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無人機運動航迹傾角

生活 更新时间:2024-09-13 05:17:37

整個地球是擁有磁場的,類似常見的磁鐵所形成的完整磁場。地球磁場,近似于把一個磁鐵棒放到地球中心,N極大體上對着地理南極,S極大體對着地理北極。磁極與地理極不完全重合,存在磁偏角。

當然,地球中心是高溫狀态并沒有磁鐵棒,而是通過外核的電子随地球自轉的電流效應(近似于電生磁)産生磁場的。地球磁場屬于電磁場,随地球公轉而不随地球自轉。

地磁信号的特點是使用範圍大,但是強度較低,甚至不到1高斯,所以其非常容易受到其他磁體的幹擾。首先磁感線并不是想象的那樣平滑,每一個地方的磁場都有不同。首先說機體本身,無人機上各個零部件會對地磁有影響。

比如電機本身就有磁性,再比如螺絲、蜂鳴器、大功率天線、大電流的動力線等都會對磁場産生一定的影響。

無人機運動航迹傾角(磁羅盤有效修正無人機的飛行方向)1

它們使本來平滑的磁場變得有些扭曲,所以不同的飛機其内部器件以及電源線布局不同,對磁場的幹擾也就不同,需要每架飛機在固定好磁羅盤位置後進行校準。其次每個地域的地磁也會有輕微的差異,這與地域的地形、溫度、氣候等都有關系,所以當無人機在運輸到比較遠的地區後也要進行校準。

無人機的磁羅盤作用是對陀螺儀進行修正。飛控裡有三軸陀螺儀,通過陀螺儀的積分可以得到角度,但陀螺儀有一種特性,随着通電時間的增加,漂移也會增加,于是磁羅盤便通過其對磁場變化和慣性力敏感的特性,對陀螺儀的偏差進行修正。全姿态電子羅盤可以提供高精度橫滾、俯仰和方位測量,包涵9自由度傳感器:3軸加速度傳感器,3軸磁傳感器和3軸陀螺儀。通過優化的擴展卡爾曼濾波算法,實時輸出高精度姿态信息。

無人機運動航迹傾角(磁羅盤有效修正無人機的飛行方向)2

首先在安裝磁羅盤時盡量遠離幹擾源,比如可以将磁羅盤用支架支起來架高或者将羅盤安裝到飛機腳架上等等,保證羅盤受内部幹擾小。其次注意飛行場地,當飛機在接近橋梁、高壓線路或者金屬建築物的時候,金屬或者電線的磁場就會對磁羅盤産生一定的幹擾,所以在飛行時應盡量遠離金屬建築。

如果磁羅盤受到幹擾,會給飛控提供錯誤的數據,當這個數據與飛控計算出的方向角偏離超過一定級别,就會造成導航算法補償過量,造成飛機突然向一個方向飛去。

理論上來說地磁羅盤錯誤并不會導緻墜機,隻會導緻GPS模式失效,飛機會往錯誤的方向越飛越遠而已。從飛控軟件的角度說,如果飛控偵測到羅盤幹擾很大,或者姿态解算裡磁力羅盤變化率和陀螺儀、GPS的外置羅盤的觀測值出現了較大的差别時,飛控可以短時間内隻通過陀螺儀來估測方向,同時用燈光發出警告。

無人機運動航迹傾角(磁羅盤有效修正無人機的飛行方向)3

如果操控者發現這一情況,應該立刻操控飛機往空曠的區域飛以遠離幹擾源。一般情況下單單靠陀螺儀來估算方向隻能撐最多十幾秒,所以十幾秒後如果幹擾還是很大,飛控隻能回到自穩模式讓操控者自行控制,或者緩慢降落。但其實隻要沒有因為方向錯亂而撞到什麼,應該不至于墜機。

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