[fw/altos] / doc / altusmetrum.xsl
1 <?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
2 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.5//EN"
3   "/usr/share/xml/docbook/schema/dtd/4.5/docbookx.dtd">
4 <book>
5   <title>The Altus Metrum System</title>
6   <subtitle>An Owner's Manual for TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle Devices</subtitle>
7   <bookinfo>
8     <author>
9       <firstname>Bdale</firstname>
10       <surname>Garbee</surname>
11     </author>
12     <author>
13       <firstname>Keith</firstname>
14       <surname>Packard</surname>
15     </author>
16     <author>
17       <firstname>Bob</firstname>
18       <surname>Finch</surname>
19     </author>
20     <author>
21       <firstname>Anthony</firstname>
22       <surname>Towns</surname>
23     </author>
24     <copyright>
25       <year>2011</year>
26       <holder>Bdale Garbee and Keith Packard</holder>
27     </copyright>
28     <legalnotice>
29       <para>
30         This document is released under the terms of the
31         <ulink url="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/">
32           Creative Commons ShareAlike 3.0
33         </ulink>
34         license.
35       </para>
36     </legalnotice>
37     <revhistory>
38       <revision>
39         <revnumber>1.0</revnumber>
40         <date>24 August 2011</date>
41         <revremark>
42           Updated for software version 1.0.  Note that 1.0 represents a
43           telemetry format change, meaning both ends of a link 
44           (TeleMetrum/TeleMini and TeleDongle) must be updated or 
45           communications will fail.
46         </revremark>
47       </revision>
48       <revision>
49         <revnumber>0.9</revnumber>
50         <date>18 January 2011</date>
51         <revremark>
52           Updated for software version 0.9.  Note that 0.9 represents a
53           telemetry format change, meaning both ends of a link (TeleMetrum and
54           TeleDongle) must be updated or communications will fail.
55         </revremark>
56       </revision>
57       <revision>
58         <revnumber>0.8</revnumber>
59         <date>24 November 2010</date>
60         <revremark>Updated for software version 0.8 </revremark>
61       </revision>
62     </revhistory>
63   </bookinfo>
64   <acknowledgements>
65     <para>
66       Thanks to Bob Finch, W9YA, NAR 12965, TRA 12350 for writing "The
67       Mere-Mortals Quick Start/Usage Guide to the Altus Metrum Starter
68       Kit" which formed the basis of the original Getting Started chapter 
69       in this manual.  Bob was one of our first customers for a production
70       TeleMetrum, and his continued enthusiasm and contributions
71       are immensely gratifying and highly appreciated!
72     </para>
73     <para>
74       And thanks to Anthony (AJ) Towns for major contributions including
75       the AltosUI graphing and site map code and associated documentation. 
76       Free software means that our customers and friends can become our
77       collaborators, and we certainly appreciate this level of
78       contribution!
79     </para>
80     <para>
81       Have fun using these products, and we hope to meet all of you
82       out on the rocket flight line somewhere.
83       <literallayout>
84 Bdale Garbee, KB0G
85 NAR #87103, TRA #12201
87 Keith Packard, KD7SQG
88 NAR #88757, TRA #12200
89       </literallayout>
90     </para>
91   </acknowledgements>
92   <chapter>
93     <title>Introduction and Overview</title>
94     <para>
95       Welcome to the Altus Metrum community!  Our circuits and software reflect
96       our passion for both hobby rocketry and Free Software.  We hope their
97       capabilities and performance will delight you in every way, but by
98       releasing all of our hardware and software designs under open licenses,
99       we also hope to empower you to take as active a role in our collective
100       future as you wish!
101     </para>
102     <para>
103       The first device created for our community was TeleMetrum, a dual
104       deploy altimeter with fully integrated GPS and radio telemetry
105       as standard features, and a "companion interface" that will
106       support optional capabilities in the future.
107     </para>
108     <para>
109       The newest device is TeleMini, a dual deploy altimeter with
110       radio telemetry and radio direction finding. This device is only
111       13mm by 38mm (½ inch by 1½ inches) and can fit easily in an 18mm 
112       air-frame.
113     </para>
114     <para>
115       Complementing TeleMetrum and TeleMini is TeleDongle, a USB to RF 
116       interface for communicating with the altimeters.  Combined with your 
117       choice of antenna and
118       notebook computer, TeleDongle and our associated user interface software
119       form a complete ground station capable of logging and displaying in-flight
120       telemetry, aiding rocket recovery, then processing and archiving flight
121       data for analysis and review.
122     </para>
123     <para>
124       More products will be added to the Altus Metrum family over time, and
125       we currently envision that this will be a single, comprehensive manual
126       for the entire product family.
127     </para>
128   </chapter>
129   <chapter>
130     <title>Getting Started</title>
131     <para>
132       The first thing to do after you check the inventory of parts in your
133       "starter kit" is to charge the battery.
134     </para>
135     <para>
136       The TeleMetrum battery can be charged by plugging it into the
137       corresponding socket of the TeleMetrum and then using the USB A to
138       mini B
139       cable to plug the TeleMetrum into your computer's USB socket. The
140       TeleMetrum circuitry will charge the battery whenever it is plugged
141       in, because the TeleMetrum's on-off switch does NOT control the
142       charging circuitry.
143     </para>
144     <para>
145       When the GPS chip is initially searching for
146       satellites, TeleMetrum will consume more current than it can pull
147       from the USB port, so the battery must be attached in order to get
148       satellite lock.  Once GPS is locked, the current consumption goes back
149       down enough to enable charging while
150       running. So it's a good idea to fully charge the battery as your
151       first item of business so there is no issue getting and maintaining
152       satellite lock.  The yellow charge indicator led will go out when the
153       battery is nearly full and the charger goes to trickle charge. It
154       can take several hours to fully recharge a deeply discharged battery.
155     </para>
156     <para>
157       The TeleMini battery can be charged by disconnecting it from the
158       TeleMini board and plugging it into a standalone battery charger 
159       board, and connecting that via a USB cable to a laptop or other USB
160       power source
161     </para>
162     <para>
163       The other active device in the starter kit is the TeleDongle USB to
164       RF interface.  If you plug it in to your Mac or Linux computer it should
165       "just work", showing up as a serial port device.  Windows systems need
166       driver information that is part of the AltOS download to know that the
167       existing USB modem driver will work.  We therefore recommend installing
168       our software before plugging in TeleDongle if you are using a Windows
169       computer.  If you are using Linux and are having problems, try moving 
170       to a fresher kernel (2.6.33 or newer), as the USB serial driver had 
171       ugly bugs in some earlier versions.
172     </para>
173     <para>
174       Next you should obtain and install the AltOS software.  These include
175       the AltosUI ground station program, current firmware images for
176       TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle, and a number of standalone 
177       utilities that are rarely needed.  Pre-built binary packages are 
178       available for Linux, Microsoft Windows, and recent MacOSX versions.  
179       Full source code and build instructions are also available.
180       The latest version may always be downloaded from
181       <ulink url="http://altusmetrum.org/AltOS"/>.
182     </para>
183   </chapter>
184   <chapter>
185     <title>Handling Precautions</title>
186     <para>
187       All Altus Metrum products are sophisticated electronic devices.  
188       When handled gently and properly installed in an air-frame, they
189       will deliver impressive results.  However, as with all electronic 
190       devices, there are some precautions you must take.
191     </para>
192     <para>
193       The Lithium Polymer rechargeable batteries have an
194       extraordinary power density.  This is great because we can fly with
195       much less battery mass than if we used alkaline batteries or previous
196       generation rechargeable batteries... but if they are punctured
197       or their leads are allowed to short, they can and will release their
198       energy very rapidly!
199       Thus we recommend that you take some care when handling our batteries
200       and consider giving them some extra protection in your air-frame.  We
201       often wrap them in suitable scraps of closed-cell packing foam before
202       strapping them down, for example.
203     </para>
204     <para>
205       The barometric sensors used on both TeleMetrum and TeleMini are 
206       sensitive to sunlight.  In normal TeleMetrum mounting situations, it 
207       and all of the other surface mount components
208       are "down" towards whatever the underlying mounting surface is, so
209       this is not normally a problem.  Please consider this, though, when
210       designing an installation, for example, in an air-frame with a
211       see-through plastic payload bay.  It is particularly important to
212       consider this with TeleMini, both because the baro sensor is on the
213       "top" of the board, and because many model rockets with payload bays
214       use clear plastic for the payload bay!  Replacing these with an opaque
215       cardboard tube, painting them, or wrapping them with a layer of masking
216       tape are all reasonable approaches to keep the sensor out of direct
217       sunlight.
218     </para>
219     <para>
220       The barometric sensor sampling port must be able to "breathe",
221       both by not being covered by foam or tape or other materials that might
222       directly block the hole on the top of the sensor, and also by having a
223       suitable static vent to outside air.
224     </para>
225     <para>
226       As with all other rocketry electronics, Altus Metrum altimeters must 
227       be protected from exposure to corrosive motor exhaust and ejection 
228       charge gasses.
229     </para>
230   </chapter>
231   <chapter>
232     <title>Hardware Overview</title>
233     <para>
234       TeleMetrum is a 1 inch by 2.75 inch circuit board.  It was designed to
235       fit inside coupler for 29mm air-frame tubing, but using it in a tube that
236       small in diameter may require some creativity in mounting and wiring
237       to succeed!  The presence of an accelerometer means TeleMetrum should
238       be aligned along the flight axis of the airframe, and by default the 1/4
239       wave UHF wire antenna should be on the nose-cone end of the board.  The
240       antenna wire is about 7 inches long, and wiring for a power switch and
241       the e-matches for apogee and main ejection charges depart from the
242       fin can end of the board, meaning an ideal "simple" avionics
243       bay for TeleMetrum should have at least 10 inches of interior length.
244     </para>
245     <para>
246       TeleMini is a 0.5 inch by 1.5 inch circuit board.   It was designed to
247       fit inside an 18mm air-frame tube, but using it in a tube that
248       small in diameter may require some creativity in mounting and wiring
249       to succeed!  Since there is no accelerometer, TeleMini can be mounted
250       in any convenient orientation.  The default 1/4
251       wave UHF wire antenna attached to the center of one end of
252       the board is about 7 inches long, and wiring for a power switch and
253       the e-matches for apogee and main ejection charges depart from the
254       other end of the board, meaning an ideal "simple" avionics
255       bay for TeleMini should have at least 9 inches of interior length.
256     </para>
257     <para>
258       A typical TeleMetrum or TeleMini installation involves attaching 
259       only a suitable Lithium Polymer battery, a single pole switch for 
260       power on/off, and two pairs of wires connecting e-matches for the 
261       apogee and main ejection charges.
262     </para>
263     <para>
264       By default, we use the unregulated output of the Li-Po battery directly
265       to fire ejection charges.  This works marvelously with standard
266       low-current e-matches like the J-Tek from MJG Technologies, and with
267       Quest Q2G2 igniters.  However, if you want or need to use a separate 
268       pyro battery, check out the "External Pyro Battery" section in this 
269       manual for instructions on how to wire that up. The altimeters are 
270       designed to work with an external pyro battery of no more than 15 volts.
271     </para>
272     <para>
273       Ejection charges are wired directly to the screw terminal block
274       at the aft end of the altimeter.  You'll need a very small straight 
275       blade screwdriver for these screws, such as you might find in a 
276       jeweler's screwdriver set.
277     </para>
278     <para>
279       TeleMetrum also uses the screw terminal block for the power
280       switch leads. On TeleMini, the power switch leads are soldered
281       directly to the board and can be connected directly to a switch.
282     </para>
283     <para>
284       For most air-frames, the integrated antennas are more than
285       adequate.   However, if you are installing in a carbon-fiber or
286       metal electronics bay which is opaque to RF signals, you may need to
287       use off-board external antennas instead.  In this case, you can
288       order an altimeter with an SMA connector for the UHF antenna
289       connection, and, on TeleMetrum, you can unplug the integrated GPS
290       antenna and select an appropriate off-board GPS antenna with
291       cable terminating in a U.FL connector.
292     </para>
293   </chapter>
294   <chapter>
295     <title>System Operation</title>
296     <section>
297       <title>Firmware Modes </title>
298       <para>
299         The AltOS firmware build for the altimeters has two
300         fundamental modes, "idle" and "flight".  Which of these modes
301         the firmware operates in is determined at start up time. For
302         TeleMetrum, the mode is controlled by the orientation of the
303         rocket (well, actually the board, of course...) at the time
304         power is switched on.  If the rocket is "nose up", then
305         TeleMetrum assumes it's on a rail or rod being prepared for
306         launch, so the firmware chooses flight mode.  However, if the
307         rocket is more or less horizontal, the firmware instead enters
308         idle mode.  Since TeleMini doesn't have an accelerometer we can
309         use to determine orientation, "idle" mode is selected when the
310         board receives a command packet within the first five seconds
311         of operation; if no packet is received, the board enters
312         "flight" mode.
313       </para>
314       <para>
315         At power on, you will hear three beeps or see three flashes
316         ("S" in Morse code for start up) and then a pause while
317         the altimeter completes initialization and self test, and decides 
318         which mode to enter next.
319       </para>
320       <para>
321         In flight or "pad" mode, the altimeter engages the flight
322         state machine, goes into transmit-only mode to
323         send telemetry, and waits for launch to be detected.
324         Flight mode is indicated by an "di-dah-dah-dit" ("P" for pad)
325         on the beeper or lights, followed by beeps or flashes
326         indicating the state of the pyrotechnic igniter continuity.
327         One beep/flash indicates apogee continuity, two beeps/flashes
328         indicate main continuity, three beeps/flashes indicate both
329         apogee and main continuity, and one longer "brap" sound or
330         rapidly alternating lights indicates no continuity.  For a
331         dual deploy flight, make sure you're getting three beeps or
332         flashes before launching!  For apogee-only or motor eject
333         flights, do what makes sense.
334       </para>
335       <para>
336         If idle mode is entered, you will hear an audible "di-dit" or see 
337         two short flashes ("I" for idle), and the flight state machine is 
338         disengaged, thus no ejection charges will fire.  The altimeters also 
339         listen for the radio link when in idle mode for requests sent via 
340         TeleDongle.  Commands can be issued to a TeleMetrum in idle mode 
341         over either
342         USB or the radio link equivalently. TeleMini only has the radio link.
343         Idle mode is useful for configuring the altimeter, for extracting data
344         from the on-board storage chip after flight, and for ground testing
345         pyro charges.
346       </para>
347       <para>
348         One "neat trick" of particular value when TeleMetrum is used with 
349         very large air-frames, is that you can power the board up while the 
350         rocket is horizontal, such that it comes up in idle mode.  Then you can
351         raise the air-frame to launch position, and issue a 'reset' command 
352         via TeleDongle over the radio link to cause the altimeter to reboot and 
353         come up in flight mode.  This is much safer than standing on the top 
354         step of a rickety step-ladder or hanging off the side of a launch 
355         tower with a screw-driver trying to turn on your avionics before 
356         installing igniters!
357       </para>
358     </section>
359     <section>
360       <title>GPS </title>
361       <para>
362         TeleMetrum includes a complete GPS receiver.  A complete explanation 
363         of how GPS works is beyond the scope of this manual, but the bottom 
364         line is that the TeleMetrum GPS receiver needs to lock onto at least 
365         four satellites to obtain a solid 3 dimensional position fix and know
366         what time it is.
367       </para>
368       <para>
369         TeleMetrum provides backup power to the GPS chip any time a 
370         battery is connected.  This allows the receiver to "warm start" on
371         the launch rail much faster than if every power-on were a GPS 
372         "cold start".  In typical operations, powering up TeleMetrum
373         on the flight line in idle mode while performing final air-frame
374         preparation will be sufficient to allow the GPS receiver to cold
375         start and acquire lock.  Then the board can be powered down during
376         RSO review and installation on a launch rod or rail.  When the board
377         is turned back on, the GPS system should lock very quickly, typically
378         long before igniter installation and return to the flight line are
379         complete.
380       </para>
381     </section>
382     <section>
383       <title>Controlling An Altimeter Over The Radio Link</title>
384       <para>
385         One of the unique features of the Altus Metrum system is
386         the ability to create a two way command link between TeleDongle
387         and an altimeter using the digital radio transceivers built into
388         each device. This allows you to interact with the altimeter from
389         afar, as if it were directly connected to the computer.
390       </para>
391       <para>
392         Any operation which can be performed with TeleMetrum can
393         either be done with TeleMetrum directly connected to the
394         computer via the USB cable, or through the radio
395         link. TeleMini doesn't provide a USB connector and so it is
396         always communicated with over radio.  Select the appropriate 
397         TeleDongle device when the list of devices is presented and 
398         AltosUI will interact with an altimeter over the radio link.
399       </para>
400       <para>
401         One oddity in the current interface is how AltosUI selects the
402         frequency for radio communications. Instead of providing
403         an interface to specifically configure the frequency, it uses
404         whatever frequency was most recently selected for the target
405         TeleDongle device in Monitor Flight mode. If you haven't ever
406         used that mode with the TeleDongle in question, select the
407         Monitor Flight button from the top level UI, and pick the
408         appropriate TeleDongle device.  Once the flight monitoring
409         window is open, select the desired frequency and then close it
410         down again. All radio communications will now use that frequency.
411       </para>
412       <itemizedlist>
413         <listitem>
414           <para>
415             Save Flight Data—Recover flight data from the rocket without
416             opening it up.
417           </para>
418         </listitem>
419         <listitem>
420           <para>
421             Configure altimeter apogee delays or main deploy heights
422             to respond to changing launch conditions. You can also
423             'reboot' the altimeter. Use this to remotely enable the
424             flight computer by turning TeleMetrum on in "idle" mode,
425             then once the air-frame is oriented for launch, you can
426             reboot the altimeter and have it restart in pad mode
427             without having to climb the scary ladder.
428           </para>
429         </listitem>
430         <listitem>
431           <para>
432             Fire Igniters—Test your deployment charges without snaking
433             wires out through holes in the air-frame. Simply assembly the
434             rocket as if for flight with the apogee and main charges
435             loaded, then remotely command the altimeter to fire the
436             igniters.
437           </para>
438         </listitem>
439       </itemizedlist>
440       <para>
441         Operation over the radio link for configuring an altimeter, ground
442         testing igniters, and so forth uses the same RF frequencies as flight
443         telemetry.  To configure the desired TeleDongle frequency, select
444         the monitor flight tab, then use the frequency selector and 
445         close the window before performing other desired radio operations.
446       </para>
447       <para>
448         TeleMetrum only enables radio commanding in 'idle' mode, so
449         make sure you have TeleMetrum lying horizontally when you turn
450         it on. Otherwise, TeleMetrum will start in 'pad' mode ready for
451         flight, and will not be listening for command packets from TeleDongle.
452       </para>
453       <para>
454         TeleMini listens for a command packet for five seconds after
455         first being turned on, if it doesn't hear anything, it enters
456         'pad' mode, ready for flight and will no longer listen for
457         command packets. The easiest way to connect to TeleMini is to
458         initiate the command and select the TeleDongle device. At this
459         point, the TeleDongle will be attempting to communicate with
460         the TeleMini. Now turn TeleMini on, and it should immediately
461         start communicating with the TeleDongle and the desired
462         operation can be performed.
463       </para>
464       <para>
465         You can monitor the operation of the radio link by watching the 
466         lights on the devices. The red LED will flash each time a packet
467         is tramsitted, while the green LED will light up on TeleDongle when 
468         it is waiting to receive a packet from the altimeter.
469       </para>
470     </section>
471     <section>
472       <title>Ground Testing </title>
473       <para>
474         An important aspect of preparing a rocket using electronic deployment
475         for flight is ground testing the recovery system.  Thanks
476         to the bi-directional radio link central to the Altus Metrum system,
477         this can be accomplished in a TeleMetrum or TeleMini equipped rocket 
478         with less work than you may be accustomed to with other systems.  It 
479         can even be fun!
480       </para>
481       <para>
482         Just prep the rocket for flight, then power up the altimeter
483         in "idle" mode (placing air-frame horizontal for TeleMetrum or
484         selected the Configure Altimeter tab for TeleMini).  This will cause 
485         the firmware to go into "idle" mode, in which the normal flight
486         state machine is disabled and charges will not fire without
487         manual command.  You can now command the altimeter to fire the apogee
488         or main charges from a safe distance using your computer and 
489         TeleDongle and the Fire Igniter tab to complete ejection testing.
490       </para>
491     </section>
492     <section>
493       <title>Radio Link </title>
494       <para>
495         The chip our boards are based on incorporates an RF transceiver, but
496         it's not a full duplex system... each end can only be transmitting or
497         receiving at any given moment.  So we had to decide how to manage the
498         link.
499       </para>
500       <para>
501         By design, the altimeter firmware listens for the radio link when
502         it's in "idle mode", which
503         allows us to use the radio link to configure the rocket, do things like
504         ejection tests, and extract data after a flight without having to
505         crack open the air-frame.  However, when the board is in "flight
506         mode", the altimeter only
507         transmits and doesn't listen at all.  That's because we want to put
508         ultimate priority on event detection and getting telemetry out of
509         the rocket through
510         the radio in case the rocket crashes and we aren't able to extract
511         data later...
512       </para>
513       <para>
514         We don't use a 'normal packet radio' mode like APRS because they're 
515         just too inefficient.  The GFSK modulation we use is FSK with the
516         base-band pulses passed through a
517         Gaussian filter before they go into the modulator to limit the
518         transmitted bandwidth.  When combined with the hardware forward error
519         correction support in the cc1111 chip, this allows us to have a very
520         robust 38.4 kilobit data link with only 10 milliwatts of transmit 
521         power, a whip antenna in the rocket, and a hand-held Yagi on the 
522         ground.  We've had flights to above 21k feet AGL with great reception, 
523         and calculations suggest we should be good to well over 40k feet AGL 
524         with a 5-element yagi on the ground.  We hope to fly boards to higher 
525         altitudes over time, and would of course appreciate customer feedback 
526         on performance in higher altitude flights!
527       </para>
528     </section>
529     <section>
530       <title>Configurable Parameters</title>
531       <para>
532         Configuring an Altus Metrum altimeter for flight is very
533         simple.  Even on our baro-only TeleMini board, the use of a Kalman 
534         filter means there is no need to set a "mach delay".  The few 
535         configurable parameters can all be set using AltosUI over USB or
536         or radio link via TeleDongle.
537       </para>
538       <section>
539         <title>Radio Frequencies</title>
540         <para>
541           Altus Metrum boards support radio frequencies in the 70cm
542           band. By default, the configuration interface provides a
543           list of 10 "standard" frequencies in 100kHz channels starting at
544           434.550MHz.  However, the firmware supports use of
545           any 50kHz multiple within the 70cm band. At any given
546           launch, we highly recommend coordinating when and by whom each
547           frequency will be used to avoid interference.  And of course, both
548           altimeter and TeleDongle must be configured to the same
549           frequency to successfully communicate with each other.
550         </para>
551         <para>
552           To set the radio frequency, use the 'c R' command to specify the
553           radio transceiver configuration parameter. This parameter is computed
554           using the desired frequency, 'F', the radio calibration parameter, 'C' (showed by the 'c s' command) and
555           the standard calibration reference frequency, 'S', (normally 434.550MHz):
556           <programlisting>
557             R = F / S * C
558           </programlisting>
559           Round the result to the nearest integer value.
560           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
561           change to the parameter block in the on-board flash on
562           your altimeter board if you want the change to stay in place across reboots.
563         </para>
564       </section>
565       <section>
566         <title>Apogee Delay</title>
567         <para>
568           Apogee delay is the number of seconds after the altimeter detects flight
569           apogee that the drogue charge should be fired.  In most cases, this
570           should be left at the default of 0.  However, if you are flying
571           redundant electronics such as for an L3 certification, you may wish
572           to set one of your altimeters to a positive delay so that both
573           primary and backup pyrotechnic charges do not fire simultaneously.
574         </para>
575         <para>
576           To set the apogee delay, use the 'c d' command.
577           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
578           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
579         </para>
580         <para>
581           Please note that the Altus Metrum apogee detection algorithm
582           fires exactly at apogee.  If you are also flying an
583           altimeter like the PerfectFlite MAWD, which only supports
584           selecting 0 or 1 seconds of apogee delay, you may wish to
585           set the MAWD to 0 seconds delay and set the TeleMetrum to
586           fire your backup 2 or 3 seconds later to avoid any chance of
587           both charges firing simultaneously.  We've flown several
588           air-frames this way quite happily, including Keith's
589           successful L3 cert.
590         </para>
591       </section>
592       <section>
593         <title>Main Deployment Altitude</title>
594         <para>
595           By default, the altimeter will fire the main deployment charge at an
596           elevation of 250 meters (about 820 feet) above ground.  We think this
597           is a good elevation for most air-frames, but feel free to change this
598           to suit.  In particular, if you are flying two altimeters, you may
599           wish to set the
600           deployment elevation for the backup altimeter to be something lower
601           than the primary so that both pyrotechnic charges don't fire
602           simultaneously.
603         </para>
604         <para>
605           To set the main deployment altitude, use the 'c m' command.
606           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
607           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
608         </para>
609       </section>
610     </section>
611     <section>
612       <title>Calibration</title>
613       <para>
614         There are only two calibrations required for a TeleMetrum board, and
615         only one for TeleDongle and TeleMini.
616       </para>
617       <section>
618         <title>Radio Frequency</title>
619         <para>
620           The radio frequency is synthesized from a clock based on the 48 MHz
621           crystal on the board.  The actual frequency of this oscillator must be
622           measured to generate a calibration constant.  While our GFSK modulation
623           bandwidth is wide enough to allow boards to communicate even when
624           their oscillators are not on exactly the same frequency, performance
625           is best when they are closely matched.
626           Radio frequency calibration requires a calibrated frequency counter.
627           Fortunately, once set, the variation in frequency due to aging and
628           temperature changes is small enough that re-calibration by customers
629           should generally not be required.
630         </para>
631         <para>
632           To calibrate the radio frequency, connect the UHF antenna port to a
633           frequency counter, set the board to 434.550MHz, and use the 'C'
634           command to generate a CW carrier.  Wait for the transmitter temperature
635           to stabilize and the frequency to settle down.
636           Then, divide 434.550 MHz by the
637           measured frequency and multiply by the current radio cal value show
638           in the 'c s' command.  For an unprogrammed board, the default value
639           is 1186611.  Take the resulting integer and program it using the 'c f'
640           command.  Testing with the 'C' command again should show a carrier
641           within a few tens of Hertz of the intended frequency.
642           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
643           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
644         </para>
645         <para>
646           when the radio calibration value is changed, the radio
647           frequency value is reset to the same value, so you'll need
648           to recompute and reset the radio frequency value using the
649           new radio calibration value.
650         </para>
651       </section>
652       <section>
653         <title>TeleMetrum Accelerometer</title>
654         <para>
655           The TeleMetrum accelerometer we use has its own 5 volt power supply and
656           the output must be passed through a resistive voltage divider to match
657           the input of our 3.3 volt ADC.  This means that unlike the barometric
658           sensor, the output of the acceleration sensor is not ratio-metric to
659           the ADC converter, and calibration is required.  We also support the
660           use of any of several accelerometers from a Freescale family that
661           includes at least +/- 40g, 50g, 100g, and 200g parts.  Using gravity,
662           a simple 2-point calibration yields acceptable results capturing both
663           the different sensitivities and ranges of the different accelerometer
664           parts and any variation in power supply voltages or resistor values
665           in the divider network.
666         </para>
667         <para>
668           To calibrate the acceleration sensor, use the 'c a 0' command.  You
669           will be prompted to orient the board vertically with the UHF antenna
670           up and press a key, then to orient the board vertically with the
671           UHF antenna down and press a key.
672           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
673           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
674         </para>
675         <para>
676           The +1g and -1g calibration points are included in each telemetry
677           frame and are part of the header extracted by ao-dumplog after flight.
678           Note that we always store and return raw ADC samples for each
679           sensor... nothing is permanently "lost" or "damaged" if the
680           calibration is poor.
681         </para>
682         <para>
683          In the unlikely event an accel cal that goes badly, it is possible
684          that TeleMetrum may always come up in 'pad mode' and as such not be
685          listening to either the USB or radio link.  If that happens,
686          there is a special hook in the firmware to force the board back
687          in to 'idle mode' so you can re-do the cal.  To use this hook, you
688          just need to ground the SPI clock pin at power-on.  This pin is
689          available as pin 2 on the 8-pin companion connector, and pin 1 is
690          ground.  So either carefully install a fine-gauge wire jumper
691          between the two pins closest to the index hole end of the 8-pin
692          connector, or plug in the programming cable to the 8-pin connector
693          and use a small screwdriver or similar to short the two pins closest
694          to the index post on the 4-pin end of the programming cable, and
695          power up the board.  It should come up in 'idle mode' (two beeps).
696         </para>
697       </section>
698     </section>
699   <section>
700     <title>Updating Device Firmware</title>
701     <para>
702       The big conceptual thing to realize is that you have to use a
703       TeleDongle as a programmer to update a TeleMetrum or TeleMini,
704       and a TeleMetrum or other TeleDongle to program the TeleDongle
705       Due to limited memory resources in the cc1111, we don't support
706       programming directly over USB.
707     </para>
708     <para>
709       You may wish to begin by ensuring you have current firmware images.
710       These are distributed as part of the AltOS software bundle that
711       also includes the AltosUI ground station program.  Newer ground
712       station versions typically work fine with older firmware versions,
713       so you don't need to update your devices just to try out new
714       software features.  You can always download the most recent
715       version from <ulink url="http://www.altusmetrum.org/AltOS/"/>.
716     </para>
717     <para>
718       We recommend updating the altimeter first, before updating TeleDongle.
719     </para>
720     <section>
721       <title>Updating TeleMetrum Firmware</title>
722       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
723         <listitem>
724           Find the 'programming cable' that you got as part of the starter
725           kit, that has a red 8-pin MicroMaTch connector on one end and a
726           red 4-pin MicroMaTch connector on the other end.
727         </listitem>
728         <listitem>
729           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
730           to the circuit board.
731         </listitem>
732         <listitem>
733           Plug the 8-pin end of the programming cable to the
734           matching connector on the TeleDongle, and the 4-pin end to the
735           matching connector on the TeleMetrum.
736           Note that each MicroMaTch connector has an alignment pin that
737           goes through a hole in the PC board when you have the cable
738           oriented correctly.
739         </listitem>
740         <listitem>
741           Attach a battery to the TeleMetrum board.
742         </listitem>
743         <listitem>
744           Plug the TeleDongle into your computer's USB port, and power
745           up the TeleMetrum.
746         </listitem>
747         <listitem>
748           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
749         </listitem>
750         <listitem>
751           Pick the TeleDongle device from the list, identifying it as the
752           programming device.
753         </listitem>
754         <listitem>
755           Select the image you want put on the TeleMetrum, which should have a
756           name in the form telemetrum-v1.1-1.0.0.ihx.  It should be visible
757         in the default directory, if not you may have to poke around
758         your system to find it.
759         </listitem>
760         <listitem>
761           Make sure the configuration parameters are reasonable
762           looking. If the serial number and/or RF configuration
763           values aren't right, you'll need to change them.
764         </listitem>
765         <listitem>
766           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
767           the TeleMetrum with new firmware, showing a progress bar.
768         </listitem>
769         <listitem>
770           Confirm that the TeleMetrum board seems to have updated OK, which you
771           can do by plugging in to it over USB and using a terminal program
772           to connect to the board and issue the 'v' command to check
773           the version, etc.
774         </listitem>
775         <listitem>
776           If something goes wrong, give it another try.
777         </listitem>
778       </orderedlist>
779     </section>
780     <section>
781       <title>Updating TeleMini Firmware</title>
782       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
783         <listitem>
784           You'll need a special 'programming cable' to reprogram the
785           TeleMini. It's available on the Altus Metrum web store, or
786           you can make your own using an 8-pin MicroMaTch connector on
787           one end and a set of four pins on the other.
788         </listitem>
789         <listitem>
790           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
791           to the circuit board.
792         </listitem>
793         <listitem>
794           Plug the 8-pin end of the programming cable to the matching
795           connector on the TeleDongle, and the 4-pins into the holes
796           in the TeleMini circuit board.  Note that the MicroMaTch
797           connector has an alignment pin that goes through a hole in
798           the PC board when you have the cable oriented correctly, and
799           that pin 1 on the TeleMini board is marked with a square pad
800           while the other pins have round pads.
801         </listitem>
802         <listitem>
803           Attach a battery to the TeleMini board.
804         </listitem>
805         <listitem>
806           Plug the TeleDongle into your computer's USB port, and power
807           up the TeleMini
808         </listitem>
809         <listitem>
810           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
811         </listitem>
812         <listitem>
813           Pick the TeleDongle device from the list, identifying it as the
814           programming device.
815         </listitem>
816         <listitem>
817           Select the image you want put on the TeleMini, which should have a
818           name in the form telemini-v1.0-1.0.0.ihx.  It should be visible
819         in the default directory, if not you may have to poke around
820         your system to find it.
821         </listitem>
822         <listitem>
823           Make sure the configuration parameters are reasonable
824           looking. If the serial number and/or RF configuration
825           values aren't right, you'll need to change them.
826         </listitem>
827         <listitem>
828           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
829           the TeleMini with new firmware, showing a progress bar.
830         </listitem>
831         <listitem>
832           Confirm that the TeleMini board seems to have updated OK, which you
833           can do by configuring it over the radio link through the TeleDongle, or
834           letting it come up in "flight" mode and listening for telemetry.
835         </listitem>
836         <listitem>
837           If something goes wrong, give it another try.
838         </listitem>
839       </orderedlist>
840     </section>
841     <section>
842       <title>Updating TeleDongle Firmware</title>
843       <para>
844         Updating TeleDongle's firmware is just like updating TeleMetrum or TeleMini
845         firmware, but you use either a TeleMetrum or another TeleDongle as the programmer.
846         </para>
847       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
848         <listitem>
849           Find the 'programming cable' that you got as part of the starter
850           kit, that has a red 8-pin MicroMaTch connector on one end and a
851           red 4-pin MicroMaTch connector on the other end.
852         </listitem>
853         <listitem>
854           Find the USB cable that you got as part of the starter kit, and
855           plug the "mini" end in to the mating connector on TeleMetrum or TeleDongle.
856         </listitem>
857         <listitem>
858           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
859           to the circuit board.
860         </listitem>
861         <listitem>
862           Plug the 8-pin end of the programming cable to the
863           matching connector on the programmer, and the 4-pin end to the
864           matching connector on the TeleDongle.
865           Note that each MicroMaTch connector has an alignment pin that
866           goes through a hole in the PC board when you have the cable
867           oriented correctly.
868         </listitem>
869         <listitem>
870           Attach a battery to the TeleMetrum board if you're using one.
871         </listitem>
872         <listitem>
873           Plug both the programmer and the TeleDongle into your computer's USB
874           ports, and power up the programmer.
875         </listitem>
876         <listitem>
877           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
878         </listitem>
879         <listitem>
880           Pick the programmer device from the list, identifying it as the
881           programming device.
882         </listitem>
883         <listitem>
884           Select the image you want put on the TeleDongle, which should have a
885           name in the form teledongle-v0.2-1.0.0.ihx.  It should be visible
886         in the default directory, if not you may have to poke around
887         your system to find it.
888         </listitem>
889         <listitem>
890           Make sure the configuration parameters are reasonable
891           looking. If the serial number and/or RF configuration
892           values aren't right, you'll need to change them.  The TeleDongle
893           serial number is on the "bottom" of the circuit board, and can
894           usually be read through the translucent blue plastic case without
895           needing to remove the board from the case.
896         </listitem>
897         <listitem>
898           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
899           the TeleDongle with new firmware, showing a progress bar.
900         </listitem>
901         <listitem>
902           Confirm that the TeleDongle board seems to have updated OK, which you
903           can do by plugging in to it over USB and using a terminal program
904           to connect to the board and issue the 'v' command to check
905           the version, etc.  Once you're happy, remove the programming cable
906           and put the cover back on the TeleDongle.
907         </listitem>
908         <listitem>
909           If something goes wrong, give it another try.
910         </listitem>
911       </orderedlist>
912       <para>
913         Be careful removing the programming cable from the locking 8-pin
914         connector on TeleMetrum.  You'll need a fingernail or perhaps a thin
915         screwdriver or knife blade to gently pry the locking ears out
916         slightly to extract the connector.  We used a locking connector on
917         TeleMetrum to help ensure that the cabling to companion boards
918         used in a rocket don't ever come loose accidentally in flight.
919       </para>
920     </section>
921   </section>
923   </chapter>
924   <chapter>
926     <title>AltosUI</title>
927     <para>
928       The AltosUI program provides a graphical user interface for
929       interacting with the Altus Metrum product family, including
930       TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle. AltosUI can monitor telemetry data,
931       configure TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle devices and many other
932       tasks. The primary interface window provides a selection of
933       buttons, one for each major activity in the system.  This manual
934       is split into chapters, each of which documents one of the tasks
935       provided from the top-level toolbar.
936     </para>
937     <section>
938       <title>Monitor Flight</title>
939       <subtitle>Receive, Record and Display Telemetry Data</subtitle>
940       <para>
941         Selecting this item brings up a dialog box listing all of the
942         connected TeleDongle devices. When you choose one of these,
943         AltosUI will create a window to display telemetry data as
944         received by the selected TeleDongle device.
945       </para>
946       <para>
947         All telemetry data received are automatically recorded in
948         suitable log files. The name of the files includes the current
949         date and rocket serial and flight numbers.
950       </para>
951       <para>
952         The radio frequency being monitored by the TeleDongle device is
953         displayed at the top of the window. You can configure the
954         frequency by clicking on the frequency box and selecting the desired
955         frequency. AltosUI remembers the last frequency selected for each
956         TeleDongle and selects that automatically the next time you use
957         that device.
958       </para>
959       <para>
960         Below the TeleDongle frequency selector, the window contains a few
961         significant pieces of information about the altimeter providing
962         the telemetry data stream:
963       </para>
964       <itemizedlist>
965         <listitem>
966           <para>The configured call-sign</para>
967         </listitem>
968         <listitem>
969           <para>The device serial number</para>
970         </listitem>
971         <listitem>
972           <para>The flight number. Each altimeter remembers how many
973             times it has flown.
974           </para>
975         </listitem>
976         <listitem>
977           <para>
978             The rocket flight state. Each flight passes through several
979             states including Pad, Boost, Fast, Coast, Drogue, Main and
980             Landed.
981           </para>
982         </listitem>
983         <listitem>
984           <para>
985             The Received Signal Strength Indicator value. This lets
986             you know how strong a signal TeleDongle is receiving. The
987             radio inside TeleDongle operates down to about -99dBm;
988             weaker signals may not be receivable. The packet link uses
989             error correction and detection techniques which prevent
990             incorrect data from being reported.
991           </para>
992         </listitem>
993       </itemizedlist>
994       <para>
995         Finally, the largest portion of the window contains a set of
996         tabs, each of which contain some information about the rocket.
997         They're arranged in 'flight order' so that as the flight
998         progresses, the selected tab automatically switches to display
999         data relevant to the current state of the flight. You can select
1000         other tabs at any time. The final 'table' tab contains all of
1001         the telemetry data in one place.
1002       </para>
1003       <section>
1004         <title>Launch Pad</title>
1005         <para>
1006           The 'Launch Pad' tab shows information used to decide when the
1007           rocket is ready for flight. The first elements include red/green
1008           indicators, if any of these is red, you'll want to evaluate
1009           whether the rocket is ready to launch:
1010           <itemizedlist>
1011             <listitem>
1012               <para>
1013                 Battery Voltage. This indicates whether the Li-Po battery
1014                 powering the TeleMetrum has sufficient charge to last for
1015                 the duration of the flight. A value of more than
1016                 3.7V is required for a 'GO' status.
1017               </para>
1018             </listitem>
1019             <listitem>
1020               <para>
1021                 Apogee Igniter Voltage. This indicates whether the apogee
1022                 igniter has continuity. If the igniter has a low
1023                 resistance, then the voltage measured here will be close
1024                 to the Li-Po battery voltage. A value greater than 3.2V is
1025                 required for a 'GO' status.
1026               </para>
1027             </listitem>
1028             <listitem>
1029               <para>
1030                 Main Igniter Voltage. This indicates whether the main
1031                 igniter has continuity. If the igniter has a low
1032                 resistance, then the voltage measured here will be close
1033                 to the Li-Po battery voltage. A value greater than 3.2V is
1034                 required for a 'GO' status.
1035               </para>
1036             </listitem>
1037             <listitem>
1038               <para>
1039                 On-board Data Logging. This indicates whether there is
1040                 space remaining on-board to store flight data for the
1041                 upcoming flight. If you've downloaded data, but failed
1042                 to erase flights, there may not be any space
1043                 left. TeleMetrum can store multiple flights, depending
1044                 on the configured maximum flight log size. TeleMini
1045                 stores only a single flight, so it will need to be
1046                 downloaded and erased after each flight to capture
1047                 data. This only affects on-board flight logging; the
1048                 altimeter will still transmit telemetry and fire
1049                 ejection charges at the proper times.
1050               </para>
1051             </listitem>
1052             <listitem>
1053               <para>
1054                 GPS Locked. For a TeleMetrum device, this indicates whether the GPS receiver is
1055                 currently able to compute position information. GPS requires
1056                 at least 4 satellites to compute an accurate position.
1057               </para>
1058             </listitem>
1059             <listitem>
1060               <para>
1061                 GPS Ready. For a TeleMetrum device, this indicates whether GPS has reported at least
1062                 10 consecutive positions without losing lock. This ensures
1063                 that the GPS receiver has reliable reception from the
1064                 satellites.
1065               </para>
1066             </listitem>
1067           </itemizedlist>
1068           <para>
1069             The Launchpad tab also shows the computed launch pad position
1070             and altitude, averaging many reported positions to improve the
1071             accuracy of the fix.
1072           </para>
1073         </para>
1074       </section>
1075       <section>
1076         <title>Ascent</title>
1077         <para>
1078           This tab is shown during Boost, Fast and Coast
1079           phases. The information displayed here helps monitor the
1080           rocket as it heads towards apogee.
1081         </para>
1082         <para>
1083           The height, speed and acceleration are shown along with the
1084           maximum values for each of them. This allows you to quickly
1085           answer the most commonly asked questions you'll hear during
1086           flight.
1087         </para>
1088         <para>
1089           The current latitude and longitude reported by the TeleMetrum GPS are
1090           also shown. Note that under high acceleration, these values
1091           may not get updated as the GPS receiver loses position
1092           fix. Once the rocket starts coasting, the receiver should
1093           start reporting position again.
1094         </para>
1095         <para>
1096           Finally, the current igniter voltages are reported as in the
1097           Launch Pad tab. This can help diagnose deployment failures
1098           caused by wiring which comes loose under high acceleration.
1099         </para>
1100       </section>
1101       <section>
1102         <title>Descent</title>
1103         <para>
1104           Once the rocket has reached apogee and (we hope) activated the
1105           apogee charge, attention switches to tracking the rocket on
1106           the way back to the ground, and for dual-deploy flights,
1107           waiting for the main charge to fire.
1108         </para>
1109         <para>
1110           To monitor whether the apogee charge operated correctly, the
1111           current descent rate is reported along with the current
1112           height. Good descent rates generally range from 15-30m/s.
1113         </para>
1114         <para>
1115           For TeleMetrum altimeters, you can locate the rocket in the sky
1116           using the elevation and
1117           bearing information to figure out where to look. Elevation is
1118           in degrees above the horizon. Bearing is reported in degrees
1119           relative to true north. Range can help figure out how big the
1120           rocket will appear. Note that all of these values are relative
1121           to the pad location. If the elevation is near 90°, the rocket
1122           is over the pad, not over you.
1123         </para>
1124         <para>
1125           Finally, the igniter voltages are reported in this tab as
1126           well, both to monitor the main charge as well as to see what
1127           the status of the apogee charge is.
1128         </para>
1129       </section>
1130       <section>
1131         <title>Landed</title>
1132         <para>
1133           Once the rocket is on the ground, attention switches to
1134           recovery. While the radio signal is generally lost once the
1135           rocket is on the ground, the last reported GPS position is
1136           generally within a short distance of the actual landing location.
1137         </para>
1138         <para>
1139           The last reported GPS position is reported both by
1140           latitude and longitude as well as a bearing and distance from
1141           the launch pad. The distance should give you a good idea of
1142           whether you'll want to walk or hitch a ride. Take the reported
1143           latitude and longitude and enter them into your hand-held GPS
1144           unit and have that compute a track to the landing location.
1145         </para>
1146         <para>
1147           Both TeleMini and TeleMetrum will continue to transmit RDF
1148           tones after landing, allowing you to locate the rocket by
1149           following the radio signal. You may need to get away from
1150           the clutter of the flight line, or even get up on a hill (or
1151           your neighbor's RV) to receive the RDF signal.
1152         </para>
1153         <para>
1154           The maximum height, speed and acceleration reported
1155           during the flight are displayed for your admiring observers.
1156         </para>
1157         <para>
1158           To get more detailed information about the flight, you can
1159           click on the 'Graph Flight' button which will bring up a
1160           graph window for the current flight.
1161         </para>
1162       </section>
1163       <section>
1164         <title>Site Map</title>
1165         <para>
1166           When the TeleMetrum gets a GPS fix, the Site Map tab will map
1167           the rocket's position to make it easier for you to locate the
1168           rocket, both while it is in the air, and when it has landed. The
1169           rocket's state is indicated by color: white for pad, red for
1170           boost, pink for fast, yellow for coast, light blue for drogue,
1171           dark blue for main, and black for landed.
1172         </para>
1173         <para>
1174           The map's scale is approximately 3m (10ft) per pixel. The map
1175           can be dragged using the left mouse button. The map will attempt
1176           to keep the rocket roughly centered while data is being received.
1177         </para>
1178         <para>
1179           Images are fetched automatically via the Google Maps Static API,
1180           and are cached for reuse. If map images cannot be downloaded,
1181           the rocket's path will be traced on a dark gray background
1182           instead.
1183         </para>
1184         <para>
1185           You can pre-load images for your favorite launch sites
1186           before you leave home; check out the 'Preload Maps' section below.
1187         </para>
1188       </section>
1189     </section>
1190     <section>
1191       <title>Save Flight Data</title>
1192       <para>
1193         The altimeter records flight data to its internal flash memory.
1194         The TeleMetrum data is recorded at a much higher rate than the telemetry
1195         system can handle, and is not subject to radio drop-outs. As
1196         such, it provides a more complete and precise record of the
1197         flight. The 'Save Flight Data' button allows you to read the
1198         flash memory and write it to disk. As TeleMini has only a barometer, it
1199         records data at the same rate as the telemetry signal, but there will be
1200         no data lost due to telemetry drop-outs.
1201       </para>
1202       <para>
1203         Clicking on the 'Save Flight Data' button brings up a list of
1204         connected TeleMetrum and TeleDongle devices. If you select a
1205         TeleMetrum device, the flight data will be downloaded from that
1206         device directly. If you select a TeleDongle device, flight data
1207         will be downloaded from a TeleMetrum or TeleMini device connected via the
1208         packet command link to the specified TeleDongle. See the chapter
1209         on Packet Command Mode for more information about this.
1210       </para>
1211       <para>
1212         After the device has been selected, a dialog showing the
1213         flight data saved in the device will be shown allowing you to
1214         select which flights to download and which to delete. With
1215         version 0.9 or newer firmware, you must erase flights in order
1216         for the space they consume to be reused by another
1217         flight. This prevents you from accidentally losing flight data
1218         if you neglect to download data before flying again. Note that
1219         if there is no more space available in the device, then no
1220         data will be recorded for a flight.
1221       </para>
1222       <para>
1223         The file name for each flight log is computed automatically
1224         from the recorded flight date, altimeter serial number and
1225         flight number information.
1226       </para>
1227     </section>
1228     <section>
1229       <title>Replay Flight</title>
1230       <para>
1231         Select this button and you are prompted to select a flight
1232         record file, either a .telem file recording telemetry data or a
1233         .eeprom file containing flight data saved from the altimeter
1234         flash memory.
1235       </para>
1236       <para>
1237         Once a flight record is selected, the flight monitor interface
1238         is displayed and the flight is re-enacted in real time. Check
1239         the Monitor Flight chapter above to learn how this window operates.
1240       </para>
1241     </section>
1242     <section>
1243       <title>Graph Data</title>
1244       <para>
1245         Select this button and you are prompted to select a flight
1246         record file, either a .telem file recording telemetry data or a
1247         .eeprom file containing flight data saved from
1248         flash memory.
1249       </para>
1250       <para>
1251         Once a flight record is selected, a window with two tabs is
1252         opened. The first tab contains a graph with acceleration
1253         (blue), velocity (green) and altitude (red) of the flight are
1254         plotted and displayed, measured in metric units. The
1255         apogee(yellow) and main(magenta) igniter voltages are also
1256         displayed; high voltages indicate continuity, low voltages
1257         indicate open circuits. The second tab contains some basic
1258         flight statistics.
1259       </para>
1260       <para>
1261         The graph can be zoomed into a particular area by clicking and
1262         dragging down and to the right. Once zoomed, the graph can be
1263         reset by clicking and dragging up and to the left. Holding down
1264         control and clicking and dragging allows the graph to be panned.
1265         The right mouse button causes a pop-up menu to be displayed, giving
1266         you the option save or print the plot.
1267       </para>
1268       <para>
1269         Note that telemetry files will generally produce poor graphs
1270         due to the lower sampling rate and missed telemetry packets.
1271         Use saved flight data for graphing where possible.
1272       </para>
1273     </section>
1274     <section>
1275       <title>Export Data</title>
1276       <para>
1277         This tool takes the raw data files and makes them available for
1278         external analysis. When you select this button, you are prompted to select a flight
1279         data file (either .eeprom or .telem will do, remember that
1280         .eeprom files contain higher resolution and more continuous
1281         data). Next, a second dialog appears which is used to select
1282         where to write the resulting file. It has a selector to choose
1283         between CSV and KML file formats.
1284       </para>
1285       <section>
1286         <title>Comma Separated Value Format</title>
1287         <para>
1288           This is a text file containing the data in a form suitable for
1289           import into a spreadsheet or other external data analysis
1290           tool. The first few lines of the file contain the version and
1291           configuration information from the altimeter, then
1292           there is a single header line which labels all of the
1293           fields. All of these lines start with a '#' character which
1294           most tools can be configured to skip over.
1295         </para>
1296         <para>
1297           The remaining lines of the file contain the data, with each
1298           field separated by a comma and at least one space. All of
1299           the sensor values are converted to standard units, with the
1300           barometric data reported in both pressure, altitude and
1301           height above pad units.
1302         </para>
1303       </section>
1304       <section>
1305         <title>Keyhole Markup Language (for Google Earth)</title>
1306         <para>
1307           This is the format used by
1308           Googleearth to provide an overlay within that
1309           application. With this, you can use Googleearth to see the
1310           whole flight path in 3D.
1311         </para>
1312       </section>
1313     </section>
1314     <section>
1315       <title>Configure Altimeter</title>
1316       <para>
1317         Select this button and then select either a TeleMetrum or
1318         TeleDongle Device from the list provided. Selecting a TeleDongle
1319         device will use Packet Command Mode to configure a remote
1320         altimeter. Learn how to use this in the Packet Command
1321         Mode chapter.
1322       </para>
1323       <para>
1324         The first few lines of the dialog provide information about the
1325         connected device, including the product name,
1326         software version and hardware serial number. Below that are the
1327         individual configuration entries.
1328       </para>
1329       <para>
1330         At the bottom of the dialog, there are four buttons:
1331       </para>
1332       <itemizedlist>
1333         <listitem>
1334           <para>
1335             Save. This writes any changes to the
1336             configuration parameter block in flash memory. If you don't
1337             press this button, any changes you make will be lost.
1338           </para>
1339         </listitem>
1340         <listitem>
1341           <para>
1342             Reset. This resets the dialog to the most recently saved values,
1343             erasing any changes you have made.
1344           </para>
1345         </listitem>
1346         <listitem>
1347           <para>
1348             Reboot. This reboots the device. Use this to
1349             switch from idle to pad mode by rebooting once the rocket is
1350             oriented for flight.
1351           </para>
1352         </listitem>
1353         <listitem>
1354           <para>
1355             Close. This closes the dialog. Any unsaved changes will be
1356             lost.
1357           </para>
1358         </listitem>
1359       </itemizedlist>
1360       <para>
1361         The rest of the dialog contains the parameters to be configured.
1362       </para>
1363       <section>
1364         <title>Main Deploy Altitude</title>
1365         <para>
1366           This sets the altitude (above the recorded pad altitude) at
1367           which the 'main' igniter will fire. The drop-down menu shows
1368           some common values, but you can edit the text directly and
1369           choose whatever you like. If the apogee charge fires below
1370           this altitude, then the main charge will fire two seconds
1371           after the apogee charge fires.
1372         </para>
1373       </section>
1374       <section>
1375         <title>Apogee Delay</title>
1376         <para>
1377           When flying redundant electronics, it's often important to
1378           ensure that multiple apogee charges don't fire at precisely
1379           the same time as that can over pressurize the apogee deployment
1380           bay and cause a structural failure of the air-frame. The Apogee
1381           Delay parameter tells the flight computer to fire the apogee
1382           charge a certain number of seconds after apogee has been
1383           detected.
1384         </para>
1385       </section>
1386       <section>
1387         <title>Radio Frequency</title>
1388         <para>
1389           This configures which of the configured frequencies to use for both
1390           telemetry and packet command mode. Note that if you set this
1391           value via packet command mode, you will have to reconfigure
1392           the TeleDongle frequency before you will be able to use packet
1393           command mode again.
1394         </para>
1395       </section>
1396       <section>
1397         <title>Radio Calibration</title>
1398         <para>
1399           The radios in every Altus Metrum device are calibrated at the
1400           factory to ensure that they transmit and receive on the
1401           specified frequency. You can adjust that
1402           calibration by changing this value. To change the TeleDongle's
1403           calibration, you must reprogram the unit completely.
1404         </para>
1405       </section>
1406       <section>
1407         <title>Callsign</title>
1408         <para>
1409           This sets the call sign included in each telemetry packet. Set this
1410           as needed to conform to your local radio regulations.
1411         </para>
1412       </section>
1413       <section>
1414         <title>Maximum Flight Log Size</title>
1415         <para>
1416           This sets the space (in kilobytes) allocated for each flight
1417           log. The available space will be divided into chunks of this
1418           size. A smaller value will allow more flights to be stored,
1419           a larger value will record data from longer flights.
1420         </para>
1421         <para>
1422           During ascent, TeleMetrum records barometer and
1423           accelerometer values 100 times per second, other analog
1424           information (voltages and temperature) 6 times per second
1425           and GPS data once per second. During descent, the non-GPS
1426           data is recorded 1/10th as often. Each barometer +
1427           accelerometer record takes 8 bytes.
1428         </para>
1429         <para>
1430           The default, 192kB, will store over 200 seconds of data at
1431           the ascent rate, or over 2000 seconds of data at the descent
1432           rate. That's plenty for most flights. This leaves enough
1433           storage for five flights in a 1MB system, or 10 flights in a
1434           2MB system.
1435         </para>
1436         <para>
1437           The configuration block takes the last available block of
1438           memory, on v1.0 boards that's just 256 bytes. However, the
1439           flash part on the v1.1 boards uses 64kB for each block.
1440         </para>
1441         <para>
1442            TeleMini has 5kB of on-board storage, which is plenty for a
1443            single flight. Make sure you download and delete the data
1444            before a subsequent flight or it will not log any data.
1445         </para>
1446       </section>
1447       <section>
1448         <title>Ignite Mode</title>
1449         <para>
1450           TeleMetrum and TeleMini provide two igniter channels as they
1451           were originally designed as dual-deploy flight
1452           computers. This configuration parameter allows the two
1453           channels to be used in different configurations.
1454         </para>
1455         <itemizedlist>
1456           <listitem>
1457             <para>
1458               Dual Deploy. This is the usual mode of operation; the
1459               'apogee' channel is fired at apogee and the 'main'
1460               channel at the height above ground specified by the
1461               'Main Deploy Altitude' during descent.
1462             </para>
1463           </listitem>
1464           <listitem>
1465             <para>
1466               Redundant Apogee. This fires both channels at
1467               apogee, the 'apogee' channel first followed after a two second
1468               delay by the 'main' channel.
1469             </para>
1470           </listitem>
1471           <listitem>
1472             <para>
1473               Redundant Main. This fires both channels at the
1474               height above ground specified by the Main Deploy
1475               Altitude setting during descent. The 'apogee'
1476               channel is fired first, followed after a two second
1477               delay by the 'main' channel.
1478             </para>
1479           </listitem>
1480         </itemizedlist>
1481       </section>
1482       <section>
1483         <title>Pad Orientation</title>
1484         <para>
1485           Because it includes an accelerometer, TeleMetrum is
1486           sensitive to the orientation of the board. By default, it
1487           expects the antenna end to point forward. This parameter
1488           allows that default to be changed, permitting the board to
1489           be mounted with the antenna pointing aft instead.
1490         </para>
1491         <itemizedlist>
1492           <listitem>
1493             <para>
1494               Antenna Up. In this mode, the antenna end of the
1495               TeleMetrum board must point forward, in line with the
1496               expected flight path.
1497             </para>
1498           </listitem>
1499           <listitem>
1500             <para>
1501               Antenna Down. In this mode, the antenna end of the
1502               TeleMetrum board must point aft, in line with the
1503               expected flight path.
1504             </para>
1505           </listitem>
1506         </itemizedlist>
1507       </section>
1508     </section>
1509     <section>
1510       <title>Configure AltosUI</title>
1511       <para>
1512         This button presents a dialog so that you can configure the AltosUI global settings.
1513       </para>
1514       <section>
1515         <title>Voice Settings</title>
1516         <para>
1517           AltosUI provides voice announcements during flight so that you
1518           can keep your eyes on the sky and still get information about
1519           the current flight status. However, sometimes you don't want
1520           to hear them.
1521         </para>
1522         <itemizedlist>
1523           <listitem>
1524             <para>Enable—turns all voice announcements on and off</para>
1525           </listitem>
1526           <listitem>
1527             <para>
1528               Test Voice—Plays a short message allowing you to verify
1529               that the audio system is working and the volume settings
1530               are reasonable
1531             </para>
1532           </listitem>
1533         </itemizedlist>
1534       </section>
1535       <section>
1536         <title>Log Directory</title>
1537         <para>
1538           AltosUI logs all telemetry data and saves all TeleMetrum flash
1539           data to this directory. This directory is also used as the
1540           staring point when selecting data files for display or export.
1541         </para>
1542         <para>
1543           Click on the directory name to bring up a directory choosing
1544           dialog, select a new directory and click 'Select Directory' to
1545           change where AltosUI reads and writes data files.
1546         </para>
1547       </section>
1548       <section>
1549         <title>Callsign</title>
1550         <para>
1551           This value is used in command packet mode and is transmitted
1552           in each packet sent from TeleDongle and received from
1553           TeleMetrum. It is not used in telemetry mode as that transmits
1554           packets only from TeleMetrum to TeleDongle. Configure this
1555           with the AltosUI operators call sign as needed to comply with
1556           your local radio regulations.
1557         </para>
1558       </section>
1559       <section>
1560         <title>Font Size</title>
1561         <para>
1562           Selects the set of fonts used in the flight monitor
1563           window. Choose between the small, medium and large sets.
1564         </para>
1565       </section>
1566       <section>
1567         <title>Serial Debug</title>
1568         <para>
1569           This causes all communication with a connected device to be
1570           dumped to the console from which AltosUI was started. If
1571           you've started it from an icon or menu entry, the output
1572           will simply be discarded. This mode can be useful to debug
1573           various serial communication issues.
1574         </para>
1575       </section>
1576       <section>
1577         <title>Manage Frequencies</title>
1578         <para>
1579           This brings up a dialog where you can configure the set of
1580           frequencies shown in the various frequency menus. You can
1581           add as many as you like, or even reconfigure the default
1582           set. Changing this list does not affect the frequency
1583           settings of any devices, it only changes the set of
1584           frequencies shown in the menus.
1585         </para>
1586       </section>
1587     </section>
1588     <section>
1589       <title>Flash Image</title>
1590       <para>
1591         This reprograms any Altus Metrum device by using a TeleMetrum
1592         or TeleDongle as a programming dongle. Please read the
1593         directions for flashing devices in the Updating Device
1594         Firmware section above
1595       </para>
1596       <para>
1597         Once you have the programmer and target devices connected,
1598         push the 'Flash Image' button. That will present a dialog box
1599         listing all of the connected devices. Carefully select the
1600         programmer device, not the device to be programmed.
1601       </para>
1602       <para>
1603         Next, select the image to flash to the device. These are named
1604         with the product name and firmware version. The file selector
1605         will start in the directory containing the firmware included
1606         with the AltosUI package. Navigate to the directory containing
1607         the desired firmware if it isn't there.
1608       </para>
1609       <para>
1610         Next, a small dialog containing the device serial number and
1611         RF calibration values should appear. If these values are
1612         incorrect (possibly due to a corrupted image in the device),
1613         enter the correct values here.
1614       </para>
1615       <para>
1616         Finally, a dialog containing a progress bar will follow the
1617         programming process.
1618       </para>
1619       <para>
1620         When programming is complete, the target device will
1621         reboot. Note that if the target device is connected via USB, you
1622         will have to unplug it and then plug it back in for the USB
1623         connection to reset so that you can communicate with the device
1624         again.
1625       </para>
1626     </section>
1627     <section>
1628       <title>Fire Igniter</title>
1629       <para>
1630         This activates the igniter circuits in TeleMetrum to help test
1631         recovery systems deployment. Because this command can operate
1632         over the Packet Command Link, you can prepare the rocket as
1633         for flight and then test the recovery system without needing
1634         to snake wires inside the air-frame.
1635       </para>
1636       <para>
1637         Selecting the 'Fire Igniter' button brings up the usual device
1638         selection dialog. Pick the desired TeleDongle or TeleMetrum
1639         device. This brings up another window which shows the current
1640         continuity test status for both apogee and main charges.
1641       </para>
1642       <para>
1643         Next, select the desired igniter to fire. This will enable the
1644         'Arm' button.
1645       </para>
1646       <para>
1647         Select the 'Arm' button. This enables the 'Fire' button. The
1648         word 'Arm' is replaced by a countdown timer indicating that
1649         you have 10 seconds to press the 'Fire' button or the system
1650         will deactivate, at which point you start over again at
1651         selecting the desired igniter.
1652       </para>
1653     </section>
1654     <section>
1655       <title>Scan Channels</title>
1656       <para>
1657         This listens for telemetry packets on all of the configured
1658         frequencies, displaying information about each device it
1659         receives a packet from. You can select which of the three
1660         telemetry formats should be tried; by default, it only listens
1661         for the standard telemetry packets used in v1.0 and later
1662         firmware.
1663       </para>
1664     </section>
1665     <section>
1666       <title>Load Maps</title>
1667       <para>
1668         Before heading out to a new launch site, you can use this to
1669         load satellite images in case you don't have internet
1670         connectivity at the site. This loads a fairly large area
1671         around the launch site, which should cover any flight you're likely to make.
1672       </para>
1673       <para>
1674         There's a drop-down menu of launch sites we know about; if
1675         your favorites aren't there, please let us know the lat/lon
1676         and name of the site. The contents of this list are actually
1677         downloaded at run-time, so as new sites are sent in, they'll
1678         get automatically added to this list.
1679       </para>
1680       <para>
1681         If the launch site isn't in the list, you can manually enter the lat/lon values
1682       </para>
1683       <para>
1684         Clicking the 'Load Map' button will fetch images from Google
1685         Maps; note that Google limits how many images you can fetch at
1686         once, so if you load more than one launch site, you may get
1687         some gray areas in the map which indicate that Google is tired
1688         of sending data to you. Try again later.
1689       </para>
1690     </section>
1691     <section>
1692       <title>Monitor Idle</title>
1693       <para>
1694         This brings up a dialog similar to the Monitor Flight UI,
1695         except it works with the altimeter in "idle" mode by sending
1696         query commands to discover the current state rather than
1697         listening for telemetry packets.
1698       </para>
1699     </section>
1700   </chapter>
1701   <chapter>
1702     <title>Using Altus Metrum Products</title>
1703     <section>
1704       <title>Being Legal</title>
1705       <para>
1706         First off, in the US, you need an <ulink url="http://www.altusmetrum.org/Radio/">amateur radio license</ulink> or
1707         other authorization to legally operate the radio transmitters that are part
1708         of our products.
1709       </para>
1710       </section>
1711       <section>
1712         <title>In the Rocket</title>
1713         <para>
1714           In the rocket itself, you just need a <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleMetrum/">TeleMetrum</ulink> or
1715           <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleMini/">TeleMini</ulink> board and
1716           a Li-Po rechargeable battery.  An 860mAh battery weighs less than a 9V
1717           alkaline battery, and will run a TeleMetrum for hours.
1718           A 110mAh battery weighs less than a triple A battery and will run a TeleMetrum for
1719           a few hours, or a TeleMini for much (much) longer.
1720         </para>
1721         <para>
1722           By default, we ship the altimeters with a simple wire antenna.  If your
1723           electronics bay or the air-frame it resides within is made of carbon fiber,
1724           which is opaque to RF signals, you may choose to have an SMA connector
1725           installed so that you can run a coaxial cable to an antenna mounted
1726           elsewhere in the rocket.
1727         </para>
1728       </section>
1729       <section>
1730         <title>On the Ground</title>
1731         <para>
1732           To receive the data stream from the rocket, you need an antenna and short
1733           feed-line connected to one of our <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleDongle/">TeleDongle</ulink> units.  The
1734           TeleDongle in turn plugs directly into the USB port on a notebook
1735           computer.  Because TeleDongle looks like a simple serial port, your computer
1736           does not require special device drivers... just plug it in.
1737         </para>
1738         <para>
1739           The GUI tool, AltosUI, is written in Java and runs across
1740           Linux, Mac OS and Windows. There's also a suite of C tools
1741           for Linux which can perform most of the same tasks.
1742         </para>
1743         <para>
1744           After the flight, you can use the radio link to extract the more detailed data
1745           logged in either TeleMetrum or TeleMini devices, or you can use a mini USB cable to plug into the
1746           TeleMetrum board directly.  Pulling out the data without having to open up
1747           the rocket is pretty cool!  A USB cable is also how you charge the Li-Po
1748           battery, so you'll want one of those anyway... the same cable used by lots
1749           of digital cameras and other modern electronic stuff will work fine.
1750         </para>
1751         <para>
1752           If your TeleMetrum-equipped rocket lands out of sight, you may enjoy having a hand-held GPS
1753           receiver, so that you can put in a way-point for the last reported rocket
1754           position before touch-down.  This makes looking for your rocket a lot like
1755           Geo-Caching... just go to the way-point and look around starting from there.
1756         </para>
1757         <para>
1758           You may also enjoy having a ham radio "HT" that covers the 70cm band... you
1759           can use that with your antenna to direction-find the rocket on the ground
1760           the same way you can use a Walston or Beeline tracker.  This can be handy
1761           if the rocket is hiding in sage brush or a tree, or if the last GPS position
1762           doesn't get you close enough because the rocket dropped into a canyon, or
1763           the wind is blowing it across a dry lake bed, or something like that...  Keith
1764           and Bdale both currently own and use the Yaesu VX-7R at launches.
1765         </para>
1766         <para>
1767           So, to recap, on the ground the hardware you'll need includes:
1768           <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1769             <listitem>
1770               an antenna and feed-line
1771             </listitem>
1772             <listitem>
1773               a TeleDongle
1774             </listitem>
1775             <listitem>
1776               a notebook computer
1777             </listitem>
1778             <listitem>
1779               optionally, a hand-held GPS receiver
1780             </listitem>
1781             <listitem>
1782               optionally, an HT or receiver covering 435 MHz
1783             </listitem>
1784           </orderedlist>
1785         </para>
1786         <para>
1787           The best hand-held commercial directional antennas we've found for radio
1788           direction finding rockets are from
1789           <ulink url="http://www.arrowantennas.com/" >
1790             Arrow Antennas.
1791           </ulink>
1792           The 440-3 and 440-5 are both good choices for finding a
1793           TeleMetrum- or TeleMini- equipped rocket when used with a suitable 70cm HT.
1794         </para>
1795       </section>
1796       <section>
1797         <title>Data Analysis</title>
1798         <para>
1799           Our software makes it easy to log the data from each flight, both the
1800           telemetry received during the flight itself, and the more
1801           complete data log recorded in the flash memory on the altimeter
1802           board.  Once this data is on your computer, our post-flight tools make it
1803           easy to quickly get to the numbers everyone wants, like apogee altitude,
1804           max acceleration, and max velocity.  You can also generate and view a
1805           standard set of plots showing the altitude, acceleration, and
1806           velocity of the rocket during flight.  And you can even export a TeleMetrum data file
1807           usable with Google Maps and Google Earth for visualizing the flight path
1808           in two or three dimensions!
1809         </para>
1810         <para>
1811           Our ultimate goal is to emit a set of files for each flight that can be
1812           published as a web page per flight, or just viewed on your local disk with
1813           a web browser.
1814         </para>
1815       </section>
1816       <section>
1817         <title>Future Plans</title>
1818         <para>
1819           In the future, we intend to offer "companion boards" for the rocket that will
1820           plug in to TeleMetrum to collect additional data, provide more pyro channels,
1821           and so forth.  A reference design for a companion board will be documented
1822           soon, and will be compatible with open source Arduino programming tools.
1823         </para>
1824         <para>
1825           We are also working on the design of a hand-held ground terminal that will
1826           allow monitoring the rocket's status, collecting data during flight, and
1827           logging data after flight without the need for a notebook computer on the
1828           flight line.  Particularly since it is so difficult to read most notebook
1829           screens in direct sunlight, we think this will be a great thing to have.
1830         </para>
1831         <para>
1832           Because all of our work is open, both the hardware designs and the software,
1833           if you have some great idea for an addition to the current Altus Metrum family,
1834           feel free to dive in and help!  Or let us know what you'd like to see that
1835           we aren't already working on, and maybe we'll get excited about it too...
1836         </para>
1837     </section>
1838   </chapter>
1839   <chapter>
1840     <title>Altimeter Installation Recommendations</title>
1841     <para>
1842       Building high-power rockets that fly safely is hard enough. Mix
1843       in some sophisticated electronics and a bunch of radio energy
1844       and oftentimes you find few perfect solutions. This chapter
1845       contains some suggestions about how to install Altus Metrum
1846       products into the rocket air-frame, including how to safely and
1847       reliably mix a variety of electronics into the same air-frame.
1848     </para>
1849     <section>
1850       <title>Mounting the Altimeter</title>
1851       <para>
1852         The first consideration is to ensure that the altimeter is
1853         securely fastened to the air-frame. For TeleMetrum, we use
1854         nylon standoffs and nylon screws; they're good to at least 50G
1855         and cannot cause any electrical issues on the board. For
1856         TeleMini, we usually cut small pieces of 1/16" balsa to fit
1857         under the screw holes, and then take 2x56 nylon screws and
1858         screw them through the TeleMini mounting holes, through the
1859         balsa and into the underlying material.
1860       </para>
1861       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1862         <listitem>
1863           Make sure TeleMetrum is aligned precisely along the axis of
1864           acceleration so that the accelerometer can accurately
1865           capture data during the flight.
1866         </listitem>
1867         <listitem>
1868           Watch for any metal touching components on the
1869           board. Shorting out connections on the bottom of the board
1870           can cause the altimeter to fail during flight.
1871         </listitem>
1872       </orderedlist>
1873     </section>
1874     <section>
1875       <title>Dealing with the Antenna</title>
1876       <para>
1877         The antenna supplied is just a piece of solid, insulated,
1878         wire. If it gets damaged or broken, it can be easily
1879         replaced. It should be kept straight and not cut; bending or
1880         cutting it will change the resonant frequency and/or
1881         impedance, making it a less efficient radiator and thus
1882         reducing the range of the telemetry signal.
1883       </para>
1884       <para>
1885         Keeping metal away from the antenna will provide better range
1886         and a more even radiation pattern. In most rockets, it's not
1887         entirely possible to isolate the antenna from metal
1888         components; there are often bolts, all-thread and wires from other
1889         electronics to contend with. Just be aware that the more stuff
1890         like this around the antenna, the lower the range.
1891       </para>
1892       <para>
1893         Make sure the antenna is not inside a tube made or covered
1894         with conducting material. Carbon fiber is the most common
1895         culprit here -- CF is a good conductor and will effectively
1896         shield the antenna, dramatically reducing signal strength and
1897         range. Metallic flake paint is another effective shielding
1898         material which is to be avoided around any antennas.
1899       </para>
1900       <para>
1901         If the ebay is large enough, it can be convenient to simply
1902         mount the altimeter at one end and stretch the antenna out
1903         inside. Taping the antenna to the sled can keep it straight
1904         under acceleration. If there are metal rods, keep the
1905         antenna as far away as possible.
1906       </para>
1907       <para>
1908         For a shorter ebay, it's quite practical to have the antenna
1909         run through a bulkhead and into an adjacent bay. Drill a small
1910         hole in the bulkhead, pass the antenna wire through it and
1911         then seal it up with glue or clay. We've also used acrylic
1912         tubing to create a cavity for the antenna wire. This works a
1913         bit better in that the antenna is known to stay straight and
1914         not get folded by recovery components in the bay. Angle the
1915         tubing towards the side wall of the rocket and it ends up
1916         consuming very little space.
1917       </para>
1918       <para>
1919         If you need to place the antenna at a distance from the
1920         altimeter, you can replace the antenna with an edge-mounted
1921         SMA connector, and then run 50Ω coax from the board to the
1922         antenna. Building a remote antenna is beyond the scope of this
1923         manual.
1924       </para>
1925     </section>
1926     <section>
1927       <title>Preserving GPS Reception</title>
1928       <para>
1929         The GPS antenna and receiver in TeleMetrum are highly
1930         sensitive and normally have no trouble tracking enough
1931         satellites to provide accurate position information for
1932         recovering the rocket. However, there are many ways to
1933         attenuate the GPS signal.
1934       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1935         <listitem>
1936           Conductive tubing or coatings. Carbon fiber and metal
1937           tubing, or metallic paint will all dramatically attenuate the
1938           GPS signal. We've never heard of anyone successfully
1939           receiving GPS from inside these materials.
1940         </listitem>
1941         <listitem>
1942           Metal components near the GPS patch antenna. These will
1943           de-tune the patch antenna, changing the resonant frequency
1944           away from the L1 carrier and reduce the effectiveness of the
1945           antenna. You can place as much stuff as you like beneath the
1946           antenna as that's covered with a ground plane. But, keep
1947           wires and metal out from above the patch antenna.
1948         </listitem>
1949       </orderedlist>
1950       </para>
1951     </section>
1952     <section>
1953       <title>Radio Frequency Interference</title>
1954       <para>
1955         Any altimeter will generate RFI; the digital circuits use
1956         high-frequency clocks that spray radio interference across a
1957         wide band. Altusmetrum altimeters generate intentional radio
1958         signals as well, increasing the amount of RF energy around the board.
1959       </para>
1960       <para>
1961         Rocketry altimeters also use precise sensors measuring air
1962         pressure and acceleration. Tiny changes in voltage can cause
1963         these sensor readings to vary by a huge amount. When the
1964         sensors start mis-reporting data, the altimeter can either
1965         fire the igniters at the wrong time, or not fire them at all.
1966       </para>
1967       <para>
1968         Voltages are induced when radio frequency energy is
1969         transmitted from one circuit to another. Here are things that
1970         increase the induced voltage and current:
1971       </para>
1972       <itemizedlist>
1973         <listitem>
1974           Keep wires from different circuits apart. Moving circuits
1975           further apart will reduce RFI.
1976         </listitem>
1977         <listitem>
1978           Avoid parallel wires from different circuits. The longer two
1979           wires run parallel to one another, the larger the amount of
1980           transferred energy. Cross wires at right angles to reduce
1981           RFI.
1982         </listitem>
1983         <listitem>
1984           Twist wires from the same circuits. Two wires the same
1985           distance from the transmitter will get the same amount of
1986           induced energy which will then cancel out. Any time you have
1987           a wire pair running together, twist the pair together to
1988           even out distances and reduce RFI. For altimeters, this
1989           includes battery leads, switch hookups and igniter
1990           circuits.
1991         </listitem>
1992         <listitem>
1993           Avoid resonant lengths. Know what frequencies are present
1994           in the environment and avoid having wire lengths near a
1995           natural resonant length. Altusmetrum products transmit on the
1996           70cm amateur band, so you should avoid lengths that are a
1997           simple ratio of that length; essentially any multiple of 1/4
1998           of the wavelength (17.5cm).
1999         </listitem>
2000       </itemizedlist>
2001     </section>
2002     <section>
2003       <title>The Barometric Sensor</title>
2004       <para>
2005         Altusmetrum altimeters measure altitude with a barometric
2006         sensor, essentially measuring the amount of air above the
2007         rocket to figure out how high it is. A large number of
2008         measurements are taken as the altimeter initializes itself to
2009         figure out the pad altitude. Subsequent measurements are then
2010         used to compute the height above the pad.
2011       </para>
2012       <para>
2013         To accurately measure atmospheric pressure, the ebay
2014         containing the altimeter must be vented outside the
2015         air-frame. The vent must be placed in a region of linear
2016         airflow, smooth and not in an area of increasing or decreasing
2017         pressure.
2018       </para>
2019       <para>
2020         The barometric sensor in the altimeter is quite sensitive to
2021         chemical damage from the products of APCP or BP combustion, so
2022         make sure the ebay is carefully sealed from any compartment
2023         which contains ejection charges or motors.
2024       </para>
2025     </section>
2026     <section>
2027       <title>Ground Testing</title>
2028       <para>
2029         The most important aspect of any installation is careful
2030         ground testing. Bringing an air-frame up to the LCO table which
2031         hasn't been ground tested can lead to delays or ejection
2032         charges firing on the pad, or, even worse, a recovery system
2033         failure.
2034       </para>
2035       <para>
2036         Do a 'full systems' test that includes wiring up all igniters
2037         without any BP and turning on all of the electronics in flight
2038         mode. This will catch any mistakes in wiring and any residual
2039         RFI issues that might accidentally fire igniters at the wrong
2040         time. Let the air-frame sit for several minutes, checking for
2041         adequate telemetry signal strength and GPS lock.
2042       </para>
2043       <para>
2044         Ground test the ejection charges. Prepare the rocket for
2045         flight, loading ejection charges and igniters. Completely
2046         assemble the air-frame and then use the 'Fire Igniters'
2047         interface through a TeleDongle to command each charge to
2048         fire. Make sure the charge is sufficient to robustly separate
2049         the air-frame and deploy the recovery system.
2050       </para>
2051     </section>
2052   </chapter>
2053   <chapter>
2054     <title>Hardware Specifications</title>
2055     <section>
2056       <title>TeleMetrum Specifications</title>
2057       <itemizedlist>
2058         <listitem>
2059           <para>
2060             Recording altimeter for model rocketry.
2061           </para>
2062         </listitem>
2063         <listitem>
2064           <para>
2065             Supports dual deployment (can fire 2 ejection charges).
2066           </para>
2067         </listitem>
2068         <listitem>
2069           <para>
2070             70cm ham-band transceiver for telemetry down-link.
2071           </para>
2072         </listitem>
2073         <listitem>
2074           <para>
2075             Barometric pressure sensor good to 45k feet MSL.
2076           </para>
2077         </listitem>
2078         <listitem>
2079           <para>
2080             1-axis high-g accelerometer for motor characterization, capable of
2081             +/- 50g using default part.
2082           </para>
2083         </listitem>
2084         <listitem>
2085           <para>
2086             On-board, integrated GPS receiver with 5Hz update rate capability.
2087           </para>
2088         </listitem>
2089         <listitem>
2090           <para>
2091             On-board 1 megabyte non-volatile memory for flight data storage.
2092           </para>
2093         </listitem>
2094         <listitem>
2095           <para>
2096             USB interface for battery charging, configuration, and data recovery.
2097           </para>
2098         </listitem>
2099         <listitem>
2100           <para>
2101             Fully integrated support for Li-Po rechargeable batteries.
2102           </para>
2103         </listitem>
2104         <listitem>
2105           <para>
2106             Uses Li-Po to fire e-matches, can be modified to support 
2107             optional separate pyro battery if needed.
2108           </para>
2109         </listitem>
2110         <listitem>
2111           <para>
2112             2.75 x 1 inch board designed to fit inside 29mm air-frame coupler tube.
2113           </para>
2114         </listitem>
2115       </itemizedlist>
2116     </section>
2117     <section>
2118       <title>TeleMini Specifications</title>
2119       <itemizedlist>
2120         <listitem>
2121           <para>
2122             Recording altimeter for model rocketry.
2123           </para>
2124         </listitem>
2125         <listitem>
2126           <para>
2127             Supports dual deployment (can fire 2 ejection charges).
2128           </para>
2129         </listitem>
2130         <listitem>
2131           <para>
2132             70cm ham-band transceiver for telemetry down-link.
2133           </para>
2134         </listitem>
2135         <listitem>
2136           <para>
2137             Barometric pressure sensor good to 45k feet MSL.
2138           </para>
2139         </listitem>
2140         <listitem>
2141           <para>
2142             On-board 5 kilobyte non-volatile memory for flight data storage.
2143           </para>
2144         </listitem>
2145         <listitem>
2146           <para>
2147             RF interface for battery charging, configuration, and data recovery.
2148           </para>
2149         </listitem>
2150         <listitem>
2151           <para>
2152             Support for Li-Po rechargeable batteries, using an external charger.
2153           </para>
2154         </listitem>
2155         <listitem>
2156           <para>
2157             Uses Li-Po to fire e-matches, can be modified to support 
2158             optional separate pyro battery if needed.
2159           </para>
2160         </listitem>
2161         <listitem>
2162           <para>
2163             1.5 x .5 inch board designed to fit inside 18mm air-frame coupler tube.
2164           </para>
2165         </listitem>
2166       </itemizedlist>
2167     </section>
2168   </chapter>
2169   <chapter>
2170     <title>FAQ</title>
2171       <para>
2172         TeleMetrum seems to shut off when disconnected from the
2173         computer.  Make sure the battery is adequately charged.  Remember the
2174         unit will pull more power than the USB port can deliver before the
2175         GPS enters "locked" mode.  The battery charges best when TeleMetrum
2176         is turned off.
2177       </para>
2178       <para>
2179         It's impossible to stop the TeleDongle when it's in "p" mode, I have
2180         to unplug the USB cable?  Make sure you have tried to "escape out" of
2181         this mode.  If this doesn't work the reboot procedure for the
2182         TeleDongle *is* to simply unplug it. 'cu' however will retain it's
2183         outgoing buffer IF your "escape out" ('~~') does not work.
2184         At this point using either 'ao-view' (or possibly
2185         'cutemon') instead of 'cu' will 'clear' the issue and allow renewed
2186         communication.
2187       </para>
2188       <para>
2189         The amber LED (on the TeleMetrum) lights up when both
2190         battery and USB are connected. Does this mean it's charging?
2191         Yes, the yellow LED indicates the charging at the 'regular' rate.
2192         If the led is out but the unit is still plugged into a USB port,
2193         then the battery is being charged at a 'trickle' rate.
2194       </para>
2195       <para>
2196         There are no "dit-dah-dah-dit" sound or lights like the manual mentions?
2197         That's the "pad" mode.  Weak batteries might be the problem.
2198         It is also possible that the TeleMetrum is horizontal and the output
2199         is instead a "dit-dit" meaning 'idle'. For TeleMini, it's possible that
2200         it received a command packet which would have left it in "pad" mode.
2201       </para>
2202       <para>
2203         How do I save flight data?
2204         Live telemetry is written to file(s) whenever AltosUI is connected
2205         to the TeleDongle.  The file area defaults to ~/TeleMetrum
2206         but is easily changed using the menus in AltosUI. The files that
2207         are written end in '.telem'. The after-flight
2208         data-dumped files will end in .eeprom and represent continuous data
2209         unlike the .telem files that are subject to losses
2210         along the RF data path.
2211         See the above instructions on what and how to save the eeprom stored
2212         data after physically retrieving your altimeter.  Make sure to save
2213         the on-board data after each flight; while the TeleMetrum can store
2214         multiple flights, you never know when you'll lose the altimeter...
2215       </para>
2216   </chapter>
2217   <appendix>
2218     <title>Notes for Older Software</title>
2219     <para>
2220       <emphasis>
2221       Before AltosUI was written, using Altus Metrum devices required
2222       some finesse with the Linux command line. There was a limited
2223       GUI tool, ao-view, which provided functionality similar to the
2224       Monitor Flight window in AltosUI, but everything else was a
2225       fairly 80's experience. This appendix includes documentation for
2226       using that software.
2227       </emphasis>
2228     </para>
2229     <para>
2230       Both TeleMetrum and TeleDongle can be directly communicated
2231       with using USB ports. The first thing you should try after getting
2232       both units plugged into to your computer's USB port(s) is to run
2233       'ao-list' from a terminal-window to see what port-device-name each
2234       device has been assigned by the operating system.
2235       You will need this information to access the devices via their
2236       respective on-board firmware and data using other command line
2237       programs in the AltOS software suite.
2238     </para>
2239     <para>
2240       TeleMini can be communicated with through a TeleDongle device
2241       over the radio link. When first booted, TeleMini listens for a
2242       TeleDongle device and if it receives a packet, it goes into
2243       'idle' mode. Otherwise, it goes into 'pad' mode and waits to be
2244       launched. The easiest way to get it talking is to start the
2245       communication link on the TeleDongle and the power up the
2246       TeleMini board.
2247     </para>
2248     <para>
2249       To access the device's firmware for configuration you need a terminal
2250       program such as you would use to talk to a modem.  The software
2251       authors prefer using the program 'cu' which comes from the UUCP package
2252       on most Unix-like systems such as Linux.  An example command line for
2253       cu might be 'cu -l /dev/ttyACM0', substituting the correct number
2254       indicated from running the
2255       ao-list program.  Another reasonable terminal program for Linux is
2256       'cutecom'.  The default 'escape'
2257       character used by CU (i.e. the character you use to
2258       issue commands to cu itself instead of sending the command as input
2259       to the connected device) is a '~'. You will need this for use in
2260       only two different ways during normal operations. First is to exit
2261       the program by sending a '~.' which is called a 'escape-disconnect'
2262       and allows you to close-out from 'cu'. The
2263       second use will be outlined later.
2264     </para>
2265     <para>
2266       All of the Altus Metrum devices share the concept of a two level
2267       command set in their firmware.
2268       The first layer has several single letter commands. Once
2269       you are using 'cu' (or 'cutecom') sending (typing) a '?'
2270       returns a full list of these
2271       commands. The second level are configuration sub-commands accessed
2272       using the 'c' command, for
2273       instance typing 'c?' will give you this second level of commands
2274       (all of which require the
2275       letter 'c' to access).  Please note that most configuration options
2276       are stored only in Flash memory; TeleDongle doesn't provide any storage
2277       for these options and so they'll all be lost when you unplug it.
2278     </para>
2279     <para>
2280       Try setting these configuration ('c' or second level menu) values.  A good
2281       place to start is by setting your call sign.  By default, the boards
2282       use 'N0CALL' which is cute, but not exactly legal!
2283       Spend a few minutes getting comfortable with the units, their
2284       firmware, and 'cu' (or possibly 'cutecom').
2285       For instance, try to send
2286       (type) a 'c r 2' and verify the channel change by sending a 'c s'.
2287       Verify you can connect and disconnect from the units while in your
2288       terminal program by sending the escape-disconnect mentioned above.
2289     </para>
2290     <para>
2291       Note that the 'reboot' command, which is very useful on the altimeters,
2292       will likely just cause problems with the dongle.  The *correct* way
2293       to reset the dongle is just to unplug and re-plug it.
2294     </para>
2295     <para>
2296       A fun thing to do at the launch site and something you can do while
2297       learning how to use these units is to play with the radio link access
2298       between an altimeter and the TeleDongle.  Be aware that you *must* create
2299       some physical separation between the devices, otherwise the link will
2300       not function due to signal overload in the receivers in each device.
2301     </para>
2302     <para>
2303       Now might be a good time to take a break and read the rest of this
2304       manual, particularly about the two "modes" that the altimeters
2305       can be placed in. TeleMetrum uses the position of the device when booting
2306       up will determine whether the unit is in "pad" or "idle" mode. TeleMini
2307       enters "idle" mode when it receives a command packet within the first 5 seconds
2308       of being powered up, otherwise it enters "pad" mode.
2309     </para>
2310     <para>
2311       You can access an altimeter in idle mode from the TeleDongle's USB
2312       connection using the radio link
2313       by issuing a 'p' command to the TeleDongle. Practice connecting and
2314       disconnecting ('~~' while using 'cu') from the altimeter.  If
2315       you cannot escape out of the "p" command, (by using a '~~' when in
2316       CU) then it is likely that your kernel has issues.  Try a newer version.
2317     </para>
2318     <para>
2319       Using this radio link allows you to configure the altimeter, test
2320       fire e-matches and igniters from the flight line, check pyro-match
2321       continuity and so forth. You can leave the unit turned on while it
2322       is in 'idle mode' and then place the
2323       rocket vertically on the launch pad, walk away and then issue a
2324       reboot command.  The altimeter will reboot and start sending data
2325       having changed to the "pad" mode. If the TeleDongle is not receiving
2326       this data, you can disconnect 'cu' from the TeleDongle using the
2327       procedures mentioned above and THEN connect to the TeleDongle from
2328       inside 'ao-view'. If this doesn't work, disconnect from the
2329       TeleDongle, unplug it, and try again after plugging it back in.
2330     </para>
2331     <para>
2332       In order to reduce the chance of accidental firing of pyrotechnic
2333       charges, the command to fire a charge is intentionally somewhat
2334       difficult to type, and the built-in help is slightly cryptic to
2335       prevent accidental echoing of characters from the help text back at
2336       the board from firing a charge.  The command to fire the apogee
2337       drogue charge is 'i DoIt drogue' and the command to fire the main
2338       charge is 'i DoIt main'.
2339     </para>
2340     <para>
2341       On TeleMetrum, the GPS will eventually find enough satellites, lock in on them,
2342       and 'ao-view' will both auditorily announce and visually indicate
2343       that GPS is ready.
2344       Now you can launch knowing that you have a good data path and
2345       good satellite lock for flight data and recovery.  Remember
2346       you MUST tell ao-view to connect to the TeleDongle explicitly in
2347       order for ao-view to be able to receive data.
2348     </para>
2349     <para>
2350       The altimeters provide RDF (radio direction finding) tones on
2351       the pad, during descent and after landing. These can be used to
2352       locate the rocket using a directional antenna; the signal
2353       strength providing an indication of the direction from receiver to rocket.
2354     </para>
2355     <para>
2356       TeleMetrum also provides GPS trekking data, which can further simplify
2357       locating the rocket once it has landed. (The last good GPS data
2358       received before touch-down will be on the data screen of 'ao-view'.)
2359     </para>
2360     <para>
2361       Once you have recovered the rocket you can download the eeprom
2362       contents using either 'ao-dumplog' (or possibly 'ao-eeprom'), over
2363       either a USB cable or over the radio link using TeleDongle.
2364       And by following the man page for 'ao-postflight' you can create
2365       various data output reports, graphs, and even KML data to see the
2366       flight trajectory in Google-earth. (Moving the viewing angle making
2367       sure to connect the yellow lines while in Google-earth is the proper
2368       technique.)
2369     </para>
2370     <para>
2371       As for ao-view.... some things are in the menu but don't do anything
2372       very useful.  The developers have stopped working on ao-view to focus
2373       on a new, cross-platform ground station program.  So ao-view may or
2374       may not be updated in the future.  Mostly you just use
2375       the Log and Device menus.  It has a wonderful display of the incoming
2376       flight data and I am sure you will enjoy what it has to say to you
2377       once you enable the voice output!
2378     </para>
2379   </appendix>
2380   <appendix
2381       xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude">
2382     <title>Release Notes</title>
2383     <xi:include href="release-notes-1.0.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2384     <xi:include href="release-notes-0.9.2.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2385     <xi:include href="release-notes-0.9.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2386     <xi:include href="release-notes-0.8.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2387     <xi:include href="release-notes-0.7.1.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2388   </appendix>
2389 </book>
2391 <!--  LocalWords:  Altusmetrum
2392 -->