Technische Lösung für Telemetrie

Packet Radio, APRS, D-Star, usw.; Software
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dl6mcl
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Technische Lösung für Telemetrie

Beitrag von dl6mcl »

Liebe Forums-Gemeinde!

Ich bin zwar seit 30 Jahren lizenziert, habe aber noch keinerlei Erfahrung mit digitalen Betriebsarten.

Für ein Stratosphärenballon-Projekt bastele ich schon seit geraumer Zeit an einer einfachen Lösung herum, um Telemetriedaten aus dem Ballon (geographische Länge / Breite, Höhe über Grund, Außen- und Innentemperatur, Akkuspannung) über eine Distanz von ca. 100 km zu übertragen. Mein bisheriger Ansatz basierte auf den kleinen 70cm-Modulen RFM01 und RFM02, wobei ich sendeseitig eine kleine 10W-PA (nach DC4KU) nachgeschaltet habe, die auch die gewünschte Leistung bringt.

Leider lässt sich die gewünschte Distanz hiermit nicht ansatzweise überbrücken - wahrscheinlich ist das Signal zu breitbandig (der minimale Hub des TX-Moduls sind 30 kHz), das Empfangsmodul zu taub, oder beides.

Deshalb suche ich nun nach alternativen Konzepten, mit einem bereits vorhandenen Portabel-Gerät Daten zu übertragen. Da an Bord des Ballons natürlich kein PC zur Verfügung steht, kommen "klassische" Packet-Radio-Lösungen wohl nicht in Frage.

Meine Suche nach Schaltplänen für reine Modems (also Digitalpegel <-> NF-Signal) war leider erfolglos, ich habe immer nur PR-Modems gefunden.

Hat hier vielleicht jemand einen Tipp, wie ich dieses Problem der Datenübertragung lösen könnte? Eine Übertragungsrate von 1200 Baud wäre allemal ausreichend.


Vielen Dank,

Daniel
DL6MCL
dl5ym
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Beitrag von dl5ym »

Hallo,
klassische PCs vielleicht nicht, aber wohl doch schon Low Power Rechner.
z.B. der Raspberry Pi nimmt so 2...3 Watt und kann durchaus Packet Radio oder so was ausliefern... auf Verdacht -> nimmt weniger Strom als der ganze Funkkram :)

73
Fred
dl5ym
dm5hs

Beitrag von dm5hs »

Hallo Daniel,

da wäre doch APRS der klassische Lösungsansatz, läuft halt auf 2m. Position und Höhe (Vorsicht wegen Höhenbeschränkung der meisten GPS Empfänger) sind sowieso dabei und deine Telemetrie kannst du z.B. mit dem TinyTrak auch übertragen. Es fällt dann auch deine ganze Empfangsanlage weg, ist ja schon alles vorhanden (ich gehe davon aus, das Projekt soll in Europa starten).



73, Sebastian, DM5HS


http://www.byonics.com/tinytrak4/
dc2cb
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Technik für Ballon Projekte

Beitrag von dc2cb »

Hallo Daniel,

da wir bei unserer Ballonmission 2012 vor einem ähnlichen Problem standen und nicht wirklich viel zu der Technik der bisherigen Ballonmissionen im Internet gefunden hatten, hatte ich damals folgende Seite im Afuwiki angefangen:

http://www.amateurfunk-wiki.de/index.php/Ballonprojekt

Leider hat dieser Artikel auch noch nicht die Qualität, die ich damals gesucht hätte, sondern ist auch nur eine Übersicht und Zusammenfassung.

Auf Grund unserer Erfahrung würde ich auch zu APRS Technik raten. Gerade auch in Bezug auf die Gewichtsbeschränkungen. Wir hatten trotz kom. Technik noch genug Hindernisse auszubügeln. Siehe http://www.darc.de/distrikte/n/29/archi ... onprojekt/

73 de Clemens, dc2cb
db6zh
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Beitrag von db6zh »

Es hat doch schon einige Ballonprojekte mit APRS 2m gegeben - ob Stratosphäre oder nicht, ich habe aus >100km Entfernung mitgehört. Ich finde nur so schnell die alten Daten nicht mehr, um Dir OV und Startpunkt zu nennen. Ich trage es notfalls nach - aber vielleicht meldet sich hier noch einer der "Betreiber".
73 Peter
dm5hs

Beitrag von dm5hs »

z.B.
http://www.aatis.de/content/Ballonprojekt_2005
AATIS ist zu dem Thema sowieso ein guter Ansprechpartner

Peter meinte evt. das: http://p56.de/ballonprojekt/


73, Sebastian
df6dbf
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Beitrag von df6dbf »

Hallo Daniel,
OM Christian DF6EF hatte vor einiger Zeit mal ein Modul von Radiometrix im Programm. Nannte sich HX-1 und konnte mit 300mW auf 2m senden.

http://www.beta.df6ef.de/index.php?opti ... Itemid=120.

Vielleicht kann er euch damit noch beliefern.

Die Daten die ihr übermitteln wollt kann eigentlich jeder APRS-Tracker erzeugen und aussenden. Ich selbst verwende den OpenTracker 1.3 in meinem PKW, der kann an Telemetrie eigentlich alles was ihr benötigt.
(Ich weiß, es gibt jede Menge anderer APRS-Tracker!)

http://www.jaeger-edv.de/Shop/index.php ... &Itemid=53

Das User-Manual dazu:
http://www.argentdata.com/support/otplus-manual.pdf

Empfangen tut ihr dann eure Daten auf der APRS-Frequenz 144.800. Die dort vorhandenen Digipeater und IGATES ermöglichen auch eine weltweite Verfolgung via Internet auf der Webseite: http://aprs.fi
Notfalls ohne HF-Zugang.

73s Holger

[/url]
db6zh
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Beitrag von db6zh »

Die URLs von DM5HS müßten weiterhelfen. Nur zur QRG: es macht Sinn NICHT (NUR) auf 144.800 zu senden. Bei solchen Aktionen ist die Signalstärke und evtl. Peilung schon auch interessant. Außerdem ist relativ kurz nach der Startzeit durch die Höhe ein ziemlich großes Empfangsgebiet vorhanden. Als Zuhörer kann man in Ballungsgebieten voll auf die Nase fallen, weil z.B. Großraum München durch Digipeating bei etwas Betrieb die 144.800 fast dicht ist und dann gegen dicke Signale nichts mehr hilft. In den URLs wird ja auch 145.200 angegeben und 144.800 nur als als Backup.
73 Peter
dl6mcl
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Beitrag von dl6mcl »

Wow - vielen Dank für diese vielen, interessanten Antworten!!

Ich muss gestehen, dass ich bis heute früh noch nicht die geringste Ahnung hatte, was APRS überhaupt ist. Aber nachdem ich mal ein wenig im Netz herumgestöbert habe, scheint mir das in der Tat eine interessante Alternative zu sein.

Die Höhenbegrenzung der GPS-Module ist mir wohl bekannt, ich habe deshalb schon einen GPS-Receiver gekauft, der laut Hersteller bis 100 km funktioniert, so lange die Geschwindigkeit unter 800 km/h liegt (hi).

Dieser Empfängerbaustein ist in unsere bereits fertig aufgebaute Haupt-Platine integriert, die von einem Mikrocontroller gesteuert wird. Dieser regelt die Speicherung der Flugdaten in einem 256kB-EEPROM, die Temperaturmessung und -steuerung, das Auslösen von Kameras und einiges mehr.

Ein "fertiger" APRS-Tracker würde daher eine ganze Menge bereits geleisteter Arbeit unnötig machen - außerdem würde ich sehr, sehr gerne ohne kommerzielle Fertigkomponenten auskommen. Ich weiß, dass das einfacher wäre, aber da bin ich halt nun mal etwas puristisch.

Das Radiometrix-Sendemodul finde ich höchst interessant und werde wohl gleich mal eines davon bestellen. Schaltpläne für einfache 2m-PAs müsste es ja auch geben.

Bleibt nur noch eine Frage: Das Datenübertragungsformat ist doch sicherlich genormt, oder? Aber ich habe gelesen, dass man trotzdem zusätzlich zu den reinen Positions-Daten auch noch andere Werte (wie z.B. Temperaturen, Spannungen etc.) übertragen kann. Wie wird das denn "empfängerseitig" ausgewertet?

Gibt´s vielleicht irgendwo einen empfehlenswerten Link, wo man sich mal die Basics über APRS anlesen kann?

Vielen Dank nochmal für alle Tips!!

73,

Daniel
dm5hs

Beitrag von dm5hs »

dc7gb
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Beitrag von dc7gb »

Hallo Daniel,

ich habe mich erst jetzt im Forum angemeldet und bin beim Durchblättern über Deine Anfrage "gestolpert". Insofern ist meine Antwort vielleicht nicht mehr aktuell und auch etwas an anderen Anforderungen ausgerichtet.

Falls Du eine Lösung für universelle Telemetrie mit Standard-Funkgeräten suchst, so könnte vielleicht mein STT-Projekt für Dich interessant sein. Mit STT (von Sub-Ton-Telemetrie) kann man gleichzeitig zur Sprache auf einem analogen Kanal (z.B. via FM-Relais, sofern der NF-Bereich nicht nach unten begrenzt wird) unhörbar (!) auch noch Daten mit bis zu 140 Bit/s fehlergesichert übertragen. Darunter auch APRS-ähnliche Koordinaten mit 2m Auflösung, 4 beliebige Datenbits, Zeit, Datum, Peildaten, Call uvm. Ich habe dieses Radio-Datensystem im FUNKAMATEUR Heft 8+9/2013 beschrieben. Es verwendet einen Arduino uno und kann Halb-Duplex. An einer USB-Buchse kann man die empfangenen Koordinaten im Garmin-Format zur Anzeige in Karten wieder abnehmen. Lediglich einige PLL-Aufbereitungen lassen sich damit nicht so recht zuverlässig modulieren. STT belegt das NF-Spektrum von etwa 3Hz...140Hz.

Wenn man nur einen Telemetrie-Sender (eigentlich Telemetrie-Coder) benötigt, dann lässt sich STT in einem 8-poligen Atmel-Controller unterbringen, der wenig Strom und Platz braucht. In Deinem Anwendungsfall dürfte allerdings der Sprachbereich im Funkkanal wohl eher unbenutzt bleiben, denn da sitzt ja wohl niemand im Ballon, der unbedingt sprechen möchte ;) Obwohl die maximale Datenrate von STT "nur" 140 Bit/s beträgt, ist das für APRS und normale Telemetrie absolut ausreichend. Die Wiederholrate der Daten bei STT liegt bei einigen Sekunden. Falls der Ballon also nicht mit der Reisegeschwindigkeit eines Flugzeugs (ca. 200m/s) fliegt, so dürfte das ausreichen.

73 de Thomas - DC7GB
73, Thomas - DC7GB
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