关于地球磁场，多旋翼GPS定点、回航你必须了解的知识。

abin

近来在解答相关疑问时发现大家对地球磁场在GPS定点中的作用非常不了解，另外也不知道磁场为什么会被干扰。
下面就几个图示来说明，地球磁场在多旋翼飞控中，定点与返航的作用展开说明。以及一些基本的地球磁场知识，希望大家有用，减少相关事故产生。


如上图，不管是回航还是定点，都可以理解为从一个点到另外一个点的过程。只是回航这2点的距离很长，而定点这2点的距离很小。从一个点到另外一个点，需要知道2个信息才能进行，一个是这2个点的位置，另外一个就是从这点到另外一个点的方向（走反了，就定点不住了）

在SuperX 这类多旋翼飞控系统中，位置的信息通过GPS得到，而方向信息通过罗盘得到。

那么什么情况下，会不定点呢？
常规大家都会理解为丢卫星，因为卫星没了，就没办法提供位置信息，所以定点失效。SuperX 在卫星没有时，或者卫星不够时红绿双闪，所以非常容易得到一个信息反馈，就是卫星是否丢了。但还有另外一个情况，也会定不住点，那就是罗盘提供的航向错了。原本应该A到B点的，结果越飞越远。

什么时候罗盘会提供错误的航向呢？
无非以下几种可能：
1：罗盘坏了（罗盘不工作，SuperX的黑匣子可以直接看到，数据恒定一般就是罗盘故障了）
2：罗盘就是一个电子指南针，依赖地球微弱的磁场工作。如果地球磁场被干扰，也会输出错误的航向信息。
在说清地球磁场被干扰前，还需要解释下地球磁场和干扰源


上图中是理想的情况下，磁场的指向图。一般在开阔地和高空中，可以有这样的环境。磁场非常干净。


但实际情况呢？没错，实际情况就不那么干净了，在建筑旁边，磁场是非常紊乱的（取决于建筑的大小和材质，以及建筑上的设备）。
这个时候你可能有疑问了，为什么你在建筑物旁边飞行还能定点，没有受影响呢？道理蛮简单的，因为干扰不够大。当磁场偏差几度，十几度的时候，定点还是可以进行的，只是定点可能不够稳定，会来回小范围的跑。再大一点就刷锅，再大一点就定不住了。

那如何避免相关干扰你？
其实避免的最好方式是躲开干扰。因为磁场是屏蔽不掉的。一方面，屏蔽掉磁场后，你的罗盘也不能工作了，因为罗盘就是检测地球磁场得到航向的。另外一方面，屏蔽磁性干扰的方法复杂。所以只能躲开干扰。几乎所有飞控说明书中都会说，要避开矿山、高楼、铁塔飞等飞行，都是指这类干扰罗盘的问题。

但飞行条件往往受限于环境，这个时候，就需要具备一些应急处理方法。SuperX 在算法设计时就考虑了这样的问题，SuperX的传感器参与是梯度的。越高级的模式，传感器参与的越多。如GPS模式下，罗盘就是参与的。但是在姿态模式下，罗盘就不参与了。所以发生定点无法进行时，可以切到姿态模式。就可以避免GPS不必要的错误动作。



罗盘校准又是什么作用呢？
可能你会认为每到一个环境下，校准一次罗盘可以解决干扰问题。对于固定的干扰是的，但是对于环境变化的干扰却不是如此。
罗盘校准的作用是，把罗盘附近的固定干扰采集到。在计算出航向时，减去这些干扰。就可以得到正确的航向。请注意，这里是指固定的干扰，即这个干扰不能变化。那么什么样的干扰是固定的呢？比GPS罗盘模块支架上的铁质螺丝，就是固定的干扰；罗盘元器件下面的焊盘和周围的元器件干扰，就是固定的。这些都可以通过校准来解决。

那什么是不固定的呢？电机的干扰就不是固定的，转速不同，电机的干扰就不一样。电池导线的干扰也属于不固定，因为大电流的导体周围也会产生磁场干扰罗盘。GPS罗盘模块的支高、支远的作用，就是用一定的距离来避开这些变化的干扰。图传等由于发射大功率的无线电波，也会产生变化的磁场。所以也会干扰罗盘。

一个楼房，一座建筑的干扰本来是固定的，但是飞机在不停的变化位置，所以相对飞机来说，楼宇间飞行就是变化的磁场了。只要干扰够大，定点就会受到影响，通过校准罗盘是解决不了这个干扰的。。

最后，拿SuperX的黑匣子数据做下说明（SuperX内置了黑匣子功能，用户可以自行查看）：

上图为地磁正常的飞行。（详细查看：http://www.xaircraft.com/blackbo ... 3428.000_58.1.11.39）


上图为地磁不正常的飞行。（详细查看：http://www.xaircraft.com/blackbo ... 3428.000_64.3.00.17）

椰城往事01

吃棒棒糖的人

罐装~粉肠

学习学习！

aijingling

学习了

蓝魔之夜

哈哈，我不用XA的飞控，不过解释的不错

Lilaq

这个 经典 支持下  

AtomicAir

不错不错，顶一个，磁场干扰对每个飞控都是很大的挑战啊

snowynight

abin 发表于 2013-7-10 02:53
superx的算法性能是否足够的好，正在使用superx的用户心里有杆秤的。不用户忽悠也不用争辩。介于之前您在 ...

请问我的superX在GPS模式下慢速移动然后松杆定点，飞机总会飘好几米回头路才定住，这是咋回事呢……是不是GPS的记忆点跟松杆地点有延迟？

shenlei1605

学习

George_Liu

学习了。

redsnow

嘿嘿。。。支持XA。。。有些事情，解释多了没用。跟着某些人的调子去解释，更没必要。本来就是何患无辞的事情， 好好的技术贴，科普贴，给搞得脏兮兮的。。。。煞风景的事情。。。

怀远※葒薼

学习了

Abyssus

虽然不怎么看的懂 还是谢谢LZ分享学习

巴厘岛

讲得太好了

csbmw

这个不错，替用户解决实际困难，赞一个。

Float

顶贴来了   很好的科普贴！

艾尔

刚刚从wkm 转到 xa+（naza+狗思）希望 abin 出单机安装版的 数据读取软件而不是靠网站上载数据查看，你不知道你家网站打开有多慢嘛。。。。。时好时坏。。。。。wkm+iosd 通过本地回放就挺好。单机可看不用联网。再就是希望 abin 在这个地磁干扰中增加 如果 地磁罗盘干扰超过安全指标应自动悬停低电压降落（这个可以作为一个安全选项从软件开启），这样可以给用户一个选择，就不担心哪个地方地磁好哪个地方地磁不好受干扰了。再就是 切换到这个模式以后 osd上 gps图标通过红色闪烁来表明 收到干扰 或者做个 专用图标闪烁显示，这样用户就明白了。相信地磁还没强大到可以干扰飞控姿态自驾吧，虽然罗盘干扰了但是gps坐标应该没问题啊，通过卫星下来的坐标嘛。干扰后切 悬停，低压降落就ok了，通过 模式可以手工恢复控制。

hapi_5i

现在陀螺靠谱了 gps模式下 降低一点罗盘的权重应该不错
另外还是判断一下的好 ，目前的陀螺水平 积分几十秒的数据应该是没啥问题的

wzaidong

顶技术贴，虽说现在手中只有naza。但这种知识是通用的。赞。

壹壹

Himalaya 发表于 2013-7-10 09:18
赞扫盲贴！
以同样的思维方式，那些列兵低端黑是否也可以想想，为什么别家就没有这样的扫盲贴呢？ 最多只 ...

的确如此，我之前650pro用naza v2....10个起落不到，某天飞江边，飞完最后一趟准备收工回家了，然后返航途中莫名其妙突然斜插进江里.........事后去大疆的某群里问，压根都没人理我...唉.