siehe auch: MK3Mag, MKGPS

Allgemein

Die NaviCtrl erweitert die Fähigkeiten des MikroKopters in Verbindung mit dem Kompassmodul MK3Mag und dem MKGPS.
So sind dadurch z.B. Funktionen wie PositionHold, ComingHome und CareFree möglich.

Die NaviCtrl-Platine verfügt neben einem ARM9-Mikrocontroller und Mikro-SD-Card-Sockel noch über zwei Erweiterungsstecker.
Der erste wird bei der NaviCtrl V1.1 für das Kompassmodul MK3Mag genutzt, das zweite ist frei für zukünftige Entwicklungen.

Zusammen mit dem Kompassmodul MK3MAg und dem MKGPS bildet die NaviCtrl V1.1 ein zuverlässiges GPS-System.
Wie die NaviCtrl, das MK3Mag und das MKGPS über der FlightCtrl montiert werden sieht man hier: MK-Turm

Mit dem GPS-System können dann Funktionen wie PositionHold, ComingHome, CareFree und der Wegpunkteflug genutzt werden.
Bis zu 30 Wegpunkte können im OSD des KopterTool angelegt werden. Der Wegpunkteflug ist dann in einem Radius von 250mtr. um den Startpunkt des Kopters möglich.
Alle anderen Funktionen (PositionHold, ComingHome, CareFree) sind in der vollen Reichweite die der Sender / Empfänger bietet, nutzbar.

Anschlüsse

Einstellungen

Aktivieren und Kanal zuordnen

Um die NaviCtrl und GPS verwenden zu können, muss es in den Settings lediglich aktiviert werden und ein Schalter am Sender muss der Funktion zugewiesen werden.
(Die NaviCtrl könnte auch ohne das GPS genutzt werden. Hier wäre in Verbindung mit dem Kompassmodul MK3MAg jedoch "nur" die Funktion CareFree nutzbar.)

Am einfachsten geht das Einstellen über das EasySetup. Hier kann das GPS aktiviert und auch der Kanal zum Schalten der GPS-Funktion (frei/PositionHold/ComingHome) vergeben werden.
Voreingestellt ist bereits das POTI2 => Kanal6 für die Schaltfunktion.

Einstellung im EasySetup

Alternativ kann das GPS auch in dem Reiter Konfiguration und mit der Kanalzuordnung noch im Reiter Navi-Ctrl eingestellt werden:

GPS Modus Steuerung

Insgesamt werden 3 Modi mit der GPS Modus Steuerung umgeschaltet.

Diese Funktionen sind:

• GPS_MODE_Frei (Frei)
• GPS_MODE_Position Hold (PH)
• GPS_MODE_Coming Home (CH)

Für diese Funktion ist bereits der Kanal 6 (POTI2) voreingestellt. Dieser Kanal kann aber auch beliebig geändert werden.
Zur Nutzung dieser Funktion sollte ein 3-Stufen Schalter am Sender auf diesen Kanal eingestellt und genutzt werden.
Der Höhenschalter sollte in dieser Funktion eingeschaltet sein.

Dynamic PositionHold

Entweder im EasySetup (siehe Abbildung oben) oder unter dem Reiter Navi-Ctrl2 kann die Funktion Dynamic PositionHold aktiviert werden.

Je nachdem ob diese Funktion aktiviert/deaktiviert ist, ist die Steuerung des Kopters im Modus PositionHold unterschiedlich:

• Funktion aus:
  

  • Der Kopter wird durch Bewegen des Nick- / Rollstick direkt gesteuert.
    Hierbei wird die Funktion PositionHold (PH) ausgeschaltet wenn die Sticks bewegt werden.
    An der neuen Position, nach dem Loslassen der Sticks, wird die Funktion PH wieder eingeschaltet.
    
    

  Funktion an:
  

  • Auch hier kann der Kopter durch Bewegen des Nick- / Rollstick auf eine neuen Position geflogen werden.
    Hierbei wird allerdings nicht PH aus- und eingeschaltet, sondern die Sollwerte der GPS-Koordinaten verschoben.
    Dadurch ist eine genauere Positionierung des Kopters auch bei Wind möglich.
    Hierbei fliegt er die Positionen allerdings etwas langsamer an; bewegt sich also etwas träger.
    
    

Signaltöne

Bei korrekt angeschlossenem NaviCtrl (mit Kompass/MKGPS) piept die FlightCtrl nun öfters. Die Töne sagen folgendes aus:

• Wird der Schalter für die GPS Funktion von free auf GPS_MODE_PositionHold oder GPS_MODE_ComingHome umgeschaltet
  und es besteht kein Sat-Fix (LED auf dem MK-GPS blinkt nicht) piept es 1 mal pro Sekunde.
  Dabei piept der Kopter solange, bis die mindest Anzahl an Satelliten gefunden wurde und ein Sat-Fix erreicht wurde (Siehe Paramter "Min Sat").
  
  

  Ausnahme: Das piepen wird leiser, wenn ein SATFIX vorhanden ist, aber noch keine ausreichende Anzahl von Satelliten gefunden wurde.
  
  

  Hinweis:
  

  • Dieses Piepen findet selbst dann statt, wenn GPS deaktiviert ist.
    (Daher beim Deaktivieren von GPS ggf. auch den Wert für "GPS Modus Steuerung" auf Null setzen.)
    
    

• 1x Piep *Piiiep* - beim Wechsel des GPS-Modes (free - PH - CH)
• 1x Piep *Piiiep* - beim Einloggen von neuen Ziel-Koordinaten

LED-Anzeigen

Auf der NaviCtrl befinden sich 2 LEDs, 1x rot und 1x grün. Die rote LED signalisiert einen Fehlerzustand.
Zur Auflösung des jeweiligen Fehlers muss man die NaviCtrl mit dem MK-Tool verbinden. Dort wird der Fehler angezeigt.

Wie fängt man an?

Um die Funktionen auszuprobieren, benötigt man viel Platz und freien Himmel.

1. Wie oben beschrieben die GPS-Funktion aktivieren und den Schalter am Sender zuordnen

2. MikroKopter einschalten und den Funkkontakt zwischen Sender und Empfänger sicherstellen.

3. Auf den ersten Sat-Fix warten

   • LED am MKGPS leuchtet, solange kein Sat-Fix vorhanden ist und blinkt, wenn ein Sat-Fix erreicht wurde.

   • Hat man den GPS-Schalter am Sender auf PH oder CH stehen, piept der Kopter so lange im Sekundentakt, bis die Mindestzahl an Satelliten gefunden wurde.
   • Piepen ist leiser, wenn Fix da ist, aber noch nicht alle 6 Satelliten gefunden wurden.
   • Mit einem Bestätigungspiep verstummt das piepen, sobald ein Sat-Fix vorhanden ist.

4. Kontrolle der Kommunikation zwischen NaviCtrl und FlightCtrl.

   • Der Kopter piept solange das GPS keinen Fix hat (es piept jedoch nur, wenn man auf PH oder CH ist, im FREE-Mode nicht).

   • wenn der GPS-Schalter am Sender umgeschaltet wird, muss es jedes mal kurz piepen.

5. Auf GPS_MODE_Frei schalten!

6. Motoren starten.

   • einige Sekunden schweben und (wenn nötig) den MikroKopter am Sender feintrimmen damit er selbstständig die Position hält.

     • Dies kann am besten bei Windstille oder in einer Halle durchgeführt werden.
   • Nun den Kopter auf eine gewünschte Höhe bringen und die Höhenregelung aktivieren.

7. Auf GPS_MODE_PositionHold schalten.

   • Position wird eingeloggt (wird durch ein Piepen bestätigt).

   • GPS sollte jetzt greifen und der Kopter schwebt im Idealfall mit wenigen Metern Unterschied an seiner Position.

MicroSD-Karte

In die NaviCtrl kann eine Micro SD-Karte in der Größe bis 2GB (in FAT16 formatiert) eingesetzt werden.
Hierauf können dann die Flugroute und andere Daten des Kopters im KML-Format und GPS-Format gespeichert werden.
Die SD-Karte wird wie unter Anschlüsse zu sehen ist, in die NaviCtrl eingesteckt.
Eine erkannte und initialisierte Micro SD-Karte kann man in der Initialisierung der NaviCtrl erkennen.

SETTINGS.INI

Auf der SD-Karte wird von der NC eine Datei mit dem Namen Settings.ini und folgendem Inhalt angelegt:

• KMLLOGGING = 500 (Intervall (in ms) des Loggens der KML-Daten)
• GPXLOGGING = 1000 (Intervall (in ms) des Loggens der GPX-Daten)
• GPSAUTOCONFIG = 1 (1 = die NC schreibt seine eigene GPS-Konfigurtion (temporär) ins MKGPS)

Darstellung der Flugdaten in Google Earth

In Google Earth kann man sich die gespeicherten Flugdaten des Kopters ansehen. In der Aktuellen Google Earth Version (>6.1) kann man sich
durch Laden der .KML Datei die Inklinationswerte, und beim laden der .GPX Datei die Flugroute angezeigt werden.
(Die Flugroute wird in der Höhe auch angezeigt, wenn man in den Eigenschaften der Datei die Höhe auf Relativ zum Boden einstellt.)

Parameter

In der Praxis hat sich gezeigt, dass die voreingestellten Parameter bereits für fast alle MikroKopter ausreichend ist.
Wer ein Feintuning betreiben möchte, kann dies in den Settings tun. Die einzelnen Funktionen sind dort beschrieben: MK-Parameter

Reiter Navi-Ctrl

• GPS-Verstärkung

  • Gibt an, wie stark das GPS wirken soll. Ist es zu groß, schwingt die Position stark. Diese Größe sollte man beim Experimentieren mit den Settings auf ein Poti legen.

• GPS Stick-Schwelle

  • Damit kann man für die aktiven GPS-Modi GPS_MODE_PositionHoldund GPS_MODE_ComingHome die Erkennungsschwelle manueller Steuerungen über den Nick- und Roll-Stick einstellen.
    Man sollte den Wert nicht zu klein wählen, da auch eine Trimmung an der Funke bereits einen Stickausschlag darstellt.
    
    

• Min Sat

  • Hier wird die minimale Anzahl von Satelliten eingestellt, die vom GPS empfangen werden müssen um die GPS-Funktionen zu aktivieren.
    (!)Es müssen für einen 3D-Fix mindestens 4 Satelliten in die Positionsberechnung einfließen. Verlässliche Positionswerte erhält man ab 6 Satelliten.

  INFO: Anzeige der Satellitenfeldstärken direkt im Kopter-Tool

  • Durch Klicken auf den Button ->MKGPS im Koptertool erscheinen die Feldstärken der Satelliten.
    

    Dies sollte man nicht im Flug machen! Der Datenstrom für die GPS-Anzeige im MK-Tool wird direkt von der NaviCtrl an das KopterTool weitergeleitet.
    Bei der Umschaltung wird somit die GPS-Funktionen an der FlightCtrl außer Kraft setzt.

• GPS-P

  • P(roportional)-Anteil der Regelung.
    
    

    Einfluss des Abstands von der Zielposition auf den GPS-Regler (größer = stärkere Neigung bei Positionsabweichung).
    Die Wirkung muss man sich wie ein virtuelles Gummiseil vorstellen, das zum einen am MikroKopter und zum anderen an der Zielposition angebracht ist.
    Es zieht den MK immer auf die Zielposition hin und zwar um so stärker, so weiter der MK vom Ziel entfernt ist. Der Parameter P bestimmt die Stärke des Gummis.
    Ist er klein, ist das Gummiseil nur schwach - ist er groß, ist das Gummiseil stärker. Wenn das Gummiseil zu stark ist, neigt der Regler zum Schwingen.

  • GPS-P Limit

    • Begrenzung der Wirkung des P(roportional)-Anteils der Regelung.
      
      

      Dieser Parameter begrenzt die Zugkraft des virtuellen Gummiseils zwischen MK und Zielposition. Da mit steigendem Abstand zum Ziel auch die Zugkraft proportional ansteigt,
      würde diese ab einem gewissen Abstand zu groß werden. Das Gummiseil ist ja nur eine Analogie zum besseren Verständnis. In Realität bewirkt die Fluglage des MK die Anziehung
      zum Ziel. Wenn diese Fluglage nun zu groß wird, sackt der MK unweigerlich ab. Um dass zu verhindern, gibt es die Begrenzung der P-Wirkung.
      
      

      TIP: Man kann das P-Limit variieren um die Fluggeschwindigkeit des MK zwischen Wegpunkten einzustellen.

• Parameter GPS-D

  • D(erivative)-Anteil der Regelung.
    
    

    Einfluss der Geschwindigkeit des MK auf die Regelung. (größer = stärkeres Abbremsen bzgl. jeder Bewegung) Die Wirkung kann man sich wie virtuelle Reibung vorstellen,
    da der MK versucht, seiner eigenen Bewegung entgegenzusteuern. Dies ist wichtig, da ohne diese Reibung der MK am virtuellen Gummiseil des P-Anteils nur hin und herschwingen würde.
    Je größer also der Parameter D, desto stärker bremst der MK jede Bewegung ab. Ist der Parameter zu groß, zuckt der MK ständig hin und her, da dann das Messrauschen der Gewschindikeit auf die Regelung durchschlägt.

• Parameter GPS-D Limit

  • Begrenzung der Wirkung des D(erivative)-Anteils der Regelung.
    Analog zum GPS-P Limit begenzt dieser Parameter die Stärke der virtuellen Reibung.

• Parameter GPS-I

  • I(ntegal)-Anteil der Regelung.
    
    Eliminiert die bleibende Positionsabweichung bei Wind (größer = stärkere Neigung bei längerer Positionsabweichung) In Bezug auf das Gummiseil wirkt dieser Parameter wie ein Gedächtnis. Je länger die Posititionsabweichung andauert, desto stärker zieht das Gummiseil in Richtung des Ziels.

• Parameter GPS-I Limit

  • Begrenzung der Wirkung des I(ntegal)-Anteils der Regelung. Dadurch wird die Dauer des Gedächtnisses des Gummiseils eingestellt.

• Parameter GPS ACC

  • Unterstützung der Position durch die ACC-Sensoren. Wenn man den MK wegschubst, reagiert er schneller.
    Die Wirkung des Parameters ist analog dem des GPS-D. Nur ist die Reaktion deutlich schneller.
    --> Langsam an höhere Werte heran tasten (Poti)

Reiter Navi-Ctrl 2

• GPS Windkorrektur

  • Durch Seitenwind kann es zu einer Abweichung der realen Flugrichtung (aktueller Kurs) von der Sollflugrichtung (Peilung auf das Ziel) kommen.
    Hier wird durch einen Vorhaltewinkel versucht diese Abweichung zu minimieren. Der Parameter kontrolliert die Stärke dieser Kompensation. Ein Wert von 0 bedeutet, dass diese Funktion abgeschaltet ist.

• ACC Compensation

  • Dies ist der D-Anteil während der Bremsphase im GPS_MODE_PositionHold nach einer manuellen Steuerung.
    Je höher dieser Wert ist, desto stärker bremst der MK nach manuellen Steuerungen ab, bevor er die Soll-Position festhält.

• GPS Max Radius

  • Dieser Wert in Metern definiert ein kreisförmiges Gebiet um die Startposition. Nur innerhalb dieses Gebietes können Positions-Targets per WPs gesetzt werden.
    Liegt eine Position außerhalb dieses Gebietes, so wird das Target auf die Stelle am Kreisrand gesetzt, die der Soll-Position am nächsten ist.
    Der maximale Radius ca. 250m. Das entspricht einem Gebiet von ca. 500 m Durchmesser um die Startposition.
    
    

    Hinweis: PositionHold (PH), ComingHome (CH) und CareFree (CF) funktioniert mit der aktuellen Firmware auch außerhalb dieses Radius.
    
    Man kann diesen Wert auch auf ein Poti legen und somit dynamisch während des Fluges verändern. Dreht man ihn auf 0, so liegt jedes Ziel in der Startposition.

• GPS Winkel Limit

  • Begrenzt die maximalen Steuereinflüsse des GPS. Ein Wert von 100 entspricht in etwa einer maximalen Schräglage von 20°.
    Ist der Wert zu klein, kann es sein, dass der MK nicht gegen den Wind ankommt und abdriftet. Ist der Wert zu groß, wird der Anflug auf das Ziel ggf. zu schnell erfolgen.

• Position Hold Login Time

  • Verzögerungszeit in Sekunden zwischen dem Ende einer manuellen Steuerung (Nick/Roll-Stick wieder in Neutralstellung) bis zum Festhalten der Sollposition im GPS_MODE_PositionHold.

Wie spiele ich in die NaviCtrl eine neue Software ein?

1. MKUSB an dieDebug Schnittstelle der NaviCtrl anschliessen - kein Jumper auf dem Sercon stecken.

2. Die FC über den 10- und 6pol. Stecker mit der NaviCtrl verbinden. Jetzt den Kopter einschalten.

3. Das Mikrokopter-Tool starten und im Terminal (Button Firmware Update und Terminal) auf Update Software (serial) klicken. Dann die .hex Datei auswählen.

4. Der Update Vorgang startet und sollte in ca 1-2 Minuten abgeschlossen sein. Am Ende erkennt man das Eintreffen von Debug Daten im Terminal.

Will man mehrere Fimwares (verschiedener Platinen) nacheinander updaten, so spielt möglicherweise die Reihenfolge eine Rolle. Dann zunächst die NC updaten.

TIMEOUT beim Updateversuch

U.U. schlägt ein Updateversuch mit der Meldung "Timeout" im MK-Tool fehl. Gründe können z.B. ein abgebrochener Updatevorgang oder eine fehlerhafte HEX-Datei sein.
Damit man trotzdem ein Update durchführen kann, muss man die NaviCtrl bei der "Connecting..."-Meldung im MK-Tool aus- und wieder einschalten. Dies startet den Bootloader, und das Update wird durchgeführt.

Siehe auch: was nun?

Wie spiele ich in die NaviCtrl einen neuen Bootloader ein?

Das Flashen des Bootloaders ist nicht notwendig und auch nicht möglich. Falls der Prozessor defekt sein sollte, kann ein neuer Prozessor mit entsprechendem Bootloader im Shop gekauft werden.

Error Codes / Fehlercodes

Fehlercodes und deren Behebung findest du hier: ErrorCodes

Debug-Schnittstelle und KopterTool

Man lötet eine 10polige Stiftleiste an die Debug Schnittstelle der NaviCtrl und verbindet diese mit dem MK-USB (an der X2 Schnittstelle), kein Jumper auf dem MK-USB oder Sercon stecken. MK einschalten und KopterTool starten.

Im Terminalmodus sieht man die Startsequenz der NaviCtrl:

Die letzte Zeile sind Debug-Daten, sie kann ignoriert werden. Hier kann man überprüfen, ob alle Schnittstellen bzw. Geräte korrekt initialisiert wurden. Im Koptertool selbst stehen dann die NaviCtrl-Parameter zu Verfügung:

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  • 
    

Screenshot der 1. Seite der Parameter:

• GPS-Data Counter: Wird hochgezählt und signalisiert ein korrekt angeschlossenes GPS

• SPI Error und SPI OK: Hier wird die SPI Verbindung zur FlightCtrl angezeigt (es sollten nur bei OK Werte hochzählen)

• Poti1,2,3: Hier kann man nochmals die Potiwerte vom Sender prüfen
• ACC, Winkel, etc. ist wohl selbsterklärend

Die Parameter können auch bei Anschluss der FlightCtrl im Scope angezeigt werden. Ein "Setup" der NaviCtrl ist nicht möglich, der Button ist ausgegraut.

Bestückung (nur NC Version 1.0)

Hinweis: die NC2.0 ist fertig bestückt und benötigt keine weiteren Lötarbeiten

Version 1.0: Restliche Teile bestücken

Folgendes liegt dem NaviCtrl Bestellsatz bei und muss noch selbst bestückt werden:

• 1 Elko (C1, Polung beachten!)

• 2 Stiftleisten (1x 10pol für FlightCtrl, 1x6pol für SPI-Schnittstelle)

• 2 Verbindungskabel (1x 10pol und 1x6pol zur Verbindung mit der FlightCtrl)

Optional (nicht beigelegt):

• 1 Stiftleiste für Debug (1x 10pol, z.B. für Software-Update sowie zur Kommunikation mit dem KopterTool)

Einbaurichtung

Vorsicht beim Elko: Diesen nicht zu nahe an der Platine anbringen, da er etwas zur Seite gebogen werden muss, damit der Pfostenstecker noch daneben paßt!

NaviCtrl so einbauen, dass der 6pol. Anschluss über dem 6pol. Anschluss der FC liegt und der 10pol. Anschluss über dem 10pol. der FC.

Via 10pol. und 6pol. Flachbandkabel mit FlightCtrl verbinden.

NaviCtrl-SV8 <-> FlightCtrl-SV1 und
NaviCtrl-SV6 <-> FlightCtrl-SV5 (ISP)

Zur Installation des MK3Mag und MKGPS bitte die Hinweise unter MK3Mag und MKGPS beachten.

Schaltplan, Bestückungsplan & Stückliste Verion 1.0

Navi-Ctrl_V1_1.pdf

Stückliste: Navi-Ctrl_V1_1_Stueckliste.txt
Bestückungshilfe:


Molex GPS Anschluß Belegung


ToDo: hier gibt es noch etwas zu tun

Links

Beschreibung zur 0.84 / 0.24 - Firmware - mit Waypoints, POI usw.

Tipp: Generell funktioniert GPS nur wirklich gut, wenn der Höhenregler an ist. Ansonsten verwirren die durch die Steuerbewegung hervorgerufenen senkrechten Beschleunigungen die ACC-Sensoren zu sehr.

Tipp2: Ab FlightCtrl Version 0.71C und NaviCtrl V0.12 besteht die Möglichkeit, Höhensensor und GPS über einen Schalter zu steuern. Im Falle eines 3-Fach-Schalters schaltet sich im AID und PH Modus der Höhensensor mit ein, im FREE Modus ist er aus ("Aus, wenn >50 und <179"). Dazu einfach im Koptertool das selbe Poti für GPS und Höhenregler einstellen.

• Wenn die LED am GPS blinkt, ist ein FIX erreicht.

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• KategorieMK-Baugruppe/de