磁罗盘 磁罗盘有效修正无人机的飞行方向

整个地球都有一个磁场，类似于普通磁铁形成的完整磁场。地球磁场类似于在地球中心放一根磁棒，最大N面对地理南极，最大S面对地理北极。磁极与地理磁极不完全重合，磁偏角存在。

当然，地球中心处于高温状态，没有磁棒。相反，磁场是由与地球一起旋转的外核电子的电流效应产生的。地球磁场是一个电磁场，它与地球一起旋转，但不与地球一起旋转。

地磁信号的特点是适用范围广，但强度低，甚至低于1高斯，因此容易受到其他磁体的干扰。首先，磁感应线没有想象中的那么平滑，磁场因地而异。首先是机体本身，无人机的各个部分都会对地磁产生影响。

比如电机本身是磁性的，螺丝、蜂鸣器、大功率天线、大电流电源线都对磁场有一定的影响。

它们使原本平滑的磁场有些扭曲，所以不同的平面有不同的内部器件和电源线布局，对磁场的干扰也不同，所以每个平面都需要在固定磁罗盘位置后进行校准。其次，每个地区的地磁会略有差异，这与该地区的地形、温度和气候有关。因此，无人机在运输到遥远的地区后，需要进行校准。

无人机的磁罗盘用于修正陀螺仪。飞行控制中有一个三轴陀螺仪，通过积分陀螺仪可以得到角度。但是陀螺仪有一个特性，漂移会随着上电时间的增加而增加。因此，磁罗盘通过对磁场和惯性力变化的灵敏度来校正陀螺仪的偏差。全姿态电子罗盘可以提供高精度的滚转、俯仰和方位测量，包括9自由度传感器:3轴加速度传感器、3轴磁传感器和3轴陀螺仪。通过优化的扩展卡尔曼滤波算法，可以实时输出高精度的姿态信息。

首先，安装磁罗盘时，尽量远离干扰源，例如，磁罗盘可以用支架支撑，或者指南针可以安装在飞机三脚架上等。，从而保证罗盘的内部干扰小。其次，注意飞行地点。当飞机靠近桥梁、高压线或金属建筑物时，金属或电线的磁场会对磁罗盘产生一定程度的干扰，所以飞行时尽量远离金属建筑物。

如果磁罗盘受到干扰，它会向飞行控制提供错误的数据。当数据与飞控计算出的方向角偏差超过一定水平时，导航算法会被过度补偿，飞机会突然朝一个方向飞行。

理论上，地磁罗盘的误差不会导致飞机坠毁，只会导致GPS模式失效，飞机会朝着错误的方向越飞越远。从飞控软件的角度来看，如果飞控检测到罗盘干扰较大，或者姿态计算中磁罗盘的变化率与陀螺仪和GPS的外罗经观测值相差较大，那么飞控只需在短时间内通过陀螺仪就可以估计方向，同时通过灯光给出警告。

如果飞行员发现这种情况，应立即控制飞机飞往空区域，远离干扰源。正常情况下，光靠陀螺仪估计方向最多只能用十秒钟，所以如果十秒钟后干扰仍然很大，飞行控制只能回到自稳定模式，让飞行员自己控制或者慢慢降落。但事实上，只要你没有因为迷失方向而撞到任何东西，你就不应该撞车。