366 lines
14 KiB
Markdown
366 lines
14 KiB
Markdown
|
---
|
|||
|
|
author:
|
|||
|
|
- Wojciech Kubiak
|
|||
|
|
- Piotr Józefowicz
|
|||
|
|
- Sebastian Wawrzyn
|
|||
|
|
title:
|
|||
|
|
- Dokument wizji dla projektu Awionika do rakiet
|
|||
|
|
---
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
# Executive summary
|
|||
|
|
|
|||
|
|
Dokument dotyczy projektu realizowanego w ramach przedmiotu projekt
|
|||
|
|
inżynierski. Niniejszy dokument służy przedstawieniu przeznaczenia
|
|||
|
|
tworzonego systemu, jego głównych cech i przyjętych założeń. Grupa
|
|||
|
|
docelowa dla projektu jest koło naukowe na politechnice poznańskiej PUT
|
|||
|
|
RocketLab, zajmujące się budowa rakiet i silników rakietowych. Potrzebny
|
|||
|
|
jest komputer pokładowy do rakiety oraz aplikacje ułatwiające obsługę
|
|||
|
|
testów rakiet i silników. Nasz projekt ma dostarczyć:Dokument dotyczy
|
|||
|
|
projektu realizowanego w ramach przedmiotu projekt inżynierski.
|
|||
|
|
Niniejszy dokument służy przedstawieniu przeznaczenia tworzonego
|
|||
|
|
systemu, jego głównych cech i przyjętych założeń. Grupa docelowa dla
|
|||
|
|
projektu jest koło naukowe na politechnice poznańskiej PUT RocketLab,
|
|||
|
|
zajmujące się budowa rakiet i silników rakietowych. Potrzebny jest
|
|||
|
|
komputer pokładowy do rakiety oraz aplikacje ułatwiające obsługę testów
|
|||
|
|
rakiet i silników. Nasz projekt ma dostarczyć:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Aplikację desktopową pozwalająca wyświetlać dane na żywo z testów,
|
|||
|
|
konfigurować ustawienia modułów komputera pokładowego oraz
|
|||
|
|
zapisywać/usuwać dane z pamięci podręcznej modułów.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Komputer pokładowy posiadający układ wyzwolenie separacji oraz
|
|||
|
|
zbierający dane telemetryczne o locie, które będą mogły być
|
|||
|
|
przekazywane na żywo do aplikacji poprzez nadajnik i odbiornik.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Aplikację webową służącą jako baza danych testów oraz odgrywającą
|
|||
|
|
rolę wizytówki koła
|
|||
|
|
|
|||
|
|
# Cel i grupa docelowa
|
|||
|
|
|
|||
|
|
Grupą docelową dla projektu jest koło naukowe na Politechnice
|
|||
|
|
Poznańskiej PUT RocketLab. Koło zajmuje się budową rakiet i silników
|
|||
|
|
rakietowych oraz rozwija systemy awioniczne i naziemne do ich
|
|||
|
|
testowania. Potrzebny jest komputer pokładowy do rakiety, który będzie
|
|||
|
|
odpowiadał za jej lot, zapisywanie danych z tego lotu, oraz lokalizację
|
|||
|
|
rakiety po jej wylądowaniu. Potrzebna jest również aplikacja, która
|
|||
|
|
będzie pełniła funkcję kontrolera lotów/testów. Takie testy generują
|
|||
|
|
dużą liczbę danych, które ciężko uporządkować więc potrzebne jest też
|
|||
|
|
miejsce, w którym będzie można je porządkować i wyświetlać w przejrzysty
|
|||
|
|
sposób. Koło nie posiada też strony internetowej-tak zwanej wizytówki,
|
|||
|
|
która ma budować rozpoznawalność w internecie i pomóc w kontakcie
|
|||
|
|
przyszłym kandydatom na członków koła.\
|
|||
|
|
Projekt oprócz komputera pokładowego będzie się składał z dwóch
|
|||
|
|
aplikacji -- aplikacji webowej oraz aplikacji desktopowej. Aplikacja
|
|||
|
|
desktopowa ma odgrywać rolę kontrolera testów. To, że aplikacja jest
|
|||
|
|
desktopowa, wynika z faktu, że testy zazwyczaj wykonywane są w miejscach
|
|||
|
|
bez dostępu do internetu. Aplikacja webowa będzie pełniła funkcję
|
|||
|
|
wizytówki oraz bazy danych testów. Członkowie koła będą posiadali login
|
|||
|
|
i hasło do aplikacji, gdzie będą katalogowane dane historyczne z testów.
|
|||
|
|
Dane będzie można eksportować w wygodnym formacie, a także wyświetlać w
|
|||
|
|
formie wykresów i tabelek z danymi. Strona będzie miała możliwość
|
|||
|
|
wprowadzenia danych ręcznie, jednak preferowaną opcją będzie dodawanie
|
|||
|
|
danych przez aplikację desktopowa, która to zrobi w sposób
|
|||
|
|
zautomatyzowany. Aplikacja desktopowa będzie umożliwiała wyświetlanie
|
|||
|
|
danych z testów rakiet oraz silników na żywo. Po teście dane będą
|
|||
|
|
przekazywane do aplikacji webowej, jeśli będzie dostęp do internetu.
|
|||
|
|
Jeśli nie będzie dostępu, to dane zostaną zapisane w pamięci komputera i
|
|||
|
|
przekazane od razu po podłączeniu komputera do Internetu. Aplikacja
|
|||
|
|
desktopowa ma również dać możliwość konfiguracji modułów elektroniki
|
|||
|
|
komputera pokładowego rakiety oraz odczytywania i zapisywania z nich
|
|||
|
|
danych. Pobrane dane będą od razu przekazywane do chmury tak jak w
|
|||
|
|
przypadku testu na żywo. Będzie również możliwa zmiana konfiguracji tych
|
|||
|
|
modułów-zmiany ustawień parametrów programu na danym module (np. ilość
|
|||
|
|
bitów na sekundę podczas wysyła danych, częstotliwość, moc anteny), są
|
|||
|
|
to parametry, które muszą być zmieniane podczas czasu życia modułu. Ta
|
|||
|
|
funkcjonalność ma na celu zapewnić większe bezpieczeństwo podczas zmiany
|
|||
|
|
tych parametrów. Parametry nie będą zmieniane poprzez wgranie nowego
|
|||
|
|
kodu tylko przez aplikacje, dzięki temu na samym urządzeniu nie trzeba
|
|||
|
|
będzie zmieniać kodu źródłowego.\
|
|||
|
|
Klientowi zależy na tym, aby pozyskać z rakiety dane, które pozwolą
|
|||
|
|
sprawdzić, czy rakieta osiągnęła oczekiwane parametry lotu zgodne z
|
|||
|
|
wcześniejszą symulacją takie jak apogeum, prędkość, liczba macha czy
|
|||
|
|
przyspieszenie. W tym celu muszą dokonać pomiarów fizycznych za pomocą
|
|||
|
|
odpowiednich czujników takich jak akcelerometr, barometr, magnetometr
|
|||
|
|
czy żyroskop, a następnie zapisać te dane i wyświetlić je w czytelnej
|
|||
|
|
formie w celu ich analizy. Komputer pokładowy będzie umożliwiał zebranie
|
|||
|
|
powyższych danych, a także wyzwolenie separacji/spadochronu w dwóch
|
|||
|
|
różnych konfiguracjach: poprzez automatyczne wykrycie spadku swobodnego
|
|||
|
|
oraz poprzez użycie timera (ustawienie odpowiedniego opóźnienia, po
|
|||
|
|
którym zostanie wyzwolona separacja/spadochron). Rakieta będzie też
|
|||
|
|
wyposażona w lokalizator, który będzie umożliwiał odnalezienie rakiety
|
|||
|
|
po lokalizacji GPS wysłanej za pomocą komunikacji bezprzewodowej LORA.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
# Rynek
|
|||
|
|
|
|||
|
|
Wyposażenie pokładowe rakiety (awionika) składa się głównie z dwóch
|
|||
|
|
części: komputera pokładowego i lokalizatora. Komputery pokładowe
|
|||
|
|
znajdujące się na rynku mają wysoką cenę i większość z nich, nie
|
|||
|
|
oferuje, aplikacji do zbierania danych, przez co robi się z nimi bałagan
|
|||
|
|
i trzeba dbać samemu o to, by te dane katalogować. Gotowe lokalizatory,
|
|||
|
|
mimo że zaawansowane również są bardzo drogie.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## Przykłady produktów na rynku:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Dużym zainteresowaniem na świecie cieszą się amerykańskie
|
|||
|
|
[EggTimery](http://eggtimerrocketry.com/home/altimeters-av-bay/).
|
|||
|
|
Posiadają one wiele różnych konfiguracji komputerów oraz
|
|||
|
|
lokalizatorów. Mają jednak one dość wysokie ceny modułów i nie
|
|||
|
|
oferują zintegrowanej aplikacji, która umożliwiałaby analizę danych,
|
|||
|
|
musimy korzystać z osobnych programów.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Dostępne są [niemieckie komputery
|
|||
|
|
pokładowe](https://www.rocketronics.de/shop/de/altimax-g3-standard.html?fbclid=IwAR2Btg-xkFvGJoPM6sU9-zkdCB5SZMVawdttTxnr6m8iG2iS46GtkmWs8Fc)
|
|||
|
|
firmy Rocketronics oferujące wysoką jakość danych oraz dokładną
|
|||
|
|
separację. Ich aplikacja nie umożliwia podglądu danych na żywo. Nie
|
|||
|
|
ma w nich lokalizatorów i mają wysoką cenę.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- [Lokalizator
|
|||
|
|
Featherweight](https://www.featherweightaltimeters.com/featherweight-gps-tracker.html)
|
|||
|
|
(koszt to 610-2000 zł) - wysoka cena, zawiera aplikację, ale do tego
|
|||
|
|
potrzebny jest jeszcze komputer pokładowy.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Jeden z najtańszych i najpopularniejszych sposobów (przynajmniej w
|
|||
|
|
Polsce) na lokalizację rakiety polega na używaniu taniego
|
|||
|
|
[lokalizatora](https://abc-rc.pl/product-pol-7625-Lokalizator-GPS-TK102B-Tracker-GPS-Sledzenie-w-WWW.html),
|
|||
|
|
który wysyła podstawowe dane telemetryczne dzięki modułowi GPS i
|
|||
|
|
GSM. Nie są to jednak produkty przeznaczone konkretnie do rakiet i
|
|||
|
|
nie mogą zostać zintegrowane z komputerem pokładowym.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Nowością jest komputer pokładowy
|
|||
|
|
[Signal-R2](https://bps.space/shop/signal-r2) z aplikacją na telefon
|
|||
|
|
(koszt to ok 1400 zł). Aplikacja dostępna na platformy android oraz
|
|||
|
|
iOS jest zintegrowana z komputerem pokładowym. Cały system
|
|||
|
|
komunikacji jest oparty na Bluetooth, co daje zasięg 10 metrów,
|
|||
|
|
dlatego nie można używać aplikacji do odczytów danych na żywo
|
|||
|
|
podczas lotu. Aby uzyskać szerszy dostęp do dokumentacji, kodów
|
|||
|
|
źródłowych i informacji na temat projektu trzeba dodatkowo
|
|||
|
|
miesięczne płacić za subskrypcje na specjalnej platformie Patronite.
|
|||
|
|
|
|||
|
|
# Opis produkt
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## Aplikacja webowa:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wizytówka koła
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- możliwością wgrania avatara
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- dane z testów będzie można zapisywać na serwerze w celu stworzenia
|
|||
|
|
historii testów
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- eksport danych GPS w formacie NMEA
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- eksport danych telemetrycznych do Excel'a
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- import danych pomiarowych z pliku
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wyświetlenie danych historycznych (z testów)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wyszukiwanie testu po nazwie i dacie
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- kategoryzacja danych telemetrycznych (historia testów) przypisana do
|
|||
|
|
testu
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## Aplikacja desktopowa:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- pomiary z rakiety obrazowane na żywo:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wykres prędkości od czasu,
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wykres przyspieszenia od czasu,
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wykresy orientacji XYZ,
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wykres wysokości i wychylenia w osiach XYZ od czasu,
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wyświetlenie lokalizacji GPS na mapie (Google Maps)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- obrazowane danych z hamowni na żywo
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wykres ciągu do czasu
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wykres ciśnienia do czasu
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- dane po teście rakiety czy silnika będą zapisywane na serwerze
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- zgrywania/usuwanie danych z modułów elektronicznych
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- zmiana konfiguracji modułów elektronicznych
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## Elektronika:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- dokonywanie pomiarów podczas lotu (prędkość, przyspieszenie,
|
|||
|
|
wysokość, wychylenia w osiach XYZ)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- lokalizacja GPS oraz pomiary wysyłane do stacji naziemnej za
|
|||
|
|
pośrednictwem komunikacji bezprzewodowej LORA
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wykrycie apogeum (spadku swobodnego) pozwalające wyzwolić
|
|||
|
|
separacje/spadochron
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- timer pozwalający wyzwolić separacje/spadochron
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- wyzwolenie separacji, spadochronu poprzez odpalenie zapalnika
|
|||
|
|
elektrycznego
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- przesyłanie danych do stacji naziemnej przez moduł komunikacyjny
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- odbieranie danych przez odbiornik
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- przekazywanie danych do aplikacji desktopowej
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- zapisywania danych do pamięci modułu
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- odczytywanie danych z pamięci modułu
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- zmiana konfiguracji modułu
|
|||
|
|
|
|||
|
|
# Zakres i ograniczenia
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## Skład zespołu:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Wojciech Kubiak - systemy wbudowane - arduino, c++, python
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Sebastian Wawrzyn - backend - .NET Core, C#, Docker, baza
|
|||
|
|
danych
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Piotr Józefowicz - frontend - Vue.js, typescript
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## Kamienie milowe:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- I faza, I semestr (02.2020 - 07.2020):
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Przygotowanie prototypu aplikacji
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Przygotowanie backlogu dla projektu w systemie Trello,
|
|||
|
|
opracowanie funkcjonalności, user stories
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Rozpoczęcie prac programistycznych nad aplikacją
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Rozpoczęcie prac programistycznych nad komputerem pokładowym 1.0
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Testowanie komputera pokładowego
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Ukończenie MVP aplikacji i komputera pokładowego
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Poddanie MVP testom funkcjonalnym
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- II faza, II semestr(10.2020 - 12.2020):
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Uaktualnienie dekumentacji i Trello
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Rozpoczęcie prac programistycznych nad aplikacjami
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Kontynuacje prac programistycznych nad komputerem pokładowym
|
|||
|
|
oraz rozpoczęcie prac nad nadajnikiem i odbiornikiem
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Testowanie komputera pokładowego oraz elektroniki naziemnej
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Ukończenie aplikacji wraz ze wszystkimi zdefiniowanymi
|
|||
|
|
funkcjonalnościami
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Integracja aplikacji z elektroniką
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Testy integracyjne
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Wdrożenie aplikacji na publiczną domenę
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## Harmonogram:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
MVP produktu zostanie wypracowane i przedstawione do końca czerwca 2020
|
|||
|
|
roku, zawierać będzie funkcjonalności takie jak:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Komputer pokładowy 1.0:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Dokonywanie pomiarów telemetrycznych
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Zapis danych na kartę SD
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Wyzwolenie separacji za pomocą timera
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Odpalenie zapalnika elektrycznego
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Aplikacja internetowa (frontend):
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Stworzenie konta użytkownika, logowanie
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Dodawanie testów z pliku
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Wyświetlanie danych z testów
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Przegląd danych historycznych
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Zintegrowania aplikacji webowej z REST API
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Aplikacja serwerowa, REST API:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Dodanie serwisów REST pozwalających na operacje wymienione w
|
|||
|
|
punkcie "Aplikacja internetowa"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Zintegrowania API z bazą danych
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Wdrożenie aplikacji na środowisko testowe
|
|||
|
|
|
|||
|
|
Pierwsza wersja produktu wypracowana i oddana do grudnia 2020 roku,
|
|||
|
|
obejmować będzie:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Wszystkie funkcjonalności zdefiniowane w MVP
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Komputer pokładowy 2.0:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Układ wyzwolenia separacji
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Komunikacja z nadajnikiem
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Konfiguracja modułu
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Nadajnik/Lokalizator:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Lokalizacja GPS oraz redundantny system prędkości wysokości
|
|||
|
|
przyspieszenia
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Komunikacja bezprzewodowa LORA
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Konfiguracja modułu
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Elektronika naziemna/Odbiornik:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Odbieranie danych od komputera pokładowego (LORA)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Przekazywanie danych do serwera za pomocą REST API
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Przekazywanie danych do kolejnych urządzeń za pomocą Seriala
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Przekazywanie danych do kolejnych urządzeń za pomocą Bluetooth
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Aplikacja internetowa (frontend):
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Wyświetlanie i gromadzenie danych historycznych testów
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Profil użytkownika
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Aplikacja desktopowa:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Wyświetlanie danych z testów live (wykresy)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Wyświetlanie lokalizacji za pośrednictwem Google Maps
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Konfigurowanie płytki
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Odczyt danych z płytki
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Usuwanie danych z płytki
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Aplikacja serwerowa, REST API:
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Dodanie serwisów REST pozwalających na operacje wymienione w
|
|||
|
|
punkcie "Aplikacja internetowa"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Dodanie serwisów REST pozwalających na operacje wymienione w
|
|||
|
|
punkcie "Aplikacja desktopowa"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
- Wdrożenie aplikacji na środowisko produkcyjne
|
|||
|
|
|
|||
|
|
Ograniczeniem projektu jest hosting, nie wiadomo czy politechnika
|
|||
|
|
udostępni nam domenę oraz otworzy porty na zewnątrz.
|