Open Source im Segelflug

Über die Entwicklung eines quelloffenen Flugcomputers

Transcript

1. Open Source im Segelflug Über die Entwicklung eines quelloffenen Flugcomputers
2. 2 Übersicht • Streckensegelflug • Aktueller Stand: XCSoar • Flugwegoptimierung • Projektorganisation • Blick in die Zukunft
3. 3 Streckensegelflug
4. 4 Streckensegelflug Vorflug Kurbeln t 0 t 1
5. 5 Streckensegelflug Vorflug Kurbeln t 0 t 1
6. 6 Streckensegelflug
7. 7 XCSoar 2000 XCSoar startet als kommerzielle Software 2005 XCSoar wird Open Source 2005/06 Einsatz in Einbaugeräten von Triadis (Altair) 2010 Portierung auf Linux & Android Mai 2013 ca. 30.000 User auf Android Mai 2012 Start von SkyLines
8. 8 XCSoar (2005)
9. 9 XCSoar (2013)
10. 10 Geräte Windows CE Android Linux Windows Mac OS X
11. 11 Sensorik
12. 12 Windberechnung Wind Windversatz beim Kreisen TAS GS Vergleich TAS mit GS
13. 13 Windberechnung ̄ K k H k f k−1 (⋅) delay ̂ x k −1 k −1 ̂ x k k −1 ̂ x k k v k + - + + Extended Kalman Filter x k = f k−1 (Wind k−1 ,Groundspeed k−1 ,w k−1 )=Wind k y k =h k (x k , v k )=Airspeed k
14. 14 Windberechnung
15. 15 Reichweitenberechnung
16. 16 Reichweitenberechnung A*-Suche – Gelände – Flugzeugpolare – Sicherheitshöhen – Lufträume
17. 17 Streckenoptimierung
18. 18 Streckenoptimierung
19. 19 Streckenoptimierung
20. 20 Streckenoptimierung Kürzester Schenkel: min. 28%
21. 21 Streckenoptimierung Kürzester Schenkel: min. 28%
22. 22 Streckenoptimierung Kürzester Schenkel: min. 28%
23. 23 Streckenoptimierung Kürzester Schenkel: min. 28%
24. 24 Streckenoptimierung Startpunkt → Zielpunkt: max. 1000 m Kürzester Schenkel: min. 28%
25. 25 Streckenoptimierung • kombinatorisches/ganzzahliges Optimierungsproblem • Brute-Force → Lösung: • Loop-Suche • Optimierung • Heuristiken • Performance-Optimierung O(n5)
26. 26 Streckenoptimierung Suche nach geschlossenen Teilstrecken („Loops“) Start → Ziel: max. 1000 m
27. 27 Streckenoptimierung Suche nach geschlossenen Teilstrecken („Loops“) Start → Ziel: max. 1000 m
28. 28 Streckenoptimierung Suche nach geschlossenen Teilstrecken („Loops“) Start → Ziel: max. 1000 m
29. 29 Streckenoptimierung
30. 30 Streckenoptimierung 1
31. 31 Streckenoptimierung 1
32. 32 Streckenoptimierung 1
33. 33 Streckenoptimierung 1 2.1 2.2
34. 34 Streckenoptimierung 1 2.1 2.2
35. 35 Streckenoptimierung 1 2.1 2.2
36. 36 Streckenoptimierung 1 2.1 2.2
37. 37 Streckenoptimierung 1 2.1 2.2
38. 38 Streckenoptimierung 1 2.1 2.2
39. 39 Streckenoptimierung 1 2.1 2.2 3.1 3.2
40. 40 Performance • Ganzzahlige Berechnungen: – Dimensionslose Projektion (Lambert'sche Schnittkegelprojektion) – Exakte Berechnungen nur wenn nötig • Flugpfad: – Douglas-Peucker Streckenzug-Reduktion • Sonstiges: – Inkrementelle Algorithmen
41. 41 Performance Ziel Erreicht: • Komplexität: – Quadtree: – Branch & Bound: bis • Rechendauer: – Worst Case: 7 Sekunden (n = 10474)1 O(n2) O(n0.6) O(n) N = 777 Min = 0.56 Mean = 1.29 Median = 1.35 Max = 2.01 1 Intel Core i5 M540, 2.53 GHz
42. 51 Projektmanagement • 275.000 Zeilen Code (C++) • ca. 40 Entwickler • Übersetzt in mehr als 12 Spachen von über 100 Übersetzern • ca. 30.000 User auf Android (+ unzählige auf WinCE) • „öffentliche“ Entwicklung • Mailing-Liste, Internet-Chat, Bugtracker, Forum
43. 52 Projektmanagement Development Release: • neue Features • regelmäßig öffentliche Binaries zum Testen • halbjährliches Release Stable Release: • nur Bugfixes • Updates wenn nötig (2- bis 4-wöchig)
44. 53 Unit-Tests • Über 7000 einzelne Funktions-Tests • TAP (Test Anything Protocol) • Voraussetzung: modularer Code
45. 54 Unit-Tests > ~/XCSoar$ testall.pl output/UNIX/bin/TestGeoPoint output/UNIX/bin/TestGeoPoint .. ok All tests successful. Files=1, Tests=1, 1 wallclock secs ( 0.06 usr + 0.00 sys = 0.06 CPU) Result: PASS GeoPoint p1(Angle::Degrees(145.3), Angle::Degrees(-6.3)); GeoPoint p2(Angle::Degrees(2), Angle::Degrees(1)); ok1(equals(p1.Distance(p2), 15919295.1)); • Über 7000 einzelne Funktions-Tests • TAP (Test Anything Protocol) • Voraussetzung: modularer Code
46. 55 Unit-Tests • Über 7000 einzelne Funktions-Tests • TAP (Test Anything Protocol) • Voraussetzung: modularer Code 0 1 2 3 4 5 6 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 % [-] GS [km/h] Geschwindigkeitsverteilung
47. 56 Unit-Tests 0 1 2 3 4 5 6 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 % [-] GS [km/h] Geschwindigkeitsverteilung • Über 7000 einzelne Funktions-Tests • TAP (Test Anything Protocol) • Voraussetzung: modularer Code
48. 58 Herausforderungen Performance Alte Hardware Neue Hardware Genauigkeit Algorithmen ...
49. 59 Herausforderungen Sensorik „Plug & Play“ Konfigurations- aufwand Datenfusion Degradierung Schnittstellen Portabiliät ...
50. 60 Herausforderungen Prioritäten Programmierer Anwender Code-Qualität Features Bugs Dokumentation Kompatibilität ...
51. 61 Herausforderungen Ambitionen Wettbewerbspilot Sonntagsflieger Leistungsoptimierung Funktionsvielfalt Einfache Bedienung „Plug & Play“
52. 62 Zukunft 2010 Portierung auf Linux & Android Mai 2013 ca. 30.000 User auf Android Mai 2012 Start von SkyLines ???
53. 63 www.xcsoar.org www.skylines.aero