In Nederlands Engels
Home page Organizational Structure Launches Projects Rocket motors Pictures NERO History Join NERO Definitions Safety Research Links Sitemap Search
NERO Projecten H6 raket Downlink
Logo  

De downlink van de H6



Gedurende de gehele vlucht van de H-6 raket verzamelt een data-acquisitie systeem gegevens in de raket vanuit verschillende bronnen (temperatuur sensors, schakelaars etc.). Deze gegevens worden naar het grondsegment verstuurd om de vlucht te kunnen volgen, en opgeslagen voor latere verwerking. De verbinding van het flight segment (de raket) en het grondsegment wordt de downlink genoemd. Er kunnen ook gegevens (commando's) vanaf het grondsegment naar de raket worden gezonden: de up-link. In het H-6 project zal de up-link alleen experimenteel worden gebruikt, om te onderzoeken of in de toekomst een dergelijke verbinding voldoende betrouwbaar is om operationele commando's te versturen.

De noodzaak van een downlink werd ingezien nadat de H5 was neergestort. Met behulp van een downlink zouden we ook bij een fatale vlucht nog gegevens hebben om de oorzaak van de problemen te achterhalen. Het noodlot wil dat de gegevens van de downlink van de lancering van de H6c ons daadwerkelijk hebben geholpen om de H6c terug te vinden en de vlucht te analyseren.

Essenties

Het up/downlink systeem is gebaseerd op een asynchrone seriŽle verbinding waarmee gegevens in een vast formaat en in een vast tijdvenster worden uitgewisseld. Hoewel de snelheid vrij laag is, is er toch weinig tijd om de gegevens op de grond tegelijkertijd te ontvangen, te verwerken en op te slaan. Om deze reden is een node concentrator ontwikkeld die de up/down link moet besturen, onafhankelijk van de andere computers in het grondsegment.

De downlink bestaat (voor wat betreft het vluchtsegment) uit een UART (sequencer) die de aangeboden bytes omzet in een RS-232 signaal, gevolgd door een (1200/2200 Hertz) FSK modulator en een 2-meter FM zender. De sequencer is een microprocessor die de gegevens met verschillende frequenties bemonsterde en vervolgens in de IRM opsloeg. Een gereduceerde set van gegevens werd naar de zender gestuurd om via de downlink naar het grondstation te gaan.

Het up/down link systeem werkt op een continue synchrone wijze: de gegevens stroom heeft een vast format en de baudrate is constant. Hoewel de baudrate betrekkelijk laag is gehouden, is voor de beschikbare PC's praktisch (te) weinig tijd beschikbaar om de gegevens stroom te verwerken en op te slaan. Daarom is een systeem met 'node-concentrator' ontwikkeld.

Data frame

Het data-frame van de downlink dat tweemaal per seconde naar het grondstation werd gezonden is hieronder beschreven.


Byte
Contents
Source
Description
1 HEX 38 ("8") controller Control word start downlink
2 1xxx.xxxx controller Frame counter high byte
3 1xxx.xxxx controller Frame counter low byte
4 1xxx.xxxx ADC_PT ch.0 Body pressure
5 1xxx.xxxx ADC_PT ch.1 Nose temperature
6 1xxx.xxxx ADC_PT ch.2 Battery voltage
7 1xxx.xxxx ADC_PT ch.3 Internal temperature
8 1xxx.xxxx ADC_PT ch.4 Spare (approx. 0 Volt)
9 1xxx.xxxx ADC_GF ch.0 Acceleration
10 1xxx.xxxx ADC_GF ch.1 Thrust
11 1xxx.xxxx ADC_GF ch.2 Bridge excitation voltage
12 100.0000 n.a. Spare (empty)
13 1xxx.xxxx controller Integrated acceleration (7 MSB)
14 1000.xxxx controller System status high byte
15 1000.xxxx controller System status low byte
16 1xxx.xxxx Status monitor Status byte A
17 1xxx.xxxx Status monitor Status byte B
18 HEX 47 ("G") controller Control word stop downlink




Node concentrator

De node-concentrator bestuurt de up/down link, verzamelt data afkomstig van zowel grond- als vluchtsegment, en verspreidt de verzamelde gegevens aan alle andere computers in het grondsegment. De node-concentrator werkt als een intelligente data buffer en spaart op die manier tijd voor de andere computers in het grondsegment. Het verzamelen van de gegevens gebeurt met lage snelheid en continu, terwijl de verspreiding wordt gedaan met hoge snelheid in bursts (9600 baud RS-232). De tijd tussen ontvangst van de gegevenspakketjes kan worden gebruikt om data op te slaan of te verwerken. op deze manier kunnen verscheidene computers op een efficiŽnte wijze gespecialiseerde taken uitvoeren zonder dat zij zich bezig hoeven te houden met details van de communicatie en de bijbehorende timing problemen. De node-concentrator is opgebouwd rond een single board computer (met 6809 microprocessor) en beschikt over een eigen voeding, kast en een verschillende interfaces. Aan de tie-line kunnen andere computers gekoppeld worden.

De NCC ontvangt vluchtgegevens van het flight segment via de UDLIS met een snelheid van 600 Baud, launch segment gegevens (breekdraadjes) via de LACS (2 woorden per seconde), en commando's via een seriŽle poort van de FCC (2 woorden per seconde). Al deze gegevens worden door de NCC opgeslagen met een vast formaat (frame, zie 5.3, interfaces) in een dubbele buffer. Wanneer een buffer een volledig frame bevat, wordt de inhoud van de buffer uitgezonden naar de verschillende computers in het grondsegment via de DDS. Dit gebeurt met een snelheid van 9600 Baud. Terwijl gegevens uit de ene buffer worden uitgestuurd via de DDS, wordt de andere buffer weer gevuld met nieuwe data.

Wanneer er foutcondities optreden (verstoorde of verminkte ontvangst) moeten toch volledige frames aan het grondsegment worden aangeboden: in dat geval worden er foutcodes meegestuurd.

De NCC moet de volgende zaken verzekeren:

  • gegevens moeten via de DDS naar het grondsegment worden verzonden met altijd het juiste formaat (volledige frames) en de juiste snelheid;
  • de zender en ontvanger van de UDLIS mogen nooit tegelijkertijd worden geactiveerd;
  • wanneer de raketzender actief is moet de UDLIS zender altijd uitgeschakeld zijn.

Fysiek bestaat de NCC uit een BRUTECH B.E.M.-SBC13 single board computer. De NCC is uitgerust met een 6809 microprocessor (1 MHz), 24k RAM en 32k EPROM, drie parallele interfaces/timers (VIA's, 60 i/o lijnen) en 2 seriŽle poorten. Dit is ruim voldoende om de genoemde functies te herbergen. Het programma wordt gecodeerd in assembler (cross-assembler op PC) en wordt zeer eenvoudig gehouden: het programma moet punt voor punt geverifieerd kunnen worden en moet in hoge mate bedrijfszeker zijn. De verdeling van de i/o is als volgt:

  • VIA- 1 verbonden met UDLIS en LACS (intern gebruik)
  • VIA-2 verbonden met LACS (launch segment)
  • VIA-3 verbonden met FCC toetsenpaneel
  • USART-1 verbonden met UDLIS (naar flight segment)
  • USART-2 verbonden met DDS (naar grondsegment) en FCC

De node concentrator maakte van het radiosignaal een RS-232 signaal, dat direct in de seriele poort van een computer kan worden ingelezen. Twee computers waren aangesloten. Een computer met daarop het Rocket Monitor System - fungeerde als launch- en flightontrol. De tweede computer bevatte de Rocket Frame Analyzer, dat de technische informatie van de verzonden data op het scherm toonde.

De uplink heeft nog een experimenteel karakter en de omhoog te zenden informatie wordt door de raket weer naar beneden gezonden. De node-concentrator is een slaaf van het vluchtsegment. In principe staat altijd de ontvanger van de downlink aan. Slechts na ontvangst van bepaalde sleutelwoorden mag de uplink zender gedurende korte tijd ingeschakeld worden.


Downloads
52,1KB
Download het Rocket Monitor System en zie hoe het grondstation functioneerde


Top