Aufsetzen eines XML-RPC Servers und Anbindung der Datenbank und der Sensorsteuerung an die Serverschnittstelle

Abstract

Das Thema der Praxisarbeit ist die Weiterführung der Programmierung des HAPSARSteuerrechners. Dieser dient zur Steuerung eines Radarsystems, dass auf einer hochfliegenden Plattform (HAP) integriert werden soll, um damit Radarbilder von der Erdoberfläche erstellen zu können. Im ersten Studienjahr lag der Aufgabenschwerpunkt bei der Ansteuerung verschiedener Sensoren sowie dem Einfügen der Sensormessdaten in eine relationale Datenbank. Das Ziel der dritten und vierten Praxisphase des InformationstechnikStudiums an der DHBW besteht darin, einen Server für eine autonom fliegende Höhenplattform aufzusetzen, der neben der Ansteuerung verschiedener Komponenten einen Fernzugriff mithilfe eines Clients ermöglicht. Ein wesentlicher Aspekt bei der Serverprogrammierung ist die Implementierung von definierten Schnittstellen, sodass das System beliebig anpassbar ist. Die Anpassungsfähigkeit des Servers wird mit einer anpassbaren Serverkonfiguration, die in YAML Dateien abgelegt ist, gewährleistet. Diese YAML-Dateien werden beim Serverstart sequenziell eingelesen und beinhalten alle Einstellungsmöglichkeiten des Servers, wie die Verbindung zur Datenbank, die eingebundenen Komponenten und die auszuführenden Aufgaben. Für verschiedene Forschungsumgebungen werden verschiedene Serverkonfigurationen vorbereitet, welche dann nach Bedarf eingeladen werden. Des Weiteren bietet der Server die Möglichkeit, Aufgaben über eine Schnittstelle einzubinden und mithilfe des Clients auszuführen. Damit mehrere Aufgaben parallel bearbeitet werden können, wird eine Multithreading-Architektur in die Aufgabenschnittstelle implementiert, die jeder Aufgabe einen Thread zuweist. Für den autonomen Ablauf von Messabläufen (sog. Schedules) im Flugbetrieb wird eine Schnittstelle implementiert an der Messabläufe im YAML-Format entgegengenommen werden können. Der Messablauf besteht aus einer Referenzzeit sowie den Zeitpunkten an denen die Messaufgaben ausgeführt werden sollen. Ein weiterer Aufgabenteil der Projektarbeit ist die Ansteuerung eines Analog-Digital (AD)-Wandlers und zweier Servomotoren sowie die Einbindung in die Serverstruktur. Mithilfe des AD-Wandlers wird die Stromversorgung des Steuerrechners sowie des FPGAs, der Radarelektronik und des Signalverstärkers überwacht. Hierzu muss der AD-Wandler konfiguriert werden und es müssen die Ergebnisse von verschiedenen Kanälen geordnet gelesen, konvertiert und abgespeichert werden. Die Servomotoren werden benötigt, um die Luftzufuhr des Systems mit zwei Luftklappen zu steuern. Dazu muss die Ausrichtung des Motors auf vorgegebene Winkel sowie die Festlegung einer Null-Referenz programmiert werden. Außerdem müssen die Servomotoren untereinander koordiniert werden, da beide Motoren über eine RS485- Schnittstelle angesteuert werden. Im letzten Teil der Arbeit wurde eine Datenvisualisierung zur Systemüberwachung umgesetzt. Hierzu wurde ein Grafana-Dashboard implementiert, welches in Echtzeit kritische Daten des Steuerrechners in einer Web-Oberfläche darstellt.