正確判斷無(wú)人機指向故障 讓電子羅盤(pán)遠離磁干擾

電子羅盤(pán)作為無(wú)人機產(chǎn)品的重要組成部件，承載著(zhù)為無(wú)人機引導絕對方位的功能。對于普通設計者而言，經(jīng)常會(huì )遇到電子羅盤(pán)校正困難，校正需求過(guò)于頻繁，動(dòng)態(tài)、高速運行時(shí)突發(fā)偏離，以及無(wú)論怎么校正電子羅盤(pán)都無(wú)法正常運行的情況。以上故障的發(fā)生，主要原因是電子羅盤(pán)受到了磁場(chǎng)干擾，而針對于這一問(wèn)題，全球領(lǐng)先的磁傳感器公司愛(ài)盛科技給出了簡(jiǎn)單而高效的解決方案。
　　目前，愛(ài)盛科技旗下3×3mm LGA封裝的地磁傳感器IST8310，在無(wú)人機市場(chǎng)的市占率超過(guò)80%，市場(chǎng)上能夠看到的大廠(chǎng)的無(wú)人機產(chǎn)品，都采用了愛(ài)盛科技的地磁傳感器，是現今主流無(wú)人機使用地磁傳感器的標桿產(chǎn)品，因此下文提及的無(wú)人機測試樣本，也均為這一型號。眾所周知，磁場(chǎng)和距離的多次方成反比，而無(wú)人機內部電子羅盤(pán)和其余電子元器件距離較近，因此內部系統排布的不合理會(huì )導致電子羅盤(pán)受到磁場(chǎng)干擾，而這一情況又往往被設計者忽略。為了避免在實(shí)際飛行時(shí)因電子羅盤(pán)故障而出現墜機情況，在無(wú)人機完成硬件打樣或試作后，無(wú)需進(jìn)行實(shí)際飛行，通過(guò)測試即可完成對電子羅盤(pán)的準確分析。在前期測試中，先用木材、塑料、泡棉、鋁材沒(méi)有磁場(chǎng)的材料將無(wú)人機固定，值得注意的是，無(wú)人機最好安裝外殼和旋翼，這能夠最大程度去模擬真實(shí)飛行時(shí)的情況?？紤]到無(wú)人機馬達和電路可能為磁場(chǎng)干擾源，因此我們需要從I2C接口導出“X軸磁場(chǎng)大小、Y軸磁場(chǎng)大小、Z軸磁場(chǎng)大小、油門(mén)大小”這幾項數據加以?xún)Υ娌⑾嗷Ρ?，作為后續分析的重要依據。
　　
　　圖1：無(wú)人機內部系統設計合理 油門(mén)開(kāi)啟時(shí)磁場(chǎng)感應規律且穩定
　　測試過(guò)程中，只需將油門(mén)從關(guān)閉調整到開(kāi)啟狀態(tài)并逐級推進(jìn)，進(jìn)行幾輪反復測試，最終將幾輪測試的數據匯總到同一時(shí)間軸上進(jìn)行展現。由于無(wú)人機已經(jīng)被固定住，并沒(méi)有出現方位的移動(dòng)，因此理論上無(wú)論油門(mén)如何調整，X、Y、Z各軸磁場(chǎng)的數字應變化不大，呈現出區域平穩的態(tài)勢。但實(shí)際上，由于電子羅盤(pán)組件本身及系統都會(huì )有噪聲，因此數據線(xiàn)條會(huì )有一定程度的上下抖動(dòng)，但趨勢應是不變的，抖動(dòng)的幅度越小，意味著(zhù)移動(dòng)路線(xiàn)越穩定。同理，在油門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)，實(shí)際也會(huì )產(chǎn)生一個(gè)突波影響電路，磁場(chǎng)同樣會(huì )產(chǎn)生波動(dòng)，數據線(xiàn)條抖動(dòng)越小，也代表電子羅盤(pán)放置的位置比較好，系統的整體設計比較合理。如圖1所示，一個(gè)內部系統設計正確的無(wú)人機，在測試中經(jīng)歷了四次油門(mén)變化，從零加速到100%，但是指向角度、X軸、Y軸、Z軸磁場(chǎng)都沒(méi)有強烈波動(dòng)，只有在油門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)，數據會(huì )有些許的波動(dòng)。說(shuō)明在運作時(shí)電子羅盤(pán)不會(huì )受到系統內的磁場(chǎng)干擾影響，無(wú)人機將有較好的操控性能。