基于樹莓派的國(guó)際空間站追蹤器

本方案使用 Raspberry Pi、ePaper Display、ProtoStax Enclosure 和 Python 跟蹤國(guó)際空間站的當(dāng)前位置和軌跡。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我將向您展示如何使用 Raspberry Pi、ePaper Display、ProtoStax Enclosure 和一些 Python 跟蹤和顯示國(guó)際空間站 (ISS) 的當(dāng)前位置及其隨時(shí)間變化的軌跡。

第 1 步 - 設(shè)置樹莓派
Waveshare 電子紙顯示器使用 SPI 進(jìn)行通信。因此，我們需要在 Raspberry Pi 上啟用 SPI，如果您還沒有這樣做的話。

啟用 SPI 的步驟

啟動(dòng) raspi-config。轉(zhuǎn)到“接口選項(xiàng)”。導(dǎo)航到 SPI 并按 Enter。當(dāng)被問及是否要啟用 SPI 接口時(shí)，請(qǐng)回答“是”。請(qǐng)參閱幻燈片中的以下步驟 - 每個(gè)圖像的標(biāo)題都有編號(hào)，并為每個(gè)步驟提供附加說(shuō)明。

從 GitHub 存儲(chǔ)庫(kù)安裝 ProtoStax ISS Tracker 代碼（下面的鏈接）

這將安裝演示代碼以及必需的 Waveshare ePaper 庫(kù)。

第 2 步- 仔細(xì)檢查 SPI 接口是否正常工作
有些人遇到過(guò) SPI 接口無(wú)法正確啟用的問題。

仔細(xì)檢查 /boot/config.txt 中的 SPI 是否實(shí)際“開啟”。搜索類似以下的條目：

并檢查您是否可以看到連接的 SPI 設(shè)備：

應(yīng)該顯示一些東西?。ㄈ缟厦娴?/dev/spidev0.0 /dev/spidev0.1）如果沒有，請(qǐng)嘗試sudo rpi-update并重新啟動(dòng)。

如果 SPI 已正確啟用，則 /boot/config.txt 條目應(yīng)如上所示，并且在列出 SPI 設(shè)備時(shí)，您還應(yīng)該看到已連接的設(shè)備。

第 3 步 - 安裝其他先決條件
代碼需要 Python 3+ - 如果您使用的是舊版本的 python，則需要安裝 python3

代碼還依賴于其他庫(kù)。安裝 spidev、RPi.gpio 、Pillow 并請(qǐng)求依賴如下：

第 4 步 - 運(yùn)行 ISS 跟蹤器
cd 到您在上面克隆 git 存儲(chǔ)庫(kù)時(shí)創(chuàng)建的目錄。

運(yùn)行 iss.py python 腳本（使用 python3）：

如果以上所有步驟都正確完成，您應(yīng)該會(huì)在電子紙顯示屏上看到帶有國(guó)際空間站當(dāng)前位置的世界地圖！每 30 秒更新一次當(dāng)前位置（之前的位置被繪制為軌跡）。還添加了 15 分鐘標(biāo)記（紅色矩形），以了解國(guó)際空間站的行進(jìn)速度！

這是正在運(yùn)行的 ISS 跟蹤器（稍微加快了速度）：

理解代碼
該代碼有幾個(gè)細(xì)微差別需要牢記。國(guó)際空間站的位置是經(jīng)緯度坐標(biāo)。這些范圍從 -180 到 180（經(jīng)度）和 90 到 -90（緯度）。這些需要映射到我們的電子紙顯示器的 XY 坐標(biāo)。Waveshare 的 2.7 英寸顯示屏的屏幕分辨率為 264 x 176。縱橫比為 3:2

下一點(diǎn)要注意的是，世界地圖通常沒有這種縱橫比。我們需要一張可以在電子紙顯示器上顯示的地圖，并在世界地圖上合理準(zhǔn)確地描繪國(guó)際空間站的緯度和經(jīng)度。我們還需要一張具有經(jīng)緯度描述的相當(dāng)準(zhǔn)確的地圖。

經(jīng)過(guò)一番搜索，我找到了一張帶有經(jīng)緯度線的世界地圖，我能夠?qū)⑵淇s小到 264 x 181 的大小。由于國(guó)際空間站不會(huì)飛越兩極，所以我可以放心，經(jīng)緯度映射到這個(gè)坐標(biāo)系上不會(huì)溢出到我們的 264x176 顯示之外。

這就是我們的 XY 坐標(biāo)系。(-180, 90) 應(yīng)該映射到 (0, 0) 并且 (180, -90) 應(yīng)該映射到 (264 x 181)。x = a。lon + b 和 y = c.lat + d。我們有兩個(gè)方程，每個(gè)方程和兩個(gè)未知數(shù)，每個(gè)方程都有兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此我們可以很容易地求解（我將把它留給你作為練習(xí)?。?/p>

ISS 的位置每 30 秒更新一次，并附加到列表中。我們將每個(gè)位置的緯度、經(jīng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為我們的 XY 坐標(biāo)系。

我們用黑色繪制世界地圖。然后我們用紅色繪制列表中的位置 - 列表中的最后一個(gè)位置是當(dāng)前位置，因此我們使用 ISS 圖標(biāo)顯示它。其他位置被繪制為小圓圈（只是繪制一個(gè)點(diǎn)太小我們看不到），每 15 分鐘，位置被繪制為小矩形。這些 15 分鐘的標(biāo)記幫助我們了解國(guó)際空間站的實(shí)際移動(dòng)速度！

一旦你習(xí)慣了代碼示例并理解了代碼，嘗試通過(guò)做更多事情來(lái)擴(kuò)展你的學(xué)習(xí)總是很好的。

以下是有關(guān)如何推進(jìn)該項(xiàng)目的一些建議：

• 反轉(zhuǎn)顏色 - 以紅色顯示世界地圖，以黑色顯示國(guó)際空間站的位置和軌跡。
• 同時(shí)在屏幕上以文本形式顯示當(dāng)前位置時(shí)間和緯度、經(jīng)度
• 存儲(chǔ)您的位置坐標(biāo)，每次國(guó)際空間站靠近您時(shí)，將其打印在顯示屏上，或執(zhí)行其他一些操作，例如向您發(fā)送推文或電子郵件，或打開 LED。
• 使腳本在后臺(tái)運(yùn)行，這樣即使您從 Pi 注銷，腳本也會(huì)繼續(xù)運(yùn)行并更新您的位置（提示：使用 nohup）
• 使腳本在啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行，以便在您啟動(dòng) Pi 時(shí)它會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)！