StratoPiG - Schweine im Weltall

  • Nachdem wir uns in nunmehr zwei Threads etwas verzettelt haben, habe ich mir erlaubt die Outline für das Projekt StratoPiG (Stratosphere Pi Germany) nochmal in diesem Eingangsposting zusammen zu fassen und so die Übersicht bzw. den Einstieg das Projekt zu erleichtern. Ich werde mich bemühen dieses Eingangsposting mit den neusten Erkenntnissen und Ideen aktuell zu halten bzw. anzureichern. Sollte ich etwas vergessen haben, dann bitte einfach eine kurze PN senden, damit ich das nachtragen kann.


    Grundsätzliche Überlegungen:

    Im Laufe der Recherche haben sich die folgenden zwei Möglichkeiten herauskristalisiert, die ich hier - zur besseren Orientierung - nochmal kurz vorstellen möchte:

    1.) Man baut einen StratoPiG auf Basis der bei Stratoflights verfügbaren Komponenten zusammen. Das hat (für mich persönlich) relativ wenig Charme, da es sich hier um einen relativ 'dummen' Ballon handelt der, nachdem er gestartet wurde, lediglich die Fahrtdaten loggt und Fotos macht. Irgendwann ist er in einer Höhe angekommen, in der die Ballonhülle platzt und der Pi schwebt am Fallschirm wieder zu Boden. Um den Ballon (oder die Reste davon) dann wieder zu finden hat er einen GPS Logger an Bord, den man anrufen kann und der dann per SMS seine Positionsdaten versendet. Fahrtdaten und Fotos müssen in dieser Version nach der Landung ausgewertet werden.

    2.) Man baut einen StratoPiG auf den Erkenntnissen von Dave Akerman auf. Wesentliche Teile wie Ballon, Fallschirm etc. könnten auch hier von Stratoflights kommen. Der (aus meiner Sicht) reizvolle Unterschied wäre, dass Flugdaten und auch Bilder während des Fluges über LoRa / LoRaWAN an eine 'Bodenstation' gesendet werden können. Dave ist in seiner letzten Version schon soweit, das der während der Start- und Landephase (also in Höhen unter 2000m, in denen Mobilfunk Netze zur Verfügung stehen) Live Bilder / Videos über G3 streamen und diese automatisch auf YouTube stellen konnte. Dieser Aufbau, der sich vor allem duch die technischen Finessen vom ersten Aufbau unterscheidet, wäre weitaus ambitionierter und es wären deutlich mehr Hürden zu nehmen als der in Version 1 (aber mit Cracks wie Andreas an Bord sollte das ja zu schaffen sein - auch wenn er sich selbst weigert mitzufliegen).

    Wir haben uns bei dem Projekt StratoPiG für die Möglichkeit 2 entschieden.


    Folgende Aufstellung soll einen Überblick über die Zielsetzung und die zur Umsetzung angedachte Hardware geben:


    1. Ziel

    Ziel des Projekts ist es einen (Wetter)Ballon mit einer Nutzlast in die Stratosphäre aufsteigen und danach wieder sicher landen zu lassen. Die Höhe des Aufstiegs ist dabei nicht definierbar d.h. der Ballon steigt, bis die Ballonhülle platzt und die Nutzlast am Fallschirm zurück zur Erde fällt.

    Während der Fahrt soll der Ballon Positionsdaten und Flughöhe per GPS ermitteln und an eine Bodenstation senden. In der Aufstiegs- und Landephase des Ballons soll ein Video Signal über das Mobilfunknetz gestreamt werden. Über die ganze Fahrt hinweg sollen möglichst hochwertige, stabilisierte Bilder gemacht werden. Ein Teil der Bilder soll - in reduzierter Auflösung - auch während des Fluges an die Bodenstation übertragen werden.

    Die übermittelten Positionsdaten sollen in eine Karte einfließen, aus der die Flugroute und -höhe des Ballons visualisiert wird.


    2. Komponenten

    Flug:

    - Ballon
    - Fallschirm
    - Helium

    - Raspberry Pi A+ oder Raspberry Pi Zero
    - Raspberry Pi Camera v2
    - Kamerakabel

    - LTE Stick
    - GPS Modul
    - LoRa Sender
    - Antenne(n)

    - Batterien (min. 3 x AA)
    - StepUp / StepDown Konverter

    - Hochfeste Schnüre / Seile
    - Diverse Kabel und Verbinder
    - Gehäuse für die Hardware (Styropor, ein ausgeschäumtes Kunststoffschwein wäre meine Präferenz)


    Boden:

    - Raspberry Pi 3 B
    - LoRa Empfänger
    - Stromversorgung
    - Antenne(n)

    - Diverse Kabel und Verbinder
    - Gehäuse für die Hardware (Alu / Acryl / Holz)


    3. Marktrecherche

    Flug:

    - Ballon 1 (bis 1,6 kg Nutzlast)
    - Ballon 2 (bis 2,0 kg Nutzlast)

    - Fallschirm (bis 2,5 kg Nutzlast)

    - Helium

    - Raspberry Pi A+ oder Raspberry Pi Zero
    - Raspberry Pi Camera v2
    - Kamerakabel

    - LTE Stick oder G3 / G4 bzw. LTE Board

    - GPS / LoRa Modul (Pi A+) oder GPS / LoRa Modul (Pi Zero)

    - StepUp / StepDown Konverter (ist im GPS / LoRa Modul für den Pi Zero bereits verbaut)

    - Ballonschnur
    - Handschuhe


    Boden:

    - Raspberry Pi 3 B
    - LoRa Empfänger
    - Antenne(n)


    4. Lizenzen

    Eine Aufstiegsgenehmigung muss bei der Bundesanstalt für Flugsicherung (BfS) in Langen beantragt werden. Die Beantragung muss mindestens 14 Tage vor dem geplanten Aufstieg eingereicht werden.


    5. Sponsoring

    Eins nach dem Anderen.


    6. Risikobetrachtung

    Der Ballon und seine Nutzlast kann verloren gehen (Totalverlust).
    Der Ballon kann trotz bekannter Koordinaten nicht zu bergen sein (Totalverlust).
    Der Ballon bzw. die Hardware am Fallschirm kann bei der Landung beschädigt werden.

    Der Ballon kann bei seiner Landung Schaden anrichten (Versicherung!)


    7. Programmierung

    Der Programmieraufwand kann erst nach einer Entscheidung über den Funktionsumfang und über die Hardware des StratoPiG benannt werden. Bei den Lösungen von Uputronics ist ein angepasstes Image für den Pi Zero dabei, das bereits über wesentliche Funktionen (GPS / LoRa) verfügt. Es gibt ein entsprechendes Repository zum Pi In The Sky Project auf Github.


    8. Kostenübersicht

    Eine vorläufige Kostenübersicht findet Ihr am Ende des Postings.


    X. Weitere Überlegungen

    Bei der Lektüre der diversen Ballon Projekte von Dave Akerman und bei der Sichtung der gestreamten Videos des letzten Fluges ist mir aufgefallen, dass der Ballon bzw. die angehängte Nutzlast Windbedingt sehr instabil in der Luft liegt. Erstrebenswert wäre daher eine Art 'Leitwerk' nach dem Prinzip eines Wetterhahns (z.B. auf Kirchturmspitzen), der den Ballon zumindest in Hinblick auf die Windrichtung etwas mehr Stabilität gibt. Die Drehbewegung des Ballons müsste von der Nutzlast entkoppelt werden.


    Y. Feature Wünsche

    Der Statistiker bzw. Datensammler unter uns (WaldiBVB) hat vorgeschlagen weitere Sensorik (hier Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor) mit im StratoPiG unterzubringen.


    Z. Teilnehmer

    - Andreas
    - BallerNacken
    - dbv
    - dll-live
    - doing
    - dreamshader
    - linusg
    - Renão
    - WaldiBVB


    Weitere Links:

    - UK High Altitude Society
    - Blog von Dave Akerman
    - Bericht in MagPi #38 ab Seite 10 - Skycademy
    - Ballon Projekt des DARC OV Moosschwaige-Germering


    Thread Legende:

    Dieser neue Faden ist aus zwei vorherigen entstanden. Hier findet ihr den Ersten (Der MarPianer) und den Zweiten (StratoPi - Organisation), der dann zu diesem neuen Faden geführt hat.
    Für die Jüngeren unter uns, die nicht wissen was es mit 'Schweine im Weltall' auf sich hat, hier ein Link der erklärt wie alles anfing: https://www.youtube.com/watch?v=bK0r5UEDwfQ (Danke, jar!)


    WICHTIGER HINWEIS:

    Damit sich dieser neue Faden wirklich nur noch mit der Umsetzung des Projekts beschäftigt würde ich Euch alle herzlich bitten neue Ideen und Hinweise, Tricks und auch gepflegten Irrsinn im Diskussionsfaden zum Projekt zu posten, den ich eben eröffnet habe. In diesem Faden soll es wirklich nur um die konstruktive Umsetzung des Projektes StratoPiG gehen. DANKE!

  • Ich mal hier weiter, damit wir vielleicht mal Nägel mit Köpfen bekommen.
    Von mir gibt's eine verbindliche Zusage für:

    1 x Mini A8 GPS-Modul -> http://www.ebay.de/itm/Mini-A8-Ub…r-/201818855543
    zum Auffinden des ganzen Krams nach der Landung ...

    1 x Pi Zero (ich glaub' da brauchts keinen Link) neu und in OVP

    1 x wahlweise A6 oder A7 GSM/GPS Modul falls benötigt

    elektronischen Kleinkram, u.a. Sensoren, Kabel, LEDs, Widerstände ... aus meiner Bastelkiste, der sonst ziemlich schnell teuer würde.

    Ausserdem: kostenlosen Entwicklungs-, Support- und Recherche-Aufwand je nach Bedarf. Derzeitiger Schwerpunkt: GPS/GSM/LoRa ...

    //EDIT: was noch dazu kommt: der eine oder andere Arduino Pro Mini als GiveAway bzw. Motivations-Hilfe ;)

    Cash sieht bei mir leider ziemlich schlecht aus, aber wenn es sein muss, steuere ich auch ein bisschen was bei.

    cheers,
    -ds-

  • Ich hab noch eine Wetterbalon Sonde.... so ein Ding was man an die Balons hängt und die alle Umgebungsparameter per Radio überträgt bis das Ding am Boden wieder einschlägt. Vielleicht kann man daraus was gebrauchen? Ich wollte damals damit basteln, man braucht für den Datenempfang allerdings einen KW Empfänger, der war mir zum "spielen" zu teuer. Daher liegt der noch bei mir rum. Ich hatte den mal kurz an eine Batterie angeschlossen und der funkte sofort los. :)

    Ist nur ne Idee....ob sich das Ding was taugt weiß ich nicht genau.

  • Muss ich gut finden in diesem Faden mal kurz und knapp festzuhalten was jeder Interessierte bereit ist zu dem Projekt beizutragen.

    Ich bin mit 100.- € in Cash zur Anschaffung von Hardware (Pi in the Sky Board, LoRa Komponenten, Pi 3 B Bodenstation, Antennen etc.) dabei.

    Diskussionen bitte weiterhin im StratoPiG Diskussions Faden, damit es hier nicht auch gleich wieder so unübersichtlich wird wie drüben.

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