（4）(4.2.7) 磁干扰

文章目录

前言

1 概述

2 改变硬件以减少对罗盘的磁干扰

3 麦克斯韦方程 - 电流环轴上的磁场

4 自然和人工磁异常警告

5 GPS用于偏航

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前言

这篇文章涵盖了与磁干扰有关的一般信息。

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1 概述

指南针上的磁干扰会对所有类型飞行器的导航产生严重影响。

这篇文章解释了你可以做哪些硬件上的改变来减少对指南针的磁干扰，同时还有支持性的理论讨论。关于如何设置指南针的信息可以在高级指南针设置中找到(Advanced Compass Setup)。

在 Loiter、RTL、AUTO 飞行模式下，Copter 上的磁干扰会导致盘旋（也被称为"马桶效应"）。

另见磁偏角(Magnetic Declination)（维基百科）。

2 改变硬件以减少对罗盘的磁干扰

1. 最好的方法是使用外部罗盘(external compass)或 GPS+Compass 模块，安装在桅杆上，远离干扰的磁源，包括配电板（PDB）。

2. 保持 PDB、电调和电池之间的电线尽可能短。从电调到电机的电线不太重要，因为它们是交流电，产生的干扰较少。

3. 将 PDB、ESC 和电池之间的电线拧在一起，并尽可能使用接地的屏蔽层。

4. 用四合一电调替换 PDB 和电调，因为它们往往会减少干扰，可能是因为它们的电线更短，更紧密，而且上面还有一块铝板，可能有助于减少干扰。

5. 在从电调到电机的电线周围添加铝屏蔽（甚至是水沟胶带）可能会减少交流干扰。铝无助于减少来自 PDB、ESC 和连接它们的导线的初级直流干扰。

3 麦克斯韦方程 - 电流环轴上的磁场

几何细节（来自 this web page.）。

Biot-Savart 定律(Biot-Savart law)在电流环(current loop)中心线上的应用涉及到 Z 分量的积分。

对称性决定了这个元素中的所有项都是恒定的，除了距离元素 dL，当它被整合时只是给出了圆的周长。那么磁场就是：

从这幅图和沿 Z 轴远离电流环时的磁场 B 的方程式中可以得到 3 个东西：

1. 磁场的增加是封闭的环形面积 Pi R^2 的函数。

• 大环路=大磁场；
• 通过扭转线圈以关闭它来减小磁场。也就是把电线扭在一起，让你的返回路径靠近源头；
• 在你有一个 PDB 和 4 个电调的情况下，你有 4 个环路，从 PDB 上的 Deans 连接器开始，到电调，再回到 Deans 连接器上。在四合一电调的情况下，电流更集中在一个区域，你没有大的环路，所以你的磁场也随之减少。

2. 磁场随着电流的增加而增加。

• 在有选择的情况下，你可以通过增加电压和减少电流来提供相同的功率并减少磁场。

3. 磁场以距离的立方函数减小。

• 当你接近线圈时，情况会更复杂，但当 z>>R 时，分母就变成了 z^3。

还有一件事，那就是磁场的方向取决于电流的流动方向，所以当你旋转电池时，它改变了电池中流动的电流所产生的磁场。

尽量减少封闭的环形区域，并将罗盘从电流处移开，将有助于事情更好地进行和"是的"。配电板上有大的圆形厚的大电流 PC 线，会产生明显的半球形场，其大小甚至大于其直径。

4 自然和人工磁异常警告

！Note

以下信息没有经过客观测试以确定其对飞行中飞行器罗盘精度的影响。

1. 在你飞行的区域内，许多东西会扭曲地球磁场：

• 钢架或钢筋混凝土建筑、桥梁和道路、铁管和涵洞、高压电线、重型设备、卡车和汽车、钢罐、电动机甚至计算机；
• 在钢架或加固的高层建筑之间飞行，除了会造成 GPS 多路传播外，还会扭曲磁场。

2. 指南针校准的安全距离。

• 至少 6 英寸（15 厘米）。金属边框眼镜、钢笔/铅笔、金属表带、小刀、金属拉链/按钮、皮带扣、电池、望远镜、手机、钥匙、照相机、摄像机、调查钉、金属卷尺；
• 至少 18 英寸（50 厘米）。剪贴板、数据收集器、计算机、GPS 天线、双向无线电、手枪、斧头、带磁铁封口的手机盒；
• 至少 6 英尺（2 米）。自行车、消防栓、路标、下水道盖或排水管、钢杆、全地形车、家伙线、磁铁、链式围栏、铁丝网、数据采集器。

使用磁铁来固定测针。

• 至少 15 英尺（5 米）。电器箱、小型汽车/卡车、电力线、有混凝土和钢筋的建筑物；
• 至少 30 英尺（10 米）。大型卡车，金属建筑，重型机械。

5 GPS用于偏航

ArduPilot 支持使用 GPS 航向信息，以减少在某些环境中由磁场变化引起的故障。

• Configure GPS for yaw

！Note

此功能在 Copter 4.0.4 (及更高版本), Plane 4.0.6 (及更高版本) 和 Rover 4.1.0 (及更高版本) 中可用; Ublox F9p 必须运行固件版本 1.13 或更高。