Inventory number IRN Number of state registration
0325РК01424 AP27510563-KC-25 0125РК00254
Document type Terms of distribution Availability of implementation
Краткие сведения At a negotiated price Number of implementation: 0
Not implemented
Publications
Native publications: 3
International publications: 1 Publications Web of science: 1 Publications Scopus: 1
Patents Amount of funding Code of the program
0 29917630 AP27510563
Name of work
Исследование возможностей применения базовой станции LoRaWAN на борту наноспутника
Type of work Source of funding Report authors
Applied Темирбаев Амирхан Адилханович
2
2
0
0
Customer МНВО РК
Information on the executing organization
Short name of the ministry (establishment) МНВО РК
Full name of the service recipient
Некоммерческое акционерное общество "Казахский национальный университет имени аль-Фараби"
Abbreviated name of the service recipient НАО "КазНУ им. аль-Фараби"
Abstract

Объектом исследования является бортовая система связи наноспутника, использующая технологию LoRaWAN и интегрируемая в платформу стандарта CubeSat

LoRaWAN технологиясын қолданатын және CubeSat стандарты бойынша интеграцияланатын наноспутниктің борттық байланыс жүйесі жобаның зерттеу нысаны болып табылады.

Проект нацелен на разработку и валидацию прототипа базовой станции LoRaWAN для платформы CubeSat, что открывает перспективы для внедрения низкозатратных и энергоэффективных технологий спутниковой связи.

Жоба CubeSat платформасы үшін LoRaWAN базалық станциясының прототипін әзірлеуге және тексеруге бағытталған, бұл арзан және энергияны үнемдейтін спутниктік байланыс технологияларын енгізу перспективаларын ашады.

Инженерные методы: Разработка аппаратного обеспечения с использованием современных микроконтроллеров и радиомодулей LoRa. Программирование для настройки передачи данных и взаимодействия с платформой CubeSat. Методы тестирования: Проведение лабораторных испытаний устойчивости к условиям вибрации, температурных колебаний и электромагнитных помех. Оценка функциональности системы на всех этапах интеграции.

Инженерлік әдістер: Заманауи LoRa микроконтроллерлері мен радио модульдерін қолдана отырып, аппараттық құралдарды әзірлеу. Деректерді беруді және CubeSat платформасымен өзара әрекеттесуді конфигурациялауға арналған бағдарламалау. Тестілеу әдістері: Діріл жағдайларына, температуралық тербелістерге және электромагниттік кедергілерге төзімділікке зертханалық сынақтар жүргізу. Интеграцияның барлық кезеңдерінде жүйенің функционалдығын бағалау.

В соответствии с календарным планом были получены следующие результаты: 1. Был проведен анализ технических документаций всех компонентов, задействованных при разработке модуля полезной нагрузки LoRaWAN, размещаемого на борту CubeSat. Были выбраны варианты, устойчивые к космическим условиям. Проведена оценка влияния космических факторов на процесс передачи данных в создаваемом модуле.

Календарлық кестеге сәйкес төмендегі нәтижелер алынды: 1. CubeSat бортында орналастырылған LoRaWAN пайдалы жүктеме модулін әзірлеуге қатысатын барлық компоненттердің техникалық құжаттамаларына талдау жасалды. Ғарыштық жағдайларға төзімді нұсқалар таңдалды. Құрылған модульдегі деректерді беру процесіне ғарыштық факторлардың әсерін бағалау жүргізілді.

Была разработана концепция архитектуры системы связи на базе LoRaWAN. Основные конструктивные особенности заключается в том, что выбранный процессор SX1302 рассчитан для использования в космических условиях. Кроме того, выбранная модель обладает более высокой энергоэффективностью по сравнению с другими моделями. Для управления процессором SX1302 и выполнения функций сетевого сервера требуется высокоскоростной, эффективный микроконтроллер с достаточным количеством пинов, удобный для установки, а также с криптографическим ускорителем для алгоритмов шифрования данных в сети LoRa. Для размещения программного кода, операционной системы и алгоритма сетевого сервера LoRaWAN требуется большая память. В соответствии с этими требованиями был выбран микроконтроллер STM32H735ZG. Он основан на мощном ядре Cortex-M7 и оснащен 1 МБ постоянной памяти и 564 КБ оперативной памяти. В архитектуру системы включены интерфейс FDCAN и аппаратный модуль шифрования AES-256.

LoRaWAN негізіндегі байланыс жүйесінің архитектурасы тұжырымдамасы жасалды. Негізгі дизайн ерекшеліктері - таңдалған SX1302 процессоры ғарыш жағдайында пайдалануға арналған. Сонымен қатар, таңдалған моделдің басқа модельдермен салыстырғанда энергия тиімділігі жоғары. SX1302 процессорын басқару және желілік сервер функцияларын орындау үшін LoRa желісіндегі деректерді шифрлау алгоритмдеріне арналған криптографиялық үдеткішпен бірге орнатуға ыңғайлы жеткілікті түйреуіштері бар жоғары жылдамдықты, тиімді микроконтроллер қажет. LoRaWAN желілік серверінің бағдарламалық кодын, амалдық жүйесін және алгоритмін орналастыру үшін үлкен жад қажет. Осы талаптарға сәйкес stm32h735zg микроконтроллері таңдалды. Ол қуатты Cortex-M7 ядросына негізделген және 1 МБ тұрақты жады және 564 КБ жедел жады бар. Жүйенің архитектурасына FDCAN интерфейсі және AES-256 аппараттық шифрлау модулі кіреді.

Технология на этапе разработки, степень внедрения будет уточняться на третьем году реализации проекта.

Технология әзірлену үстінде, енгізу деңгейі жобаның үшінші жылы нақтыланады.

Результаты проекта обеспечат доступность энергоэффективных систем спутниковой связи на базе LoRaWAN, что улучшит качество жизни населения удаленных регионов, предоставив доступ к информационным и социальным услугам.

Жобаның нәтижелері LoRaWAN базасында энергияны үнемдейтін спутниктік байланыс жүйелерінің қолжетімділігін қамтамасыз етеді, бұл ақпараттық және әлеуметтік қызметтерге қолжетімділікті қамтамасыз ету арқылы шалғай өңірлердегі халықтың өмір сүру сапасын жақсартады.

Разрабатываемая система может применяться в спутниковых платформах CubeSat для передачи данных от наземных IoT-устройств, мониторинга окружающей среды, сельского хозяйства, логистики, гидрометеорологии, а также для решений в области «умных городов» и удалённого контроля инфраструктуры.

Дамытылатын жүйе CubeSat спутниктік платформаларында жердегі IoT құрылғыларынан деректерді беру, қоршаған ортаны мониторингтеу, ауыл шаруашылығы, логистика, гидрометеорология, «ақылды қала» шешімдері және инфрақұрылымды қашықтан бақылау сияқты бағыттарда қолданылуы мүмкін.

UDC indices
654.165
International classifier codes
89.25.00; 47.47.00;
Key words in Russian
малые космические аппараты,; космическая связь; электроника; LoRaWAN; базовая станция;
Key words in Kazakh
кіші ғарыш аппараттары; ғарыштық байланыс; электроника; LoRaWAN; базалық станция;
Head of the organization Ибраимов Маргулан Касенович Phd / доцент
Head of work Темирбаев Амирхан Адилханович PhD в области физики / и.о. доцента