Die Entstehungsgeschichte des IBS-XCSensorboard's

So begann das Projekt"XCSensorboard" Mitte 2013, und zwar mit einem
"Magst Du mal gucken?"

Mit dem von mir verwendeten Flugrechner (der schon gehobneren Klasse) konnte ich mich nie richtig anfreunden. Abgesehen von dem (zu) einfach gehaltenen Flarm-Radar, der Flugbuchfunktion und dem E-Vario habe ich keine weitere Funktion des teuren Rechners genutzt. Die Bedienung, das Display und noch mehrere Kleinigkeiten waren einfach nicht mein Fall. Ein uralter IPAQ-PDA mit einer bewährten Software erledigte den gesamten Part der Navigation und Flugoptimierung. Leider stürzte der PDA bei aktivierten Flarm-Verkehrsdaten auch noch ständig ab ... mit einem originalen Flarm aber nicht. Ein weiterer Grund, den verwendeten Flugrechner doch irgendwann mal zu ersetzen.

Nun denn, man gewöhnt sich mit der Zeit eben an alles. Der Gewöhnungseffekt hat anscheinend alle Rechner- und Software-Alternativen ausgeblendet ;-)Ein "Magst Du mal gucken, was muß ich als GPS-Quelle wählen und wie muß ich die einstellen?" eines Vereinsmitgliedes brachte mich das erste Mal in Kontakt mit der Software "XCSoar".

Nach wenigen Minuten war die richtige Einstellung gefunden. Der durchdachte Programmaufbau - und gerade die seriellen Spezial-Funktionen im entsprechenden Untermenü - haben dabei mitgeholfen, all das ist mir sofort sehr positiv aufgefallen.
Nach dreimaligem Nachfragen, "wie heißt das Programm?" und letztendlichem "buchstabiere mal" wurde eine heiße Information mit nach Hause genommen. Als ich die Möglichkeit entdeckte, daß das  Programm auch auf einem PC vollständig lauffähig ist, wurde das schon heiße Interesse an der Software noch einmal richtig angefacht. Und es gibt sogar diverse Infoboxen incl. Gimmiks wie Batteriespannung und Temperatur! Das XCSoar ein kostenloses Open-Source-Projekt mit eifrigem Forum ist, hatte ich zu dem Zeitpunkt noch nicht einmal realisiert.
Schnell kam die Frage auf, wozu ich bei Nutzung von XCSoar den ungeliebten, verbauten Flugrechner überhaupt noch benötigen würde. Mehr als der GPS-, TAS- und TEK-Variowert-Lieferant, sowie dem Ton-Vario blieb bei der Überlegung nicht übrig!

IDEE: Warum baue ich mir diese Echtzeit-"Rohdatenquelle" als Black-Box (ohne Display oder Eingabetasten) nicht selber auf??? →
Nicht nur gedacht ...  sondern auch ... getan :-)))

Ein "wenig" die nötigen Randbedingungen abgeklopft, viele Datenblätter gewälzt, eine Menge meiner sensorischen Vorkenntnisse umgesetzt, fix war der Schaltplan fertig und die Platine layoutet. Nach drei Wochen ununterbrochenem Labortest und einer schon recht finalen Firmware kam das XCSensorboard in das von mir genutzte Segelflugzeug mit einem XCSoar-PDA. Ein zweites System flog bereits kurze Zeit später schon mit Windows, des weiteren entstand noch ein reines Labor-XCSensorboard mit dem endgüligen "IPX" als Micro-Windows-PC in einem Instrumentenbrett als Demonstrator für einmal-eben-fix-vorführen und vor allem zum Spielen und Weiterentwickeln im Labor.
Es entstanden diverse, verschiedenste Tools, um die Einheit auch am Boden (exakt wie im Fluge) praxisgerecht auf alle Eventualitäten hin zu testen und auch um ... damit zu spielen. Das Programm XCSoar hat sich dabei als extrem crashsicher erwiesen!

Kaum zu glauben: Die Suche nach obigem, geeigneten Mikro-PC und einem sonnenlichttauglichen Farbdisplay hat völlig unvorhergesehen weit mehr Zeit in Anspruch genommen, als die gesamte XCSensorboard-Entwicklung!
Denn diese Kombination muß auch 100% sicher am typischen 12V-Bordnetz betrieben werden können UND sollte nicht wesentlich mehr Strom verbrauchen als ein herkömmlicher Segelflugrechner. Das schränkt die Auswahl der Kombinationen schon fast auf Null ein. Eine bezahlbare und benutzerfreundliche Kombination ist nach erheblicher Beschaffungs-Herausforderung nun verfügbar. Die Annahme, sich irgend ein Display + Rechner von der Stange auszusuchen zu können, ist leider völlig fehlgeschlagen.
Wobei ich weiter darauf vertraue, daß gerade die Entwicklung von geeigneten Displays (E-Ink-Display in Farbe) immer noch rasant weiter geht. Trotzdem können wir jetzt schon sehr (sehr) zufrieden sein!

Die Sensorbox enthält viele sensorische Details, bei denen der Teufel genau dort steckt. Im direkten Vergleich mit ein paar mir zu verfügbaren Segelflugrechnern hat sich die Sensorbox bei der Daten-Präzision sehr gut geschlagen, und alle Teufel sind in kürzester Zeit erkannt und vertrieben worden. Die im XCSensorboard verbaute moderne und ausgefuchste Hard- und Software machen es möglich.
Wobei ich bei den optimierenden Testflügen wieder-er-lernt habe, daß unser genauestes Instrument schon in unserem Hintern eingebaut ist, was das Variometer betrifft.
Bei vielen Flügen mit dem XCSensorboard + IPX + XCSoar wurden immer neue tolle Features entdeckt. Wie konnte man eigentlich vor dem Programm fliegen? Oh nein, das ist jetzt nicht ernst gemeint.
Erinnerung: Etwas Neues sollte eh her, und wenn, dann doch bitte gleich richtig. Wenn nun schon das eine oder andere vielleicht (noch) überflüssige Feature von Haus aus dabei ist, warum nicht? Vielleicht wachsen die eigenen Ansprüche ja noch.

Hat sich der Aufwand wirklich gelohnt?
Nach jetzt einem guten Jahr mit Windows und XCSoar im permanentem Flieger-Einsatz gab es keinen einzigen Ausfall irgend einer Komponente, ich bin immer noch aller-vollstens zufrieden und erfreue mich immer wieder an dem Rausschmiß des alten Rechners! 
Die Möglichkeit, die Fliegerei direkt mit einer eigens benötigten Elektronik-Entwicklung in Verbindung bringen zu können, war die wesentliche Motivation für das XCSensorboard und dessen Drumherum. Sicherlich spielt auch der Ehrgeiz, ein Unikat, genau nach den eigenen Vorstellungen sein Eigen zu nennen, eine ordentliche Rolle.  Also, ein eindeutiges: JA!

Was soll denn nun das ganze Geschreibsel!?
Wenn ich diese Entwicklung als regulären Auftrag abrechnen würde, könnte ich mir schon ein paar richtig(!) teure Flugrechner kaufen ... die ich jetzt aber gar nicht mehr haben möchte.
Bis zur Nullserie hat die Entwicklung eine Riesengaudi gemacht. Und dann auch noch vollen Eingriff in das System zu haben, wiegt so manchen mit "Grübelei" verbrachten Abend auf. Und vielleicht beschäftige ich mich bezüglich freier Infoboxen, sogar noch  mal selber mit dem Open-Source Code von XCSoar. Das schaffe ich im Moment leider noch nicht. Daher erledigt zur Zeit eine separate Windows-Oberfläche mit einer drei-Draht-XCSensorboard-Erweiterung in einem separaten Task all das, was in XCSoar eben noch nicht  vorhanden ist: Ein lecker 4-Zylinder EGT mit Grenzwert-Tonwarnung und eine Flugbuchfunktion speziell für den Motor-Segelbetrieb ... das muß XCSoar auch nicht können.
Die zukünftigen individuellen, per EXEs gestarteten Tasks, sehe ich nicht nur als Übergangslösung für individuell fehlende Funktionen in XCSoar an. Wenn all das in XCSoar realisiert würde was irgend wem mal einfallen würde, ist das Programm in Kürze überladen und die Entwickler mehr als ... überlastet.
Wo war ich ... : Üblicher Weise geht der Prototyp incl. der kompletten Entwickler-Dokumentation in das Eigentum eines Auftraggebers über. Dann muß ich mich mit dem "kaufmännischen" nicht mehr beschäftigen, sonder nur noch mit Weiterentwicklung und Support. Es hat aber gar keinen Auftraggeber, den "Jemand" gegeben! Sicherlich könnte man das System irgendwie verkaufen, wenn man müßte. Will man?
Da wäre als erstes die Voraussetzung, daß das ganze System nur in meinem Sinne angeboten werden dürfte. Soll heißen, zum fairen Preis für alle Seiten, und vor allem OHNE die Chance denjenigen, der am meisten Wertschöpfung geleistet hat, irgendwann vom Projekt ausschließen zu können. Soll alles schon mal vorgekommen sein.
Bei dem "Jemand" müßten schon einige Parameter zusammenpassen. Ein Architekten-Genie, welches nicht mal einen Segelflieger kennt, ist denkbar ungeeignet ;-)
Gerade das schön-bunte und rechtlich korrekte Drumherum macht einen guten Flugrechner eben auch so "teuer". Dieses Drumherum, also den kaufmännischen, mechanischen und rechtlichen Part, ist das, was mich als Entwickler weit von meinem mit Freude betriebenem Interessengebiet weit entfernt. Daher war immer klar, daß ich diesen Part nie selbst angehen würde. Da entwickele ich viel lieber, und vor allem effektiver für meine Industriekunden etwas gänzlich Neues.
Nun denn, es wurde Ende 2013 eher per Zufall ein "Jemand" gefunden, der sich schon aus echtem Fachinteresse als "Vertriebspartner" in meinem Sinne anbot :-)))
Ergebnis: Es kann nun eine komplette PC-Kombination, der "IPX" mit einem Display (perfekt wie eine Airliner-Instrument abzulesen) und Sensorbox angeboten werden.
Oder auch nur der Rechner mit Display, der "IPX" (vielleicht fällt noch wem eine bessere Bezeichnung ein?) einzeln, für diejenigen die auf Ihr altbewährtes Vario mit aerodynamischer Datenschnittstelle nicht verzichten möchten, also OHNE XCSensorbox. Der IPX wird auf Wunsch auch ohne Betriebssystem geliefert, dieser kann dann gänzlich selber konfiguriert werden. Wobei, aus der Erfahrung heraus, wird das nicht empfohlen.
Genauso, wer nur das XCSensorboard für die Nutzung mit einem PDA etc. oder als Meßdaten-Erfassungssystem haben möchte, kann dieses auch einzeln beziehen. Denn, das XCSensorboard, als Alternative zu einem Segelflugrechner, kann nicht nur den oben vorgestellten Micro-PC (IPX), sondern auch mobile Devices wie Tablet-PCs mit allen erdenklichen Daten versorgen.

Allerdings muß jeder Interessent genau wissen, worauf er sich einläßt. In naher Zukunft ist es beispielsweise nicht vorgesehen, dem Nutzer für die XCSensorbox ein selber durchzuführendes Firmware-Update zu ermöglichen, das würde mich Wochen an Entwicklungsarbeit kosten, die mich in diesem Fall nicht wirklich weiterbringt.

Noch erwähnenswert: Da es von vornherein klar war, daß es mehr als schwierig sein würde, genau so einen "Jemand" zu finden, war von Anfang an die vollständige Offenlegung der Schaltungstechnik und des Prozessorcodes für jedermann geplant. Damit wäre (hoffentlich) nebenbei jeder kommerzielle Hintergedanke gleich noch mit im Keim erstickt worden. Ein unglücklicher Umstand (genauer, eine einzige Person) bewog mich dazu, dieses "Open-Hardware“ Vorhaben von heute auf morgen aufzugeben.
Ungewollt bin ich dadurch sogar auf der ganz sicheren Seite geblieben. Denn die Offenlegung hätte mir auch unerwartete Unannehmlichkeiten einbrocken können: Von Anrufen zu jeder Tages- / Nachtzeit mal abgesehen, wäre garantiert NICHT jeder von einem solchen "gemeinnützigen" Hardware-Projekt begeistert gewesen. Ich spreche da aus Erfahrung.
Also konnte ich ohne jegliche Einschränkungen oder Gedanken an eine allgemeinverständliche Anleitung parallel zur Entwicklung unbekümmert loslegen.
Bei dem jetzigen Umfang der Entwicklung muß ich auch davon ausgehen, daß die wenigsten Segelflieger mit einer offen gelegter Hardware wirklich etwas anfangen hätten können. Da müßte beim Nachbau auf so unglaublich viele Kleinigkeiten geachtet werden, damit hinterher auch alles sauber und störungsfrei läuft. Das würde eine unendliche Beschreibung oder entsprechende Fachkenntnis voraussetzen.
Ganz klar, durch diese fehlende "Bremswirkung" bin ich so schnell fertig geworden. Deutlicher & riesiger Nachteil: Die Diskussionsrunden zum Thema waren anfänglich auf nur sehr wenige Leute beschränkt.
Da sind wir jetzt schon weiter:
Ein kleines "Begeisterten-Team" werkelt zur Zeit noch an einer sauberen Knüppeltastatur mit Trackball ... das wird wirklich was ganz feines :-)))

• Was mich immer noch wundert: Niemand scheint zu Beginn der Idee wie ich so fasziniert von dem Vorhaben gewesen zu sein, keiner bedrängte mich bisher mit sinngemäßem "Das will ich auch sofort haben".
• Was mich etwas ärgert: Immer wieder höre ich auch jetzt noch "Ich gucke mir das erst mal an wie das bei Euch funktioniert". Solche Aussagen beflügeln nicht gerade die wesentlichen, teilweise hochinteressanten oder auch bitteren Erfahrungen auszuplaudern.
• Was mich unendlich geärgert hat:

Es ist kaum aufzuzählen, was bei der Beschaffung der Komponenten an negativen Erfahrungen zu erdulden war. Diverse Zusagen bezüglich Lieferzeiten, Leistungsbeschreibungen sowie speziellen Absprachen wie "Überprüfen Sie die Funktionalität unbedingt im Vorfeld oder spätestens vor Auslieferung". Egal ob ein persönlicher Ansprechpartner oder Onlineshop, man wurde immer wieder hingehalten, für dumm verkauft oder auf Deutsch gesagt ... verarscht.
So manche Überheblichkeit bei Technologie-Fragen wurde mir entgegen gebracht - von Kaufmännern und -frauen wie sie im Buche stehen, die noch nie eines der physikalischen Objekte der Begierde in der Hand gehalten oder in natura gesehen haben. Wer kauft denn auf einen Schlag gleich 500 Displays ohne jemals eines davon bezüglich der Ablesbarkeit in der Sonne getestet zu haben?

• Warum eigentlich die Festlegung auf einen (Windows)PC?
  XCSoar ist eine wirklich tolle (eher geniale) kostenlose Software und kann (!!!) eben auch auf einem PC laufen.
• Damit ist theoretisch eine freie Displaywahl und ein immer aktueller Industrie-Rechnerkern (kein Ebay-Gebrauchtzeugs) möglich.
• Einfachstes Backup: XCSoar (als PC-System) 1:1 auf jeden anderen PC zu übertragen, ist per Copy & Paste des "XCSoarData"-Verzeichnisses möglich. Wenn die Hardware jetzt kaputt gehen würde, läuft die Software in wenigen Minuten, nur nach Wiederherstellung der COM-Ports, wieder wie gehabt auf dem nächsten Rechnerkern ohne weitere individuelle Neukonfiguration!
• Alles was ein PC heute bietet, ist als Option nebenbei mit realisierbar, so zum Beispiel das Mitloggen aller Datenströme, Foto/Video-Mitschnitt, GSM-Modem (Internet, Online-Tracking, Webcam, usw.), WLAN, Bluetooth, Trackball-Maus, Online-TV, Solitär etc. wäre damit alles denkbar. Eine ICAO-Karte mit Anflugblättern im zweiten Task ebenso. Jedes per USB anschließbare externe System wie Touchpad, zweit-mini-Touch-Display usw. läuft von Haus aus auf einem PC. Vielleicht läßt sich bald per Echtzeitauswertung von Lufttemperatur und Feuchtigkeit im extra-Task der nächste Bart oder das nächste Wellensteiggebiet schon im Vorflug vorhersagen???
• Intelligentes Vereins-Flugbuch per ID-Key, Mp3 Player und alles was man sonst noch mit einem PC realisieren kann z.B. den IR-Aufwindfinder ... alles möglich
• Um die Erstellung von speziellen Windows-EXEs für den elektronischen Seitenfaden, Vario- und Sollfahrtton, IR-Thermikfinder, Bartvorhersage per meterologischer Daten ... brauche ich niemanden zu bitten ;-)))
• Mitkeinem anderen System (Linux, Raspberry, WinCE usw.) habe ich so viel Erfahrung, insbesondere was die extern nutzbare Hardware und spezielle Entwicklungs-Tools, die später als eigenständige EXEs laufen können, angeht. Im Moment mag ein Windows-PC völlig übertrieben erscheinen. Wenn man allerdings die fortschreitende Prozessor-Entwicklung im Hinterkopf behält, könnte man sich in Kürze ärgern, nicht gleich in die Vollen gegangen zu sein. Des weiteren möchte ich die Thematik in absehbarer Zeit nicht noch einmal neu angehen.
• Die Kosten für die ersten "Einzelstücke" spiel(t)en fast keine Rolle, wohl aber der Zeitaufwand, daher auch die Entscheidung für einen Windows-PC und nicht irgend eine abgespeckte Prozessor-Variante.

Noch ein paar letzte Anmerkungen und allgemeine Hinweise:

Eine PC-Simulationsumgebung, die XCSoar über den Weg des XCSensorboards mit erflogenen GPS- und Flarm-Verkehrsdaten versorgen kann, ist parallel zum XCSensorboard entwickelt worden.
Damit kann die XCSoar-Software vollständig am Boden im echten "Fly-Modus“ getestet (z.B. am Hang mit 33+ fliegenden Flarm-Zielen) und in verschiedensten Konfigurationen ausprobiert und "nachgeflogen" werden. Man kann sogar Infoboxen neu auswählen, die sich dann so verhalten als wären sie schon im Fluge da gewesen!
Der Funktionsumfang des XCSensorboards selber könnte per Software noch erheblich erweitert werden, da in weiser Voraussicht ein entsprechend überdimensionierter µController verbaut wurde.

Warum denn nicht einUL-EFIS etc.?
Es ist dort kein Eingriff in die Software möglich, und das was für mich persönlich für den Segelflug wichtig erscheint, ist teilweise gar nicht vorhanden. Des Weiteren schießen diese Lösungen in einem Segelflugzeug an vielen Stellen weit über das Notwendige hinaus, da zu viel Motorzeugs mit dabei ist. Und ein LX1234+ ... ist manchem eben dann doch zu teuer. Nebenbei: Dann haben solche Geräte auch noch so ein bisschen was vom Charme wie diese Dinger von der Apfel-Firma.

Die hochintegrierten, verschmolzenen Display- & Prozessor-Systeme wie Tablets, Dell-Streaks, E-Reader & Co schieden für mich in erster Linie wegen der Untrennbarkeit von Display und Prozessorhardware aus. Des Weiteren fehlt oft eine kabelgebundene Schnittstelle, und es sind eher recht kurzlebige (morgen nicht mehr nachkaufbare) oder von vorn herein veraltete Geräte. Und wäre es einfach mal zum Probieren möglich, dort eine Knüppelgebundene-Micro-Trackball-Maus anzuschließen!?

Die XCSoar-Software, losgelöst von jeder Peripherie, auf einem Tablet laufen zu lassen ist die einfachste Möglichkeit eine vollwertige Navigationssoftware und zumindest eine eingeschränkte Segelflugrechner-Funktionalität zu erhalten.
Eingeschränkt deshalb, da die elementar wichtigen Echtzeit-Daten wie z.B. TEK-Variowert oder IAS nicht oder nur unzureichend aus dem Tablet-GPS generiert werden können.

Genau hier setzt das XCSensorboard an: Alle momentan erdenklichen Daten lassen sich mit dem XCSensorboard in den Datenstrom einkoppeln. Mit der von mir seit einem Jahr in der rauhen Praxis verwendeten Kombination ...

• Flarm-Core, mit Doppel-Dipolantenne als GPS- und Verkehrdatenquelle und externem V3+ Display
• XCSensorboard zur Bereitstellung der aerodynamischen Flugdaten
• IPX als Display- und Rechnerkern (oder einer beliebigen Hardware, auf dem XCSoar läuft)

... erhält man einen schon ziemlich perfekten Segelflugrechner, der an 8-14 Volt mit 10-12 Watt Leistungsaufnahme absolut betriebssicher läuft. Ein extra 6,5Ah-Akku oder Umstellung des Blei-Akkus auf Lipo/LiFe gleicht den Mehrverbrauch locker aus.
Wenn das Smartphone / Tablet / etc. nur über eine Bluetooth oder WLAN-Schnittstelle verfügt, muss die serielle XCSensorboard-Ausgangsschnittstelle mit entsprechenden Funkschnittstellen extern ergänzt werden, was auch keine Herausforderung ist.
Es wurde ganz bewußt darauf verzichtet diese Funkschnittstellen auf dem XCSensorboard zu integrieren, die persönliche Empfehlung lautet: Wer sicherstellen möchte, daß auch unter widrigsten Umständen immer eine funktionierende Verbindung gewährleistet ist, sollte ein Kabel legen!

 !!! Ein heimlich anerkennendes, riesengroßes noch unausgesprochenes Dankeschön allen Entwicklern für die Bereitstellung von XCSoar !!!