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正確判斷無人機指向故障 讓電子羅盤遠離磁干擾-電子技術方案|電路圖講解

作者:小貓芯城 發布時間:2019/5/27 來源:網絡整理 瀏覽量:95 相關關鍵詞: 正確判斷無人機指向故障 讓電子羅盤遠離磁干擾-電子技術方案|電路圖講解
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。對于普通設計者而言,經常會遇到電子羅盤校正困難,校正需求過于頻繁,動態、高速運行時突發偏離,以及無論怎么校正電子羅盤都無法正常運行的情況。以上故障的發生,主要原因是電子羅盤受到了磁場干擾,而針對于這一問題,全球領先的磁傳感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封裝的地磁傳感器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,都采用了愛盛科技的地磁傳感器,是現今主流無人機使用地磁傳感器的標桿產品,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余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,在無人機完成硬件打樣或試作后,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接口導出“X軸磁場大小、Y軸磁場大小、Z軸磁場大小、油門大小”這幾項數據加以儲存并相互對比,作為后續分析的重要依據。
  

                                                            圖1:無人機內部系統設計合理油門開啟時磁場感應規律且穩定

  測試過程中,只需將油門從關閉調整到開啟狀態并逐級推進,進行幾輪反復測試,最終將幾輪測試的數據匯總到同一時間軸上進行展現。由于無人機已經被固定住,并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,由于電子羅盤組件本身及系統都會有噪聲,因此數據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,實際也會產生一個突波影響電路,磁場同樣會產生波動,數據線條抖動越小,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,一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,數據會有些許的波動。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性能。
  

  圖2:無人機內部系統設計存在問題油門開啟時磁場出現大幅波動

  與圖1相反的,如果無人機內部系統設計存在問題,采用同樣的測試過程后,得出數據圖像會出現明顯的偏離和波動。如圖2所示,圖2中下方圖片的藍線代表著油門力度,橘線代表著無人機的指向角度,由于無人機已經被固定,因此原則上來說指向角度不會因為油門的增大減小而變化,但從圖2可以看出,測試中的無人機指向角度發生了明顯偏離,這說明電子羅盤的磁場感應出現了變化。在圖2中上方圖片可以更清晰的看到,藍線(X軸)、橘線(Y軸)、黃線(Z軸)出現了不同程度的波動,并且Z軸的波動最大,X軸次之。有了這一線索,就可以進一步去分析引起磁場變化的源頭到底在哪里。

  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,再重復進行一次上述測試,測試得出的數據圖像理應與圖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運行。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運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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