TELEMETRIETELEMETRIEProgetto Edusat 3° Modulo Progetto Edusat 3° Modulo

I.I.S.S. “G.Marconi” BariI.I.S.S. “G.Marconi” BariIng. Marcello SURACEIng. Marcello SURACE

TELEMETRIETELEMETRIEInformazioni base sulla telemetriaInformazioni base sulla telemetria

• La Telemetria è una La Telemetria è una tecnologia informatica che informatica che permette la misurazione e la trascrizione di permette la misurazione e la trascrizione di Informazioni di interesse al progettista di sistema o di interesse al progettista di sistema o all'operatore. La parola deriva dalle radici all'operatore. La parola deriva dalle radici greche teletele = lontano, e = lontano, e metronmetron = misura. I sistemi che = misura. I sistemi che necessitano di istruzioni e dati inviati hanno bisogno necessitano di istruzioni e dati inviati hanno bisogno della controparte della telemetria, il della controparte della telemetria, il telecomando, , per poter operare.per poter operare.

• La telemetria può inoltre suddividersi in diversi La telemetria può inoltre suddividersi in diversi modi:modi:

• MonodirezionaleMonodirezionale, si ha un flusso di dati in un'unica , si ha un flusso di dati in un'unica direzione, questi sistemi servono per il rilevamento direzione, questi sistemi servono per il rilevamento dei dati.dei dati.

• BidirezionaleBidirezionale, si ha un flusso dei dati in entrambe le , si ha un flusso dei dati in entrambe le direzioni, con questi sistemi si può sia misurare che direzioni, con questi sistemi si può sia misurare che modificare a distanza un determinato parametro.modificare a distanza un determinato parametro.

TELEMETRIETELEMETRIEQuesta inoltre può essere:Questa inoltre può essere:

In tempo realeIn tempo reale, i dati inviati sono i dati istantanei, i dati inviati sono i dati istantanei

al passaggioal passaggio, i dati inviati sono una raccolta di , i dati inviati sono una raccolta di dati del giro o passaggio precedentedati del giro o passaggio precedente

Gli enti spaziali quali la NASA, l'ESA ed altri enti Gli enti spaziali quali la NASA, l'ESA ed altri enti usano sistemi telecomandati o di telemetria per usano sistemi telecomandati o di telemetria per raccogliere dati da veicoli spaziali operativi e raccogliere dati da veicoli spaziali operativi e satelliti. La Telemetria è fondamentale nella fase satelliti. La Telemetria è fondamentale nella fase di sviluppo di missili, satelliti e navi spaziali di sviluppo di missili, satelliti e navi spaziali perché il sistema potrebbe venire distrutto dopo perché il sistema potrebbe venire distrutto dopo o durante il test. Gl'ingegneri necessitano di o durante il test. Gl'ingegneri necessitano di parametri di sistema critici per analizzare (e parametri di sistema critici per analizzare (e migliorare) la prestazione del sistema. Senza la migliorare) la prestazione del sistema. Senza la telemetria, questi dati spesso non sarebbero telemetria, questi dati spesso non sarebbero disponibili.disponibili.

TELEMETRIETELEMETRIEIl nostro DTS (dimostratore tecnologico Il nostro DTS (dimostratore tecnologico satallitare) gestisce, per ciascuna delle satallitare) gestisce, per ciascuna delle due frequenze di comunicazione (437, due frequenze di comunicazione (437, 485 MHz e 2440,000 MHz), di cui solo la 485 MHz e 2440,000 MHz), di cui solo la prima attiva, flussi di:prima attiva, flussi di:

TelecomandoTelecomando, ovvero trasmissione di , ovvero trasmissione di dati da Terra verso il satellite (DTS); dati da Terra verso il satellite (DTS);

TelemetriaTelemetria, ovvero trasmissioni di dati , ovvero trasmissioni di dati dal satellite (DTS) verso Terra.dal satellite (DTS) verso Terra.

Inoltre è bidirezionale e comunica in Inoltre è bidirezionale e comunica in tempo reale.tempo reale.

TELEMETRIETELEMETRIEIl sottosistema COMMSIl sottosistema COMMS è composto da un modulo di è composto da un modulo di ricetrasmissione dati ed un microcontrollore per la codifica e ricetrasmissione dati ed un microcontrollore per la codifica e decodifica dei dati telemetrici e comandi. Le trasmissioni decodifica dei dati telemetrici e comandi. Le trasmissioni avvengono sulla avvengono sulla frequenza 433 MHzfrequenza 433 MHz, in una banda libera , in una banda libera denominata ISM (Industrial, Scientific and Medical), nome denominata ISM (Industrial, Scientific and Medical), nome assegnato dall'Unione Internazione delle Telecomunicazioni assegnato dall'Unione Internazione delle Telecomunicazioni (ITU), con valori di (ITU), con valori di EIRPEIRP (Massima Potenza Equivalente Irradiata (Massima Potenza Equivalente Irradiata da una Antenna Isotropa) molto bassi. Attualmente, la potenza da una Antenna Isotropa) molto bassi. Attualmente, la potenza di trasmissione del moduolo TX/RX (Trasmissione/Ricezione) è di trasmissione del moduolo TX/RX (Trasmissione/Ricezione) è fissato al suo valore massimo rimanendo sempre all'interno fissato al suo valore massimo rimanendo sempre all'interno delle norme vigenti, quindi ad un valore pari a delle norme vigenti, quindi ad un valore pari a 1010dBmdBm..Il modulo di codifica e decodifica dei dati inviati, denominato Il modulo di codifica e decodifica dei dati inviati, denominato anche anche TNCTNC, è composto da un microcontrollore che crea l'intero , è composto da un microcontrollore che crea l'intero pacchetto di dati da inviare alla stazione di terra partendo dai pacchetto di dati da inviare alla stazione di terra partendo dai dati utili, oppure estrae i dati utili da un comando ricevuto. dati utili, oppure estrae i dati utili da un comando ricevuto. Attualmente il TNC è programmato per utilizzare il protocollo Attualmente il TNC è programmato per utilizzare il protocollo proprietario della IMT ma è sempre possibile programmare proprietario della IMT ma è sempre possibile programmare nuovamente il microcontrollore per utilizzare un altro tipo nuovamente il microcontrollore per utilizzare un altro tipo protocollo. Ovviamente, per far funzionare il tutto, è necessario protocollo. Ovviamente, per far funzionare il tutto, è necessario effettuare le stesse modifiche anche sulla "Stazione di Terra".effettuare le stesse modifiche anche sulla "Stazione di Terra".

TELEMETRIETELEMETRIEIl protocollo implementato sul Il protocollo implementato sul TNCTNC a bordo del sottosistema a bordo del sottosistema COMMSCOMMS è un protocollo proprietario della IMT ma è è un protocollo proprietario della IMT ma è sostituibile in qualsiasi momento da uno standard quale sostituibile in qualsiasi momento da uno standard quale AX.25 utilizzato nel campo delle trasmissioni amatoriali. AX.25 utilizzato nel campo delle trasmissioni amatoriali. Vista l'architettura generale del sistema, le frequenze in Vista l'architettura generale del sistema, le frequenze in banda ISM, la quantità dei dati, l'utilizzo di un protocollo banda ISM, la quantità dei dati, l'utilizzo di un protocollo proprietario è quello che offre massime prestazioni e proprietario è quello che offre massime prestazioni e maggiore affidabilità (il numero dei pacchetti persi a causa maggiore affidabilità (il numero dei pacchetti persi a causa di un disturbo sul canale è ridotto al minimo).di un disturbo sul canale è ridotto al minimo).Nel protocollo si possono individuare 5 blocchi distinti:Nel protocollo si possono individuare 5 blocchi distinti:

Byte di inizio;Byte di inizio;

Dati;Dati;

Numero di pacchetto;Numero di pacchetto;

Controllo di parità;Controllo di parità;

Byte di fine.Byte di fine.

I Dati utili inviati sono pari a 237 bit, in aggiunta vi sono 27 I Dati utili inviati sono pari a 237 bit, in aggiunta vi sono 27 bit definiti come dati di servizio, necessari per la bit definiti come dati di servizio, necessari per la comunicazione. Quindi il rapporto tra dati utili e dati inviati comunicazione. Quindi il rapporto tra dati utili e dati inviati risulta essere molto elevato, aumentando così l'efficienza risulta essere molto elevato, aumentando così l'efficienza del sistema. 237+27 =264 bit 264 bit : 8 = 33 bytedel sistema. 237+27 =264 bit 264 bit : 8 = 33 byte

TELEMETRIETELEMETRIEEcco 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 datiByte con bit di parità

Bit di parità pari

Bit di parità dispari

1101001 01101001 11101001

1111111 11111111 01111111

TELEMETRIETELEMETRIEIl 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.

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.

TELEMETRIETELEMETRIEIL 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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TELEMETRIETELEMETRIEIl Serial Peripheral Interface o Il Serial Peripheral Interface o SPISPI è un sistema è un sistema di comunicazione tra un microcontrollore e altri di comunicazione tra un microcontrollore e altri circuiti integrati o tra più microcontrollori. La circuiti integrati o tra più microcontrollori. La trasmissione avviene tra un dispositivo detto trasmissione avviene tra un dispositivo detto master e uno o più slave (letteralmente master e uno o più slave (letteralmente dall'inglese padrone e schiavo). Il master dall'inglese padrone e schiavo). Il master controlla il bus, emette il segnale di clock, controlla il bus, emette il segnale di clock, decide quando iniziare e terminare la decide quando iniziare e terminare la comunicazione.comunicazione.

Il bus SPI si definisce:Il bus SPI si definisce:

• di tipo seriale di tipo seriale

• sincrono sincrono per la presenza di un clock che per la presenza di un clock che coordina la trasmissione e ricezione dei singoli coordina la trasmissione e ricezione dei singoli bit e determina la velocità di trasmissionebit e determina la velocità di trasmissione

• full-duplex full-duplex in quanto il "colloquio" può avvenire in quanto il "colloquio" può avvenire contemporaneamente in trasmissione e contemporaneamente in trasmissione e ricezione.ricezione.

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TELEMETRIETELEMETRIEFonti consultate:Fonti consultate:

WIKIPEDIAWIKIPEDIA

I.M.T. srl - lezioni sul COMMS-DTSI.M.T. srl - lezioni sul COMMS-DTS

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