Die Missionpatch unserer HACT-Mission
Die Technik an Bord
Der Test unseres Systems ist Teil des Wetterballonstarts der Satgruppe Langenzenn. An Bord mit verbaut ist ein RFM95W LoRa-Funkmodul, angeschlossen an einen Raspberry Pi Zero, welcher sowohl Daten eines Adafruit Ultimate GPS Breakout v3, als auch die Bilddaten einer eingebauten Kamera in regelmäßigen Intervallen zur Bodenstation sendet. Diese Bodenstation besteht aus einem Arduino Mega mit identischem Funkmodul, der die empfangenen Werte an ein Notebook übergibt, wo sie schließlich in einem Programm anschaulich aufbereitet werden (vgl. Ersttest der Funkkommunikation).
Wir werden versuchen der Ballonflugbahn anfangs sehr genau und im späteren Verlauf mit etwas größerem Abstand zu folgen, um das System bei steigender Distanz – sowohl in der Höhe als auch in der Ebene – zu testen. Nach dem Vortest der Funkmodule konnten wir Funkabdeckungs-Simulationen mit Hilfe der Website ve2dbe.com durchführen, die uns einen Empfangsradius von bis zu 150 km verspricht. Ob diese Vorhersagen zutreffen werden wir dann sehen – hoffentlich inklusive einiger Live-Bilder aus der Stratosphäre.
Die Flugvorhersage, zusammengesetzt aus mehreren Flugsimulationen
Die Reise des Ballons
Die Flugbahn der Mission wird uns zum Teil bis in den Harz tragen. Aufgeteilt ist das vorhergesagte Landegebiet in Landezone A (L.z. A, rot) und Landezone B (L.z. B, orange). Abhängig von der Maximalflughöhe und der Steiggeschwindigkeit des Ballons landen wir in einer der beiden Zonen. Da wir die Steiggeschwindigkeit einfach berechnen und beeinflussen können, stufen wir Landezone B momentan als das wahrscheinlichere Landegebiet ein. Nach der Landung des Ballons können wir diesen mit Hilfe zweier GPS-Tracker wiederfinden, die uns per Mobilfunk ihre Position melden. Unser Funksystem ist hier nicht mehr oder nur sehr eingeschränkt nutzbar, da Signale bei unserer Sendeleistung von nur 200 mW durch Hindernisse zwischen uns und der gelandeten Sonde (wie zum Beispiel Bäume, Häuser, Hügel etc.) schon nach wenigen hundert Metern nicht mehr empfangbar ist.
Die Software
Um uns während des Fluges voll auf das Verfolgen und Lokalisieren des Ballons konzentrieren zu können und nicht durch das ständige, manuelle Eintragen von Koordinaten in Navigationssysteme abgelenkt werden, haben wir für die Auswertung der empfangenen Daten eine eigene Software speziell für diese Mission entwickelt. Sie besteht aus einer großen Europakarte, in der die Flugbahn des Ballons automatisch eingetragen wird, sowie einer Anzeige für die übertragenen Live-Bilder und die aktuelle Signalstärke. Um die Orientierung noch weiter zu erleichtern bietet die Karte außerdem die Möglichkeit, Markierungen sowohl an bestimmten Koordinaten als auch per Klick auf die Karte hinzuzufügen.
Damit uns die Karte auch zur Verfügung steht falls wir während unserer Fahrt kein Internet zur Verfügung haben sollten, nutzen wir eine offene Karte des OpenStreetMap-Projekts in Kombination mit einem lokalen Tileserver. Dieser bereitet die rohen Kartendaten ansprechend auf und stellt sie uns in Form von Bildern zur Verfügung. Die Applikation selbst ist als Website realisiert, die auf einem lokalen und damit offline erreichbaren Webserver läuft. Um ständige Updates über die aktuelle Position des Ballons zu erhalten steht diese Seite über eine WebSocket-Verbindung mit einem NodeJS-Backend in Kontakt, welches die neuen Daten sofort weiterreicht, nachdem sie über den eingangs bereits erwähnten Arduino Mega empfangen, und von einem Python-Skript gespeichert und weiter verarbeitet werden.
Die Auswertungs-Software im Betrieb