GPS模块

来自无人智胜
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GPS与罗盘

PX4飞控支持多种GNSS接收器(包括GPS、GLONASS、伽利略、北斗等),并通过UBlox、MTK Ashtech或Emlid协议或UAVCAN进行通信 。同时,PX4支持多个罗盘(磁力计),并能在飞行中自动选择最佳信号源或进行故障转移。

支持的硬件

GPS接收器

PX4兼容多种GPS模块,例如: UBlox M8N GPS:一种常见的通用GPS模块 。 Zubax GNSS 2:高性能GNSS模块,也可通过UAVCAN连接 。 Emlid Reach M+:请注意,在撰写本文时,PX4尚不支持其RTK功能(仅支持普通GPS),但预计未来会支持 。 Holybro M8N GPS模块:常见于配套飞控出售,集成罗盘、蜂鸣器和安全开关 。

罗盘(磁力计)

支持的罗盘芯片包括: Bosch BMM 150 MEMS (通过I2C总线) HMC5883 / HMC5983 (I2C或SPI) IST8310 (I2C) LIS3MDL (I2C或SPI)

PX4最多可连接4个内部或外部磁力计,但仅有一个可作为航向源。系统会依据内部优先级自动选择最佳罗盘(外部罗盘通常优先级更高) 。

硬件安装与连接

安装位置建议

对于Pixhawk系列飞控,强烈建议使用GPS与罗盘组合模块,并将其安装于远离电机和电调电源线的位置,例如支架上或固定翼的机翼上 。 飞控本身应尽可能安装在设备的中心位置,且其箭头方向指向设备前方 。 GPS/罗盘模块应尽量远离其他电子设备​(如电调、电源线),以减少电磁干扰,并确保其方向标记朝向车辆前方 。 内部罗盘在大型载具(如VTOL)上可能有用,因为飞控可被安装在远离干扰源的位置。对于小型载具,几乎总是需要外部罗盘 。

接线指南

GPS模块通常使用专用线缆连接至飞控上标有 ​​"GPS"​​ 的端口 。 罗盘则连接到飞控的 ​I2C​ 或 ​SPI​ 端口/总线(具体取决于设备) 。 注意: 连接GPS模块时,请务必注意引脚顺序。不同厂商的模块可能存在引脚排列差异 。 重要: 尽量避免GPS模块的热插拔,这可能损坏模块 。

配置

主GPS

对于大多数GPS模块,只需将其连接到飞控的GPS端口即可。PX4会自动识别并配置默认串行参数 。

辅助GPS(双GPS系统)

若需使用双GPS系统: 将第二个GPS模块连接到飞控的任何空闲串行端口​(如 TELEM2)。 在QGroundControl的参数设置中,将参数 GPS_2_CONFIG分配给该端口(例如 TELEM 2)。 将相应端口的波特率参数(如 SER_TEL2_BAUD)设置为 ​自动(Auto)​。 重启飞控以使更改生效。 配置ECL/EKF2估计器以融合两个GPS的数据。

罗盘设置与选择

在QGroundControl的传感器校准界面,可以查看和管理所有检测到的罗盘。 通常,系统会自动检测并确定罗盘的优先级(外部罗盘优先级更高)。 你可以使用参数 CAL_MAGx_EN(其中x=0,1,2,3)来启用或禁用特定的罗盘。 参数 CAL_MAG_PRIME指示当前哪个罗盘是主要的航向源。 推荐做法: 如果使用了外部GPS罗盘,建议在校准后仅启用外部罗盘​(CAL_MAG0_EN= 1,CAL_MAG1_EN= 0),因为外部罗盘受飞控内部电磁干扰更小,更稳定 。

校准

校准应在远离强磁场干扰的环境中进行 。

罗盘校准

在QGroundControl中进入 ​载具设置 > 传感器 > 罗盘。 确保选择了正确的自动驾驶仪方向和外部罗盘方向​(如果适用) 。 点击 ​确定​ 开始校准。 按照屏幕指示,将飞行器在各个方向缓慢旋转​(偏航、俯仰、横滚),直到进度条完成。 校准完成后,​建议断开飞控电源并重新连接,以确保设置完全生效 。

加速度计校准

在QGroundControl中进入 ​载具设置 > 传感器 > 加速度计。 点击 ​确定​ 开始校准。 严格按照屏幕图示,将飞行器放置在六个不同的方向​(水平、左、右、机头向下、机头向上、倒置)并保持静止,每个位置校准完成后相应图示会变绿。 完成所有位置后,校准即告成功 。

水平校准

在完成加速度计校准后,建议进行水平校准: 将飞机放置在水平状态​(即其正常的飞行姿态,对于多旋翼通常是悬停姿态)。 在QGroundControl中进入 ​载具设置 > 传感器 > 水平地平线。 点击 ​确定​ 开始校准。 等待过程完成 。

故障排除与建议

罗盘干扰: 飞行中若出现“罗盘不同步”错误,通常是由于多个已启用的罗盘读数不一致所致。最可靠的解决方法是仅使用一个高质量的外部罗盘,并禁用内部罗盘 。 GPS连接: 如果GPS无法被飞控识别,请检查连接线缆和引脚顺序。 校准后异常: 如果校准后飞行器状态异常,请确认校准时飞行器的方向设置是否正确,并尝试在干扰更小的环境中重新校准。

参见

PX4官方配置指南 QGroundControl用户手册 RTK GPS配置 模板:Note