E7.5 Ein Telemetriepaket von Hand lesen
Niveau: K5 Analysieren
Zeitbedarf: ca. 60 Minuten (mit Praxisaufgabe)
Vom Frame zum Paket
Ein Telemetry Frame besteht aus Kopf und Nutzdaten. Bei LINK ist der Kopf der AX.25-Teil mit den Rufzeichen (Lektion E7.4). Die Nutzdaten im Informationsfeld bilden das eigentliche Telemetriepaket.
Der Satellit sendet keine Volt oder Grad, sondern Rohwerte: ganze Zahlen von 0 bis 255 in je einem Byte. Erst eine Umrechnungsformel macht daraus einen Messwert. Diese Formeln legt das Satellitenteam fest und veröffentlicht sie.
Der Aufbau des LINK-Pakets
Die Tabelle zeigt den Aufbau der LINK-Telemetrie nach den Folien von DK3WN. Jedes Feld ist ein Byte (8 Bit) lang, nur das zweite Byte ist in 7 Reservebits und 1 Modus-Bit unterteilt.
Aufbau des LINK-Telemetriepakets
| Byte | Bits | Feld | Einheit | Umrechnung |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 8 | Kennung 0xEE | – | fester Wert |
| 1 | 7 + 1 | Reservebits und Modus | – | Modus-Bit: 1 = MISSION MODE, 0 = SAFE |
| 2 | 8 | Batteriespannung | V | X / 20 + 3 |
| 3 | 8 | Batteriestrom | mA | (X / 127 − 1) · 1000 |
| 4 | 8 | 3V3-Busstrom | mA | X / 40 · 1000 |
| 5 | 8 | 5V-Busstrom | mA | X / 40 · 1000 |
| 6 | 8 | Temperatur COM (Funkmodul) | °C | X / 4 − 15 |
| 7 | 8 | Temperatur EPS (Stromversorgung) | °C | X / 4 − 15 |
| 8 | 8 | Temperatur Batterie | °C | X / 4 − 15 |
| 9 | 8 | Spacecraft-Modus | – | 0 GND_DEBUG, 1 INITIAL, 2 COMMISSIONING, 3 MISSION, 4 COMM, 17 POWERSAFE, 18 DETUMBLE, 19 DEBUG, 32 STANDBY |
Nach DK3WN, Folie 19. Die Lage des Modus-Bits im Byte 1 ist dort nicht angegeben; wir nehmen das niedrigste Bit (Bit 0) an. [PRÜFEN: Lage des Modus-Bits anhand der Dokumentation von KAIST]
Schritt 1: Hex in Dezimal
Ein Byte wird mit zwei Hex-Ziffern geschrieben. Die Ziffern A bis F stehen für 10 bis 15. Die erste Ziffer zählt 16-fach, die zweite einfach: X = 16 · h1 + h0.
Beispiel: 0x69 = 6 · 16 + 9 = 105. Beispiel: 0xC0 = 12 · 16 + 0 = 192.
Schritt 2: Formel anwenden
Setze den Dezimalwert X in die Formel des Feldes ein. Achte genau auf die Teiler: Bei der Spannung ist es 20, beim Batteriestrom 127, bei den Busströmen 40 und bei den Temperaturen 4.
Formeln zum LINK-Telemetriepaket
- X: Rohwert des Bytes als ganze Zahl von 0 bis 255 (ohne Einheit)
- h 1, h 0 : erste und zweite Hex-Ziffer des Bytes (A = 10 … F = 15)
- U Bat : Batteriespannung in Volt (V), Schritt 0,05 V, Bereich 3,00 bis 15,75 V
- I Bat : Batteriestrom in Milliampere (mA), Schritt ca. 7,87 mA, Bereich −1000 bis +1007,87 mA
- I Bus : Strom des 3,3-V- bzw. 5-V-Busses in mA, Schritt 25 mA, Bereich 0 bis 6375 mA
- ϑ: Temperatur (COM, EPS, Batterie) in Grad Celsius (°C), Schritt 0,25 °C, Bereich −15,00 bis +48,75 °C
Die Formeln bestimmen auch Auflösung und Messbereich. Die Spannung ändert sich in Schritten von 0,05 V, die Temperatur in Schritten von 0,25 °C. Beim Batteriestrom ergeben Rohwerte unter 127 negative Ströme. Was das Vorzeichen bedeutet (Laden oder Entladen), geben die Folien nicht an. [PRÜFEN: Vorzeichenkonvention des Batteriestroms bei LINK]
Rechenbeispiel Schritt für Schritt
Das folgende Paket ist ein Lernbeispiel. Die Werte entsprechen einer Anzeige des LINK-Dekoders auf den Folien von DK3WN; das Hex-Paket hat AMSAT-HB daraus zusammengesetzt. Es ist keine Originalaufzeichnung.
Nutzdaten: EE 00 69 87 09 01 C0 D7 BB 20
- Batteriespannung: 0x69 = 105. 105 / 20 + 3 = 5,25 + 3 = 8,25 V.
- Batteriestrom: 0x87 = 135. 135 / 127 = 1,06299; minus 1 ergibt 0,06299; mal 1000 ergibt 62,99 mA, gerundet 63,0 mA.
- 3V3-Busstrom: 0x09 = 9. 9 / 40 = 0,225; mal 1000 ergibt 225 mA.
- Temperatur COM: 0xC0 = 192. 192 / 4 − 15 = 48 − 15 = 33 °C. Achtung: Der Teiler ist 4, nicht 40.
Rechenbeispiel: alle Felder des Lernbeispiels
| Feld | Byte | Hex | Dezimal | Rechnung | Ergebnis |
|---|---|---|---|---|---|
| Kennung | 0 | EE | 238 | fest 0xEE | Paketkennung |
| Modus (Bit 0) | 1 | 00 | 0 | Bit 0 = 0 | SAFE |
| Batteriespannung | 2 | 69 | 105 | 105 / 20 + 3 | 8,25 V |
| Batteriestrom | 3 | 87 | 135 | (135 / 127 − 1) · 1000 | 62,99 mA |
| 3V3-Busstrom | 4 | 09 | 9 | 9 / 40 · 1000 | 225 mA |
| 5V-Busstrom | 5 | 01 | 1 | 1 / 40 · 1000 | 25 mA |
| Temperatur COM | 6 | C0 | 192 | 192 / 4 − 15 | 33,00 °C |
| Temperatur EPS | 7 | D7 | 215 | 215 / 4 − 15 | 38,75 °C |
| Temperatur Batterie | 8 | BB | 187 | 187 / 4 − 15 | 31,75 °C |
| Spacecraft-Modus | 9 | 20 | 32 | Tabelle | 32 = STANDBY |
Lernbeispiel, von AMSAT-HB mit den Formeln aus DK3WN, Folie 19, berechnet und mit Python nachgeprüft.
Im KISS-Datenstrom sieht dasselbe Paket mit AX.25-Kopf so aus. Beachte die Folge DB DC an der Stelle der Temperatur COM:
C0 00 88 70 60 98 AE 40 60 9E 9C 60 62 96 A4 61 03 F0 EE 00 69 87 09 01 DB DC D7 BB 20 C0
Der Hex-Rechner
Mit dem Rechner kontrollierst du deine Handrechnung. Rechne aber zuerst selbst: Nur so erkennst du später unplausible Werte.
Hex-Rechner für das LINK-Telemetriepaket
A · Einen Wert umrechnen
B · Ein ganzes Paket dekodieren
Plausibel oder nicht?
Prüfe jeden Wert mit gesundem Menschenverstand. Passt die Batteriespannung zu einer typischen Cubesat-Batterie? Liegen die Temperaturen in einem vernünftigen Bereich? Ändern sich die Werte von Bake zu Bake nur wenig?
Werte ganz am Rand des Messbereichs (Rohwert 0 oder 255) sind verdächtig. Sie können echte Extremwerte sein, aber auch einen defekten Sensor oder ein falsch gelesenes Paket anzeigen.
Kontrollfrage: Dein Dekoder zeigt für den Batteriestrom genau −1000,00 mA an, alle anderen Werte sind normal. Welcher Rohwert stand im Paket, und was schliesst du daraus?
Lösung anzeigen
(X / 127 − 1) · 1000 = −1000 gilt nur für X = 0, also das Byte 0x00. Das ist der kleinste mögliche Wert.
Ein Strom von genau −1 A ist unwahrscheinlich. Vermutlich liefert der Sensor keinen Wert, oder das Paket wurde falsch gelesen. Vergleiche mit den Baken davor und danach, bevor du den Wert ernst nimmst.
Merksatz:
Hex in Dezimal umrechnen, Formel mit dem richtigen Teiler anwenden, Einheit dazuschreiben und das Ergebnis auf Plausibilität prüfen.
Praxisaufgabe
Aufgabe: Ein Empfänger hat den folgenden KISS-Rahmen gespeichert. Es ist ein selbst erzeugtes Lernbeispiel mit den Formeln dieser Lektion.
C0 00 88 70 60 98 AE 40 60 9E 9C 60 62 96 A4 61 03 F0 EE 01 5C 70 0E 05 8C DB DD 7A 03 C0
- Entferne die KISS-Hülle (C0, Typbyte) und wandle Escape-Folgen zurück.
- Lies Quell- und Zielrufzeichen aus dem AX.25-Kopf und überspringe Steuerfeld und PID.
- Rechne alle zehn Nutzbytes von Hand in Werte mit Einheiten um und trage sie in eine Tabelle ein (Vorlage unten).
- Beurteile die Werte: Passen Modus-Bit und Spacecraft-Modus zusammen? Sind die Werte plausibel?
- Kontrolliere zum Schluss mit dem Hex-Rechner.
Vorlage für deine Lösung
| Feld | Byte | Hex | Dezimal | Rechnung | Ergebnis |
|---|---|---|---|---|---|
| Kennung | 0 | ||||
| Modus (Bit 0) | 1 | ||||
| Batteriespannung | 2 | ||||
| Batteriestrom | 3 | ||||
| 3V3-Busstrom | 4 | ||||
| 5V-Busstrom | 5 | ||||
| Temperatur COM | 6 | ||||
| Temperatur EPS | 7 | ||||
| Temperatur Batterie | 8 | ||||
| Spacecraft-Modus | 9 |
Übertrage die Tabelle auf Papier oder in eine Tabellenkalkulation und fülle die leeren Spalten aus.
Lösung der Praxisaufgabe
Lösung anzeigen
KISS-Hülle: C0 und Typbyte 00 entfernen. Die Folge DB DD wird zu DB zurückgewandelt. AX.25-Kopf: Ziel D80LW, Quelle ON01KR, Steuerfeld 03, PID F0 (16 Byte). Nutzdaten: EE 01 5C 70 0E 05 8C DB 7A 03.
Lösungstabelle
| Feld | Byte | Hex | Dezimal | Rechnung | Ergebnis |
|---|---|---|---|---|---|
| Kennung | 0 | EE | 238 | fest 0xEE | Paketkennung |
| Modus (Bit 0) | 1 | 01 | 1 | Bit 0 = 1 | MISSION MODE |
| Batteriespannung | 2 | 5C | 92 | 92 / 20 + 3 | 7,60 V |
| Batteriestrom | 3 | 70 | 112 | (112 / 127 − 1) · 1000 | −118,11 mA |
| 3V3-Busstrom | 4 | 0E | 14 | 14 / 40 · 1000 | 350 mA |
| 5V-Busstrom | 5 | 05 | 5 | 5 / 40 · 1000 | 125 mA |
| Temperatur COM | 6 | 8C | 140 | 140 / 4 − 15 | 20,00 °C |
| Temperatur EPS | 7 | DB | 219 | 219 / 4 − 15 | 39,75 °C |
| Temperatur Batterie | 8 | 7A | 122 | 122 / 4 − 15 | 15,50 °C |
| Spacecraft-Modus | 9 | 03 | 3 | Tabelle | 3 = MISSION |
Beurteilung: Modus-Bit 1 (MISSION MODE) passt zum Spacecraft-Modus 3 (MISSION). Die Batterie liefert einen negativen Strom; die Bedeutung des Vorzeichens ist in den Unterlagen nicht festgelegt. Alle Werte liegen deutlich innerhalb der Messbereiche.
Häufigster Fehler: Wer DB DD nicht zurückwandelt, verschiebt alle folgenden Felder um ein Byte.
Optional:
Dekodiere ein eigenes Paket. Nimm einen aktiven Satelliten mit AX.25-Bake, zeichne einen Überflug auf und werte die Aufnahme mit gr-satellites (Option --hexdump) oder dem Soundmodem aus. Statt selbst aufzuzeichnen, kannst du auch eine Aufnahme aus dem SatNOGS-Netzwerk verwenden. Den Paketaufbau findest du in der Dokumentation des Satellitenteams