Google спонсирует Lunar X PRIZE, чтобы начать космическую гонку нового поколения

Bell>> Получается 2 Вт мощности, 10-15Мбит/сек где-то на 5 суток активной работы.

10-15 Мегабит на расстоянии 384 000 километров ??

Не говорю что это не реально, хотя опять же считать надо ...
Но то что на коленках такое не собирается, это говорю за ранее.
Особенно если учесть то что сталкивался с разработкой радиорелейных станций на 5ГГц диапазон и проводных модемов на 7км.

Увеличение скорости ведет за собой расширение частоты пропускания радиоканала.
А его увеличение соответственно снижает пороговую чуствительность приемного тракта за счет снижения соотношения сигнал/шум в тракте за счет тепловых шумов.

Более мение оптимальные характеристики тракта, можно расчитать не так уж и сложно.

Диапазон проще всего взять 23см = 1230Мгц на нем работают радиолюбители.
Впринципе собирается даже на коленках, без всяких ФАПЧей, из простых серийных радиостанций на 430Мгц, путем умножения на 3. Нас конечно такое не устраивает, но схема радиотракта там элементарнейшая. Супергетеродинный приемник на серийных микросхемах и генераторах упровляемых напряжением. Самый дорогой узел там будет термостабелизированный кварцевый генератор, например от Мориона, хорошая стабильность, только жрет гад много. Но без него не обойтись, так как фазовые шумы опорного генератора умножаются на коэффициент умножения в петле фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). А лишние децибелы шума набежавшие в полосе приема уменьшат полезную информацию конала.

В добавок ко всему, ИМХО ровер должен быть оснащен несколькими каналами связи.
И как минимум одним телеметрическиим, на пониженной скорости, для передачи служебной информации на ровер, например:
1. уменьшить/увеличить мощность сигнала в высокоскоростном канале
2. проехать вперед/назад и т.д.
3. изменить метод модуляции в ВСК (на случай ухудшения прохождения)
4. Изменить частоту, если вдруг там будет помеха
и т.д. тоесть канал передачи критической информации, от передачи которой зависит вообще итог его работы на Луне. Поэтому этот канал связи должен быть низкоскоросным, но высоконадежным. Тем более на 23см диапазон есть серийно выпускаемые гибридные усилители мощности от митсубиси на 1Вт. Скорость ну скажем 1200/2400/4800/9600 бит/с в зависимости от прохождения.

С высокоскоростным каналом надо думать, он нам нужен однонаправленный.
С модуляцией скажем BPSK/QPSK и помехоустойчивым кодированием.
Передача ведется блоками, в случае возникновения каких-либо ошибок запрос блока снова производится по телеметрическому каналу. С диапазоном частот тут надо смотреть по расписанию частотного диапазона, что бы не влезть в диапазоны где на земле много шума. Скорость, хм .. ну тут думаю не более 1Мбит/с при QPSK модуляции, так что бы полоса была порядка 250КГц. При скорости в 1Мбит/с нам потребуется не более 3ех часов передачи что бы передать на землю необходимый нам 1Гб трафика. Что более чем нас устраивает, даже без ночевки на Луне укладываемся на ура.

В качестве процессара идеально подходит какой нибудь ARM920 с установленным линуксом + AC97 звучкой. Что уже само по себе нам дает телеметрический канал, реализовынный с цифровой обработкой сигналов и откатанный до нас при связях с Миром, МКС и другими любительскими спутниками.

Подключение фотика и камер по USB. На вскидку AT91RM9200 нам более чем идеально подойдет для таких целей. Сделать такую электронику проблем особенно не состовляет, даже с линией по производсту ПП установленной у меня на работе, не говоря уже о том что модно заказать многослойки в Европе или Китае.
Все микросхемы покупаются поштучно в Москве/Питере в кротчайшие сроки и без особых проблем.

ИМХО, должно выглядеть это именно так ...

Канал кстати несимметричный. 'Сюда' нам надо много, а 'туда' хватит десятков бит в секунду. Причем на приемном конце у нас нет ограничения по сложности дешифрующего/корректирующего алгоритма - можно хоть ВЦ забацать.

Да кстати жесткий вариант посадки не отменяется. Перегрузка в 6g конечно не очень большая, мы когда делали по 5ой приемке, в ТТХ кажется у нас было 9g на удар. Собственно на ударе ни один прибор с дистанции не сошел, чего не сказать о климатических испытаниях и синусоидальной тряске. Но все же достаточно опяасно. Особенно в отношении высокочастотного тракта, его придется делать на керамике. И жестко устанавливать на подложки в микросборках. Что несколько увеличит общий вес ровера и проблемы компановки ибо если всанет речь о 10ГГц диапазоне, то там только жесткие кабеля дадут приемлемое застухание. А их изгибать надо очень аккуратно, что бы не возникал большой КСВ в кабеле.
Вобщем-то как вариант рассмотреть можно, главное что бы выдержала механика.
А вообще конечно самая большая проблема, приземлить ровер, причем желательно не куском убитой аппаратуры и не на темную сторону луны))) и доставить его на орбиту. А уж долитеть до луну имхо не такая уж и большая проблема. Причем вывод на орбиту имхо самая большая проблема и самая дорогостоющяя.

Кстати рулить можно на ионниках, только не на холодной плазме, а на горячей.

Как вариант берем какой нибудь газ с собой.
На борт еще берем магнитрон ватт эдак на 100. Можность с него выводим на антенну в камере сгорания, туда впрыскиваем газ понемножку, он как микроволновке быстро разогревается до 10к градусов и полители. Тяга не большая, но для руления на луну более чем достаточно. И самое главное снимается вопрос с созданием его в домашних условиях. Такой двигатель сделать не проблема. Главное, что бы на носителе было достаточно мощности от СБ. И нету проблем с многократными запусками двигателя. Такой двигатель в импульсном режими сделать в дестяки раз проще чем ЖРД в постоянном режиме, не говоря уже про импульсный.
Ионники на холодной плазме отпадают сразу, практически не реально их сделать своими силами.

>Канал кстати несимметричный. 'Сюда' нам надо много, а 'туда' хватит десятков >бит в секунду. Причем на приемном конце у нас нет ограничения по сложности >дешифрующего/корректирующего алгоритма - можно хоть ВЦ забацать.

Вот вот именно про это я и говорю, посему решается это именно двумя каналами:
1. низкоскоростной телеметрический, можно даже в симплексе, что бы не париться с производством диплексора, а его на 23см диапазон сделать в домашних условиях хоть и реально, только весить он будет как не знаю кто. А задирать частоты для телеметрии очень опасно, слишком уж высохотехнологичная СВЧ техника, сам знаю до 8.3ГГц работал в свое время.
2. высокоскоростной однонаправленный канал вниз.

причм даже если при посадке мы разобъем к чертям высокоскоросную антену или вообще он н запустится по каким либо причинам.

у нас всегда есть вариант прогнать необходимый гигабайт по низкой скорости, если конкуренты конечно не будут наступать на пятки. Почему и предлагаю подойти к делу именно так.

Меня мучает одна мысля

У нас есть (ну, типа ) микросхема FPGA Virtex-5 У ней окромя многого чего (например встроенных ДСП с матричными умножителями и програмными 32-разрядными процессорами ) есть еще много (до 1200) програмируемых ножек. каждая из которых может передавать данные на скорости 1,25Гбит/сек (есть еще ножки на 800Мбит/сек, но мы не о них)
Фишка в том, что если мы имеем сигнал с гарантрованными 1,25Гбит/сек, то это значит, что мы имеем програмируемый истоник, вернее источники, частоты в 1,25ГГц.... ежели подать его на усилитель....а форму сигнала задавать программно... А?

Ник

Кстати не плохо бы у гугла узнать, какие условия у них по приему...
Тоесть что они выдают нам на разшифровку наших канальных протоколов.
Идеально было бы если бы выдавалась ПЧ 70 или 210МГц ...

Тогда с высокоскоросным каналом на земле проблем нету вообще ни каких.
Оцифровываем ПЧ гоним через плиску, где идет демодуляция и корректирование ошибок и выплевываем все это по USB или Ethernet. Не шибко сложная задача тогда.

А низкоскоросной телеметрический канал делается и тк на ура, на коленках.
Там и большой параболы не надо, вон радиолюбители связи с отражением через луну на ура делают.

На счет ВЦ, да не нужен он тут, модуляцию надо брать наиболее помехоустойчивую, это BPSK/QPSK все остальное в топку. А корректирующие коды, ну что нибудь вроде Turbo MAP или Turbo LOG эффективность наибольшее, практически у границы предела Шеннона. На плисках такое делали еще лет 5назад, не говоря уже про современные плиски типа Cyclone III и Stratix III.

Wyvern-2 не не канает ... Меандр имеет слишком много гармоник, в идеале их бесконечность, вспомни ряды Фурье.

Передатчик на 1230МГц делает более протыми методами. А именно петля ФАПЧ и генератор управляемый напряжением на вскидку это:
ГУН типа CLV1225A от Z-Communications
И ФАПЧ типа ADF4110
Термостабилизированный опорный генератор
и операционник типа AD797 (очень маленькие шумы в ближней зоне)
Ну и 10ок резисторов и кондеров, вот тебе и готовый ГУН перестраиваемый в частоте 1180 до 1270МГц.

А вертекс твой хороший надо сказать Правда я больше альтеру люблю)))
Вот его или подобные микрухи от альтеры можно использовать в приемнике/передатчике высокоскоросного канала. И быстрые ЦАП/АЦП от Analog Devices.

Фото самодельного девайса для радиолюбительской связи с отражением от Луны на 47 ГГц. Офигеть!


Ник

А во ТАКИЕ антеннки есть у радиолюбителей - клуб всего то из 6 человек

http://www.vhfdx.ru/content/view/533/192/1/4/


Прошу обратить внимание, что на такой антенне можно проводить ЕМЕ с мощностью в ...6 (шесть) ватт!!!
Падение сигнала, кстати на трассе Земля-Луна-Земля 207дБ на секундочку

Ник

Угу вот и счетаем, 207дБ туда обратно, сл-но оттуда туда 103дБ.
При мощности передатчика 1Вт (+30dBm имеем пороговую чуствительность приемника -73dB). При комнатной 27 градусах и полосе пропускания тракта 1000кГц, более чм достаточно для передачи данных на скорости 1Мбит/с имеем теоретическую чуствительность в -113.83dBm. 40dB еще есть с запасом... Кстати говоря при таких раскладах, нам даже совершенно не нужно ВЧ тракта, в 23 сантьиметровом диапазоне полоса для луюителей 30МГц ))) Собственно ... Поместимся как нибудь

Только надо посмотреть в каком диапазоне такое затухание...

Ну тогда телеметрия вообще не вызывает ни каких проблем
Это можно даже не обсуждать, схема рисуется буквально за два-три вечера под пару банок пива

Остается проблема приземления и подлета с лео на лунную орбиту.
За вывод на ЛЕО я лучше помолчу))

Да кстати для получения панарамы .. имхо не вариант использовать попорот девайса. Не факт что найдем нормальную ровную площадку. ИМХО проще повернуть камеру ... которая бы выдвигалась как перескоп из корпуса ровера, обычным шаговым движком.

Кстати у AD видел трех осевой гироскоп + акселерометр. С полосой 350Гц.
В пром. корпусе, 40g перегрузки ... ) Да и стоит 350$ в России.
Чем не вариант для БРЭУ ? Высоту мерить на эффекте доплеровского смещения, тоже не сложно.

Да и кстати имхо наиболее оптимально было бы сначала выполнить все что нам предписали по плану ... Потом заниматься передачей данных вниз... Тоесть все пишем на флэшку, благо 1Гб нынче не новость. Записали все на нее. Отрубили ненужную электонику. Оставили только блок телеметрии и тихо спокойно сливаем данные вниз.

Очевидные плюсы:
1. В момент выполнения задания работаем на меньших скоростях, вниз отпровляем только скудные сильноужатые фотографии, для контроля. Нормальное же вдео пишется на флэшку. Следовательно меньше вероятность помех и меньше расход ботарей.
2. После выполнения задания, определяем заряд батарей, т.е. оставшийся резерв.
3. Изходя из этого выбираем оптимальную скорость передачи данных вниз.
4. Если вдруг не успели передать, данные у нас уже есть. Молимся что бы ночевка нас не погубила. Но в любом случа чем меньше электроники будет задействованно после ночевки тем лучше. Меньше статистическая вероятность вылета из строя блоков. + телеметрию можно сделать дублируемой.

Ибо как извесно, по законам космической подлости наиболее вероятно то событие, которое наимение желательно. (с) Укрощение огня.

>>P.S. Вместо термостабилизированного генератора опорной частоты лучше взять >>атомные рубидиевые часики и стабилизировать вааще всё БРЭО.

нее слишком дорого, да и не нужна нам такая точность...
Я конечно понимаю, что спутник на луну... Но ...
всегда еть необходимая достаточность, вот в данном случае рубидиевые источники - это измыточность. Удорожание, нам ни к чему

Morion, Inc :: Main page это максимум что нам надо )) больше смысла нету.

Причем .. есть еще особенность ФАПЧей ... в том что чем выше опорная частота тем меньше коэффициент умножения петли. Следовательно меньше шумы.

Функция там 10*log10(Fref) + 20*log10(N), тоесть выгодней поднимать частоту сравнения, чем коэффициент умножения. Хотя конечно у нас на работе был рубидиевый стандарт времени и частоты, мы по нему замеряли уход частоты за сутки. Но смысла нету, чесно говоря.

Модулировать, будем в цифре при помощи квадратурной модуляции.
BPSK или QPSK - это разновидность фазовой модуляции но применительно к цифровым методам. BPSK - имеет наилучшие характеристики по разбираемости кода при низких соотношениях сигнал/шум. QPSK можно будет ввести, в качестве эксперементов. Она при той же полосе позволяет передавать в 2/3/4 раза больше информации при большем необходимом SNR. Этот режим можно будет попробывать, будет работать, тогда работать на нем, если нет, переходить на схемы с меньшей энергетикой.

Кстатию.. о птичках... на сколько я помню днем на луне порядка 180 градусов... Че делать будем ? Я понимаю фольга... но это не даст сто процентного избавления от проблемы... Кто нить обладает данными по данной теме ?
Я конечно понимаю что сосуд дюара + жидкие погладители ни кто не отменял и я использую эту связку на работе, но скважина это одно, а космос другое)) Такие массы таскать мягко говоря не удобно

Что еще нам надо в БРЭУ из узлов ?

Я бы предложил таки начать с конструкции ровера, допускающей сброс со 100 м на Луне (т.е. с 15 метров на Земле). Если ровер такой сделать - это считай уже полдела сделано, причем именно та половина, которая может быть сделана за меньшие деньги - ну, ОТНОСИТЕЛЬНО меньшие, порядка десятков килобаксов по затратам.

Связь - фигня. Нам же не надо крутиться каким-либо образом чтобы на ходу передавать. Т.е. достаточно ФАР из 16 элементов (т.е. двух ФАР - на спине и на пузе, можно с одним элементом на каждую пару 'рупоров'), с фиксированным программируемым сдвигом - т.е. 16 фазовращателей. Каждая антенна ФАР пусть имеет ширину диаграммы 30 градусов, спинная камера находит Землю (ее трудно не найти), фазовращатели корректируют направление луча - ширина если я правильно помню сжимается в 4 раза, т.е. до 7 градусов. Причем эта антенна - чисто передающая, приемная - совершенно другая - ненаправленная.

Ну... зато ремонтопригодность будет ноль. Кроме того 'воспроизведение промышленных методов' надо делать так (по крайней мере, Я так делаю) - под задачу проектируется универсальное устроство (если УЖЕ нету ранее спроектированного подходящего устройства такого типа), и заказывается малая партия. Стоит это примерно полста баксов за 10-15 платок. После чего одно устройство собирается, и платки идут в запас. Востребованность их (поскольку они более-менее универсальные, все-таки), довольно высока - используется не менее 40-50%. Причем это не значит, что остальные 50% не используются - просто они ПОКА не использованы.

По поводу же прочности плат скажу следующее. Довольно сложная конструктивно сборка... не скажу чего... сделанная БЕЗ каких-либо специальных мер по повышению прочности, выдерживает РЕГУЛЯРНОЕ падение на грунт с высоты в пару метров и со скоростью 50-60 км/ч. Пережила уже с десяток таких падений. Пару раз падение было не горизонтальное и со скоростью втрое выше. Если бы это была отдельная платка, то, я думаю, она ЛЕГКО пережила бы встречу с бетонной стеной на скорости 300 км/ч, ну, в корпусе противоударном, ессно. Так что сделать падающую с 15 метров электронику, думаю, вполне можно. Особенно если конструкцию корпуса продумать хорошо.

>>А ежели широкополосную частотную W-FM? Эт я в смысле "неприменимости" использования потока бит в качестве несущей

По энергетике затраты у ФМ выше + шире полоса ...
Смысла нету, хоть и проще в аналоговом плане, всего-то дергать варикап у ГУНа.
Да вот есть но при этом еще и ФАПЧ не стоит на месте, а пытается отработать ООС. Возрастают фазовые шумы, как следствие соотношение сигнал шум. ФМ - это времена когда был в 8ом классе средней школы, а отец меня учил радиогубительству

ФАР на 23см шутить изволите ?)) потери земля-луна 107dB как было выясненно ранее, да госпади пусть 120dB затухание будет, не шибко кретично... Вполне разбираемо, без выделываний. Особенно в сравнительно узком диапазоне.

На счет навески, хм не всегда подходит. Особенно когда речь идет даже о сотнях мегагерц. КСВ входа/выхода неоднородности антенно-фидерной системы и т.д. ни кто не отменял. А в конечном итоге основной шум приемника - это шум его первого каскада. Меньше согласовал, меньше мощности принял со всеми вытекающими.

>Я бы предложил таки начать с конструкции ровера, допускающей сброс со 100 м на Луне (т.е. с 15 метров на Земле)

Угу, согласен. Тем более решать проблему надо с головы, а не из ну вы поняли.
Сначала надо иметь конструкцию ровера, размеры и т.д. потом уже обсуждать ракетоноситель и с какой орбиты его лучше пускать. Заодно интересно все же обсудить электронику управления полетом ...

Монтаж на плате допускает использование чип-компонентов и компактных корпусов. А в навес можно только выводные. С ними размер блока будет раза в три больше (в основном толще). В результате механические нагрузки будут как бы даже не больше, чем. Кроме того, готовую плату тоже можно залить в эпоксидку ;-D

А вот трудоемкость монтажа на печатке снижается на порядок - факт. И диагностировать плату на порядок же легче. И помехоустойчивость повышается в разы за счет правильной схемотехники.

Да что далеко за примером ходить - ты сам предлагал собрать модуль ФАР на PPGA. Попробуй, собери его навесным монтажом хоть с эпоксидкой, хоть без, с той же удароустойчивостью, которую дает печатная плата. Для начала, ПРОСТО собери.

Собственно, я могу сказать, какие нагрузки нужны на разрушение печатного монтажа. Суммарная нагрузка на отрыв ножек типовой микросхемы в PLCC корпусе - несколько килограммов. Масса корпуса - 0.5 грамма. Т.е. микросхема даже в плохом случае нагружения ('под' платой) может выдержать ускорение порядка 10000G. Это значит, что ОБЫЧНОЙ электроникой, собранной ОБЫЧНЫМ способом на ОБЫЧНОЙ печатке, можно СТРЕЛЯТЬ ИЗ ГАУБИЦЫ. Если тормозной путь у нас 20 см, ускорение 10000G соответствует посадочной скорости в 200 м/с. А у нас предположительно 15 .

Кстати говоря, если разговор вдруг станет обсуждением реального проекта, то лучше обратиться к кому-нибудь из этих ребят с опытом ЕМЕ - у них и аппаратура отличная, и опыт огромный, и знания. Вполне возможно, что они согласятся поучаствовать в работе группы на добровольных началах (в смысле - не в качестве аутсорсера за деньги).