Quale software realizzare?

Il progetto si propone l’obiettivo di dimostrare che quello che viene insegnato a scuola serve anche nel mondo reale e non è solo teoria; per tale motivo si è pensato di realizzare il software necessario al corretto funzionamento della missione con i linguaggi insegnati presso la scuola che ci ospita, il Collegio Brandolini Rota.

Diagramma relativo alle comunicazioni della missione ATLAS1

StratoLab le comunicazioni

Partiamo dalle necessità: facendo riferimento agli articoli pubblicati precedentemente possiamo vedere che sarà necessario realizzare almeno tre software.

  1. Il software che girerà sul vettore (payload) che dovrà gestire la lettura dei sensori (GPS, IMU, temperatura, barometro, webcam, …), la memorizzazione e l’invio via radio dei dati; lo stesso programma dovrà anche gestire in autonomia alcune situazioni critiche che permetteranno il taglio (tramite cutter) della fune che collega il pallone al payload o l’attivazione del buzzer (cicalino) in fase di rientro a terra.
  2. Il programma che permetterà alle squadre mobili o fisse che riceveranno i dati via radio dal vettore e le dovranno rielaborare prima di inviarle via internet ai server dedicati alla missione.
  3. Il software presente nei vari server (principale e di backup) che riceveranno i dati dalle stazioni radio riceventi (punto 2) e permetteranno la visualizzazione e l’analisi dei dati nonchè la gestione da remoto delle situazioni di emergenza presenti sul payload (riavvio di alcuni processi, taglio del cavo in modalità manuale, …).

Il software presente nella scheda di controllo del vettore (punto 1) e nelle postazioni radio (punto 2) verrà scritto in Python, mentre quello presente sui server della missione sarà sviluppato in PHP che funzionerà su un webserver Apache (le informazioni verranno memorizzate su un database – DBMS MySQL).
In particolare sui server verrà realizzato un software web che permetterà la pubblicazione dei dati in internet (alcune informazioni saranno pubbliche, altre legate all’autenticazione dell’utente) attraverso grafici e mappe che si aggiorneranno periodicamente.

Per realizzare tutto questo verranno utilizzato il framework Laravel e Bootstrap.

E’ possibile che nelle prossime missioni il software presente nei server venga riscritto in Node.js migliorando le tecniche di aggiornamento delle informazioni in tempo reale.

Tutti i software prodotti verranno eseguiti su macchine Linux (un saluto agli amici del PNLUG).

Come conoscere la posizione del modulo?

Come sapere dove si trova il modulo

Ogni qualvolta si effettua un lancio è necessario capire dove si trova il modulo (ovvero il carico utile della missione; esperimenti, computer di bordo, ...) per poterlo recuperare e per poter essere certi che questo sia effettivamente ricaduto a terra e non sia ancora in volo oltre il limite temporale concesso dagli enti preposti (ogni lancio deve essere autorizzato e il carico può volare entro una finestra temporale).

La soluzione più comoda per risolvere questa problematica è l'adozione di un tracker: un dispositivo provvisto di un ricevitore GPS (che permette di localizzarlo geograficamente) combinato con un sistema di invio di SMS (o altre forme di comunicazione che permettono l'invio di dati direttamente a server GIS); quest'ultimo dispositivo può essere un sistema GSM (ovvero una specie di telefono che sfrutta la rete cellulare terrestre, quella utilizzata dai nostri telefoni cellulari) oppure satellitare (che comunica attraverso i satelliti).

I due sistemi hanno pro e contro:

  • il sistema GSM risulta meno costoso, ma appena il tracker non riesce a collegarsi alla rete cellulare (perché si trova in una zona non coperta oppure perché si trova troppo in alto) non è possibile ricevere le coordinate geografiche; il tracker richiede una scheda sim con credito/piano che permetta l'invio di SMS;
  • il sistema satellitare permette di ricevere le coordinate anche in luoghi inaccessibili (senza rete cellulare), ma ha un costo nettamente superiore ai tracker GSM; solitamente i tracker satellitari, oltre al costo del dispositivo richiedono l'acquisto di un abbonamento che permette di accedere al sito del gestore che visualizza su una mappa la posizione del dispositivo; questo tipo di tracker permette la ricezione della posizione anche a quote attorno agli 8000m.

Nella nostra missione "ATLAS 0" abbiamo deciso di acquistare un tracker GSM per abbattere i costi e sfruttare l'occasione per creare una serie di software per mettere alla prova gli insegnamenti imparati a scuola.

La tecnica utilizzata durante la missione "ATLAS 0" è visualizzata nel disegno sopra riportato.

Il tracker è stato inserito in una palla di polistirolo posta tra il modulo e il paracadute; tale palla ha l'obiettivo di isolare termicamente il tracker, ma di permettergli di ricevere i dati dalla rete GPS e trasmettere i dati alla rete GSM (la pallina, diversamente dal modulo, non è protetta dalla pellicola a base di alluminio; l'alluminio blocca le onde radio).

[A] Ad inizio missione il tracker viene attivato; attraverso alcuni comandi inviati via SMS al tracker quest'ultimo inizia a restituire le coordinate geografiche.

[B] Un cellulare, collegato via cavo USB ad un PC, riceve gli SMS inviati dal tracker.

[C] Un computer, con installato Linux Xubuntu, legge periodicamente gli eventuali messaggi SMS ricevuti dal cellulare; un programma, scritto in python (linguaggio insegnato a scuola), decodifica ed estrae le informazioni contenute nei messaggi e invia le coordinate al server della missione.

[D] Il server (presente nella farm interna al complesso scolastico) ad ogni invio, archivia e prepara i dati per essere visualizzati su una mappa.

[E] La mappa così creata permette agli operatori della sala di controllo di visualizzare la posizione inviata dal tracker; la mappa viene aggiornata periodicamente riproducendo così il percorso effettuato dalla missione "ATLAS 0".

Come previsto, appena dopo 3 minuti dal lancio non sono più giunti SMS dal tracker: ovviamente è stata raggiunta una quota tale che il modulo GSM del tracker non ha più agganciato le celle telefoniche terrestri.

Dopo la ricaduta a terra del modulo il tracker ha fortunatamente ripreso ad inviare la posizione del tracker e del relativo modulo annesso. Questo ha permesso di localizzare con buona precisione il nostro materiale che è stato prontamente recuperato dalla squadra adibita a tale lavoro.

Informativa ai sensi dell’art. 13 D.LGS. 30 giugno 2003 n.196

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