磁场干扰

本文介绍与磁干扰有关的一般信息。

概述

指南针上的磁铁干扰会严重影响所有类型载具的导航。

这篇文章介绍了您可以对硬件进行哪些改动来减少磁场对罗盘的干扰,并附有相关的理论讨论。有关如何设置指南针的信息,请访问 高级指南针设置.

在 Loiter、RTL 和 AUTO 飞行模式下,On Copter 磁场干扰会导致盘旋(也称为 "马桶弓")。

另见 磁偏角 (维基百科)

改变硬件以减少磁场对罗盘的干扰

  1. 最好的方法是使用 外部指南针GPS+ 指南针 模块安装在桅杆上,远离磁干扰源,包括配电板 (PDB)。

  2. 尽量缩短 PDB、电调和电池之间的电线。电调与电机之间的电线不太重要,因为它们是交流电,产生的干扰较少。

  3. 扭转 PDB、ESC 和电池之间的电线,并尽可能使用接地屏蔽。

  4. 将 PDB 和 ESC 换成 4 合 1 ESC,因为它们产生的干扰较少,这可能是因为它们的电线较短,相互之间距离较近,而且顶部还有一块铝板,这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)可减少交流干扰。铝不会帮助减少来自 PDB、电调和连接它们的电线的主要直流干扰。

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麦克斯韦方程 - 电流环轴线上的磁场

几何细节(从 此网页。)

环跳

应用 毕奥-萨瓦特法 的中心线上 电流环 需要对 Z 分量进行积分。

图像4

由于对称性,除了距离元素 dL 外,该元素中的所有项都是常数。磁场为

图像5

从这幅图和磁场 B 的方程中,我们可以得出三点:当你沿 Z 轴远离电流环时,磁场 B 会发生变化:

  1. 磁场的增加是封闭环路面积 Pi R^2 的函数

    • 大环路 = 大磁场

    • 也就是将导线拧在一起,使回流路径靠近磁源,从而减少磁场。

    • 如果您有一个 PDB 和 4 个电调,则会有 4 个回路,它们从 PDB 上的 Deans 连接器开始,流向电调,然后返回 Deans 连接器。在 4 合 1 ESC 的情况下,电流更集中在一个区域,没有大的回路,因此磁场会减小。

  2. 磁场随电流而增加

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

  3. 磁场随距离的立方而减小

    • 当您接近循环时,情况会更复杂,但当 z >> R 时,分母会变成 z^3

还有一点,磁场的方向取决于电流的流向,因此当你旋转电池时,电池中电流产生的磁场也会发生变化。

将封闭的环路区域最小化,并将罗盘远离电流,会让事情变得更好。"是的",配电板上的大圆形粗大电流 PC 线路会产生明显的半球形电场,其大小甚至超过其直径。

自然和人工磁异常预警

备注

以下信息未经客观测试,无法确定其对飞行器罗盘精度的影响。

  1. 在您飞行的区域内,很多东西都会扭曲地球磁场:

    • 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、卡车和载具、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 多路径外,还会扭曲磁场。

  2. 罗盘校准的安全距离

    • 最小 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/纽扣、皮带扣、电池、望远镜、手机、钥匙、相机、摄像机、调查钉、金属卷尺。

    • 最小 18 英寸(50 厘米):剪贴板、数据收集器、电脑、GPS 天线、双向无线电、手枪、斧头、带磁性封口的手机壳。

    • 至少 6 英尺(2 米):自行车、消防栓、路标、下水道盖或下水道、钢柱、ATV、铁丝网、磁铁、铁链围栏、铁丝网围栏、数据采集器

      使用磁铁固定触控笔。

    • 最小 15 英尺(5 米):电箱、小型载具/卡车、电线、有混凝土护墙的建筑物;钢材。

    • 至少 30 英尺(10 米):大型卡车、金属建筑、重型机械。

偏航/航向 GPS

ArduPilot 支持使用 GPS 航向信息,以减少在某些环境下磁场变化造成的故障。

备注

该功能在 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 1.13 或更高版本的固件。