ระบบการแจ้งเตือน ISS อย่างง่าย: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

สถานีอวกาศนานาชาติคืออะไรและทำไมคุณถึงต้องการทำนายว่าอยู่ที่ไหน

เพื่อตอบคำถามแรก เราสามารถดูที่เว็บไซต์ของ NASA เพื่อหาคำตอบ ซึ่งโดยย่อคือ:

สถานีอวกาศนานาชาติเป็นยานอวกาศขนาดใหญ่ มันโคจรรอบโลก เป็นบ้านที่มนุษย์อวกาศอาศัยอยู่ สถานีอวกาศยังเป็นห้องทดลองวิทยาศาสตร์อีกด้วย หลายประเทศทำงานร่วมกันเพื่อสร้างมันขึ้นมา พวกเขายังทำงานร่วมกันเพื่อใช้งาน สถานีอวกาศที่ทำขึ้นจากหลายชิ้น ชิ้นส่วนเหล่านี้ถูกประกอบขึ้นในอวกาศโดยนักบินอวกาศ วงโคจรของสถานีอวกาศอยู่ห่างจากโลกประมาณ 220 ไมล์ NASA ใช้สถานีนี้เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับการใช้ชีวิตและการทำงานในอวกาศ บทเรียนเหล่านี้จะช่วยให้ NASA สำรวจอวกาศ

www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stor…

คำถามที่สองตอบยากขึ้นเล็กน้อย - แต่ฉันจะพยายาม

ฉันเป็นนักวิทยุสมัครเล่น (หรือ Ham Radio Operator) - สิ่งหนึ่งที่ฉันพบความสนุกมาตลอดคือการใช้วิทยุมือถือพลังงานต่ำ (5 วัตต์หรือน้อยกว่า) และสื่อสารกับดาวเทียมที่โคจรอยู่ สถานีอวกาศนานาชาติมีอุปกรณ์วิทยุอยู่บนเรือ

ช่วงแรกๆ ที่ฉันกินแฮม ฉันมักจะสื่อสารกับดาวเทียมบ้าง แม้กระทั่งติดต่อกับเสาอากาศเป็ดยาง ซึ่งเป็นสิ่งที่ยากมากที่จะทำ ฉันได้ติดต่อกับสถานีอวกาศนานาชาติสองสามแห่งโดยใช้ APRS (ระบบรายงานแพ็คเก็ตอัตโนมัติ) นั่นคือในปี 2013 - นานมาแล้ว ฉันไม่มีการใช้งานมากตั้งแต่นั้นมา เป็นสิ่งที่ฉันต้องการกลับเข้าไปในตัวคุณ

ในปี 2013 ฉันเขียนสคริปต์ PHP สองสามตัวสำหรับบรรทัดคำสั่งที่จะบอกตำแหน่งของสถานีอวกาศนานาชาติ และช่วยทำนายว่าเมื่อใดที่มันจะอยู่เหนือหัว ตอนนั้นฉันใช้แท่งกะพริบตา และให้มันเปลี่ยนสีเมื่อสถานีอวกาศนานาชาติเข้าใกล้ ขอบคุณที่ทำงานที่ https://open-notify.org และ API ของเขา มันค่อนข้างง่ายที่จะสร้างสิ่งเหล่านี้

2018 - 5 ปีต่อมา ในที่สุดฉันก็แปลง PHP เหล่านี้เป็น Arduino C (อันที่จริงมันง่ายมากที่จะทำ)

โปรเจ็กต์ของฉันใช้ D-Duino (ซึ่งเป็น NodeMCU จริง ๆ ที่มี OLED บนบอร์ด) นั่นคือทั้งหมดที่มี

ฉันยังคงใช้ API เดิมจาก

ฉันยังเขียนโค้ดเพื่อใช้ D1 Mini และ WS2812 Shield (ดูโครงการหัวหน้างาน Eric สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม)

ขั้นตอนที่ 1: ฮาร์ดแวร์อย่างง่าย

ดี-ดูอิโน (NodeMCU)

www.aliexpress.com/item/NodeMCU-CP2102-ESP…

นั่นคือทั้งหมดที่จำเป็น แน่นอน คุณสามารถใช้ฮาร์ดแวร์อื่นๆ ได้ ซึ่งควรใช้งานได้กับอุปกรณ์ ESP8266 ใดๆ ที่สามารถใช้ I2C OLED ได้ D-Duino ส่วนใหญ่เป็น NodeMCU ด้วยการเพิ่ม OLED

รหัสสามารถพบได้

คุณจะต้องติดตั้งบอร์ด ESP8266 ใน Arduino IDE คำแนะนำสามารถพบได้ที่นี่:

(วิธีที่ง่ายที่สุดคือใช้ตัวจัดการบอร์ด)

คุณจะต้องมีไลบรารี่ด้วย - ฉันคิดว่าทั้งหมดนี้สามารถพบได้ในตัวจัดการห้องสมุดในขณะนี้ (แต่ฉันไม่แน่ใจ 100% เกี่ยวกับเรื่องนั้น)

ไลบรารีที่จำเป็น: ArduinoJson.h

Adafruit_NeoPixel

WifiManager.h

TimeLib.h

esp8266-oled-ssd1306

(ฉันไม่แน่ใจว่าฉันได้ TImeLib มาจากไหน และอาจรวมอยู่ใน Arduino IDE หรือไม่)

วิธีที่ง่ายที่สุดในการติดตั้งสิ่งเหล่านี้คือการใช้ตัวจัดการไลบรารี หากไม่ปฏิบัติตามคำแนะนำของห้องสมุดแต่ละแห่ง

ขั้นตอนที่ 2: ภาพสเก็ตช์

ขณะนี้มีภาพร่างสองแบบและสคริปต์ PHP สามรายการรวมอยู่ในที่เก็บ github

Dduino_ISS_notification ซึ่งควรใช้กับฮาร์ดแวร์ D-Duino จากด้านบน

และการแจ้งเตือนของ EricISS ซึ่งใช้ "Supervisor Eric" คนก่อนของฉันจากโครงการ "People of Earth" (เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในภายหลัง)

ในภาพร่างทั้งสองใกล้บรรทัดที่ 30 (หรือที่ใกล้เคียงจริงๆ) - คุณจะเห็นตัวแปรโฟลตสองสามตัวที่เรียกว่า mylat และ mylon คุณจะต้องเปลี่ยนสองบรรทัดนี้ด้วยละติจูดและลองจิจูดของคุณ - หากคุณไม่รู้จัก Lat และ Lon คุณสามารถใช้เว็บไซต์นี้ https://www.latlong.net ใจกลางเมืองของคุณน่าจะใช้ได้ ไม่จำเป็นต้องตรงกับละติจูดหรือลองจิจูดของคุณ ภาพสเก็ตช์ใช้การปัดเศษ และการคำนวณอื่นๆ เพื่อหาระยะทางโดยประมาณของสถานีอวกาศนานาชาติในไมล์สหรัฐ

ฉันเชื่อว่านี่เป็นสิ่งเดียวที่จำเป็นต้องเปลี่ยนในภาพร่าง

คณิตศาสตร์สำหรับการคำนวณระยะทางนั้นอิงจากระยะห่างของวงกลมใหญ่ระหว่างจุดสองจุด และสามารถหาค่าเป็นทางการได้ที่นี่ -

ไซต์นี้ให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับวิธีการคำนวณระยะทางระหว่างสองละติจูดและลองจิจูดรวมทั้งแบริ่ง เราไม่ได้ใช้การคำนวณแบริ่งสำหรับสิ่งนี้

สำหรับการทำงานที่เป็นทางการ เราจำเป็นต้องได้รับ theta และแปลงระดับเป็นระดับ Radiant และในทางกลับกัน คือ Radiant เป็นดีกรี เนื่องจาก Arduino คิดเลขได้ไม่ดี เราจึงต้องช่วยเรื่องการแปลงเล็กน้อย

เป็นโมฆะ getDistance () {

float theta, dist, ไมล์;

theta = mylon - อิสลอน;

dist = sin(deg2rad(mylat)) * sin(deg2rad(isslat)) + cos(deg2rad(mylat)) * cos(deg2rad(isslat)) * cos(deg2rad(theta));

dist = acos (dist); dist = rad2deg(dist);

ไมล์ = ระยะทาง * 60 * 1.1515;

ระยะทาง = ไมล์;

}

float deg2rad (ลอย n) {

เรเดียนลอย = (n * 71)/4068;

เรเดียนกลับ;

}

ลอย rad2deg (ลอย n) {

องศาลอย = (n*4068)/71;

ระดับผลตอบแทน;

}

คณิตศาสตร์ส่วนใหญ่ทำใกล้เส้น 127 - หากคุณต้องการระยะทางอื่น (เช่น KM หรือ Nautical Miles)

คุณสามารถเปลี่ยน "miles = dist * 60 * 1.1515;" ไลน์.

สำหรับ KM จะเป็น "miles = (dist*60*1.1515) * 1.609344;"

สำหรับ Nautical Miles เช่น "miles = (dist*60*1.1515)*0.8684;"

คุณอาจต้องการเปลี่ยนสายการพิมพ์แบบอนุกรมและเส้นแสดงผล OLED ที่ระบุว่าเป็นไมล์ไปยังการวัดใหม่ของคุณ

ซึ่งเป็นบรรทัดที่ 86 และ 96 ใน Dduino_ISS_notification sketch

ขั้นตอนที่ 3: The Eric Sketch

หัวหน้างาน Eric เป็น AI หรือมนุษย์ต่างดาวจาก TBS TV People of Earth โปรดดูคำแนะนำอื่น ๆ ของฉันในการสร้างของฉัน

พื้นฐานที่สุดที่คุณต้องการสำหรับระบบการแจ้งเตือนนี้คือ D1 Mini และ WS2812 shield - การมีไว้ในกล่องที่สวยงามพร้อมเลนส์ที่สวยงามทำให้ดูดี - ดีมาก

เป็นอีกครั้งที่ ESP8266 ที่มีพิกเซล WS2812 ใช้งานได้ ไม่มีเวทมนตร์เกิดขึ้นจริง - โล่ WS2812 เชื่อมต่อกับ D2 บน D1 mini (ซึ่งฉันเชื่อว่าเป็นพิน 4 บนบอร์ด NodeMCU และอาจเป็นบอร์ด ESP8266 อื่น ๆ)

ไปที่ร่าง:

คุณจะต้องเปลี่ยนละติจูดและลองจิจูดในภาพร่างใกล้กับเส้น 27 และเช่นเดียวกับข้างต้น ภาพร่างนี้ยังคำนวณระยะห่างระหว่างละติจูดและลองจิจูดด้วย ต่างจากภาพร่างด้านบน จอแสดงผลนี้มีเฉพาะ WS2812 Neopixel LED

คณิตศาสตร์อยู่ใกล้เส้น 96 แต่อย่างอื่นก็เหมือนกับข้างบน ยังมีเอาต์พุตแบบอนุกรมหากคุณต้องการดูว่าเกิดอะไรขึ้น Sketch นี้ใช้เฉพาะการคำนวณตำแหน่งและระยะทางของ ISS เท่านั้น ไม่ได้ทำการคาดการณ์ผ่านหรือจำนวนคนในอวกาศ

* ควรสังเกตว่าระยะทางที่นี่เป็นไมล์ สามารถเปลี่ยนได้หากต้องการ แต่คุณจะต้องทำการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมอีกเล็กน้อยสำหรับหน่วยของคุณ *

ใกล้สาย 116:

เป็นโมฆะ setColor () {

if (ระยะทาง =1201) {colorDisplay(strip. Color(255, 0, 0), p);}

if (ระยะทาง =1151) {colorDisplay(strip. Color(255, 153, 0), p);} // ดูเป็นสีเหลืองมากขึ้นสำหรับฉัน

if (distance = 951) {colorDisplay(strip. Color(255, 255, 0), p);} // มองเป็นสีเขียว/เหลือง

ถ้า (ระยะทาง <=950) {colorDisplay(strip. Color(0, 255, 0), p);}

ถ้า (ระยะทาง >= 1351) {colorDisplay(strip. Color(0, 0, 0), p);}

}

หน่วยเป็นไมล์ และถ้าคุณต้องการเปลี่ยนเป็น KM หรือ NM คุณจะต้องเปลี่ยนเส้นเหล่านี้ด้วย

เกิดอะไรขึ้นที่นี่ ที่ 1,350 ไมล์ ISS อยู่ที่ขอบฟ้า และคุณสามารถเริ่มได้ยินช่องสัญญาณจากวิทยุ - ไม่ดีนัก และการสื่อสาร ณ จุดนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้จริงๆ ไฟ LED เปลี่ยนเป็นสีแดง - นี่คือการเตือนล่วงหน้า - สถานีอวกาศนานาชาติกำลังเข้าใกล้

หลังจากช่วงเวลาสั้นๆ หรือหากสถานีอวกาศนานาชาติอยู่ระหว่าง 1,150 ถึง 1200 ไมล์ ไฟ LED จะเปลี่ยนเป็นสีส้ม ซึ่งจริงๆ แล้วดูเหมือนเป็นสีเหลืองมากกว่าแต่สนับสนุนให้เป็นสีส้ม - ที่ 1,150 ไมล์ คุณควรเริ่มได้ยินเสียงมากขึ้น - การสื่อสารสองทางอาจจะยังไม่สามารถทำได้บน 5 วัตต์ HT

ระหว่าง 950 ถึง 1150 ไมล์ - ไฟ LED ควรเปลี่ยนเป็นสีเหลือง - คุณมีโอกาสที่ดีในการติดต่อ - ยังไม่ค่อยดี แต่อย่างน้อยก็เป็นไปได้ ณ จุดนี้ (สีเหลืองดูเป็นสีเขียวมากกว่าสีเหลือง - ดังนั้นอย่างอื่นที่ใช้งานได้ บน)

ภายใต้ 950 ไมล์ LED จะเป็นสีเขียวทึบ - และสามารถทำการติดต่อสองทางได้

เมื่อสถานีอวกาศนานาชาติเคลื่อนออกจาก LED จะเปลี่ยนจากสีเขียวเป็นสีเหลืองเป็นสีส้มเป็นสีแดงและสุดท้ายจะเป็นปิด

ควรสังเกตไว้ที่นี่ ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นเร็วมาก - ผ่านส่วนใหญ่ในพื้นที่ของฉันไม่เกิน 10 นาที และเวลาติดต่อที่ใช้งานได้ปกติจะต่ำกว่า 5 นาที

นอกจากนี้ ควรสังเกตด้วยว่า ISS สามารถเปลี่ยนตำแหน่งได้ และ API อาจมีหรือไม่มีการอัปเดต - ดังนั้นแม้ว่าคุณจะมีไฟเขียว - คุณอาจไม่ได้ยินอะไรเลย

** การใช้อุปกรณ์สำหรับมือสมัครเล่นนั้นสามารถทำได้โดยไม่จำเป็นและเป็นไปโดยสมัครใจเช่นกัน และในขณะที่พวกเขาพยายามเรียกใช้อุปกรณ์ ก็มีเวลาที่พวกเขาต้องปิดเครื่องเพื่อจ่ายไฟ หรือเพราะสิ่งที่พวกเขาต้องทำ คุณควรตรวจสอบเว็บไซต์ AMsat หรือ ARISS เสมอ **

ขั้นตอนที่ 4: รหัส PHP

ในที่เก็บ github ฉันได้รวมโค้ด PHP ของฉันไว้ตั้งแต่ปี 2013

รหัสได้รับการออกแบบให้ทำงานจาก CLI (หรือบรรทัดคำสั่ง) นานแล้วที่ฉันเขียนสิ่งเหล่านี้ แต่ฉันคิดว่าข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวคือต้องเปิดใช้งานส่วนขยาย JSON

สคริปต์ยังคงใช้งานได้ และหากคุณต้องการเรียกใช้สคริปต์ ก็ทำได้ตามสบาย!

สำหรับผู้ใช้ Windows มีข้อมูลเกี่ยวกับการติดตั้ง PHP

อย่าลืมติดตั้งเวอร์ชัน CLI ฉันคิดว่าเมื่อคุณติดตั้ง คุณสามารถเลือกส่วนขยายที่จะเปิดได้

ผู้ใช้ Linux ขึ้นอยู่กับ distro ของคุณ - ฉันใช้ distro ที่ใช้ Ubuntu - และ synaptic เป็นตัวจัดการแพ็คเกจของฉัน

คุณจะต้องการ php7.0-common, php7.0-json, php7.0-cli, php7.0-curl

ฉันไม่คิดว่าฉันเคยใช้ CURL กับสิ่งเหล่านี้ ดังนั้นคุณอาจไม่จำเป็นต้องใช้อันนั้น ส่วนที่เหลือควรอยู่ในตัวจัดการแพ็คเกจที่คุณเลือกหรือบนเว็บไซต์

สคริปต์สองรายการจะต้องได้รับการแก้ไขด้วยละติจูดและลองจิจูดของคุณ โดยมีความยาวไม่มากนัก และสิ่งที่ต้องเปลี่ยนอยู่ที่ด้านบนสุดของสคริปต์ คือ iss-location.php และ iss-pass-api.php

iss-location.php มีการเรียกแท่งไฟกะพริบแบบเก่าของฉัน - ฉันไม่แน่ใจว่ามันใช้งานได้แล้ว - แต่คุณจะเห็นว่าฉันกำลังเปลี่ยน LED ในลักษณะเดียวกับที่ฉันทำกับ "Eric Notification" ฉันไม่คิดว่าพวกเขากำลังก่อให้เกิดปัญหาใด ๆ แต่คุณอาจต้องการแสดงความคิดเห็น

iss-pass-api.php ใช้เวลา epoch และให้เวลาท้องถิ่นของเวลาที่คาดการณ์ไว้ พูดตามตรงฉันชอบเวอร์ชัน PHP ของสคริปต์นี้เมื่อเปรียบเทียบกับเวอร์ชัน Dduino (ซึ่งตอนนี้ทำการคาดการณ์ UTC เท่านั้น)

เวอร์ชัน PHP ยังมีรูปแบบที่ดีกว่าสำหรับการแสดงผล - แต่นั่นก็เป็นเรื่องเล็กน้อยจริงๆ

สคริปต์ PHP สุดท้ายคือ iss-people.php - และจะแสดงชื่อและยานอวกาศที่พวกเขาอยู่บน นั่นคือทั้งหมดที่ทำ (และข้อมูลนี้ไม่ได้เปลี่ยนแปลงบ่อย)

พื้นฐานของการรันสคริปต์ PHP จากบรรทัดคำสั่งคือ:

$ php iss-people.php

ไฟล์ PHP เป็นไฟล์ข้อความ และสามารถเปิดได้โดยโปรแกรมแก้ไขข้อความใดๆ ผู้ใช้ Windows ฉันคิดว่าฉันบันทึกไว้เพื่อให้มีทั้งบรรทัดและขึ้นบรรทัดใหม่ หากไม่ใช่ https://www.editpadlite.com/ อาจใช้งานได้สำหรับพวกเขา

ขั้นตอนที่ 5: วิดีโอและข้อมูล ISS & Ham เพิ่มเติม

รับใบอนุญาตแฮมในสหรัฐอเมริกา:

ไม่ได้อยู่ในสหรัฐอเมริกา? แต่ละประเทศมีชุดกฎเกณฑ์และคู่มือใบอนุญาต - ตรวจสอบว่าใครเป็นผู้ควบคุมการสื่อสารของคุณ (ในสหรัฐฯ นั่นคือ FCC Federal Communications Commision)

คำนวณระยะทาง แบริ่ง และอื่นๆ ระหว่างจุดละติจูดและลองจิจูด

นี่คงเป็นเรื่องยากกว่ามากหากไม่มี API ที่มีประโยชน์จาก Open Notify

วิธีดูสถานีอวกาศจากพื้นดิน

AMSAT วิทยุสมัครเล่น ดาวเทียม

ข้อมูล AMSAT ทางวิทยุ ISS

ARISS วิทยุสมัครเล่น สถานีอวกาศนานาชาติ

ISS Fan Club - ISS Frequencies

รายการ Wikipedia บน APRS

APRS.org

ขั้นตอนที่ 6: ความคิดสุดท้าย…

นี่เป็นโครงการที่สนุก มีฮาร์ดแวร์ที่ง่ายมาก

มีหลายสิ่งที่ฉันอยากจะเปลี่ยน แต่โดยรวมแล้ว ฉันมีความสุขมากกับผลลัพธ์ที่ได้

สิ่งที่ต้องเปลี่ยน:

1) คิดหาวิธีที่จะผ่านการคาดการณ์ตามเวลาท้องถิ่น ไม่ใช่UTC

2) ค้นหาหมายเลขรหัสสีที่ดีกว่าสำหรับสีส้มและสีเหลือง

3) อัปเดตเพื่อใช้งานกับบอร์ด ESP32 X-board พร้อม OLED และ 4 Neopixels

หากคุณพบว่าโครงการนี้หรือโครงการใด ๆ ของฉันมีประโยชน์หรือสนุกสนาน โปรดสนับสนุนฉัน

ทุกสิ่งที่ฉันทำคือซื้อชิ้นส่วนเพิ่มเติมและทำโครงการให้มากขึ้น/ดีขึ้น

www.patreon.com/kd8bxp

ko-fi.com/lfmiller