Progetto Edusat 3° Modulo 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.

TELEMETRIE 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.

TELEMETRIE 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.

TELEMETRIE 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".

TELEMETRIE 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

TELEMETRIE 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

TELEMETRIE 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.

TELEMETRIE 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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TELEMETRIE 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 avvenire contemporaneamente in trasmissione e ricezione.

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TELEMETRIE Fonti consultate: WIKIPEDIA I.M.T. srl - lezioni sul COMMS-DTS FINE