TELEMETRIE
Progetto Edusat 3° Modulo
I.I.S.S. “G.Marconi” Bari
Ing. Marcello SURACE
TELEMETRIE
Informazioni base sulla telemetria
• La Telemetria è una tecnologia informatica che permette la
misurazione e la trascrizione di Informazioni di interesse al
progettista di sistema o all'operatore. La parola deriva dalle
radici greche tele = lontano, e metron = misura. I sistemi che
necessitano di istruzioni e dati inviati hanno bisogno della
controparte della telemetria, il telecomando, per poter operare.
• La telemetria può inoltre suddividersi in diversi modi:
•
Monodirezionale, si ha un flusso di dati in un'unica direzione,
questi sistemi servono per il rilevamento dei dati.
• Bidirezionale, si ha un flusso dei dati in entrambe le direzioni,
con questi sistemi si può sia misurare che modificare a distanza
un determinato parametro.
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Questa inoltre può essere:
In tempo reale, i dati inviati sono i dati istantanei
al passaggio, i dati inviati sono una raccolta di dati del giro
o passaggio precedente
Gli enti spaziali quali la NASA, l'ESA ed altri enti usano
sistemi telecomandati o di telemetria per raccogliere dati
da veicoli spaziali operativi e satelliti. La Telemetria è
fondamentale nella fase di sviluppo di missili, satelliti e
navi spaziali perché il sistema potrebbe venire distrutto
dopo o durante il test. Gl'ingegneri necessitano di
parametri di sistema critici per analizzare (e migliorare) la
prestazione del sistema. Senza la telemetria, questi dati
spesso non sarebbero disponibili.
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Il nostro DTS (dimostratore tecnologico satallitare)
gestisce, per ciascuna delle due frequenze di
comunicazione (437, 485 MHz e 2440,000 MHz), di cui
solo la prima attiva, flussi di:
Telecomando, ovvero trasmissione di dati da Terra
verso il satellite (DTS);
Telemetria, ovvero trasmissioni di dati dal satellite
(DTS) verso Terra.
Inoltre è bidirezionale e comunica in tempo reale.
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Il sottosistema COMMS è composto da un modulo di ricetrasmissione dati
ed un microcontrollore per la codifica e decodifica dei dati telemetrici e
comandi. Le trasmissioni avvengono sulla frequenza 433 MHz, in una banda
libera denominata ISM (Industrial, Scientific and Medical), nome assegnato
dall'Unione Internazione delle Telecomunicazioni (ITU), con valori di EIRP
(Massima Potenza Equivalente Irradiata da una Antenna Isotropa) molto
bassi. Attualmente, la potenza di trasmissione del moduolo TX/RX
(Trasmissione/Ricezione) è fissato al suo valore massimo rimanendo
sempre all'interno delle norme vigenti, quindi ad un valore pari a 10dBm.
Il modulo di codifica e decodifica dei dati inviati, denominato anche TNC, è
composto da un microcontrollore che crea l'intero pacchetto di dati da
inviare alla stazione di terra partendo dai dati utili, oppure estrae i dati utili
da un comando ricevuto. Attualmente il TNC è programmato per utilizzare il
protocollo proprietario della IMT ma è sempre possibile programmare
nuovamente il microcontrollore per utilizzare un altro tipo protocollo.
Ovviamente, per far funzionare il tutto, è necessario effettuare le stesse
modifiche anche sulla "Stazione di Terra".
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Il protocollo implementato sul TNC a bordo del sottosistema COMMS è un
protocollo proprietario della IMT ma è sostituibile in qualsiasi momento da
uno standard quale AX.25 utilizzato nel campo delle trasmissioni amatoriali.
Vista l'architettura generale del sistema, le frequenze in banda ISM, la
quantità dei dati, l'utilizzo di un protocollo proprietario è quello che offre
massime prestazioni e maggiore affidabilità (il numero dei pacchetti persi a
causa di un disturbo sul canale è ridotto al minimo).
Nel protocollo si possono individuare 5 blocchi distinti:
Byte di inizio;
Dati;
Numero di pacchetto;
Controllo di parità;
Byte di fine.
I Dati utili inviati sono pari a 237 bit, in aggiunta vi sono 27 bit definiti come
dati di servizio, necessari per la comunicazione. Quindi il rapporto tra dati
utili e dati inviati risulta essere molto elevato, aumentando così l'efficienza
del sistema. 237+27 =264 bit 264 bit : 8 = 33 byte
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Ecco come è rappresentato un pacchetto dati inviato dal DTS alla stazione di
terra. Nel pacchetto dati vi è anche il numero di pacchetto. Il bit di parità è un
codice di controllo utilizzato nei calcolatori per prevenire errori nella
trasmissione o nella memorizzazione dei dati. Tale sistema prevede l'aggiunta di
un bit ridondante ai dati, calcolato in modo tale che il numero di bit che valgono
1 sia sempre pari o dispari. I bit di parità sono uno dei codici di rilevazione e
correzione d'errore più semplici.
7 bit di dati
Byte con bit di parità
Bit di parità pari
Bit di parità dispari
1101001
01101001
11101001
1111111
11111111
01111111
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Il sottosistema OBDH invia e
riceve
dal
sottosistema
COMMS una serie di dati. Il
sistema COMMS crea
un
pacchetto dati di 30 byte che
contiene tutte le telemetrie
del DTS servendosi del
protocollo IMT e le invia a
terra.
La
comunicazione
avviene tramite tre linee:
•Linea di clock
•Linea dati
•Linea di selezione.
La
prima
serve
alla
sincronizzazione dei due
sottosistemi
nella
ricetrasmissione dei dati. La
seconda
serve
alla
ricetrasmissione dei dati. La
terza linea seleziona il chip di
memoria dove allocare i dati
nel COMMS prima della
trasmissione.
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IL sottosistema COMMS, oltre al TNC, ha un ricetrasmettitore con le
seguenti caratteristiche. In particolare il tipo di modulazione digitale è FSK
(animazione)
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Il Serial Peripheral Interface o SPI è un sistema di
comunicazione tra un microcontrollore e altri circuiti integrati o
tra più microcontrollori. La trasmissione avviene tra un
dispositivo detto master e uno o più slave (letteralmente
dall'inglese padrone e schiavo). Il master controlla il bus, emette
il segnale di clock, decide quando iniziare e terminare la
comunicazione.
Il bus SPI si definisce:
• di tipo seriale
• sincrono per la presenza di un clock che coordina la
trasmissione e ricezione dei singoli bit e determina la velocità di
trasmissione
• full-duplex in quanto il "colloquio" può
contemporaneamente in trasmissione e ricezione.
avvenire
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Fonti consultate:
WIKIPEDIA
I.M.T. srl - lezioni sul COMMS-DTS
FINE