Nowy firmware altimetru Nano (v1.60)

Wydaliśmy nową wersję oprogramowania dla altimetru Nano.
To przede wszystkim zestaw ogromnych ulepszeń, ale także rozwiązuje kilka błędów.
Zdecydowanie sugerujemy aktualizację do nowej wersji oprogramowania.
Możesz to zrobić na naszej stronie aktualizacji oprogramowania tutaj.

Highlights (więcej szczegółów poniżej)

• Naprawiony błąd powodujący opóźnioną detekcję spalenia.
• Obliczona przyspieszenie skompensowane oporem. 
• Obsługiwane rejestrowanie do 400Hz.
• Filtr Truepath zaktualizowany z wersji 1.0 do 1.2
• Detekcja spalenia teraz wykorzystuje przyspieszenie skompensowane oporem, dając wysoce dokładne punkty prawdziwego spalenia.
• Znacznie ulepszona zapalność i spalanie wielu stopni.
• Format dziennika ACLZ v2, dający 38000 próbek na lot i surową wysokość i ciśnienie (wzrost z 24000 wcześniej)
• Fuzja prędkości zamiast samej prędkości na podstawie ciśnienia
• Zarejestrowane dane przed lotem rozszerzone do co najmniej 8 sekund z 4 sekund
• Bezpieczeństwo detekcji startu ulepszone dzięki dodatkowej ochronie szybkości zmian na wysokości podłoża i zwiększonym czasom walidacji.
• Ulepszona synchronizacja IMU do ciśnienia
• Bufor odzysku rozszerzony z 4800 do 7200 próbek. (1:5 próbek odzyskane aż do 38 000 próbek)
• Komunikacja dwukierunkowa przez USB do pobierania dzienników i stosowania ustawień. Włączenie nowej strony internetowej do konfigurowania ustawień lub łatwego przesyłania dzienników.
• Naprawiony błąd, w którym jednostka budziła się natychmiast z głębokim snem po locie (ups!)
• Naprawa wysokości poprzez porównanie przyspieszenia dla błędów ciśnienia na wczesnym etapie lotu powodujących uszkodzenie wysokości. 
• Altimetr podpisuje przekonwertowany dziennik CSV lub ACLZ niezależnie od wybranego formatu, aby umożliwić późniejszą dokładną konwersję między formatami na stronie internetowej bez ujawniania klucza podpisywania. 

Błąd powodujący opóźnioną detekcję spalenia

Było to spowodowane tym, że detekcja startu może trwać do 2500ms (zwykle szybciej) do walidacji. System detekcji spalenia uruchamiał się dopiero od tego punktu i pominął spalenie, które nastąpiło wcześniej.
Rozwiązaniem jest sprawdzenie zapisanego dziennika pod kątem spalenia, jeśli spalenie już nastąpiło po wykryciu startu.

Przyspieszenie skompensowane oporem i implikacje spalenia

Jednym z głównych problemów, które zauważyliśmy w detekcji spalenia, są loty z wyższą prędkością. Ustalanie, kiedy ciąg faktycznie się zatrzymał, w prymitywnej formie, po prostu szuka zmiany kierunku przyspieszenia.
Jest to jednak naprawdę miara tego, kiedy opór przekracza ciąg, a nie kiedy ciąg ustał.
Wykorzystując fazę coasting lotu, możemy oszacować współczynnik oporu i siłę oporu na rakecie, umożliwiając znacznie dokładniejszą detekcję spalenia i ilość ciągu aktualnie przenoszącego rakietę.
Wynik to wyraźne ślad ciągu lub jego braku, który jest łatwy do określenia punktów spalenia i spalania. 
Dla Nano to doskonale pasuje do jego przetwarzania danych lotu po zapisaniu dziennika. W przypadku detekcji na żywo, inne altimetry nadal polegają na zmianie znaku, a następnie uściślają czas, gdy następuje coasting.

Wykres ten pokazuje znaczną różnicę między zmianą znaku wektora przyspieszenia a detekcją ciągu skompensowanego oporem spalania.

Rejestrowanie danych 400Hz

Dotyczy to Nano z czujnikiem IMU (rewizja 4+), domyślnym ustawieniem jest teraz 400Hz ze wskaźnikiem hybrydowym 8.
Oznacza to, że Nano będzie rejestrować na 50Hz w buforze przed lotem, a następnie przeskoczy do 400Hz dla startu aż do 5 sekund po apogeum.
Następnie zmniejsza się do 400/8 w trybie hybrydowym (50Hz) aż do 20 m od wysokości lądowania, gdzie ponownie skacze w górę.
Nano może nadal obsługiwać długie loty, dostosowując ustawienia w razie potrzeby, a będziesz w stanie rejestrować przez 3-4 minuty nawet przy włączonym 400Hz i trybie hybrydowym. 


Diagram pokazujący, jak działa tryb hybrydowy.

Gwałtowne zdarzenia powodujące znaczne siły G przywrócą również rozdzielczość z powrotem do 400Hz poza tym, co pokazano na powyższym obrazie.

Truepath wersja 1.2

Nasz filtr Truepath został zaktualizowany w ramach pracy nad Jupiterem i prznieśliśmy go do Nano.
Z perspektywy użytkownika nie wiele się zmieniło, ścieżka będzie nieco lepiej pasować do ekstremalnie hałaśliwych danych, a większość pracy skoncentrowała się na hałaśliwszym/gwałtownym końcu skali lotów.
Ma również nowy limit dla swoich okien naprawy, jeśli są wyrównane jeden za drugim, aby zapobiec możliwości, że ekstremalnie długie części lotu będą musiały być naprawiane bez wystarczających danych na całej rozpiętości. 

Detekcja spalenia i zapalnika wielu stopni

Dzięki dodaniu przyspieszenia skompensowanego oporem możemy również lepiej wykryć wiele stopni.
Robimy to na dwa sposoby, jeden standardowy punkt końcowy ciągu (zdefiniowany jako < 0.2g ciąg) oraz poprzez wykrywanie podpisów stagowania, które niekoniecznie zatrzymują się między nimi.

Format dziennika ACLZ v2 i dodatkowe miejsce

Format dziennika ACLZ (Altimeter cloud log) to ogromny krok naprzód dla naszych altimetrów. Jest to teraz domyślny format na naszych altimetrach w miarę wprowadzania nowych wersji oprogramowania.
Ten format oszczędza między 15 a 25 razy więcej miejsca niż plik CSV, jednak nie zostanie utracony ani jeden bit danych. To wszystko jest tam!

Limit lotów Nano był ograniczony do tego, jak duży CSV mógł przechowywać tylko jeden CSV na 24 000 próbek. Możesz teraz przechowywać 10-14 dzienników lotów pełnego rozmiaru na 38 000 próbek na Nano, a dla typowych lotów osiągnięty powinno być do 50 limitów dziennika lotów. Chociaż nie możesz łatwo czytać dziennika ACLZ, takiego jak CSV, możesz przesłać go na naszą witrynę i pobrać CSV z witryny. Oznacza to, że możesz skorzystać z dodatkowego limitu próbek i oszczędności magazynu na urządzeniu i nadal chwycić CSV, gdy będziesz tego potrzebować. 

Pliki ACLZ nie tylko dają ci więcej próbek, ale także umożliwiają przechowywanie surowego ciśnienia i surowej wysokości jako dodatkowe zestawy danych, które nie mogły się zmieścić wcześniej. ACLZ to zakodowany delta, skompresowany LZMA, podpisany Ed25519 binarny dziennik lotu zawierający pełny rekord próbki.

Ponieważ Nano ma 2,5 MB pamięci RAM, zbliżamy się do limitów tego, co możliwe w jednym strumieniu kompresji na 38 000 próbek, ale spróbujemy wycisnąć trochę więcej optymalizując w następnej wersji oprogramowania.

Fuzja prędkości

Nano wcześniej używał tylko ciśnienia do generowania swojej prędkości. Ma to wiele wad, ponieważ istnieje wiele sposobów, w jakie mogą wystąpić skoki ciśnienia podczas startu i lotu, które psują prędkość.
Akcelerometry mogą oferować prędkość, jednak będzie to gromadzić dryfty w czasie i również nie jest całkowicie niezawodne.
Rozwiązaniem jest zatem fuzja, która używa obu. Nano nadal używa ciśnienia jako sygnału podstawowego, a następnie ma zmienną ufność akcelerometru w zależności od tego, czy wykrył problem z ciśnieniem do przejechania zdarzenia i utrzymania dokładnej prędkości. Przyspieszenie nie jest używane, gdy rakieta leci z dokładnym, nieszkodliwym ciśnieniem.

Przykład pokazujący skorumpowaną surową wysokość na początku startu i starą prędkość ciśnienia skorumpowaną przez nią.
Niebieska linia to nowa fuzja prędkości, która jest teraz poprawna.

Rozszerzony dziennik przed lotem

Bufor przed lotem został rozszerzony do co najmniej 8 sekund w pełnej szybkości. W praktyce z eMode może to być znacznie dłużej. 
Teraz zapisujemy dodatkowy czas od 4 do 8 sekund z maksymalnie 50Hz do dziennika lotów, aby zobaczyć nieco więcej informacji o warunkach przed startem.
Wysokość podłoża została również przesunięta z powrotem do -4 do -8 sekund z -2,5 do -4 sekund, aby umożliwić dłuższy okres detekcji startu.

Detekcja startu

Zwiększyliśmy czas weryfikacji z przyspieszeniem z 500 do 1000ms i okres bez przyspieszenia do 2500ms. Można to zrobić bezpiecznie dzięki zwiększonym buforom przed lotem.
Szybkość zmian ciśnienia na podłożu/podłodze została również w pełni wdrożona. Zapobiega to zmianie średniego ciśnienia podstawowego szybciej niż 2,5 metra na sekundę i pomaga uniknąć zdarzeń próżni lub ciśnienia psujących ciśnienie podłoża po założeniu lub zdjęciu stożka nosowego.

Komunikacja USB

Nano może być teraz komunikowanie przez określone przeglądarki internetowe na komputerach i laptopach (przeglądarki Google Chrome, Microsoft Edge i Opera). 
Umożliwia to użytkownikom kliknięcie na połączenie i użycie konfiguratora ustawień Nano bez potrzeby edytowania pliku tekstowego na urządzeniu. Możesz także przesłać loty jednym kliknięciem zamiast szukania fizycznego pliku na dysku USB Nano.

Przykład strony przesyłania bezpośredniego dziennika altimetru przez USB.


Zrzut ekranu strony Konfiguruj ustawienia przez USB, możesz uzyskać dostęp tutaj (poprzez stronę narzędzi)

Błąd budzenia

Dotyczyło to zachowania po locie, gdy wybrałeś przejście w głębokie uśpienie po 4 lub 10 minutach po lądowaniu.
Timer snu cyklu próbki pozostał ustawiony, gdy zażądane zostało głębokie uśpienie. Wynikiem było, że natychmiast obudził się z głębokim snem po kilku milisekundach.
Sprawiało to wrażenie, że urządzenie nigdy nie będzie spało zgodnie z życzeniem.

Naprawa wysokości poprzez porównanie przyspieszenia.

Podczas zapłonu silnika czujnik ciśnienia ma trudne zadanie: strumień pływu zmywa obszar startu, a barometr rejestruje zmianę ciśnienia atmosferycznego, która nie miała miejsca, co pojawia się jako wysokość. Na niektórych lotach pojawia się to jako skok lub zanurza się wokół startu, czasami duży, na jednym teście lotu prawie dwadzieścia metrów wysokości, która nigdy nie została wzniesiona. Akcelerometr nic z tego nie widzi, bo w rzeczywistości nic się tak nie poruszało, a ta rozbieżność to cała zasada naprawy: podczas wczesnego lotu akcelerometr jest dowodem, że paw nie może oszukać.

Metoda jest celowo konserwatywna. Podczas gdy akcelerometr certyfikuje, że rakieta jest wciąż na podkładzie, każde odchylenie wysokości jest z definicji błędem ciśnienia, a ślad utrzymuje poziom podkładu, chociaż normalny dryf podkładu jest pozostawiony dokładnie tak, jak mierzony. Gdy rozpoczyna się rzeczywisty ruch, altimetr integruje akcelerometr, aby wiedzieć mniej więcej, gdzie musi być rakieta, i używa tej trajektorii jako detektora kłamstw, a nie pióra: ciśnienie jest uznawane za fałszywe tylko wtedy, gdy odbiega od oczekiwanej ścieżki bardziej niż połowa wspinaczki, limit, który skaluje się wraz z lotem, więc autentyczne dane nigdy tego nie mogą aktywować. Skazany odcinek jest następnie przebudowywany przy użyciu kształtu akcelerometru dla krzywej, ale zakotwiczony na obu końcach do rzeczywistych próbek ciśnienia, więc naprawa może tylko połączyć między mierzonymi danymi, nigdy nie wymyślić linii na własne rękę. Cały mechanizm wycofuje się wkrótce po spaleniu, znacznie przed apogeum, gdzie barometr powraca do wyłącznego kierownictwa, a każdy naprawiony dziennik zachowuje swoją kolumnę surowej wysokości, aby oryginalny pomiar był zawsze tam do porównania. W walidacji między szesnastoma zarejestrowanymi lotami tylko lot skorumpowany przez paw został zmieniony; każdy czysty lot przeszedł niezmieniony. 

Przykład naprawy wczesnej korupcji ciśnienia na przykładzie dziennika lotów.

Podwójne podpisy dziennika

Dzienniki lotów Nano są kryptograficznie podpisywane na altimetrze w momencie ich zapisania. Weryfikacja na Altimeter Cloud udowadnia, że dziennik jest autentyczny i niezmieniony: zmień jedną wartość, a nie powiedzie się. Klucz podpisywania nigdy nie opuszcza Twojego urządzenia, co jest całym punktem, nasze serwery mogą zweryfikować dziennik, ale nigdy nie mogą utworzyć podpisu dla jednego, więc prawidłowy podpis oznacza tylko jedno: te dane pochodzą z tego altimetru, dokładnie tak, jak zostały zarejestrowane.

Przy obsłudze obu formatów CSV i ACLZ gwarancja ta miała lukę. Twoje urządzenie zapisuje jeden format, a gdy witryna skonwertowała go na inny do pobrania, konwersja była uczciwa, ale niepodpisana, ponieważ witryna nie może nic podpisać. Z oprogramowania w wersji 1.60 altimetr zamyka lukę: przy zapisywaniu oblicza i podpisuje obie reprezentacje lotu, przechowuje format, który skonfigurowałeś, i rejestruje oba podpisy obok niego. Gdy Altimeter Cloud tworzy alternatywny format, dołącza podpis, który Twój altimetr już wykonał dla dokładnie tych danych. Jeśli każda wartość się zgadza, a będzie, chyba że coś zostało zmienione, oba formaty są weryfikowane. Ta sama ochrona, oba pobierania, podpisane niczym innym jak Twój altimetr.