радиомодули, в зависимости от конъюнктуры рынка радиодеталей.

Приемник

Для приемника-пеленгатора применялись модули RRQ14-433 от той же Telecontrolli. У модуля два выхода — принятые данные и аналоговый уровень АРУ, он же RSSI. На микроконтроллер STM8S903C заведены оба, но выход данных был на всякий случай, сигнал на нем игнорировался прошивкой. RSSI же опрашивался непрерывно при помощи встроенного АЦП контроллера. Индикация уровня сигнала должна быть двоякой — с одной стороны визуально, причем умеренно крупными цифрами, видимыми и днем, и ночью. С другой стороны, надо прицепить звук — чтобы не надо было непрерывно глядеть на индикатор. Ну и голливудские традиции такие — должно пищать. Контроллер снова был из семейства STM8S, но другой — STM8S903, снабженный встроенным источником опорного напряжения, который нужен для измерения RSSI. На роль индикатора был назначен двухразрядный 7мисегмениный светодиодный индикатор. Классические ардуиноподобные схемы с горой резисторов, динамической индикацией и прочим мне городить совсем не хотелось, поэтому в дело пошел интегральный драйвер светодиодов STP16CP05. Это 16тиканальный сдвиговый регистр со стабилизацией тока на каждом выходе, причем величина тока задается одним резистором сразу для всех выходов. 16 каналов — как раз на 2 цифры по 7 сегментов + десятичные точки. Сам индикатор — просто индикатор внятного размера с общим анодом. Звук я делал в последний момент из попавшихся под руку плейерных наушников. Наушники были подключены через резистор (чтобы не мучить МК большими токами), к прямому и инверсному выходам таймера МК. Поскольку радиомодуль требует 5В, пришлось поднять напряжение питания (2х ячеечный модельный LiPo на 800mAh) и поставить LDO на 5В (на схеме его нету).

Прошивка контроллера непрерывно меряет уровень RSSI, пытается найти там пики в момент приема радиосигнала, пересчитать их в неких «попугаев» и вывести на индикатор. Эти же попугаи конвертируются в длительность периодических «бипов». При 0 попугаев пеленгатор молчит, при 99 — непрерывно пищит. Прошивка передатчика переделывалась 100500 раз, в основном по поводу внятного пересчета RSSI. Код оттуда я никому не покажу, нельзя так людей пугать.

Первый блин.ком

Первые испытания и соревнования с применением полученной системы «найди меня» прошли в целом успешно, пеленгатор пару раз позволил найти упавший зонд в лесу. Антенна показала приемлимую направленность, зонды, как и предполагалось, можно услышать по рации. Дистанция обнаружения в лесу тоже в рамках разумного. Из неприятных открытий было то, что параметры модулей передатчика довольно сильно «гуляют» от экземпляра к экземпляру — как частота, так и мощность. Разные модули пищали на каналах 32-42, при ожидаемом 34. Уровень RSSI на приемнике тоже вел себя несколько странно, но некоторое шаманство в алгоритме приемника позволило видеть на индикаторе некоторую величину, похожую на уровень сигнала передатчика в неких попугаях. В преддверии изготовления очередной партии внезапно выяснилось, что ключевые для всего проекта модули передатчиков сильно подорожали и вообще практически исчезли из продажи. В тоске я уныло рылся в сокровищах алиэкспресса, без особой надежды найти замену.

И тут.

И тут следует продолжение.

Ссылки:
Примерно тоже самое на английском: www.randomrace.ru/2015/gsbc/preparation/transmitter/eng
RandomRace: randomrace.ru (ближайшие соревнования: www.randomrace.ru/2016/spring)
Исходники всех прошивок: sourceforge.net/projects/randomracebeacon
GBSC: www.balloonchallenge.org/teams/15
—   Поделится Новостью в Соц. Сетях

смотрите также:

RandomRace.ru — радиопеленгация за несколько долларов (продолжение)

Начало там. И тут внезапно я обнаруживаю на алиэкспрессе модули HC-11. Это радиоудлиннитель UART, сделанный из того же STM8S003F3P6 и субгигагерцового цифрового трансивера CC1101 фирмы TI. Стоимость модуля тоже радовала — $3.5-$8 вместе с доставкой. И понеслась.

Toshiba отменяет начало продаж смарт-очков Wearvue TG-01

В январе Toshiba анонсировала смарт-очки Wearvue TG-01. Новинка была ориентирована на бизнес-аудиторию и работников складов и производств, где одновременно нужны свободные руки и постоянный доступ ко всей информации. К сожалению, начало открытых продаж устройства, которое уже было доступно для предзаказа, было отменено. Первые отправки смарт-очков должны были начаться 29 февраля, согласно информации, поступившей от Toshiba во время анонса аксессуара.

Первое поколение Samsung Galaxy A5 начало обновляться до Android 6.0

Компания Samsung продолжает обновлять свои мобильные устройства до операционной системы Android 6.0. Интересно, что апдейт получают не только новые модели: время от времени производитель вспоминает и об устройствах, выпущенных больше года назад. Например, на днях стало известно о выходе обновления до Android Marshmallow для первого поколения Samsung Galaxy A5. Сейчас обновление доступно только в нескольких регионах Европы и в Южной Африке, однако в будущем ситуация должна измениться.

Energizer представляет аккумуляторы AA и AAA из вторичного сырья

Американская компания Energizer представила аккумуляторы типоразмера АА и ААА, основой которых стали переработанные старые аккумуляторы. Около 4% использованного сырья приходится на отслужившие свой срок блоки питания, в том числе и на аккумуляторы гибридных автомобилей. Таким образом, стараниями сотрудников компании Energizer аккумулятор Toyota  Prius в один прекрасный день может превратиться в батарейку для детской игрушки.

Nexus 6 и Nexus 6P скоро обновятся до Android 7.0 Nougat

Важным преимуществом обладания смартфоном Nexus является гарантия максимально быстрого получения обновления операционной системы Android сразу после его выхода. На этой неделе появилась хорошая новость для владельцев Nexus 6 и Nexus 6P. В официальном Twitter-аккаунте Nexus было опубликовано сообщение, которое анонсировало начало OTA-обновления на следующей неделе. Правда, изначально сообщение касалось лишь флагманского Nexus 6P, и лишь позже в комментариях появилось подтверждение выхода апдейта и для Nexus 6.

Microsoft Lumia 640 начал обновляться до Windows 10 Mobile

Хорошей новостью для всех владельцев смартфонов Microsoft Lumia 640 стало то, что польское подразделение мобильного оператора T-Mobile начало выпускать для данного девайса обновление до новейшей операционной системы Windows 10 Mobile. После обновления номер прошивки меняется на 02177.00000.15184.36002. На данный момент апдейт доступен только клиентам T-Mobile, но в скором времени установить новую версию программного обеспечения смогут все желающие. Проверить наличие доступных обновлений можно в настройках смартфона.

Инсайды #443: VKworld T1, Meizu MX6, ZOPO Speed 8 и начало обновления до Windows 10 Mobile

В свежем выпуске Инсайдов: VKworld приближается к анонсу своего первого 6-дюймового смартпэда; Meizu MX6 будет дешевле Xiaomi Mi5; подробности о неудавшемся запуске стримингового сервиса Apple TV; Windows 10 Mobile прилетела на некоторые смартфоны Microsoft Lumia 535 на Среднем Востоке; Zopo раскрыла дату анонса флагмана Speed 8. VKworld приближается к анонсу своего первого 6-дюймового смартпэда Китайская компания VKworld готовится представить 6-дюймовое мобильное устройство под названием T1, о котором нам уже доводилось слышать ранее.

Владельцы LG Spirit начали получать обновление до Android 6.0

Следом за LG Magna обновление до Android 6.0 Marshmallow начало поступать на ещё один смарфон корейского производителя -  LG Spirit. Аппараты были выпущены в прошлом году в рамках одной линейки бюджетных устройств. На данный момент долгожданный апдейт получили владельцы модели H440N, с поддержкой 4G в ряде европейских стран. Обновление доступно "по воздуху" и, как это обычно бывает, на обновление полностью всех устройств может потребовать до нескольких недель времени.

360Mini стал первым в мире 360-градусным проектором

Сегодня на рынке можно найти множество камер, предназначенных для съёмки 360-градусных видео, а вот устройств, которые позволяют посмотреть подобные видео, не так много. Компания 360-G решила исправить ситуацию, представив первый в мире 360-градусный проектор. Сбор средств на начало производства традиционно производится через краудфандинговую площадку Kickstarter. Согласно описанию, проектор 360Mini способен "бесшовно" воспроизводить панорамные фотографии и видео. Благодаря простому управлению любой, кто может нажать на кнопку, может использовать и управлять 360Mini.

Комментарии:

comments powered by HyperComments