Polski satelita PW-Sat2 już wkrótce w kosmosie - gratka dla radioamatorów

Jakie minimalne parametry komputera wystarczą do dekodowania sygnału, może wystarczający będzie jakiś stary laptop lub PC?
Może do stacji działającej 24/7 wystarczające byłby minikomputery typu RPi?

Jak będzie można śledzić aktualne położenie satelity?

Ciekawy news, dodaję temat do śledzonych, jestem zainteresowany relacjami z prób odbioru w tym temacie.

TechEkspert wrote:

Jakie minimalne parametry komputera wystarczą do dekodowania sygnału, może wystarczający będzie jakiś stary laptop PC?
Może do stacji działającej 24/7 wystarczające byłby minikomputer typu RPi?

Jak będzie można śledzić aktualne położenie satelity?

Ciekawy news, dodaję temat do śledzonych, jestem zainteresowany relacjami z prób odbioru w tym temacie.

4 GB RAM byłoby rozsądnym minimum oraz 64-bitowa architektura. Tak samo 2 rdzenie też byłyby minimum. Najlepszym sposobem będzie pobranie i uruchomienie aplikacji desktopowej: https://radio.pw-sat.pl/communication/desktopsoftware
Następnie proponuję puścić plik IQ, według instrukcji tutaj: https://github.com/PW-Sat2/HAMRadio/wiki/Testing-your-ground-station

Nie wypuszczamy kompilacji na RPi. Stary laptop lepiej się sprawdzi w tym przypadku, jeśli ma to działać out of the box.

Aktualne położenie satelity można określić na podstawie pliku TLE (two-line element set), który dostarczany jest przez NORAD (North American Aerospace Defense Command). Amerykanie mają system radarów, który na bieżąco śledzi wszystkie obiekty na orbicie i liczy ich orbity. Udostępniają te dane publicznie (oczywiście, jeśli obiekt nie jest utajniony). Następnie plik TLE ładuje się do Orbitrona albo GPredicta i widać na żywo położenie satelity.

W tym momencie wiemy, że satelita będzie na orbicie 575 km o inklinacji 97.75 stopnia. Dokładne TLE otrzymamy dopiero w kilka godzin, do kilku dni po wystrzeleniu. Będziemy te dane przekazywać na Twitterze: https://twitter.com/PWSat2

Oczywiście zapraszamy do zadawania pytań tutaj zarówno o samym satelicie, jak i o sprawach radiowych.

Gdy misja będzie angażowała nieco mniej czasu warto pojawić się w Artykułach i zaprezentować ciekawostki związane z budowaniem satelity, oraz procesem testów, umieszczenia na orbicie, i prowadzenia misji. Przydadzą się też informacje o segmentem naziemnym. Czy macie długoterminowy plan umieszczania kolejnych satelit?

Być może w przyszłości warto pomyśleć o aplikacji na raspberry pi i podobne platformy,
tutaj przykładowa praktyczna realizacja odbiornika ADS-B: https://www.flightradar24.com/build-your-own

Działanie out of the box i wykorzystanie SDR w postaci taniego dongla DVB-T daje szeroką dostępność i niski punkt wejścia w eksperymenty.

To co teraz widzimy na https://radio.pw-sat.pl/ to faktyczne ramki danych z CUTE-1 (CO-55) czy symulacja?

W sprawie anteny, czy przy podanych parametrach PW-Sat2 minimalne warunki antenowe to antena GP, antena antena śrubowa lub crosed dipole, a może Yagi-Uda na rotorze?

Zapytam jeszcze o modulację, gdyż większość osób skorzysta pewnie z SDR, ale osoby posiadające skanery lub transceivery mogą osiągnąć ciekawe efekty, jakie parametry poza możliwością obioru w paśmie UHF powinien posiadać taki odbiornik?

Opisaliście sposób przesyłu danych modulacją BPSK (modulacja fazy, dwa symbole 0 lub 1), z przepływnością 1200bps (lub więcej),
natomiast dane przesyłane w ramkach AX.25.
Do tej pory jest sprawa jasna, zarówno w kwestii modulacji, jak i sposobu ramkowania danych.
Aby efektywnie wykorzystać kanał komunikacji należy wykorzystać wybraną modulację, natomiast aby nadać sens napływającemu strumieniu bitów wykorzystujemy standard AX.25, ale scrambling to dla mnie coś nowego.

Do czego służy i jak działa scrambling?

Czy obecnie dostępny jest jakiś satelita pracujący taką samą modulacją i formatem ramki, aby przetestować w praktyce swój odbiornik?

Ja mam pytanie odnośnie przyszłości żagla deorbitującego. Zakładając pomyślny finał PW-SAT2 (trzymam za niego kciuki) w jaki sposób można go wykorzystać do deorbitacji już latających śmieci czy niedziałających satelitów? W nowych satelitach można zaprojektować i umieścić żagiel przed ich wysłaniem, ale w obecnych śmieciach to już nie jest takie proste. Czy będzie projekt PW-SAT 3 polegający na wynalezieniu sposobu przyczepienia takiego żagla i ściągnięcia śmiecia?

TechEkspert wrote:

Gdy misja będzie angażowała nieco mniej czasu warto pojawić się w Artykułach i zaprezentować ciekawostki związane z budowaniem satelity, oraz procesem testów, umieszczenia na orbicie, i prowadzenia misji. Przydadzą się też informacje o segmentem naziemnym. Czy macie długoterminowy plan umieszczania kolejnych satelit?

Artykuł jak najbardziej na ten moment jesteśmy mocno zajęci przygotowaniami ale później prawdopodobnie będzie więcej informacji.
Program PW-Sat jest prowadzony od kilkunastu lat na Politechnice Warszawskiej w Studenckim Kole Astronautycznym (jedne z pierwszych animacji https://www.youtube.com/watch?v=Ga90-xktGsk ). W 2012 poleciał PW-Sat, czyli pierwszy polski satelita, teraz PW-Sat2, a projekt PW-Sat3 zaczyna się i może za kilka lat poleci. PW-Sat3 jest na etapie ustalania głównego celu dla swojego satelity.

TechEkspert wrote:

Być może w przyszłości warto pomyśleć o aplikacji na raspberry pi i podobne platformy,
tutaj przykładowa praktyczna realizacja odbiornika ADS-B: https://www.flightradar24.com/build-your-own

Działanie out of the box i wykorzystanie SDR w postaci taniego dongla DVB-T daje szeroką dostępność i niski punkt wejścia w eksperymenty.

Jest możliwość postawienia tego na RPi ale trzeba poświęcić znacznie więcej czasu. Kod aplikacji desktopowej jest otwarty, tak samo flow charty GNU Radio są dostępne i można je uruchomić bezpośrednio w GNU Radio na RPi. Trzeba by było powyłączać wszystkie graficzne udogodnienia (waterfalle, konstelacje, widmo) oraz być może pogrzebać w części przetwarzającej sygnały. Jednak jest to praca na dłużej. Kod źródłowy części przetwarzającej sygnały: https://github.com/PW-Sat2/GSControl oraz reszta aplikacji: https://github.com/PW-Sat2/HAM-desktop-application
W tym momencie nie mamy kogoś, kto by się tym pobawił ale w PW-Sat3 może.

TechEkspert wrote:

To co teraz widzimy na https://radio.pw-sat.pl/ to faktyczne ramki danych z CUTE-1 (CO-55) czy symulacja?

Obecne ramki w bazie to ramki PW-Sat2 z czasów testów na Ziemi (wszystkie mają znak PWSAT2). Podczas testów satelity nagraliśmy IQ za pomocą FUNCube SDR. Podczas testów naszej stacji naziemnej oraz testów aplikacji end-to-end, puszczamy to nagranie za pomocą SDRa. Stacja naziemna odbiera je, a aplikacja uploaduje. Każdy może sobie taki sposób przetestować stację naziemną.
Za to orbita CUTE-1 (CO-55) jest tam tylko, żeby zweryfikować, czy kreślenie orbity działa. W bazie nie ma jeszcze TLE PW-Sat2, więc użyliśmy TLE CUTE-1 ale tylko i wyłącznie do kreślenia orbity.

TechEkspert wrote:

W sprawie anteny, czy przy podanych parametrach PW-Sat2 minimalne warunki antenowe to antena GP, antena antena śrubowa lub crosed dipole, a może Yagi-Uda na rotorze?

My korzystamy z anten cross-yagi, odpowiednio zfazowanych, umieszczone na rotorze. Na satelicie jest dipol ale satelita się obraca i w stacji naziemnej trzeba anteny trzeba cross-polaryzować. Opis całej stacji naziemnej jest tutaj (abstrakt i prezentacja z 8. Ogólnopolskiej Konferencji Uczestników i Sympatyków Programu ARISS w Polsce, na której PW-Sat2 gościł nie tak dawno): https://www.researchgate.net/project/PW-Sat2
A tutaj jest uproszczony schemat blokowy stacji naziemnej na Politechnice:


Mamy również drugą stację w Gliwicach. Jej budowa jest bardzo podobna.

TechEkspert wrote:

Zapytam jeszcze o modulację, gdyż większość osób skorzysta pewnie z SDR, ale osoby posiadające skanery lub transceivery mogą osiągnąć ciekawe efekty, jakie parametry poza możliwością obioru w paśmie UHF i pracą SSB powinien posiadać taki odbiornik?

Wyjście audio oraz możliwość sterowania częstotliwością za pomocą jakiegoś interfejsu cyfrowego inaczej będzie trzeba kręcić gałką. Ważne jest też LNA, bo sygnał wychodzący z anteny jest bardzo słaby. Wymagany SNR to co najmniej kilkanaście dB i radio powinno być na tyle czułe (oraz dobre LNA), żeby to uzyskać. Tego typu radia zazwyczaj mają filtry i nie da się odebrać przeływności większych, niż 1200 bps bez hackingu sprzętu.
Korzystamy z LNA SSB-70 ale też udostępniamy projekt naszego LNA, bazującego na PGA-103+ oraz SAWach:
https://github.com/PW-Sat2/LNA_433MHz

TechEkspert wrote:

Opisaliście sposób przesyłu danych modulacją BPSK (modulacja fazy, dwa symbole 0 lub 1), z przepływnością 1200bps (lub więcej),
natomiast dane przesyłane w ramkach AX.25.
Do tej pory jest sprawa jasna, zarówno w kwestii modulacji, jak i sposobu ramkowania danych.
Aby efektywnie wykorzystać kanał komunikacji należy wykorzystać wybraną modulację, natomiast aby nadać sens napływającemu strumieniu bitów wykorzystujemy standard AX.25, ale scrambling to dla mnie coś nowego.

Do czego służy i jak działa scrambling?

Scrambling umożliwia efektywniejsze wykorzystanie kanału radiowego. Sygnał jest dodatkowo rozpraszany, przez co efektywnie jego powierzchnia jest większa i energia docierająca do odbiornika jest większa. Pozwala to uzyskać większe przepływności bitowe przy mniejszym SNR. Lub mniejszy BER przy tym samym SNR, bez zmiany mocy nadajnika i bez poprawiania czułości odbiornika. Profesjonalnie oczywywiście scrambling jest obowiązkiem. W przypadku rozwiązań radioamatorskich rzeczywiscie nie jest to tak popularne, chociaż nie do końca. Popularny modem od G3RUH ma scrambling. I ma dokładnie taki sam wielomian scramblera, jak u nas.

TechEkspert wrote:

Czy obecnie dostępny jest jakiś satelita pracujący taką samą modulacją i formatem ramki, aby przetestować w praktyce swój odbiornik?

Dokładnie identycznego satelity nie ma pod tym względem. Ramki każdy formuje na swój własny sposób i my mamy własne kodowanie ramek. Za to można jak najbardziej przetestować część radiową i tutaj nie musi to być aż tak zgodne. Na kilkaset satelitów, wybraliśmy około 15 (głównym ograniczeniem jest filtr pasmowy przed LNA, ponieważ stacja jest w centrum Warszawy), które są mniej więcej zgodne. Z tych 15 aktywnych jest kilka wartych uwagi:

TigriSat (40043), INS-1C (43116), FalconSAT-3 (30776), GO-32 (25397), FengMaNiu-1 (43192), EQUISat, CAS-2T (41847), Tianwang-1A SECM-1 (40928), Tianwang-1C NJFA-1 (40926), DX-1 (40071), UWE-3 (39446), AIST-2D (41465), PSat-A/B (40654), Tianyi-2 (43155), FO-29 (24278).

Następnie nagrane IQ puszczaliśmy i dekodowaliśmy w softwarze, który został dostarczony przez dany zespół.

Dodano po 28 [minuty]:

Borygo123 wrote:

Ja mam pytanie odnośnie przyszłości żagla deorbitującego. Zakładając pomyślny finał PW-SAT2 (trzymam za niego kciuki) w jaki sposób można go wykorzystać do deorbitacji już latających śmieci czy niedziałających satelitów? W nowych satelitach można zaprojektować i umieścić żagiel przed ich wysłaniem, ale w obecnych śmieciach to już nie jest takie proste.

My nie rozwijaliśmy koncepcji montażu tego na już latających niedziałających satelitach. Technicznie oczywiście jest to możliwe ale skupiliśmy się na rzeczy możliwej do zrealizowania w naszych warunkach. Manewry na orbicie wymagają znacznie bardziej zaawansowanego sprzętu. Wierzymy, że w przyszłości rzeczywiście ktoś tak zrobi. Przy znacznie większych budżetach jest to wykonalne i są prowadzone pod tym kątem badania.

Tak btw. w Polsce jest firma, która rozwijała koncepcję łapania śmieci na orbicie w siatkę: http://www.ska-polska.pl/en/lab/space-debris
Mieliśmy z nimi kontakt ale na początku istnienia PW-Sat2. Idą swoją drogą.

Borygo123 wrote:

Czy będzie projekt PW-SAT 3 polegający na wynalezieniu sposobu przyczepienia takiego żagla i ściągnięcia śmiecia?

W tym momencie nie wiemy jaki będzie cel PW-Sat3, ponieważ zespół (nowi) pracują dopiero nad wymyśleniem tego celu. Jak na cubesata jest to zagadnienie zbyt złożone technicznie ale kto wie

Dziękuję za odpowiedzi i trzymam kciuki za powodzenie misji. Z artykułem w przyszłości chętnie się zapoznam i dyskusja w takim temacie może podsunąć pomysły na nowe eksperymenty i rozwiązania. Widzę że stratosferyczne misje balonowe eksperymentują z nowymi modulacjami np. LoRa https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3463464.html Czy w segmencie kosmicznym też jest miejsce na próby nowych modulacji, czy panują tutaj stabilne standardy?

Animacja faktycznie wiekowa ale na kanale ciągle pojawiają się nowe materiały o różnej tematyce, np. radiosondy meteo
https://www.youtube.com/watch?v=unBkVImO_b8
https://www.youtube.com/watch?v=YhFMjWdREX4

Co do PW-Sat3 jeżeli chcecie można założyć temat techniczny w Projektowanie Układów lub ogólny w Artykuły i przedyskutować rozwiązania techniczne, lub pomysły na cel misji. Świeże spojrzenie "z zewnątrz" może dostarczyć nowych punktów widzenia.

Opis scramblingu to dla mnie ciekawa sprawa, to coś na kształt optymalizacji sposobu kodowania danych, tak jak np. strumień bitów lepiej wykorzysta modulację OOK, gdy zakodujemy go w manchester niż byłby to np. strumień bitów z UART.

Gdy patrzę na opis modemu G3RUH: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic100406.html to jest to konstrukcja z przed wielu lat, obecnie pewnie da się zrealizować jednym mikrokontrolerem, podobnie jak tutaj modem 1200-baud AFSK: https://unsigned.io/micromodem/ to garść elementów dyskretnych i mikrokontroler: http://unsigned.io/wp-content/uploads/2014/12/Schematic.pdf

Czy jest szansa że żagiel deorbitujący będzie widoczny podobnie jak np. flary satelit systemu Iridium?

Mam pytanie, czy te ramki są w protokole AX25 (packet radio)?

PRL wrote:

Mam pytanie, czy te ramki są w protokole AX25 (packet radio)?

Tak, satelita wysyła pakiety AX.25. Co 60s nadaje jedną taką ramkę, w której w payloadzie znajdują się dane telemetryczne satelity. Poniżej AX.25 jest też scrambling według G3RUH na wszystkich przepływnościach bitowych i nie odbierzesz tego zwykłym odbiornikiem APRS.

Nasz software posiada wszystko, co jest potrzebne do zdekodowania tego.

Dodano po 16 [minuty]:

TechEkspert wrote:

Dziękuję za odpowiedzi i trzymam kciuki za powodzenie misji. Z artykułem w przyszłości chętnie się zapoznam i dyskusja w takim temacie może podsunąć pomysły na nowe eksperymenty i rozwiązania. Widzę że stratosferyczne misje balonowe eksperymentują z nowymi modulacjami np. LoRa https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3463464.html Czy w segmencie kosmicznym też jest miejsce na próby nowych modulacji, czy panują tutaj stabilne standardy?

Jak najbardziej, jest miejsce na eksperymenty. Ostatnio szczególnie popularne jest wysyłanie SDR TX/RX i robienie różnych cudów. GNU Radio to bardzo ułatwia. W przypadku radioamatorskich rozwiązań jesteś ograniczony pasmem dla satelitarnej łączności radioamatorskiej i nie możesz wyjść poza jeden kanał. Nie da się poszaleć z przepływnościami. Za to w pasmach komercyjnych od wielu lat stosuje sie różne modulacje, które często zmieniaja się w zależoności od panującyh warunków.

Trzeba spełniać standardy, takie jak typowy przemysłowy sprzęt. Są dedykowane standardy kosmiczne, ale zazwyczaj w tym wypadku bazują na przemysłowych.

TechEkspert wrote:

Animacja faktycznie wiekowa ale na kanale ciągle pojawiają się nowe materiały o różnej tematyce, np. radiosondy meteo
https://www.youtube.com/watch?v=unBkVImO_b8
https://www.youtube.com/watch?v=YhFMjWdREX4

Znamy się z Marcinem i mamy z nim kontakt oczywiście polecam kanał.

TechEkspert wrote:

Co do PW-Sat3 jeżeli chcecie można założyć temat techniczny w Projektowanie Układów lub ogólny w Artykuły i przedyskutować rozwiązania techniczne, lub pomysły na cel misji. Świeże spojrzenie "z zewnątrz" może dostarczyć nowych punktów widzenia.

Dziękuję za sugestię. Zgłosiłem to do ekipy PW-Sat3.

TechEkspert wrote:

Czy jest szansa że żagiel deorbitujący będzie widoczny podobnie jak np. flary satelit systemu Iridium?

Robiliśmy takie analizy we współpracy z jednym obserwatorium. Według naszych szacunków, po rozłożeniu żagla, jest duże prawdopodobieństwo zobaczenia poświaty. Nie wiadomo dokładnie jaką jasność magnitudo to osiągnie i na pewno satelita będzie się wtedy kręcił (będzie migotało to światło odbite). Nie będzie to tak przewidywalne, jak Iridium ale jak najbardziej możliwe. Sami jestesteśmy ciekawi było by na prawdę super zobaczyć coś takiego z Ziemi. Nawet przez lornetkę.

Satelita będzie widoczny na przykład w gpredict (tak się nazywał chyba soft którym lokalizowałem NOAA jak się bawiłem?

Tommy82 wrote:

Satelita będzie widoczny na przykład w gpredict (tak się nazywał chyba soft którym lokalizowałem NOAA jak się bawiłem?

Tak, satelita będzie widoczny w GPredict (linux) oraz w Orbitronie (windows). Będzie można go śledzić dokładnie tak jak NOAA.

Rozumiem, że pod TNC-2 softu nie ma.

PRL wrote:

Rozumiem, że pod TNC-2 softu nie ma.

Nasze rozwiązania bazują na SDR oraz GNU Radio. Nie wspieramy TNC-2.

Dwie stacje naziemne z rotorem dla anten to w sumie sporo jak na amatorski projekt. Aby zapewnić odbiór ramek gdy satelita nie będzie widoczny nad Polską, należałoby dotrzeć do elektroników na całym Świecie.

Ciekawe czy kiedyś powstanie projekt amatorskich stacji naziemnych odbierających ramki z satelit (tak jak obecnie działa sieć APRS? lub powstaje https://www.thethingsnetwork.org/ do LoRaWAN).
Głównie mogłyby to być stacje z antenami GP/QFH/crossed dipole, ale takie z rotorem dla anteny kierunkowej też mogłyby oddawać swój "czas antenowy" gdy nie śledzą satelit ze swojego projektu.

Jaki jest przewidywany czas misji?

Do osób z projektu PW-Sat3, jeżeli zdecydują się założyć swój temat ogólny lub techniczny, to prośba o umieszczenie odpowiedzi z linkiem w tym temacie,
w ten sposób o nowym temacie z PW-Sat3 zostaną powiadomione wszystkie osoby śledzące ten temat i nowy temat zostanie dostrzeżony przez osoby potencjalnie zainteresowane nową misją. Szansa na uczestniczenie nawet w minimalnym stopniu w przygotowywaniu misji kosmicznej, może być ciekawą sprawą.

Czy do wysyłania komend do satelity stosujecie kryptografię, czy jest to bardziej "security through obscurity"

Zawsze się zastanawiałem nad niezawodnością i odpornością na błędy takiego projektu. Czy w takich rozwiązaniach stosuje się np. przywracanie wartości domyślnych gdy coś pójdzie nie tak? Np. ustawiam wyższą prędkość transmisji, lub inny sposób modulacji i satelita nie otrzymał żadnej nowej komendy przez kilka godzin, więc wraca do poprzednich ustawień.

TechEkspert wrote:

Dwie stacje naziemne z rotorem dla anten to w sumie sporo jak na amatorski projekt. Aby zapewnić odbiór ramek gdy satelita nie będzie widoczny nad Polską, należałoby dotrzeć do elektroników na całym Świecie.

Stacja na Politechnice jest z funduszy projektu, a stacja w Gliwicach została zbudowana przez sponsora. Koszt takiej stacji budżetowej jest w granicach 15 tysięcy zł. To wszystko zależy jakie radio się kupuje. Samo radio może kosztować kilka-kilkanaście tysięcy. Na nim można najwięcej oszczędzić.

TechEkspert wrote:

Ciekawe czy kiedyś powstanie projekt amatorskich stacji naziemnych odbierających ramki z satelit (tak jak obecnie działa sieć APRS? lub powstaje https://www.thethingsnetwork.org/ do LoRaWAN).
Głównie mogłyby to być stacje z antenami GP/QFH/crossed dipole, ale takie z rotorem dla anteny kierunkowej też mogłyby oddawać swój "czas antenowy" gdy nie śledzą satelit ze swojego projektu.

Są takie projekty, w dodatku z aktywnie działającą społecznością: https://satnogs.org
Nasza misja jest krótka i amatorskie sieci mogą nie nadążyć i mogą być zbyt zawodne, a swój czas muszą dzielić pomiędzy dziesiątkami satelitów. Swoja stacja jest jednak znacznie bardziej pewna i dostępna podczas każdego przelotu. Dwie stacje, oddalone od siebie o kilkaset kilometrów przedłużają delikatnie każdą sesję komunikacji. Dodatkowo liczymy na środowiska radioamatorskie w Polsce i na świecie. Czym więcej danych telemetrycznych zbierzemy, tym będziemy bardziej pewni na temat stanu satelity.

TechEkspert wrote:

Jaki jest przewidywany czas misji?

Przed otwarciem żagla deorbitacyjnego będziemy przeprowadzać eksperymenty przez 40 dni. Czyli czterdziestego dnia otwieramy żagiel (w okolicach sylwestra) i od tej pory z satelitą nie będzie kontaktu. Po tym w ciągu kilkunastu miesięcy satelita zejdzie z orbity i spłonie w atmosferze.

TechEkspert wrote:

Czy do wysyłania komend do satelity stosujecie kryptografię, czy jest to bardziej "security through obscurity"

Nie chcę tego komentować na razie Po misji.

TechEkspert wrote:

Zawsze się zastanawiałem nad niezawodnością i odpornością na błędy takiego projektu. Czy w takich rozwiązaniach stosuje się np. przywracanie wartości domyślnych gdy coś pójdzie nie tak? Np. ustawiam wyższą prędkość transmisji, lub inny sposób modulacji i satelita nie otrzymał żadnej nowej komendy przez kilka godzin, więc wraca do poprzednich ustawień.

Co do prędkości transmisji, to satelita restartuje się co 23 godziny i zawsze wraca do 1200 bps. Więc jeśli niechcący nie powrócimy do 1200 bps (a będziemy starać się tak robić), to satelita sam to zrobi i zawsze uruchamia się w znanym trybie, ze znanymi ustawieniami. Cały software komputera pokładowego jest otwarty: https://github.com/PW-Sat2/PWSat2OBC

Jest wiele mechanizmów, które zabezpieczają główny cel misji. Dla uproszczenia systemu zdecydowaliśmy, że to żagiel deorbitacyjny jest naszym głównym celem. Jeśli cokolwiek zawiedzie, to on się otworzy automatycznie. Jeśli układ zasilania ( https://pw-sat.pl/projekt/uklad-zasilania/ ) wykryje, że komputer pokładowy nie odpowiada przez kilkanaście godzin, to odpala żagiel. Jeśli na przykład moduł komunikacji się uszkodzi, to będzie powodowało błędy, które komputer pokładowy zlicza ( https://pw-sat.pl/projekt/komputer-pokladowy/ ). Jeśli przepełni licznik błędów, to satelita wykonuje tzw. power-cycle, czyli tak jakbyśmy wyciągnęli wtyczkę z gniazdka i włożyli po kilku sekundach. Jeśli układ zasilania wykryje zbyt dużo takich resetów, w zbyt krótkim czasie, to otwiera żagiel. Tak samo my jesteśmy w stanie natychmiast otworzyć żagiel. Sam żagiel też ma redundancje elektroniki, która go zwalnia i powoduje otwarcie (zarówno redundancja noży termicznych do przepalania linki go trzymającej, jak i redundancja tranzystorów, mikrokontrolerów, itp). Takie podejście wymuszało, że to my musimy zaprojektować układ zasilania i tak, jest nasz. Każdy element został dobrze przebadany (na płytce układu zasilania jest około 950 elementów). Elementy były dobierane pod względem promieniowania kosmicznego, termiki, miejsca ale też obudowy. 5 lat zajęło zrobienie takiego kawałka elektroniki

Ciekawym podsumowaniem po misji może być też zaprezentowanie ile pakietów otrzymaliście właśnie od społeczności elektroników i krótkofalowców, zarówno z kraju jak i zagranicy. Szczególnie ciekawe mogą być odebrane transmisje, które umknęły segmentowi naziemnemu PW.

Większość wymienionych satelit:
TigriSat (40043), INS-1C (43116), FalconSAT-3 (30776), GO-32 (25397), FengMaNiu-1 (43192), EQUISat, CAS-2T (41847), Tianwang-1A SECM-1 (40928), Tianwang-1C NJFA-1 (40926), DX-1 (40071), UWE-3 (39446), AIST-2D (41465), PSat-A/B (40654), Tianyi-2 (43155), FO-29 (24278)
znalazłem w Orbitronie po wczytaniu: https://www.amsat.org/tle/current/nasabare.txt
czy jest jakiś lepszy zbiór TLE?

Czy na czas startu rakiety wynoszącej ładunek, oraz czasu do odebrania pierwszej ramki przewidujecie działanie "zespołu kontroli misji" stream na YT nawet można by zrobić.

Bardzo ciekawy ten projekt https://satnogs.org/ nawet dwie stacje są w Polsce.
Jedna z rotorem 70cm: https://network.satnogs.org/stations/254/
druga z CD 2m: https://network.satnogs.org/stations/58/

TechEkspert wrote:

Większość wymienionych satelit:
TigriSat (40043), INS-1C (43116), FalconSAT-3 (30776), GO-32 (25397), FengMaNiu-1 (43192), EQUISat, CAS-2T (41847), Tianwang-1A SECM-1 (40928), Tianwang-1C NJFA-1 (40926), DX-1 (40071), UWE-3 (39446), AIST-2D (41465), PSat-A/B (40654), Tianyi-2 (43155), FO-29 (24278)
znalazłem w Orbitronie po wczytaniu: https://www.amsat.org/tle/current/nasabare.txt
czy jest jakiś lepszy zbiór TLE?

Ta baza jest OK.

TechEkspert wrote:

Czy na czas startu rakiety wynoszącej ładunek, oraz czasu do odebrania pierwszej ramki przewidujecie działanie "zespołu kontroli misji" stream na YT nawet można by zrobić.

Do czasu wystrzelenia i podczas wystrzelenia jako operation team mamy co robić. Cały czas testujemy stację, piszemy skrypyt automatyzujące pracę ułatwiające komunikację z pozostałą częścią zespołu, utrzymujemy system dla radioamatorów, robimy poprawki w stacji naziemnej, rozmawiamy z innymi radioamatorami i pomagamy im wdrożyć to. W momencie kiedy satelita zostanie wystrzelony, to do pierwszego przelotou nad Polską mamy kilka godzin. Przez ten czas rozstawimy się na jakimś polu i będziemy łapać satelitę ręcznymi antenami. Dlatego tak, bo przez pierwsze dni TLE będzie bardzo niedokładne i kierunkowe anteny w stacjach naziemnych nie będą w stanie złapać satelity. Ręcznymi antenami zgrubnie zidentyfikujemy gdzie mniej więcej jest satelita (razem z nami leci 70 innych satelitów), a później będziemy coraz bardziej wąsko szukać. Być może zidentyfikujemy naszego satelitę wcześniej, niż zrobi to NORAD.

Pomysł dobry ze streamem. Nie możemy obiecać, że będziemy w stanie zrobić stream jako operation team i nie możemy też tego wykluczyć. Jeśli będzie, to oczywiście damy znać. Za to PRowa część zespołu (non operation team) organizuje wydarzenie w Warszawie na PW z okazji właśnie wystrzelenia. Dokładnie w godzinach, kiedy Falcon 9 będzie strzelany (19 listopada od godziny 18.00, bo strzał jest około 19.30 czasu PL). Nie ma jeszcze planu, czy to wydarzenie będzie streamowane. Równierz poinformujemy, jeśli będzie coś wiadomo.

TechEkspert wrote:

Bardzo ciekawy ten projekt https://satnogs.org/ nawet dwie stacje są w Polsce.
Jedna z rotorem 70cm: https://network.satnogs.org/stations/254/
druga z CD 2m: https://network.satnogs.org/stations/58/

Planujemy podłączyć się oczywiście do SatNOGS.

atari_robbo wrote:

Napisz coś o hardware -- czy sami zrobiliście, jaki modem, jaki procesor, jaki OS.

Ze swojej strony dodam, że warto rzucić okiem na opisy komponentów pw-sat.pl w dziale "CZYM JEST PW-SAT2?" - np. można poczytać o układzie zasilania, komputerze pokładowym i innych podsystemach. W miarę "odgrzebywania się" z misji będziemy publikować wszystkie schematy i designy, na wolnych licencjach.

Oprogramowanie komputera pokładowego (ARM) oparte o FreeRTOS (repozytorium jest otwarte: https://github.com/PW-Sat2/PWSat2OBC ), inne podsystemy wykorzystują różne AVRy (w sumie są 4 AVRy) - ich soft jest dostępny tutaj: https://github.com/PW-Sat2/avr . Kupne podzespoły wykorzystują głównie MSP430.

atari_robbo wrote:

Czy robiliście testy wibracyjne?

Jak najbardziej - krótkie wideo można zobaczyć na naszym Instagramie - https://www.instagram.com/p/Bh_Z8TBA82c/

atari_robbo wrote:

Ok, czyli wygląda na to że główna część czyli komputer pokładowy to jest komercyjna, kupiona część. Z tego co rozumiem to tylko przetwornica DC/DC jest Waszej konstrukcji, a reszta to gotowe klocki poskładane do kupy?

Nasze podsystemy, to: układ zasilania, czujnik słońca, płytka sterująca payloadem. Układ zasilania to nie tylko przetwornica Jest najbardziej zaawansowanym podsystemem na pokładzie. Cały software jest nasz na komputerze pokładowym, tak samo na naszych podsystemach.

Układ zasilania ( https://pw-sat.pl/projekt/uklad-zasilania/ ):


Elektronika sterująca całym payloadem ( https://pw-sat.pl/projekt/plytka-payloadu/ ):


Czujnik słońca ( https://pw-sat.pl/eksperyment/czujnik-slonca/ ):
https://www.flickr.com/photos/pwsat2/albums/72157700869141231


Reszta ładnych zdjęć z integracji jest tutaj:
https://www.flickr.com/photos/pwsat2/albums/72157693180396511

Kupione: komputer pokładowy (tylko hardware), system ADCS (system kontroli orientacji satelity), akumulatory, moduł komunikacji oraz antenowy. Nie było naszym celem budowanie tego i nie było do tego wystarczającej siły roboczej ani funduszy.

Tak samo cała mechanika jest naszych mechaników. Mimo tego, że część podsystemów jest kupiona, to kosztowało mnóstwo pracy. Niedługo minie 6 lat. Przez projekt przewinęło się ponad 100 osób. Równocześnie pracowało do 50, a średnio 25-30. Nie są to tanie i proste rzeczy

atari_robbo wrote:

Z tego co rozumiem to tylko przetwornica DC/DC jest Waszej konstrukcji,

System zasilania to trochę więcej niż "przetwornica DC/DC" W przypadku awarii komputera pokładowego jest w stanie wykonać główną część misji autonomicznie - czyli uruchomić żagiel deorbitacyjny. Więc z punktu widzenia systemu jest to główny (najważniejszy) element.

atari_robbo wrote:

a reszta to gotowe klocki poskładane do kupy

Komputer pokładowy faktycznie jest "kupny", ale jego całe oprogramowanie nie jest "gotowym klockiem". Generalnie nierozsądne jest robienie szkieletu (tzw. "busa") satelity samemu (w przypadku systemu zasilania były ku temu poważne przesłanki - wspomniane przejęcie misji otwarcia żagla). Główną wartością dodaną są eksperymenty - bardziej elektroniczne to np. czujnik Słońca, który jest autorskim podsystemem, czy też czujnik dawki pochłoniętej promieniowania jonizującego (TID). Urządzenia lecące w kosmos cechują się trochę innymi wymaganiami w stosunku do ziemskich odpowiedników. Wpływa to bardzo na czas developmentu i liczbę testów, które są konieczne do wykonania (i wymagane są test facilities, które mogą być poza zasięgiem zespołu - np. do testowania systemów kontroli orientacji). Oznacza to, że rozwój każdego podsystemu to bardzo pracochłonne wyzwanie.

Poskładanie tych klocków do kupy i doprowadzenie do działania zajęło naprawdę 6 lat :)





Jak wspomina @mgumiela robienie czegokolwiek w kosmos bardzo wydłuża czas developmentu. Zanim jakikolwiek element znajdzie się na płytce, to trzeba było wielu analiz i symulacji, weryfikacji dostępnych badań radiacyjnych, niezawodności, it. A jak już się znajdzie, to minie kilka miesięcy do prototypu, testów i tak do skutku, aż powstanie docelowy podsystem. Poniżej zdjęcia pośrednich wersji płytki payloadu:





Nie mniej było z ilością wersji czujnika słońca. Zrobiliśmy w sumie z 5 różnych koncepcji, żeby dojść do tego, co jest.


Tutaj na przykład testy całego systemu na płasko, tuż przed złożeniem satelity w całość:


Cała elektronika, która testuje tę lotną elektronikę (tzw. EGSE - electrical ground support equipment) też zostało wykonane przez nas. I nie było jej mniej, jak tej lotnej

atari_robbo wrote:

ATmega324 widoczna na płytce payload'u to część komercyjna, nie radhard

Budowanie cubesatów z elementów radhard jest praktycznie niemożliwe. Wykorzystuje się komercyjne podzespoły COTS, które przeszły testy radiacyjne albo już leciały i działały (heritage). Dużo elementów COTS testuje np. CERN dla swoich zastosowań i my z tych danych korzystaliśmy. ATMegi się bardzo ładnie spisują, są dostępne badania i heritage. Np. główna ATMega systemu zasilania - ATMega128 - została wydana w wersji "rad tolerant" jako ATMegaS128.
Stosuje się też inną filozofię - odporność na promieniowanie albo single point of failure stosuje się na poziomie (pod)systemu, a nie komponentu. Również taką filozofię przyjmuje się w tzw. New Space.

atari_robbo wrote:

małe dodatki typu czujniki i żagiel

Te małe dodatki to główna misja satelity - naszą misją nie jest przetestowanie komputera pokładowego albo systemu ADCS, tylko właśnie tych "małych dodatków". Podejście "zbudujmy wszystko sami, od zera" położyło już niejeden projekt.

Bardzo rozległy tematycznie i ciekawy projekt, szkoda że wcześniej nie pojawiliście się na elektroda.pl
Praca przy takim projekcie dla osób zainteresowanych tematem to szansa na zdobycie nowych doświadczeń.

Wykorzystanie MPPT pozwoli wyciągnąć maksimum dostępnej mocy z paneli PV, czy wiecie jaką sprawność przetwornic DC/DC w MPPT udało się uzyskać?

Co to za pomarańczowy element powierzchniowy na płytce, jakiś kondensator?

Powyżej chyba układ RTC, może to podtrzymanie zasilania?

Jestem ciekawy czy komuś z obserwatorów tematu uda się odebrać pakiety (lub chociaż usłyszeć sygnał wysłany przez PW-Sat2),
gdy się uda dajcie znać na jakim sprzęcie.

TechEkspert wrote:

Wykorzystanie MPPT pozwoli wyciągnąć maksimum dostępnej mocy z paneli PV, czy wiecie jaką sprawność przetwornic DC/DC w MPPT udało się uzyskać?

Są tam łącznie 3 przetwornice (dwie LTC3115 i jedna LT3580) do MPPT. Co ciekawe, są to zwykłe przetwornice DCDC, bez MPPT. Sprawność LTC3115 (buck-boost) jest w okolicach 90%, nawet z całym ofiltrowaniem i innymi stratami. Sprawność LT3580 jest w okolicach 80%, ponieważ jest to boost converter z diodą shottky'ego. Opis tego jak dokładnie działa to wszystko jest w dokumentacji, dostępe publicznie: https://pw-sat.pl/dokumentacja/ a do układu zasilanai jest to dokument PW-Sat2-C-03.00-EPS-CDR oraz PW-Sat2-C-03.01-EPS-ICD.

W skrócie o MPPT
MPPT realizowane jest poprzez "wpięcie się" w pętlę sprzężenia zwrotnego przetwornicy poprzez dodatkową pętlę zrobioną na wzmacniaczu operacyjnym. Ustawiamy przetwornikiem DAC jakiś poziom napięcia na panelu, do jakiego ma dążyć ta pętla. Przetwornica "dociąża" wtedy panel tak, że napięcie na nim spada do tego poziomu. To jest ta dodatkowa pętla na wzmacniaczu. Obciążamy zadaną stałą mocą tak, żeby pobrać jej jak najwięcej z panelu.
A cały algorytm jest na mikrokontrolerze AVR, który dodatkowo robi wiele innych rzeczy sam kod tego jest tutaj: https://github.com/PW-Sat2/avr/blob/master/EPS_A/eps_libs/MpptUpdater/MpptUpdater.h a tutaj unit testy (testy jednostkowe) https://github.com/PW-Sat2/avr/blob/master/EPS_A/eps_unit_tests/src/MpptUpdater.cpp

Testy jednostkowe weryfikują tutaj, czy algorytm algorytmicznie "się spina" Dopiero wtedy było to testowane na sprzęcie. Kolejna ciekawostka, to to, że kod na AVR jest napisany w C++11 :)

TechEkspert wrote:

Co to za pomarańczowy element powierzchniowy na płytce, jakiś kondensator?

Powyżej chyba układ RTC, może to podtrzymanie zasilania?

Tak, to superkondensator tantalowy około 1500uF do podtrzymywania RTC. Taki cubesat nie może mieć na pokładzie bateryjki CR2032, ponieważ złamałoby to zasadę, że żadna część satelity nie może być zasilana podczas lotu rakietą.

Sprytne podejście do MPPT, przeglądając dokumentację:
https://pw-sat.pl/wp-content/uploads/2014/07/PW-Sat2-C-00.00-Overview-CDR.pdf
https://pw-sat.pl/wp-content/uploads/2014/07/PW-Sat2-C-03.00-EPS-CDR.pdf
można zobaczyć, że użyte zostały 2 regulatory i trzy grupy paneli PV.

Wspomniana dokumentacja: https://pw-sat.pl/dokumentacja/ odpowiada na większość pytań jakie padły w temacie,
oraz można tam znaleźć wiele innych informacji, np. cena cennikowa skorzystania z rakiety to 135tyś euro!
natomiast po uwolnieniu satelita będzie się budził przez 1 godzinę, a eksperymenty wystartują po 4 do 7 dni.

Z kamerami jest też ciekawy wątek. Na co dzień jesteśmy przyzwyczajeni do rozdzielczości full HD i 4K, a próba przetworzenia i przesłania danych okazuje się często trudna. Nawet cel misji został zmieniony z obserwacji Ziemi na obserwację żagla. To ma sens szczególnie, że nie wykorzystujecie pasma S. Testowałem kiedyś kamerę VGA OV7670, dobrze że wybraliście kamery UART, mniej problemu z komunikacją i obsługą danych z kamery.
https://pw-sat.pl/wp-content/uploads/2014/07/PW-Sat2-C-07.00-CAM-CDR.pdf

Na AMS 2018 prezentowane były moduły kamer Basler o podobnej filozofii, czyli przygotowują gotowy obraz i np. w skompresowanej formie wysyłają dane przez interfejs UART/USB/Ethernet https://www.baslerweb.com/en/products/cameras/

Dla PW-Sat3 jednym z ciekawych zagadnień może być wykorzystanie poza UHF i VHF, dodatkowego transceivera (lub nadajnika) S-Band, co da większą przepustowość, ale będzie bardziej skomplikowane. Przy większej ilości danych można pomyśleć o Ethernet jako medium komunikacyjnym między modułami satelity.

Innym pomysłem mogą być próby łączności optycznej: Świetlna komunikacja z satelitami na Ziemskiej orbicie

pkuligowski wrote:

Tak, to superkondensator tantalowy około 1500uF do podtrzymywania RTC. Taki cubesat nie może mieć na pokładzie bateryjki CR2032, ponieważ złamałoby to zasadę, że żadna część satelity nie może być zasilana podczas lotu rakietą.

A to ciekawe. W jaki sposób jest rozwiązane całe zasilanie tego systemu? Zgaduję, że tam jest jakaś bateria? Jednak jeśli żadna część nie może być zasilana to jak satelita się włącza? Czy może jakiś zewnętrzny układ włącza mu zasilanie?