Юниорская Лига

Юниорская Лига

     Цель каждой  команды в Юниорской Лиге — спасение полезной нагрузки, размещённой во второй ступени ракеты-носителя.

Ракета Юниорской Лиги

Требование назначения

  • Аппарат юниорской лиги должен измерять параметры атмосферы и параметры движения аппарата во время всего полета.
  • Аппарат должен быть предназначен для полета на высоту до 200 м.

Требование к системе спасения

  • Аппарат должен иметь парашютную систему спасения. 
  • Система спасения должна обеспечить спуск аппарата со скоростью 5 — 11 м/с.
Этапы полета РН Юниорской Лиги

Требования к бортовому оборудованию

  • Бортовое оборудование аппарата должно быть собрано с использованием компонентов конструктора юниорской лиги, предоставляемого Организаторами. 
Примечание: допускается использование компонентов, не входящих в состав конструктора юниорской лиги, предоставляемого Организаторами.
  • Бортовое оборудование аппарата должно обеспечивать измерение следующих параметров:
    • времени от момента включения аппарата, в мс;
    • высоты полета относительно старта, в cм;
    • значений ускорений (кажущихся ускорений) по трём осям, в мg;
    • давления, в Па;
    • температуры, в 0,1 °C.
Примечание: выбранные единицы измерения обеспечивают отсутствие вычислений с плавающей запятой. 
  • Бортовое оборудование аппарата должно фиксировать следующие этапы полета:
    • факт старта ракеты-носителя;
    • факт отделения аппарата от ракеты-носителя;
    • факт выдачи команды на срабатывание системы спасения; 
    • факт приземления аппарата.
  • Бортовое оборудование должно обеспечивать передачу данных по радиоканалу 433 МГц.
  • Бортовое оборудование должно иметь возможность включения/выключения при помощи переключателя (пример: чека, тумблер, клавишные переключатели).
  • Система питания должна обеспечивать работу бортового оборудования не менее 1 часа.
  • Система питания должна быть либо легко доступной для замены в полевых условиях, либо с возможностью подзарядки без разбора аппарата.

Требования к массе, габаритам и компоновке

  • Полная масса аппарата (с учетом массы корпуса, обтекателя и системы спасения) не должна превышать 430 грамм.
  • Бортовое оборудование с учётом системы спасения и антенны должно иметь иметь следующие габариты:
    • высота не более 200 мм;
    • диаметр 76 мм;
  • Бортовое оборудование должно быть размещено внутри стандартного корпуса, предоставляемого Организаторами. 
  • Аппарат должен выдерживать продольные перегрузки до 12 g.
  • Компоновка бортового оборудования должна соответствовать рисунку ниже. Расстояние закрепления монтажного кольца 60 мм от правого торца отсека с бортовым оборудованием. 

Требования к радиопередаче

  • Обязательна передача данных измерений по обязательным исследовательским задачам в процессе полета аппарата на приемную станцию Организаторов.
  • Приём телеметрии на собственную приёмную станцию допускается, но не освобождает от приема на станцию Организаторов;
  • Все параметры радиопередачи (настроек радиомодуля)  должны быть указаны в пояснительной записке, предоставляемой на Финал Чемпионата, а также сообщены Комиссии при прохождении Предстартовой проверки.
  • Канал радиопередачи, скорость передачи, мощность* и наличие контрольной суммы должны быть указаны в Пояснительной записке на аппарат.

*Рекомендуется устанавливать максимальную мощность передачи для уверенного приема.

  • Частота отправки пакетов данных —  не менее 1 Гц;
  • Передаваемые по радиоканалу данные должны соответствовать следующему формату:

TeamID;Time;Altitude;A;Start point;Separate point;Recovery point;Landing point \n 

где:

  • TeamID – код команды, 2 символа в кодировке ASCII. Код команды выдается Организаторами;
  • Time – время с момента включения бортового оборудования, в мс;
  • Altitude – высота, относительно уровня старта, в см;
  • A – модуль вектора ускорения, в мg;
  • Start point — флаг, должен быть «1» после того как был зафиксирован старт ракеты-носителя и «0» в противном случае;
  • Separate point — флаг, должен быть «1» после того как было зафиксировано отделение отсека полезной нагрузки от ракеты-носителя и «0» в противном случае; 
  • Recovery — флаг, должен быть «1» после того как была выдана команда на срабатывание системы спасения и «0» в противном случае;
  • Landing — флаг, должен быть «1» после того как было зафиксировано приземление аппарата и «0» в противном случае;
  • \n — символ конца строки (символ подачи строки LF).

Пример*:  1A;678903;100;1000;0;0;0;0

* в конце строки стоит символ ‘\n’ (код символа 0x0A)

Код команды 1A, с момента включения прошло 678903 миллисекунд, высота 100 сантиметров, модуль ускорения равен 1000 мили g (то есть 1 g), флаг старта ракеты «0», флаг отделения отсека полезной нагрузки «0», флаг срабатывания системы спасения «0», флаг приземления аппарата «0».

Примечание: м означает приставку мили. Например, 1 рад/с=1000 мрад/с.

Рекомендации к формату записи данных

Записываемые на энергонезависимую память данные рекомендуется формировать по следующему формату:

TeamID;Time;Altitude;Ax;Ay;Az;Gy;Gx;Gz;Mx;My;Mz;Pressure;Temperature;Start point;Separate point;Recovery point;Landing point \n 

где:

  • TeamID – код команды, 2 символа. Код команды выдается Организаторами;
  • Time – время с момента включения бортового оборудования, в мс;
  • Altitude – высота, относительно уровня старта, в см;
  • Ax – Ускорение по оси X, в мg;
  • Ay – Ускорение по оси Y, в мg;
  • Az – Ускорение по оси Z, в мg;
  • Gx – Угловая скорость относительно оси X, в мрад/с;
  • Gy – Угловая скорость относительно Y, в мрад/с;
  • Gz – Угловая скорость относительно Z, в мрад/с;
  • Mx – Проекция индукции магнитного поля на ось X, в мкТл;
  • My – Проекция индукции магнитного поля на ось Y, в мкТл;
  • Mz – Проекция индукции магнитного поля на ось Z, в мкТл;
  • Pressure – Давление, Па;
  • Start point — флаг, должен быть «1» после того как был зафиксирован старт ракеты-носителя и «0» в противном случае;
  • Separate point — флаг, должен быть «1» после того как было зафиксировано отделение отсека полезной нагрузки от ракеты-носителя и «0» в противном случае;
  • Recovery — флаг, должен быть «1» после того как была выдана команда на срабатывание системы спасения и «0» в противном случае;
  • Landing — флаг, должен быть «1» после того как было зафиксировано приземление аппарата и «0» в противном случае;
  • \n — символ конца строки (символ подачи строки LF). 

Пример:  1A;678903;100;1000;1;0;999;888;777;555;444;333;99853;1;0;0;0

Код команды 1A, с момента включения прошло 678903 миллисекунд, высота 100 сантиметров, ускорение по оси X равен 1000 мили g (то есть 1 g), ускорение по оси Y равен 1 мили g, ускорение по оси Z равен 0 мили g, угловая скорость по оси X равен 999 миллирадиан в секунду, угловая скорость по оси Y равен 888 миллирадиан в секунду, угловая скорость по оси Z равен 777 миллирадиан в секунду, проекция индукции магнитного поля на ось X равна 555 микротесла, проекция индукции магнитного поля на ось Y равна 444 микротесла, проекция индукции магнитного поля на ось Z равна 333 микротесла, абсолютное атмосферное давление 99853 Паскалей, флаг старта ракеты «1», флаг отделения отсека полезной нагрузки «0», флаг срабатывания системы спасения «0», флаг приземления аппарата «0».

Примечание: м означает приставку мили. Например, 1 рад/с=1000 мрад/с.

Рекомендации к работе с панелью управления и индикатором состояния бортового оборудования

  • На корпус отсека с бортовым оборудованием рекомендуется вывести 8-ми сегментный индикатор.
  • На корпус отсека с бортовым оборудованием рекомендуется вывести два переключателя.
  • Элементы не должны выступать за габариты корпуса и препятствовать сборке\разборке отсека.
  • Смотровое отверстие индикатора рекомендуется заклеить прозрачной плёнкой.
  • Служебные отверстия для работы с переключателями рекомендуется делать диаметром не более 6 мм.
  • Рекомендации к функциям переключателей:
    • «Кнопка питания» служит для перевода системы в рабочий режим. 
    • «Пользовательская кнопка» используется командой на свое усмотрение. Например, обеспечивает ручное «открытие/закрытие» защелки механизма спасения для процесса снаряжения системы спасения в заряженное положение.
  • При включении аппарата рекомендуется, чтобы индикаторы в течение 5 секунд отображали степени заряда батареи: 1 светодиод — менее 10% от номинала, 8 светодиодов — более 90% от номинала. Далее рекомендуется перевести панель в режим отображения согласно пункту 7.8
  • Рекомендуемый интерфейс индикатора по сегментам в рабочем режиме:

1 — индикатор включения питания;
2 — индикатор включения питания на радиомодуль;
3 — индикатор готовности системы к пуску (удачный опрос всех датчиков, система спасения заряжена);
4 — индикатор используется командой на своё усмотрение; 
5 — индикатор факта старта ракеты;
6 — индикатор факта разделения отсека с бортовым оборудованием от ракеты-носителя;
7 — индикатор факта выдачи команды на активацию системы спасения;
8 — индикатор факта приземления.

Предлагаемые дополнительные миссии 

  • Отложенное срабатывание системы спасения: система спасения должна срабатывать после отстыковки от ракеты-носителя и прохождения порога высоты в 50 метров. 
  • Считывание значений угловой скорости относительно трёх осей, в мрад/с.
  • Считывание значений проекций магнитного поля на три оси, в мкТл. 
  • Обеспечение записи данных на энергонезависимую память (microSD карту). 
  • Работа с панелью управления и индикатором состояния бортового оборудования в рамках пункта 7.
  • Дополнительная задача на усмотрение команды.

Лекции

Для участников Лиги Юниор подготовлены профильные лекции, которые помогут участникам и научным руководителям лучше разбираться в предмете.

Лектор: Ящук Виталий Васильевич.

Бессменный руководитель команд Центра детского творчества «Интеллект» г. Феодосия, регулярно занимающих призовые места в чемпионатах ВИШ с 2015 года.
E-mailplant_05@bk.ru.  

Лекции сезона 2019-2020:
1. Вводная . Задачи лиги Юниор. Состав конструктора
2. Структурная схема. Система электропитания.
3. ШИМ. Сервомашинка
4. Плата Arduino. ПО для разработки программ. Интерфейсы, используемые в конструкторе.
5. Шина SPI. Модуль индикации и записи на SD.
6. Шина UART. Модуль приемопередатчика.
7. Шина I2C. Модуль датчиков GY-91

  • передать по радиоканалу на приемную станцию организаторов телеметрию, содержащую информацию о температуре и давлении , высоте, ускорении, фазе полета (старт, отделение, раскрытие  парашюта, приземление) строго в соответствии с  Форматом телеметрии и записи данных.
  •  Запись данных на SD — не обязательная, но дополнительно оцениваемая опция;
  • функционирование панели управления и индикации должно соответствовать Регламенту работы панели управления. 
  • наличие у команды своего приёмного пункта приёма телеметрии (антенна и приёмная станция) оценивается дополнительными баллами.

Командой могут реализовываться дополнительные задачи , но баллы по ним не начисляются.

Требования к ОПН и СС

  • Конструктор ОПН (корпус, электронные платы микроконтроллера, полезной нагрузки (датчиков) и радиопередатчика) предоставляется командам организаторами Чемпионата. – Команды получают конструктор ОПН с головной частью ракеты-носителя (обтекателем); 

  • Масса собранного аппарата  не более 410 грамм ± 20 грамм (полная масса отсека, с учетом обтекателя, трубки и СС); 
  • При компоновке  внутри ОПН необходимо руководствоваться документом «Панель индикации и кнопок»  и обеспечить  расстояние не менее 60мм от нижней кромки гильзы  до ближайшего элемента  для стыковочного узла с ракетой;
  • Все оборудование, с учетом парашюта и антенной системы должно умещаться внутри ОПН; 
  • Система спасения должна  обеспечивать плавный спуск ОПН со скоростью (5 м/с — 11 м/с); 
  • Потребляемое энергопитание должно поддерживаться на необходимом уровне в течение не менее 1 часа после включения (в целях обеспечения возможности поиска после приземления); 
  • Система спасения должна выдерживать перегрузку до 12 g по длинной стороне основного корпуса ракеты-носителя; 
  • Элемент питания  ОПН  должен быть легко доступным, для облегчения замены в полевых условиях;
  • Конструкция ОПН должна обеспечить возможность смены номера канала передатчика телеметрии;

Этапы реализации проекта.

Этапы оценки готовности команд и проведения Чемпионата

  1. Отборочная сессия проводится в конце февраля-начале марта.
  2. Контрольный видеозачет   —  Май.
  3. Финал Чемпионата — Июль

Примечание 1.
Указанные  сроки действительны в случае отсутствия форс-мажорных обстоятельств, следовательно,  не соблюдаются в сезоне 2019-2020 гг
.

Отборочная Сессия

К Отборочной сессии команды представляют проект конструкции ОПН в виде on-line презентации, в которой должны содержаться ответы на следующие вопросы:

  1. Задачи команды;
  2. Структурная схема соединений электронных узлов (плат, дополнительных электронных узлов и механизмов) с указанием интерфейсов и структуры электропитания;
  3. Краткий алгоритм работы системы спасения;
  4. Система спасения. Если есть в «железе»- продемонстрировать конструкцию, работу механизма активации СС. Показать, как происходит взвод в рабочее состояние. Если нет готовой конструкции — продемонстрировать эскиз, чертеж с пояснениями (рассказом). 
  5. Выбор конструкции и расчёт размеров парашюта. Как будут испытываться работа механизма активации СС и парашют? 
  6.  Предварительный расчет токопотребления. Источник питания. Какой выбрали и почему? Как определяется степень заряда выбранного источника? Как происходит замена или зарядка?
  7. Как (конструктивно) будет происходить обновление программного обеспечения в собранном ОПН?
  8. Какие были проведены, и какие планируется  провести испытания и эксперименты по проверке работоспособности электронных узлов и управляющей программы?

Регламент Защиты

  • Отборочная сессия проходит в режиме on-line, при помощи видеоконференции.
  • Доклад – 7 мин.
  • Командам необходимо тщательно проработать свой доклад, чтобы были раскрыты вышеуказанные вопросы, но при этом строго в рамках регламента.
  • На дополнительные вопросы комиссии отводится 10-15 мин. Материалы (презентация) должны быть предварительно отправлены на электронный адрес, указанный организаторами. 
  •    По решению Экспертной комиссии командам, не прошедшим Отборочную сессию, может быть  назначена  пересдача, с начислением штрафных баллов.

Видеозачет

К видеозачету  допускаются команды, успешно прошедшие Отборочную сессию. Для прохождения видеозачета командам необходимо не позднее 15 мая (см. Примечание 1) отправить на электронную почту организаторов видеоролик продолжительностью  5 мин. 

В видео должны быть показаны:

1.Испытания парашюта с ММГ (макет массо-габаритный, масса которого 410±20гр). Должен быть виден сброс с высоты, достаточной  для раскрытия парашюта и замера скорости спуска. Необходимо рассчитать и показать скорость спуска. 

  1. Передача телеметрии и работа электронных систем в тестовом режиме.

 2.1. Работа радиоканала передачи телеметрии.

 Для этого необходимо в  пределах видимости камеры расположить собранный ОПН и экран ПК, на котором будет демонстрироваться вывод принятых данных.  Отсек полезной нагрузки не должен иметь внешних проводных соединений. 

Включить питание ОПН. На экране ПК должны появиться принимаемые данные, строго с Форматом телеметрии и записи данных.  Поле TeamID для видеозачета установить CS. 

Резко переместить аппарат вверх. Показать изменения соответствующего поля телеметрии. 

Выключить питание аппарата.

2.2. Демонстрация работы электронных и механических частей в тестовом режиме.

Расположить аппарат на столе. Закрыть окно  фоторезистора светозащитным материалом. 

А. Включить питание аппарата со входом в тестовый режим при помощи кнопки тестового режима.

Индикаторы 1,2,3,4 должны светиться, отображая готовность соответствующих систем. Показать.

Б. Сообщить аппарату вертикальное ускорение — резко поднять его вверх. Индикатор 5 должен засветиться. Показать. Рекомендуется ориентироваться на порог 2-2,5g.

В. В течение 10 сек. после «старта» убрать светозащитный материал с окна фоторезистора. Показать, что индикатор 6 засветился.

Г. Через 5 сек. инициируется механизм системы спасения, парашют СС должен  выйти из корпуса ОПН. Индикатор 7 светится.

Д. Через 5 сек. включается индикатор 8 и активируется звуковой сигнализатор.

Выключить питание аппарата.

В видеоролик возможно добавить материалы о дополнительных испытаниях. При этом не выходить за рамки максимальной продолжительности – 5 мин. Дополнительные эксперименты можно отправить в виде дополнительного видеофайла продолжительностью макс. 3 мин. 

За задержку срока отправки видеоролика начисляются штрафные баллы.

Примечание 2. Режим тестирования — специальный режим, предназначенный  для проверки и демонстрации работы систем аппарата. Алгоритм работы аппарата в рабочем режиме отличается от тестового.  

   Команды,  успешно прошедшие этап Отборочной сессии и видеозачета приглашаются к участию в финале  Чемпионата, который проводится в начале июля в г.Владимир и Владимирской области (см. Примечание 1). 

Архив

2018-2019

Лекции:

Микроспутник Лиги Юниор: что должно получиться и как этого достичь.

Компоненты конструктора.

Алгоритм инициализации. Сервомеханизм. Аппаратный ШИМ.

UART.

Составные части:

Электроника:

Data Sheets:

Комплектация набора