两年后,702公里(436英里)的世界纪录被打破。不是一次而是两次。

这一记录是在2017年8月26日创下的,在很长一段时间里,大家都觉得它不会被轻易打破,直到Servet IV任务的开始。2019年7月13日,这一记录被打破--延伸39公里,创下了741公里的新纪录。有趣的是,这一记录仅保持了5个小时,因为另一项新的世界纪录是以766公里(476英里)的惊人距离创造的。

LoRaWAN是一种低功耗、广域(LPWA)网络技术,专为低功耗设备设计,使用未经授权的ISM无线电频段通过远程无线连接与互联网连接的应用程序通信。LoRaWAN协议由LoRa联盟定义,并在LoRaWAN规范中形式化,可以从LoRa联盟网站下载。物联网运行着世界上最大的开放式LoRaWAN网络,目前可在全球100多个国家使用。

Servet是一个由Ibercivis和一个不断壮大的志愿者团队支持的公民科学项目。该项目的目的是让人们有机会使用气象气球进行平流层实验。2017年以来,已完成包括Servet IV在内的四项任务。

7个气球在西班牙的阿尔法门释放

2019年7月13日(周六),7个不同大小的气球从西班牙阿拉贡自治区萨拉戈萨省的阿尔法门升空,这些气球携带了20个实验,制造者包括年轻的天才和经验丰富老手。气球使用物联网、plain LoRa®、APRS和Spot卫星进行追踪。

老手David Cuartielles,Enrique Torres和Alejandro Suarez在称探测器的重量

世界记录打破者一--741公里

Jose Manuel Cuesta将探测器命名为PaPe I,该探测器在设计时只有一个目的。要做到这一点,这必须通过使用三个定向3D打印的Moxon天线和一个反作用轮(主要用于航天器高度控制的飞轮)来稳定探测器并防止它旋转来实现。防止探测器旋转至关重要,因为使用高传播因子的LoRaWAN传输可能会占用大约一秒钟的时间。

每个天线都有自己的发射机。第一个天线连接到带有RFM95W Lora模块的ESP 32微控制器上,第二个天线连接ESP 8266和RFM95W,最后一个天线与基于Atmel D21的ASME Lion SOM连接。探测器的结构是3D打印的。这是在FreeCAD中制作的模块化设计。(源文件可以在GitHub上找到)

Germán Martín和Jose Manuel Cuesta正在检查PaPe I

此前702公里的记录已多次被打破。最后,当探测器在741公里处与葡萄牙里斯本联络时,这一记录才得以确立。

通过TTN Mapper可视化的气球轨迹

2019-07-13 14:13:23

  • 节点:hab2019pape
  • 网关接收:00023DFFFE0F5945
  • 定位精度:0.00
  • RSSI:-118.00
  • SNR:-13.50
  • DR:SF10BW125
  • 距离:741095.27m
  • 高度:33118.0m

来自里斯本的Nuno Cruz证实,地图上的网关是正确的。LORIX One网关由里斯本工程技术学院ISEL的一个研究小组(未来互联网技术)支持。

接收LoRaWAN信息的LORIX One网关的照片

世界记录打破者二--766公里

与此同时,萨拉戈萨大学计算机结构研究组的Enrique Torres制造的小型探测器Diana I的目标是尽可能达到最高高度(> 40000米)。为此,气球的升力和容器重量被优化到克。这次爬升将会花费非常长的时间(超过10个小时),而且这条路线很可能非常长,会造成探测器完全丢失的高风险。该设备价格(17欧)低、实用性高、重量轻、功耗低,采用带有LoRa模块的TTGO节点。之所以选择物联网作为平台,是因为它的易用性、广泛的集成可能性和无数连接网关。

Diana I释放

可能是由于即将到来的风暴,探测器没有达到预期的高度,周六上升到28公里。晚上9点,气球甚至下降到“只有”18公里,停止发送LoRaWAN数据包,大雨可能影响了电子设备。令人惊讶的是,在周一下午12点,气球以33200米的高度飞过亚速尔群岛,在下午6点左右失联,失联前曾发出最后一次信号--在大西洋的某个地方,释放54小时后。

通过TTN Mapper可视化的气球轨迹

该探测器重106克,配有BME280(低功耗温度、湿度和气压)和GPS。它使用14dBm(25mW)的传输功率,在SF7、SF9和SF11之间循环传输大约每60000ms。由于气球本身的不稳定性和发射所需的时间,没有使用SF12。

2dbi直立偶极子天线由萨拉戈萨大学IEEE学生分部的Arturo Hermosa手工制作,并使用低成本分析仪进行了调整。

在零下16.5℃的温度下,探测器仅在海拔24859米的地方飞行(西班牙萨拉戈萨),Diana的信息被24个网关接收。其中一个位于一个滑雪场,在一座2253米高的山上,距离为766公里,令人难以置信。

最大距离: 766231m

2019-07-13 19:31:23

  • 节点: servet4high.
  • 网关接收: cea-chamrousse-gateway
  • 定位精度:0.00
  • RSSI:-120
  • SNR:-14.25
  • DR:SF11BW125
  • 距离:766231m
  • 高度:24859m

TTNmapper的创建者JP Meijers通过查看以前的测量数据确定了网关的位置。

Kerlink网关距Diana I 766公里

新的世界纪录接近了一个LoRaWAN数据包所能行驶的理论最大值。Semtech的LoRaWAN学院认为800公里是欧洲最长的距离,在868Mhz的ISM频段使用了25mW的传输功率。