正確判斷無人機指向故障 讓電子羅盤遠離磁干擾

2021-09-23 11:37:06 字數 1224 閱讀 7462

電子羅盤作為無人機產品的重要組成部件,承載著為無人機引導絕對方位的功能。對於普通設計者而言,經常會遇到電子羅盤校正困難,校正需求過於頻繁,動態、高速執行時突發偏離,以及無論怎麼校正電子羅盤都無法正常執行的情況。以上故障的發生,主要原因是電子羅盤受到了磁場干擾,而針對於這一問題,全球領先的磁感測器公司愛盛科技給出了簡單而高效的解決方案。

目前,愛盛科技旗下3×3mmlga封裝的地磁感測器ist8310,在無人機市場的市占率超過80%,市場上能夠看到的大廠的無人機產品,都採用了愛盛科技的地磁感測器,是現今主流無人機使用地磁感測器的標桿產品,因此下文提及的無人機測試樣本,也均為這一型號。眾所周知,磁場和距離的多次方成反比,而無人機內部電子羅盤和其餘電子元器件距離較近,因此內部系統排布的不合理會導致電子羅盤受到磁場干擾,而這一情況又往往被設計者忽略。為了避免在實際飛行時因電子羅盤故障而出現墜機情況,在無人機完成硬體打樣或試作後,無需進行實際飛行,通過測試即可完成對電子羅盤的準確分析。在前期測試中,先用木材、塑料、泡棉、鋁材沒有磁場的材料將無人機固定,值得注意的是,無人機最好安裝外殼和旋翼,這能夠最大程度去模擬真實飛行時的情況。考慮到無人機馬達和電路可能為磁場干擾源,因此我們需要從i2c介面匯出「x軸磁場大小、y軸磁場大小、z軸磁場大小、油門大小」這幾項資料加以儲存並相互對比,作為後續分析的重要依據。

測試過程中,只需將油門從關閉調整到開啟狀態並逐級推進,進行幾輪反覆測試,最終將幾輪測試的資料彙總到同一時間軸上進行展現。由於無人機已經被固定住,並沒有出現方位的移動,因此理論上無論油門如何調整,x、y、z各軸磁場的數字應變化不大,呈現出區域平穩的態勢。但實際上,由於電子羅盤元件本身及系統都會有雜訊,因此資料線條會有一定程度的上下抖動,但趨勢應是不變的,抖動的幅度越小,意味著移動路線越穩定。同理,在油門開啟或關閉時,實際也會產生乙個突波影響電路,磁場同樣會產生波動,資料線條抖動越小,也代表電子羅盤放置的位置比較好,系統的整體設計比較合理。如圖1所示,乙個內部系統設計正確的無人機,在測試中經歷了四次油門變化,從零加速到100%,但是指向角度、x軸、y軸、z軸磁場都沒有強烈波動,只有在油門開啟或關閉時,資料會有些許的波動。說明在運作時電子羅盤不會受到系統內的磁場干擾影響,無人機將有較好的操控效能。

經過以上的檢測過程,如果設計者可以順利找到無人機內部的磁干擾源,再重複進行一次上述測試,測試得出的資料影象理應與圖1一致,說明無人機內部系統的磁干擾問題已經解決,無人機電子羅盤能夠在油門變化時穩定執行。通過愛盛科技給出的這一解決方案,無人機無需實際飛行即可在前期進行問題篩查,既降低了測試門檻,也避免了因為電子羅盤無法正常執行導致的無人機失控、墜機風險,為行業提供了全新思路。

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