"Open Source" Fluginstrumente

Screenshot XCSoarGleitschirmfliegen ist das Fliegen in seiner einfachsten Form - lediglich einen "Fetzen Stoff und ein paar Leinen" braucht es theoretisch dazu, unseren gefiederten Vorbildern nachzueifern... Aber ganz so rudimentär wie sich das anhört bleibt es dann in der Praxis doch nicht. Man braucht noch ein Gurtzeug samt Protektor, dazu noch ein geprüftes Rettungssystem, und natürlich haben auch die heutzutage unausweichlichen elektronischen "Helferlein" Einzug in das Fliegerleben gehalten.

Quasi als Mindestausrüstung verwenden die meisten Piloten ein elektronisches Variometer - ein Druckmesser, der in seiner einfachsten Form einfach nur Steigen und Sinken akustisch anzeigt, und damit beim Finden und optimale Ausnutzen der Thermik unterstützt, typischerweise aber auch noch als Höhenmesser mit digitaler Anzeige fungiert. Fliegt man dann in Gebieten, in denen die Restriktionen diverser Lufträume zu beachten sind (bei uns im Schwarzwald z.B. die Kontrollzonen um die Flugplätze Baden-Baden und Lahr), dann kommt man um ein GPS-gestütztes System mit Anzeige der Lufträume in Kartenform fast nicht mehr herum.

Für all dieses Equipment gibt es diverse Anbieter; im GPS-Bereich u.a. eben die großen Anbieter wie z.B. Garmin, sowie insbesondere bei den Varios viele eher kleinere Anbieter wie z.B. Bräuniger, die sich zum Teil seit Jahrzehnten auf Flugelektronik spezialisiert haben, teilweise auch ursprünglich aus dem Segelflug stammend. Und neuerdings gibt es auch immer mehr leistungsfähige Apps, die aus einem Smartphone oder Tablet ein vollwertiges Fluginstrument machen.

Der Pilot steht also vor der "Qual der Wahl", wenn er das für sich passende Instrumentarium zusammenstellen will. Interessantweise gibt es in diesem Bereich  aber auch einige sehr beachtliche "Open Source" Projekte - d.h. Software, deren Quellen offen zu Verfügung stehen, von einer Gemeinschaft von Enthusiasten weiterentwickelt wird, und teilweise recht innovativ den etablierten "kommerziellen" Anbietern sogar eine Naselänge voraus ist. Beispielhaft seien hier die "Flugcomputer-SW" XCSoar sowie das innovative Vario "XC Tracer" genannt, die beide im folgenden etwas genauer vorgestellt werden sollen.

XCSoar

XCSoar wurde ursprünglich als kommerzielles Produkt für Segelflieger entwickelt, dann aber 2005 als Source-Code freigegeben, und seither von einer sehr regen Entwicklergemeinde kontinuierlich weiterentwickelt. Mittleweile ist es ein extrem leistungsfähiges Programm, das weit über die typischen Bedürfnisse eines Hobby-Gieitschirmfliegers hinausgeht. Besonders hevorzuheben ist die nahezu perfekte Unterstützung von allen nur erdenklichen Lufträumen  - diese können nicht nur problemlos jederzeit über die ebenfalls öffentlich zugänglichen OpenAir-Dateien aktuell gehalten werden, sondern in vielfältiger Weise farblich auf einer Moving Map dargestellt, ausgeblendet, nach Höhe gefiltert, oder für den aktuellen Tag ignoriert werden. Und selbstverständlich warnt XCSoar bei Annäherung an oder gar Einflug in einen für Gleitschirme gesperrten Luftraum auch eindringlich. Als Grundlage für die Karten verwendet XCSoar die Daten von Open Streetmap, und diese sind, da auch Open Source, selbstverständlich auch kostenfrei jederzeit aktuell zu erhalten. Daneben dient XCSoar als GPS-Logger, Wind-Rechner, Gleitzahl-Rechner u.v.m.

XCSoar läuft sowohl unter Android auf Smartphones und Tablets, als auch auf dem unter Fliegern beliebten "Kobo" eReader. Letzterer hat den Vorteil, dank seines eInk Displays auch im hellsten Sonnenlicht sehr gut ablesbar zu sein. Aber auch ein Nachteil sei nicht verschwiegen: da der Kobo von Hause aus weder GPS noch Bluetooth aufweist, muss etwas gebastelt werden... Einfacher ist es da schon mit dem Smartphone - diese bringen ja quasi alle ein GPS mit, und damit läuft XCSoar sofort. Nachteil der Smartphones: geringe Akkulaufzeit bei voll aufgedrehter Displayhelligkeit - und die braucht es mindestens, um bei sonnigem Flugwetter was zu sehen. Aber dem Akku helfen externe Akkupacks auf die Sprünge, und in Summe ist ein aktuelles 6- oder 7-Zoll Handy samt Akkupack deutlich günstiger als so mancher "Flugcomputer". Die umfangreiche Feature-Liste von XCSoar macht allerdings den Einsteig nicht leicht - man braucht leider schon einige Zeit, um sich einzuarbeiten. Aber hat man diese Hürde erst einmal überwunden, kann man sich bald nicht mehr vorstellen, wie man überhaupt ohne XCSoar auf Strecke gehen konnte ... (die Einstiegshürde liegt auch deutlich geringer, wenn man eine für Gleitschirm praxisreprobte Konfigurationsdatei und Kartendaten zu Verfügung hat - der Autor hilft hier auf Anfrage per email gerne weiter).

XC Tracer Vario

Variometer oder kurz "Varios" sind praktisch so alt wie die Fliegerei - und an Ihrem Funktionsprinzip hat sich in all den Jahrzenten auch nix geändert. Über eine Druckdose wird der Luftdruck gemessen, der ein Maß für die Höhe darstellt, und dann wird usrprünglich mechanisch, mittlerweile natürlich elektronisch die Höhenänderung ausgewertet und als Steig- oder Sinkgeschwindiigkeit angezeigt sowie akustisch "untermalt" - typischerweise durch einen in Amplitude und Frequenz variierten Ton -- je höher, lauter oder hektischer es  piepst, umso mehr steigt man...

Dieses Meßprinzip hat aber leider einen großen Nachteil: das Vario soll einerseits schon auf kleinste Änderungen im Luftdruck reagieren, und damit recht empfindlich sein. Anderseits bedingt eine  hohe "Messauflösung" auch, daß jeder noch so kleine Messfehler, sei es durch "Rauschen" der Druckdose, oder auch durch kleinste, unvermeidbare Turbulenzen rund um das Vario, z.B. verursacht durch den Piloten, sofort zu einem hektischen und unerträglichen "Herumgepiepse" führen würden, das letzlich nicht wirklich zu gebrauchen wäre. Daher werden die Meßwerte immer zuerst gefiltert oder "geglättet", im einfachsten Fall mit einem schlichten Tiefpass, in der "Luxusversion" mit einem mathematisch aufwendigeren "Kalman"-Filter. Beide Verfahren haben aber den Nachteil, dass sie zu einer nicht unbeträchtlichen zeitlichen Verzögerung führen. Fliegt man in eine Thermik ein, piepst es erst mit etwas Verzögerung. In der Praxis ist das nicht sonderlich störend, man wartet eh etwas, bevor man in eine vermeintliche Thermik eindreht. Fliegt man aber aus der Thermik wieder heraus, oder verlässt auch nur den Kern des maximalen Steigens, ist jegliche Verzögerung störend, da man dann zwangsläufig zu spät reagiert. Geübte  Piloten kompensieren diese Verzögerung dank ihrer großen Erfahrung oft intuitiv, aber das will erst aufwändig gelernt sein, und nicht jedem gelingt das gleich gut.

Dem Schweizer Koni Schafroth ist hier neuerdings eine echte Innovation gelungen: mit seinem XC Tracer hat er ein Vario erfunden, konstruiert und auf den Markt gebracht, das diesen entscheidenden Nachteil nicht hat. Es basiert nicht mehr nur auf einem Druckmesser, sondern auf mehreren Sensoren, die eine Bestimmung der Position des Varios im Raum ermöglichen (Gyroskope, Beschleunigungsmesser, Magnetometer) mit ingesamt 9 Freiheitsgraden (technisch auch 9-DOF AHRS oder IMU - Inertial Measurement System - genannt). Dies ist übrigens auch dieselbe Sensorik, die von Multicoptern verwendet wird, um die Fluglage zu stabilisieren. Nur dass sie eben im Vario dazu dient, Lage- bzw. Positions-Änderungen und damit auch Steigen bzw. Sinken quasi verzögerungsfrei anzeigen zu können. In der Praxis ist das etwas komplizierter als hier dargestellt: auch IMUs haben beträchtliche Messfehler, insbesondere neigen sie zum "Driften". Daher werden im XC Tracer in Verbund mit einem Drucksensor alle Messwerte mathematisch "fusioniert" , d.h. letzlich auch "geglättet", aber eben dank der Werte aus der IMU quasi ohne Verzögerung.

Finanziert hat Koni das Projekt via Crowd-Funding, und der Quell-Code des Varios soll, sobald fertiggestellt, als Open Source zur Verfügung gestellt werden. Es wird spannend bleiben, was zum einen die Open Source Entwicklergemeinde damit alles noch anstellen wird, und zum anderen zu sehen, wie die kommerziellen Anbieter reagieren, denen u.a. auch bei vielen Wettkampfpiloten der Tracer schon die Show stiehlt ...

Die XCSoar / XC Tracer Kombo

Nähere Infos zum gemeinsamen Einsatz der beiden Open Source Projekte XCSoar und XC Tracer findet Ihr auf  dieser Seite (sowie auf englisch hier).