ArduPilot之GPS Glitch问题&M8N模块配置

ArduPilot之GPS Glitch问题&M8N模块配置

  • 1. 源由
  • 2. 现象
  • 3. 视频分析
    • 3.1 配置（不理想）
    • 3.2 配置优化
    • 3.3 优化配置+短时间+3D Lock+Glitch
    • 3.4 优化配置+长时间+3D DGPS Lock
    • 3.5 使用尽量多的卫星系统
      • 3.5.1 配置一
      • 3.5.2 配置二
  • 4. 总结
    • 4.1 解锁卫星数
    • 4.2 自动导航功能
    • 4.3 GPS Glitch问题
    • 4.4 后续调优考虑
  • 5. 参考资料
  • 6. 附录-半开阔定义

1. 源由

最近，一直在折腾ArduPilot的GPS Glitch问题，因为一旦出现这个问题，会导致很多自动功能(RTL/PosHold/Auto)无法正常使用。

如果外加手动不够利索的话，很容易炸鸡，甚至意外事故(比如：落到不该去的地方，水面，碰到人等。)

2. 现象

  1. 搜星数量少
  2. 3D定位漂移
  3. 卫星数量波动严重（星数少）
  4. 出现"GPS Glitch or Compass error"
  5. 进而"EKF variance"
  6. 飞行过程，直接失去控制

3. 视频分析

注：关于bilibili视频index不同，CSDN显示一样的BUG，目前尚未解决。想看视频的同学，可以直接去bilibili： https://www.bilibili.com/video/BV1fP4112784/

鉴于GPS定位受到很多因素影响：

  1. 天气（晴天会比雨天好）
  2. 环境电磁干扰（高压输电线，基站等）
  3. 系统电磁干扰（飞控IO，DC线缆等）
  4. 测试地点
  5. 测试时段

甚至有的时候测试周边有个大的集装箱车也会有一定影响。因此，变量很多，这里主要测试过程遇到的问题一些总结。方便后续跟进测试和对比。

3.1 配置（不理想）

  1. 开阔地
  2. 无高压输电线
  3. 周边有基站（但之前有试飞过，曾经搜星20颗）
  4. GPS的参数有过调整（具体不详）
  5. 电池放在F450机架上方，距离GPS模块4~5cm（之前放在F450机架下面，后经测试影响不大。）

测试情况：
全程不能上到15颗星，20颗更是无从谈起。

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晴天+开阔地+配置不理想

3.2 配置优化

刷新频率
在这里插入图片描述
功率设置
在这里插入图片描述

端口配置
在这里插入图片描述
搜星配置
在这里插入图片描述

ucenter抓取数据（3D/DGNSS）：
在这里插入图片描述

3.3 优化配置+短时间+3D Lock+Glitch

  1. 半开阔
  2. 无高压输电线
  3. 小区环境（信号受到建筑物有显著干扰）
  4. GPS的参数优化
  5. 电池放在F450机架上方/放在机架下方/放在远离飞机位置，测试结果影响不大。

测试情况：
搜星10颗左右，但是会出现GPS Glitch问题。

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晴天+半开阔（阳台）+短时间+Glitch

3.4 优化配置+长时间+3D DGPS Lock

测试环境与【3.3 优化配置+短时间+3D Lock+Glitch】一致，增加测试时长

测试情况：
搜星最多时15颗，3D Lock显示为3D DGPS Lock，GPS Glitch现象消失。

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晴天+半开阔（阳台）+长时间

3.5 使用尽量多的卫星系统

3.5.1 配置一

在这里插入图片描述

3.5.2 配置二

貌似这里不好，其实并非如此，因为切换到前面的配置模式也是不理想了。

这个就是测试时段的影响，所以没有最好或者最坏，但是总的来说要进行调优。

3D
在这里插入图片描述
3D/DGNSS
在这里插入图片描述

4. 总结

根据这段时间的测试，总结以下情况：

4.1 解锁卫星数

解锁需要至少6颗星，配置参数：AHRS_GPS_MINSATS

在这里插入图片描述

4.2 自动导航功能

使用自动导航功能RTL/PosHold/Auto等至少需要10颗星（尚不清楚哪里可以配置）

在这里插入图片描述

4.3 GPS Glitch问题

在3D DGPS Lock之前，非常容易出现“GPS Glitch or Compass error”，主要的原因是GPS定位问题，很容易造成自动导航类功能异常。

在这里插入图片描述

4.4 后续调优考虑

  1. 当前GPS模块属于8代芯片，后续可能需要考虑10代的，看是否在稳定性方面有更好的提升。
  2. M8N模块信号在40db以下，从BN880技术反馈角度看，信号强度并不太理想，可以考虑更换BN880进行实验。

5. 参考资料

【1】ArduPilot飞控之DIY-F450计划
【2】ArduPilot Kakute F7 AIO DIYF450 without GPS配置
【3】ArduPilot Kakute F7 AIO DIYF450 之GPS配置
【4】ArduPilot之posHold&RTL实测

6. 附录-半开阔定义

关于半开阔，指小区阳台上，半球面（不到）开放空间，因此卫星搜星数量肯定是会锐减的。

GPS放置位置
在这里插入图片描述
从GPS朝天空看
在这里插入图片描述