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正确判断无人机指向故障 让电子罗盘远离磁干扰

http://www.ec.hc360.com2016年11月15日11:30 来源:慧聪电子网T|T

    电子罗盘作为无人机产品的重要组成部件,承载着为无人机引导绝对方位的功能。对于普通设计者而言,经常会遇到电子罗盘校正困难,校正需求过于频繁,动态、高速运行时突发偏离,以及无论怎么校正电子罗盘都无法正常运行的情况。以上故障的发生,主要原因是电子罗盘受到了磁场干扰,而针对于这一问题,全球领先的磁传感器公司爱盛科技给出了简单而高效的解决方案。

    目前,爱盛科技旗下3×3mmLGA封装的地磁传感器IST8310,在无人机市场的市占率超过80%,市场上能够看到的大厂的无人机产品,都采用了爱盛科技的地磁传感器,是现今主流无人机使用地磁传感器的标杆产品,因此下文提及的无人机测试样本,也均为这一型号。众所周知,磁场和距离的多次方成反比,而无人机内部电子罗盘和其余电子元器件距离较近,因此内部系统排布的不合理会导致电子罗盘受到磁场干扰,而这一情况又往往被设计者忽略。为了避免在实际飞行时因电子罗盘故障而出现坠机情况,在无人机完成硬件打样或试作后,无需进行实际飞行,通过测试即可完成对电子罗盘的准确分析。在前期测试中,先用木材、塑料、泡棉、铝材没有磁场的材料将无人机固定,值得注意的是,无人机最好安装外壳和旋翼,这能够最大程度去模拟真实飞行时的情况。考虑到无人机马达和电路可能为磁场干扰源,因此我们需要从I2C接口导出“X轴磁场大小、Y轴磁场大小、Z轴磁场大小、油门大小”这几项数据加以储存并相互对比,作为后续分析的重要依据。

     图1:无人机内部系统设计合理油门开启时磁场感应规律且稳定

图1:无人机内部系统设计合理油门开启时磁场感应规律且稳定

    测试过程中,只需将油门从关闭调整到开启状态并逐级推进,进行几轮反复测试,最终将几轮测试的数据汇总到同一时间轴上进行展现。由于无人机已经被固定住,并没有出现方位的移动,因此理论上无论油门如何调整,X、Y、Z各轴磁场的数字应变化不大,呈现出区域平稳的态势。但实际上,由于电子罗盘组件本身及系统都会有噪声,因此数据线条会有一定程度的上下抖动,但趋势应是不变的,抖动的幅度越小,意味着移动路线越稳定。同理,在油门开启或关闭时,实际也会产生一个突波影响电路,磁场同样会产生波动,数据线条抖动越小,也代表电子罗盘放置的位置比较好,系统的整体设计比较合理。如图1所示,一个内部系统设计正确的无人机,在测试中经历了四次油门变化,从零加速到100%,但是指向角度、X轴、Y轴、Z轴磁场都没有强烈波动,只有在油门开启或关闭时,数据会有些许的波动。说明在运作时电子罗盘不会受到系统内的磁场干扰影响,无人机将有较好的操控性能。

           图2:无人机内部系统设计存在问题油门开启时磁场出现大幅波动

图2:无人机内部系统设计存在问题油门开启时磁场出现大幅波动

    与图1相反的,如果无人机内部系统设计存在问题,采用同样的测试过程后,得出数据图像会出现明显的偏离和波动。如图2所示,图2中下方图片的蓝线代表着油门力度,橘线代表着无人机的指向角度,由于无人机已经被固定,因此原则上来说指向角度不会因为油门的增大减小而变化,但从图2可以看出,测试中的无人机指向角度发生了明显偏离,这说明电子罗盘的磁场感应出现了变化。在图2中上方图片可以更清晰的看到,蓝线(X轴)、橘线(Y轴)、黄线(Z轴)出现了不同程度的波动,并且Z轴的波动最大,X轴次之。有了这一线索,就可以进一步去分析引起磁场变化的源头到底在哪里,测试者如仍有疑问,可访问爱盛科技官网www.isentek.com,了解更进一步信息。

    经过以上的检测过程,如果设计者可以顺利找到无人机内部的磁干扰源,再重复进行一次上述测试,测试得出的数据图像理应与图1一致,说明无人机内部系统的磁干扰问题已经解决,无人机电子罗盘能够在油门变化时稳定运行。通过爱盛科技给出的这一解决方案,无人机无需实际飞行即可在前期进行问题筛查,既降低了测试门槛,也避免了因为电子罗盘无法正常运行导致的无人机失控、坠机风险,为行业提供了全新思路。   

责任编辑:李嘉

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