最先看到国外meteotek的照片, 于是乎就有做一个的想法, 后来google nexus s上天了, 国内一些爱好者如hocool也制作了探空气球成功上天, 更是坚定了我的想法.高考完了没事干有的是时间, 就干它吧~
第一个版本名字先叫Leo(狮子座)吧, 呃…..
Leo的任务嘛, 不会太多, 高度大约到20km, 总工作时间不超过3小时(不包括最后回收Leo的时间).
任务:
1.  验证gps的最大工作高度. 大多数gps标明最大高度为18km,但gps似乎超过18km仍能工作=.= 不然他们都怎么测高的啊……
2.  试验地空远距离视距通讯. 这一版本将探究低速超远距离(1.2kbps 30km)视距传输的可能性, 用于向地面提供准确的位置用于后续版本中的高速数据传输(2.4G/5G wifi)
3.  采集温湿度,气压之类的环境参数, 照些照片录个像之类的….
具体方案:
1.  电源用 MAHA-imedion 或者 SANYO-eneloop 的低自放电镍氢电池, 低温表现都很好, 据说imedion低温表现比eneloop要好
2.  MPU选用STM8S-discovery(STM8S105C6T6) 或 STM32F4-discovery(STM32F407VGT6).后者有点大材小用……
3.  无线通讯 Si4432 地面用V型双偶极子天线, 天上用普通全向天线或鞭状天线
4.  GPS U-Blox LEA-6H + Sarantel有源螺旋天线
5.  温湿度传感器SHT11 温度范围 -40℃~123.8℃ 精度0.04℃ 误差0.1℃
6.  压力传感器INTERSEMA MS5607-B 10~1200mbar(1kpa~120kpa) 分辨率0.024mbar和0.002℃ 工作温度-40℃-+85℃
7.  相机,微型录像机各一
8.  聚氨酯硬质泡沫(隔热外壳)
9.  DTU透传模块(可能用APRS代替)
10.  氦气, 气球绳子什么的

10节镍氢电池串联大约12V, 每节容量2000mah. 设计工作时间6小时, 功率必须小于4W
12V转换为5V和3.3V用LM2596和1117-3.3, 效率不用过多顾及, 反正发热可以升高温度避免低温~不过也要顾及电池容量-.-

433MHz 300km按自由空间衰减公式LT=32.5+20lgf(MHz)+20lgL(km)计算, 衰减大约是134.77db. 如果按Si4432 -119dBm@1.2kbps的灵敏度, 加上35db增益的PA, 地面用20db增益的LNA, 算上5db的安全余量, 剩余48db的链路预算给大气衰减, 300km这么远大气衰减恐怕远不止这个数吧…


回收方案:
接近地面时, DTU模块开始工作, 通过短信发送或GPRS将GPS信息上传到服务器(可租用ftp), 配合导航软件(google earth)回收装置.
无论Meteotek还是Google和hocool用的都是APRS回传, 我对这东东真不了解…似乎这样比较实际, 能通过其他人的APRS节点回传数据, 比DTU好使..看来我得考虑换用APRS才行XD

Google用的佳能相机, 通过CHDK定时拍照, 我嘛, 有单片机, 送个脉冲过去快门好了

来自NASA的资料:  T的单位是 摄氏度(℃) 压强单位是 千帕(kPa)
h<11000m时, 温度T = 15.04 - .00649 * h 压强p = 101.29 * [(T + 273.1)/288.08]^5.256
11000m < h < 25000m时, 温度T = -56.46 压强p = 22.65 * exp(1.73 - .000157 * h)
h>25000m时, 温度T = -131.21 + .00299 * h 压强p = 2.488 * [(T + 273.1)/ 216.6]^-11.388
按这个计算, 30km高空: T=-41.51℃, p=1.16kPa
资料来源: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/WWW/k-12/airplane/XXXXXXXXXXXml

根据Meteotek的数据, 上升到30km用了2h10min50s(这个和气球体积, 负载重量和降落伞有关); 最低温度 -57.9375℃在 16078m测得; 最高温度10.6875℃在1054m测得(地面温度8.75℃);  最低气压1373Pa; 最高点30677m, 气压1373Pa 温度 -9.1875℃(是传感器出问题了吗). 很好, 与NASA给出的公式很接近. 水平位移113km (怎么轨迹是S型的来着). 他们好像还模拟了一次, 实际飞行轨迹和模拟的挺接近的, 不知道是用的什么来模拟呢
资料来源: XXXXXXXXXXXXXXXXXX/meteotek08/ XXXXXXXXXXXXXXXXXX/meteotek08/

根据Hocool的黑袋1号发射的信号, 到达9972m后失去连接, 再次收到信号的时候已经是距离海岸线107km的渤海中了, 此时高度9888m. 连接丢失时水平位移101km,高度10km,直线距离大约为102km, 估计为发射机功率不够, 只能到100km的距离左右, 可这已经是5W的手台了, 准确接收灵敏度我不知道, 以-100dbm算, 链路衰减145db左右吧 >.<….. 直到完全失去连接, 黑袋1号水平位移335km.
资料来源: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/radio/heidai/

Google的android in near space中KI6NKO-8 “Maxwell” 水平位移161km, 最高点32254m; KI6NKO-12 “Mr. Kite” 水平位移193km, 最高点32706m; KJ6ELP-8 “Eleanor” 水平位移165km, 最高点32622m; KJ6ELP-9 “Lucy” 水平位移193km, 最高点31653m; KJ6ELP-10 “Rocky Raccoon” 水平位移150km, 最高点31854m; KJ6ELP-11 “Mr. Mustard” 水平位移346km, 最高点30799m(这个应该是丢失了后来才找回的那个倒霉气球); KJ6ELP-12 “Sadie” 水平位移191km, 最高点32705m. 最大移动速度为62.13米/秒, 最大上升速度为5.44米/秒, 平均飞行时间为2小时40分钟, 平均下降时间为34分钟.
资料来源: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/


根据这个, 在北京上方的气流的确是向渤海方向运动的, 黑袋1号的轨迹和这个挺接近的
基本可以用这个来预测探空气球运动方向.

先探究一下可能性及方案, 迟点再动手