1 Anlage F Austro Control
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   3 Die Austro Control benötigt in der Anlage "F" einige Daten zum Kopter und den Funktionen: 
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   7 ##########     DE    #################################################################################################################################################
   8 ##########           #################################################################################################################################################
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  12 '''Punkt 1: Ausfall Sender''' <
  13  * Ausfall Sender
  14  * z.B. Stromversorgung Sender,Antenne unterbrochen, Elektronik Fehler.
  15  * Verbindung Sender zum Kopter ist unterbrochen. 
  16  * Pilot hat keine Möglichkeit mehr in die Steuerung einzugreifen
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  18  '''!MikroKopter-Lösung'''
  19  * Fällt die Verbindung zum Sender aus, wird das erkannt und es wird automatisch die Funktion "FailSafe" aktiviert.
  20  * Hierbei steigt (oder sinkt) unser Kopter dann automatisch auf eine vorher eingestellte Höhe, fliegt zurück zum Startpunkt und landet dann automatisch.
  21  * Hier gibt es ein Video dazu: https://vimeo.com/32788915
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  25 '''Punkt 2: Ausfall Empfänger''' 
  26 Das selbe wie in Punkt 1.
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  30 '''Punkt 3: Gestörte Datenverbindung''' 
  31 Das selbe wie in Punkt 1.
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  35 '''Punkt 4: Triebwerksausfall''' 
  36  * z.B. Ausfall eines Motors,Propellerverlust, Rotorverlust, Ausfall der Antriebsbatterie
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  38  '''!MikroKopter-Lösung'''
  39  * Verliert der !OktoKopter einen Propeller oder es fällt ein kompletter Motor aus, kann der Kopter trotzdem weiter fliegen. (siehe [[http://www.youtube.com/watch?v=IvrMn4AEAD0&feature=youtu.be|Video]]).
  40  * Der Ausfall eines Motors oder Antriebsstranges wird sofort erkannt und ausgeregelt. 
  41  * Bei Überlastung des Motors bzw. BL-Reglers (Überstrom oder Übertemperatur) wird der entsprechende Motor abgeregelt, geht aber nicht aus. 
  42  * In allen Fällen wird der Pilot per Telemetrie informiert. Z.B. per Sprachausgabe "Fehler Motor" 
  43  * Im Logfile lässt sich später sehen, welcher BL-Regler einen Fehler gemeldet hat -> falls sich ein Motordefekt langsam über die Laufzeit ankündigt.
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  47 '''Punkt 5: Kurzschluss''' 
  48  * z.B. in eingebauter Kamera oder Messsensoren, Betrieb bei Regen/Feuchtigkeit
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  50  '''!MikroKopter-Lösung'''
  51  * Vermeidung eines Kurzschlusses: Unsere Elektronik ist gekapselt unter einer Haube gegen Regen und äußere Einflüsse geschützt montiert.
  52  *  Kurzschluss an einem Motor: Die Motorregler erkennen das und schalten den Motor ab
  53  * Kurzschluss in einem Motorregler: Die Motorregler sind über eine definierte Leiterbahn (Shunt) abgesichert, sodass dieser dann vom Stromkreis getrennt wird.
  54  * Kurzschluss in der Steuerungselektronik: Die Steuerungselektronik ist redundant ausgeführt (siehe Punkt 7)
  55  * Mitgeführte Kameras nutzen eine Eigenversorgung oder strombegrenzte Spannungsregler und haben keinen Einfluss auf die Elektronik.
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  59 '''Punkt 6: Ausfall der Bord - Stromversorgung''' 
  60  * z.B. Kabelfehler in der Stromversorgung, Batteriefehler
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  62  '''!MikroKopter-Lösung'''
  63  * Es werden am Kopter zwei gleichwertige !LiPos mitgeführt die jeweils an der Stromversorgung angeschlossen sind.
  64  * Sollte einer der !LiPos ausfallen, übernimmt der zweite die Versorgung. Ein  * Absinken der Spannung wird automatisch erkannt und per Telemetrie signalisiert.
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  66  '''Es gibt verschiedene Stufen der Unterspannung:'''
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  68  '''Erste Stufe (z.B. 30% Restkapazität):'''
  69  * Der Pilot wird per Telemetrie informiert: Sprachansage "Unterspannung"
  70  * Ein akustisches Signal wird per Summer am !MikroKopter ausgegeben
  71  * Die LED-Beleuchtung blinkt
  72  * In der Regel hat der Pilot dann noch 1-2 Minuten Zeit, den !MikroKopter zu landen
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  74  '''Zweite Stufe (z.B. 20% Restkapazität):'''
  75  * Der !MikroKopter fliegt automatisch zurück zum Startpunkt, wenn der Pilot nicht manuell steuert
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  77  '''Dritte Stufe (z.B. 10% Restkapazität):'''
  78  * Der !MikroKopter geht in definierten Sinkflug, selbst wenn der Startpunkt noch nicht erreicht wurde. Das soll den totalen Absturz verhindern.
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  82 '''Punkt 7: Störung/Ausfall der Fluglageregler''' 
  83  * z.B. Elektronischer Fluglagenregler durch Störung ausgefallen
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  85  '''!MikroKopter-Lösung'''
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  87  Sollten unsere Fluglageregler ausfallen, greift automatisch die zweite !FlightControl ein (siehe Video).
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  89  '''Funktionsprinzip der redundanten Fluglageregelung:'''
  90  * Eine zweite FC (Fluglageregelung) wird 'von hinten' an die serielle Schnittstelle der einzelnen Motor-Regler angeschlossen. 
  91  * Der redundante Bus ist an jedem Regler per Widerstand entkoppelt, sodass ein einzelner defekter Regler diesen Bus nicht lahm legen kann.
  92  * Die BL-Regler melden an die Haupt-FC, dass sie zusätzliche Daten bekommen. Im Sender-Display wird das dann als "Redundanz bereit" angezeigt.
  93  * Wenn die BL-Regler eine Störung auf dem I2C-Bus haben, oder keine Daten von der Haupt-FC bekommen, schalten sie sofort auf die Daten der zweiten FC um.
  94  * Das Umschalten funktioniert so reibungslos, dass der MK dabei nicht ins Schwanken kommt
  95  * Dies funktioniert auch, wenn die Haupt-FC im Flug z.B. einen Reset macht  oder die Versorgung der FC kurz unterbrochen wurde .
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  99 '''Punkt 8: Störung/Ausfall im Globalen Navigationssystems''' 
 100  * z.B. Satelliten Empfänger ausgefallen (GNSS-Global Navigation Satellite System)
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 102  '''!MikroKopter-Lösung'''
 103  * Die Anzahl der Satelliten des GPS-Empfängers wird überwacht und per Telemetrie angezeigt.
 104  * Die Stärke und Inklination des Erdmagnetfeldes wird gemessen und dient so der Überwachung des Kompass-Signals.
 105  * Eine eigenständige Einheit (!NaviControl) ist für die GPS-Navigation zuständig. 
 106  * Ein Total-Ausfall dieser Einheit wird von der !FlightControl erkannt, die dann auf manuelle Steuerung umschaltet und den Piloten per Telemetrie informiert.
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 108  '''Vor dem Start:'''
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 110  Der Pilot wird bei gestörtem Erdmagnetfeld oder fehlendem GPS-Signals informiert und kann den !MikroKopter nicht starten.
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 112  '''Im Flug:'''
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 114  Fällt das Navigationssystem aus oder GPS oder Kompass sind gestört (Sonnenstürme, GPS-Abschattung usw.), schaltet der !MikroKopter in den manuellen Modus und der Pilot wird über die Telemetrie informiert. Z.B. per Sprachansage: "Fehler GPS"
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 116  Zudem kann der Pilot jederzeit den GPS-Modus über den Sender ausschalten und dann manuell steuern.
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 120 '''Punkt 9: Störung/Ausfall in der Telemetrie''' 
 121  * z.B. Sensorfehler, Übertragungsfehler
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 123  '''!MikroKopter-Lösung'''
 124  * Die Telemetrieübertragung ist nicht für den Flug des Kopters relevant. So wird z.B. Unterspannung noch akustisch und optisch angezeigt.
 125  * Sollte diese Übertragung ausfallen, hat dies keinen Einfluss auf das Flugverhalten des Kopters. 
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 129 '''Punkt 10: Thermische Überlastung der Batterie''' <<BR>>
 130  * z.B. interner !LiPo Akkufehler oder Überlastung durch zu hohen Strom/Unbalance
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 132 '''!MikroKopter-Lösung'''
 133  * Am Kopter werden zwei !LiPos mitgeführt die jeweils an der Stromversorgung angeschlossen sind.
 134  * Sollte einer der !LiPos plötzlich ausfallen, übernimmt der zweite die Versorgung.
 135  * Überlastung der Batterie kündigt sich erfahrungsgemäß durch Unterspannung an. Dann greifen die unter Punkt 6 beschriebenen Mechanismen.
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 139 '''Punkt 11: Flugschreiber''' 
 140  * Aufklärung von Störungen oder Abstürzen
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 142  '''!MikroKopter-Lösung'''
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 144  * Im !MikroKopter werden alle Flugrelevanten Daten mit bis zu 5Hz auf SD-Karte geloggt
 145  * Im Falle eines Absturzes kann die Micro-SD-Karte aus der Navigationsplatine entfernt werden. Die Daten können dann am PC ausgewertet werden.
 146  * selbst nach Bergungen unter Wasser konnten in der Vergangenheit noch die Daten ausgelesen werden.
 147  * Aufgezeichnet werden z.B.:
 148   * Flughöhe
 149   * GPS-Position
 150   * Spannungen
 151   * Temperaturen
 152   * Steuerbewegungen und Schalterstellungen
 153   * Fehlermeldungen z.B. Motorfehler (Stehen gebliebener Motor)
 154   * Motorströme (Einzelströme)
 155   * Magnetwerte des Kpompassensors
 156   * Anzahl GPS-Satelliten
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 160 '''Punkt 12: Fluggrenzen''' 
 161  * Eingrenzung des Flugbereichs
 162  * Fehlbedienung des Piloten, z.B. Flug ausserhalb der Sichtweite
 163  * Abdriften bei Sturm
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 165  '''!MikroKopter-Lösung'''
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 167  Beim !MikroKopter können Fluggrenzen eingestellt werden: 
 168  * maximale Höhe (z.B. 100m)
 169  * maximale Entfernung (z.B. 250m)
 170  * maximaler Radius für Wegpunkteflug (z.B. 250m)
 171  * Sicherheitsradius für automatisches Landen (z.B. 300m)
 172  Der Pilot kann dann weder die maximale Höhe, noch die Entfernung überschreiten.
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 175 Wenn der !MikroKopter trotzdem den Sicherheitsradius verlassen würde, geht der Kopter automatisch in den Sinkflug über (Sinkgeschwindigkeit 3m/sek) und schaltet automatisch in den !ComingHome-Modus um. 
 176 Dann wird der Sinkflug nur abgebrochen, wenn der MK wieder innerhalb des Sicherheitsradius kommt. Mit dieser Funktion wird verhindert, dass ein Kopter z.B. bei Sturm zu weit weg fliegt.
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 178 Die maximale Grenze für den Wegpunkteflug verhindert, dass zu weit entfernte Punkte angeflogenwerden. Z.B. wenn versehentlich eine falsche Wegpunktliste geladen wurde, die 100km entfernt wäre.
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 193 ##########     EN    #################################################################################################################################################
 194 ##########           #################################################################################################################################################
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 199 == Point 1: Failure RC Transmitter ==
 200  * Failure Transmitter - Out of range, disturbances or other reasons
 201  * Result: The Kopter doesn't react to the RC-Commands
 202 
 203 '''!MikroKopter-Solution'''
 204  * If the RC connection is lost, the MikroKopter immediately notices that and activates the '''Failsafe''' feature.
 205  * It waits 5 seconds to check if the signal comes back. 
 206  * Then it goes to a predefined altitude and flies back 
 207  * At Home Position, the Kopter descends and lands automatically
 208  * It the RC-Connection comes back, the MK is back under RC control
 209  * Here a video from 2011: https://vimeo.com/32788915 (the landing procedure is much better since 2013)
 210 
 211 == Point 2: Failure RC Receiver ==
 212 Same like above
 213 
 214 == Point 3: Disturbed RC connection ==
 215 Same like above
 216 
 217 == Point 4: Motor failure ==
 218  * for example: Motor, BL-Ctrl or Propeller broken
 219 
 220 '''!MikroKopter-Solution'''
 221  * In case of a defective propeller or defective motor, the !OktoKopter can still remain safe in the air (See [[http://www.youtube.com/watch?v=IvrMn4AEAD0&feature=youtu.be|Video]]).
 222  * The loss of thrust will be noticed by the !FlightControl and immediately compensated
 223  * Overload of a BL-Ctrl will be detected (Overtemperature or Overcurrent), and the BL-Ctrl will reduce the prower. The BL-Ctrl will not switch off!
 224  * The Poilot will be informed by a speech message "Error Motor" and a Text on the LCD of his transmitter
 225  * In the logfile is recorded which motor caused a problem - this one could be replaced to prevent further problems
 226 
 227 == Point 5: Shortcut ==
 228  * for example in Camera or sensors. 
 229  * Operation under rainy conditions
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 231 '''!MikroKopter-Solution'''
 232  * protection by a closed cover 
 233  * Automatic selftest after switching on the MK: Sensors, Voltage, GPS and Motor Shortcut
 234  * Shortcut on a motor: The BL-Ctrl detects that and switchs off
 235  * Shortcut inside the avionic system: The avionic system (!FlightControl + !NAviControl) is redundant (See point 7)
 236  * Scortcut in Camera and gimbals: the supply is seperate and doesn't effect the flight safety
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 238 == Point 6: Failure in Battery ==
 239  * for example: defective Lipo cells or connection cables
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 241 '''!MikroKopter-Solution'''
 242  * Two Lipos are connected by seperate power cables
 243  * The voltage is permanently monitored and auto landing and coming home will be initiated in case of undervoltage
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 245 '''Different levels of undervoltage:'''
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 247 '''First Level (i.e. 30% remaining capacity):'''
 248  * The pilot gets a warning message on the transmitter (speech and LCD)
 249  * The MikroKopter's buzzer is beeping
 250  * The LEDs of the MK are blinking
 251  * usually there is 1-2 minutes left for landing
 252 
 253 '''Second Level (i.e. 20% remaining capacity):'''
 254  * The MK switches automatically to '''Coming Home''' and flies back to starting point
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 256 '''Third Level (i.e. 10% remaining capacity):'''
 257  * The MK descends, even if the HomePosition is still not reached. That prevents for crashes from high altitudes
 258 
 259 == Point 7: Disturbance/Blackout of the avionic system ==
 260  * for example: Shortcut in the !FlightControl or Shortcut on I2C-Bus
 261 
 262 '''!MikroKopter-Solution'''
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 264 If the !FlightControl stopps operation, the redundant backup !FlightControl immediately takes over the control (See video)
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 266 '''Function principle of the redundant avionic system:'''
 267  * A second FC (!FlightControl) is connected 'from behind' to the serial port of each motor controller (BL-Ctrl).
 268  * The redundant data bus is decoupled at each regulator by resistors, so that a single faulty BL-controller can't disable or shortcut the Bus signal
 269  * The BL-controller report to the main FC that they receive additional (redundant) data. The transmitter display will show "redundancy ready"
 270  * If the BL controllers have a fault on the main I2C bus, or looses the setpoint from the main FC, they immediately turn over to the data of the second FC.
 271  * Switching over works so smoothly that the MK will not tilt or drop over
 272  * This also works when the Main-FC would make a reset in flight or the power of the FC was briefly interrupted.
 273 
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 275 == Point 8: Disturbance in global navigation system (GPS) ==
 276  * for example: Loss of Satefix or defective GPS-Reveiver
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 278 '''!MikroKopter-Solution'''
 279  * The number of satellites the GPS receiver is monitored and displayed via telemetry.
 280  * The strength and inclination of the earth's magnetic field is measured and used to descide if the compass signal is vaild or not.
 281  * A stand-alone unit (NaviControl) is responsible for GPS navigation
 282  * A total failure of this unit is recognized by the !FlightControl, who then switches to manual control and informs the pilot via telemetry.
 283   
 284 '''Before starting:'''
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 286 The pilot is informed about disturbed geomagnetic field or GPS signal loss and can not start the MikroKopter in that case.
 287 
 288 '''During Flight:'''
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 290 If the navigation system, GPS or compass are disturbed (solar storms, GPS-shadowing, etc.), the MikroKopter switches to manual mode and the pilot gets informed via the telemetry. For example, by voice message: "Error GPS"
 291 
 292 In addition, the pilot can always turn off the GPS mode on the transmitter and use manually control.
 293 
 294 
 295 == Point 9: Fault / failure in the telemetry ==
 296   * for example: Transmission error
 297 
 298 '''!MikroKopter solution'''
 299  * The telemetry transmission is not relevant to the flight of the copter. 
 300  * If the telemetry fails, this does not affect the flight characteristics of the !MikroKopter.
 301 
 302 == Point 10: Thermal overload the battery ==
 303   * for Example: internal LiPo battery fault or overload due to high current / imbalance
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 305 '''!MikroKopter solution'''
 306   * Two sepearate Lipos are connected to the !MikroKopter with seperate connection cables
 307   * The second lipo will do the power supply if the first one looses power
 308   * Overloading of the Batteries will result in undervoltage - that is covered in point 6
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 310 == Point 11: Flight recorder/Blackbox ==
 311   * Investigation of faults or crashes
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 313 '''!MikroKopter solution'''
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 315 [[http://gallery.mikrokopter.de/main.php/v/uploads/MKGPXToolScreenshot.png.html|{{http://gallery.mikrokopter.de/main.php?g2_view=core.DownloadItem&g2_itemId=114889}}]]
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 317  * In the MikroKopter all flight-relevant data are logged onto SD-Card (up to 5Hz)
 318  * In the event of a crash, the Micro-SD card can be removed from the navigation board. The data can then be evaluated on the PC.
 319  * We restored flight data from a !MikroKopter that was found under water.
 320  * Recorded are e.g.:
 321   * Flight height
 322   * GPS location
 323   * voltages
 324   * temperatures
 325   * Control movements and switch positions
 326   * Error messages as Motor error (restarted motor)
 327   * Motor Currents (individual Currents)
 328   * Magnetic values of compass sensor
 329   * Number of GPS satellites
 330 
 331 == Point 12: flight limits ==
 332   * Limitation of the flight altitude and distance
 333   * Incorrect operation of the pilot. For example, Flight out of sight
 334   * Drifting away in a storm
 335 
 336 '''!MikroKopter solution'''
 337 
 338 '''!MikroKopter flight limits can be set:'''
 339   * Maximum altitude (for example 100m)
 340   * Maximum distance (for example 250m)
 341   * Maximum radius for waypoint flight (for example 250m)
 342   * Security radius for automatic landing (eg. 300m)
 343 The pilot can't exceed either the maximum height or distance.
 344 
 345 If the MikroKopter would still leave the safety radius, the copter goes automatically into descend mode (fixed velocity 3m/s) and automatically switches to the Coming Home mode. 
 346 Then the descent is only canceled if the MK comes back within the safety radius. This function prevents a copter from flying too far away in a storm.
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 348 The maximum limit for the Waypoint flight prevents using too far distant points. For example, if by mistake the wrong waypoint list is loaded, which would be 100km away.
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