De downlink van de H6

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 seriële 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.

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 efficiënte 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 seriële 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 seriële 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.