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手把手教你在Betaflight中配置使用GPS和罗盘

2023-04-03 23:42 作者:微空科技  | 我要投稿

GPS,原本只是指美国上世纪九十年代建成的一套以卫星为基础的全球定位系统。而随着各国卫星定位系统的陆续建成,如俄罗斯的GLONASS,欧洲的GALILEO,中国的北斗等等,我们现在所使用的GPS产品,大多数都是使用多种卫星定位系统进行联合解算,以实现更高精度的定位信息输出,称之为GNSS(全球导航卫星系统)则更合适一些。不过出于多年的习惯沿袭,我们更多的还是用GPS来称呼此类产品。

早期的航模大部分仅能依靠目视和遥控器进行手动飞行,而从十多年前开始,玩家们开始在多轴、固定翼飞行器上使用GPS,以提供实时的定位信息,配之电子罗盘计算航向,而飞控联合两种传感器信息,解算出飞行器的实时速度与位置信息,便能实现飞行器的自动悬停、自主飞行、自主返航等功能。

Betaflight(BF)是一款非常著名的开源穿越机飞控,基于早期的MWC飞控发展而来,目前拥有着非常多的使用者,原本BF飞控的初衷只是给玩家提供一套便捷高效的纯手动飞行方案,重点在第一人称视角的飞行乐趣而不是自主无人飞行功能,因此一直以来很少人会在搭载BF的穿越机上使用飞控和罗盘传感器。但随着远距离高清数字图传的普及,以及一众新人玩家的加入,使用BF进行稍远距离的穿越飞行,失控丢机的现象愈发频繁。针对这一需求,BF官方团队开发出了救援模式,让BF飞控在加装了GPS后,即使是失控或者其它意外状况下,也能拥有紧急自主返航的能力,大大降低了丢机的可能性。

微空科技基于十多年的无人机产品研发经验,使用Ublox公司的最新GPS接收机芯片,开发出了多款高性能、小体积、高性价比的GPS模组产品,非常适合多轴、固定翼无人机及穿越机使用。

微空科技GPS模组选型

更多GPS模组产品信息可以到微空科技的淘宝店进一步了解。


在销售GPS模组的过程中,经常会碰到很多新手客户,比如第一次在BF飞控中使用GPS,甚至是第一次使用GPS产品的,在飞控连接GPS和罗盘的过程中总是会碰到各种各样的问题,又或者是完全不知道如何下手配置的。所以写下此教程,让更多新手客户能够快速上手BF飞控的GPS和罗盘配置,从此爽飞不再丢机。


飞控固件检查

如果使用M9,比如MG-902、MG-903等型号,对BF的飞控固件版本基本无要求,而使用M10的时候,如MG-A01等,务必请将BF飞控固件升级至4.3.0以上的版本,否则GPS功能可能会无法正常使用。

如果用户自行升级BF固件,可能会踩到一个小坑,导致飞控无法识别罗盘,这个在教程下文将会提到。


模块接线


微空GPS线序说明


上图是微空某款GPS模组的线序图,但不管哪家的GPS,如果集成罗盘,通常都要接6根线,分别为电源线5V和GND、串口线Tx和Rx,罗盘的IIC线SCL和SDA,如果没有罗盘,则只有四根线,无SCL和SDA。

一般来讲,5V、GND、SCL、SDA四根线直接焊到飞控上对应的焊盘即可,如果飞控板子带有罗盘接口的话。而串口两根线可以焊到飞控上任意一路空闲的串口,比如是T1 R1,也可以是T3 R3,只要后面在配置软件中配置相对应接口即可。但需要注意的是,串口线是需要交叉连接的,即GPS的Tx连接飞控的Rx,Rx连接Tx,不能搞错。

微空GPS与F4飞控连接示意图


配置GPS

打开BF飞控的配置软件Betaflight Configurator,首先点开端口页面。

前面你的GPS焊在哪路串口上,就需要配置对应的串口功能。

比如这里GPS接的是串口3(T3 R3),那么就需要将UART3的传感器输入设置为GPS,波特率选择AUTO即可,配置完以后点击右下角的“保存并重启”。

端口配置

下一步,点开配置页面,拉到最下面,可以看到GPS的配置界面。

GPS配置

依据上图配置:

开启GPS;选择UBLOX协议;开启自动波特率;开启使用Galileo系统。

 

最后点击保存并重启,可以看到配置软件界面的GPS图标已经被点亮,说明成功识别GPS了。

GPS图标被点亮

如果执行完这一步,GPS依然没有被成功识别,请检查下列问题:

1.    GPS模块供电是否正常,上电后未定位前蓝灯应该常亮;

2.    Tx和Rx是否有和飞控交叉连接;

3.    配置的串口号是否正确;

 

尽管一些小概率事件,很难被碰到,但也是有发生过的,比如飞控串口IO损坏或者虚焊,可以将GPS接到另一路串口来验证测试。

 

配置罗盘

尽管BF飞控的救援模式并不需要罗盘参与,但是有罗盘的情况下,可以让飞手更容易在OSD画面中辨别飞行方向。

 

正常情况,罗盘只要接入飞控,SCL和SDA正常连接,BF便可以自动识别传感器,上位机图标将会被点亮,如下图所示。

磁力计图标被点亮

但经常也会出现意外状况。

如果不识别罗盘,首先在配置软件中打开配置页面,检查磁力计开关是否已打开,如果处于关闭状态,那么请手动打开,再保存重启。

确保磁力计处于开启状态

然而常见的一个问题是,在配置页面打开磁力计开关,保存并重启后,磁力计开关又处于关闭状态。这就是前文所提到的升级固件时候的一个小坑导致的了。

 

原因是BF固件升级的时候,可以选择是否启用某种特性,而默认是没有选择磁力计的,直接升级后会导致飞控不存在罗盘相关功能,因此上位机的开关也就无法打开了。

 

解决方案是重新使用Betaflight Configurator烧录飞控固件,并在烧录选项中加入磁力计特性(Magnetometers),如下图所示:

升级固件时选择加入罗盘特性


配置罗盘方向与校准

GPS本身是没有指向性的,除了天线面必须朝向天空这点以外。但因为GPS模组板载罗盘传感器,因此必须按照特定方向来安装,并需要在飞控中正确配置罗盘方向参数。

 

下面以微空的MG-A01为例进行说明(不同型号需要参考对应型号的配置说明)。

微空GPS安装方向说明

按照图示方向来安装GPS,然后打开配置软件的配置页面,将磁力计方向设置为“CW 0° flip”,再保存并重启。

正确设置磁力计方向参数

如果想反过来安装GPS,则将方向参数设置为“CW 180° flip“即可。


接下来校准罗盘,以下操作都尽可能在空旷区域远离强磁干扰的场景下操作。

 

在设置页面点击“校准磁力计“,并根据提示操作,30秒内将飞机在各个方向各旋转360°,比如水平旋转360°,机头朝上旋转360°,机头朝下旋转360°等等。

校准磁力计


校准完后,重启飞控,将飞机机头对准正北方向,此时观察Heading值是否在0°左右。如果偏差在10°以内则问题不大,毕竟有着各种误差及干扰存在,如果偏差很大,则可能需要重新校准,或者检查安装方向与配置参数是否正确。

检查方向

总结

本文目的主要在于让新手用户学会在BF飞控中正确连接并配置GPS和罗盘传感器,方便日后飞行。至于GPS救援功能,B站已有不少教学视频,篇幅有限就不再赘述了,祝各位玩家爽飞归来。


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