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传感器校准与结果判定

校准用于估计零偏、比例、轴间关系或环境基准，不会修复错误方向、松动安装、损坏传感器、供电噪声、强磁干扰和温度失控。

传感器校准环境与误差来源

校准前门禁

开始前确认：

  • 机型和飞控方向已经通过三轴验证；
  • 预期传感器均被发现且身份明确；
  • 飞控、导航模块和线束固定完成；
  • 螺旋桨未安装；
  • 工位不会晃动；
  • 附近没有大块钢铁、扬声器、磁性工具和通电大电流导线；
  • 温度处于项目允许范围并已经基本稳定；
  • 使用当前固定版本的配置工具；
  • 修改前校准值已经备份。

校准期间若设备掉线、重启、移动提示不清或传感器报错，取消并重新开始，不保留半套结果。

推荐顺序

  1. 核对方向；
  2. 陀螺仪静止校准或启动稳定；
  3. 加速度计多面校准；
  4. 外置和内置磁力计识别；
  5. 磁力计旋转校准；
  6. 水平基准校准；
  7. 气压计静态检查；
  8. 其他任务传感器按各自文档处理；
  9. 重启并复查健康状态。

平台向导顺序不同时，以平台要求为准，但方向必须先正确。

陀螺仪

陀螺仪测量角速度。静止校准通常估计零速率偏置。

环境

  • 飞行器完全静止；
  • 不手持；
  • 不在会振动的桌面、车辆或运行设备旁；
  • 避免校准期间温度快速变化；
  • 不碰线缆、桌面或机架。

通过证据

  • 校准流程明确完成；
  • 静止时三轴角速度在平台允许范围；
  • 数据连续，无冻结和阶跃；
  • 多陀螺仪之间没有持续不一致告警；
  • 重启后仍健康。

若必须按住机体才能“稳定”，先处理机械振动或线束牵拉。

加速度计

加速度计多面校准用于估计各轴偏置和比例。校准姿态应覆盖每个轴正、负方向。

操作原则

  1. 按配置工具指示放置；
  2. 每一面由结构平面稳定支撑；
  3. 移动到下一面后等待完全静止；
  4. 不靠手腕维持近似角度；
  5. 不触碰或按压飞控板；
  6. 所有要求姿态完成后等待明确成功。

PX4 v1.17使用拟合方法，不要求每一面达到绝对精确的90度，但需要每个轴大致朝上和朝下并保持静止。其他平台按其当前向导要求执行。

结果检查

  • 水平放置时姿态接近实体；
  • 翻转到六个方向时主响应轴正确；
  • 重启后无高偏置或不一致告警；
  • 校准参数与具体传感器实例关联；
  • 机体方向改变后重新评估校准。

磁力计

磁力计校准估计硬铁偏置、软铁畸变或方向关系。它不能消除飞行中随电流变化的磁场。

选择环境

远离：

  • 钢筋密集地面和金属桌；
  • 车辆；
  • 扬声器和磁性工具；
  • 高电流电源线；
  • 工作中的电机和变压器；
  • 手机磁性附件；
  • 大功率无线设备。

先在环境中移动一个已知正常的指南针或磁场测量设备，识别明显异常区域。该方法只用于筛选环境，不能替代飞控磁力计质量检查。

校准动作

  • 按工具提示围绕多个轴缓慢旋转整机；
  • 动作覆盖完整方向；
  • 不让USB线或电源线牵拉机体；
  • 不把磁性螺丝刀拿在手中；
  • 使用与实际安装一致的外置模块和线束；
  • 明确每个磁力计实例是否参与校准。

结果判定

记录：

  • 参与校准的实例；
  • 实例方向；
  • 偏置和比例结果；
  • 工具给出的适配度或质量；
  • 航向连续性；
  • 多磁力计一致性；
  • 环境和供电状态。

校准通过后仍要把带载磁干扰列为首次飞行前门禁。主动力电流改变时，电池线、电调和电机会产生不同磁场；低电流工位校准不能覆盖这一点。它不阻止后续在仍拆桨条件下进行经批准的短时台架解锁，但必须在受防护装桨地面试验中闭环，未闭环不得首飞。

水平基准

水平基准告诉飞控“机体的机械水平姿态”。它不改变飞控板相对机体的90度旋转定义。

执行时：

  • 使用项目定义的机体水平基准面；
  • 确认起落架、臂和机架没有变形；
  • 在稳定、可复现的垫块或治具上放置；
  • 不用地面工具的动画“看起来差不多”代替基准；
  • 保存水平校准前后值。

如果为了让界面水平需要很大的修正角，回到飞控安装和方向参数。

气压计

气压计通常不需要用户执行与加速度计相同的多姿态校准，但需要静态合理性检查：

  • 预热后数据变化平缓；
  • 遮挡、光照和局部热源符合安装要求；
  • 轻微改变高度时读数方向正确；
  • 没有周期性大跳变；
  • 多气压计之间差异有解释；
  • 静态通电时间未超过图传等设备散热限制。

不要对气压孔吹气，也不要通过密封或压泡棉来“稳定”读数。

GNSS不是六面校准

全球导航卫星系统（GNSS，Global Navigation Satellite System）主要检查：

  • 设备身份和固件；
  • 天线状态；
  • 时间有效；
  • 卫星和定位状态；
  • 水平与垂直精度估计；
  • 更新率；
  • 干扰或欺骗相关状态（若设备提供）；
  • 外置双天线航向的基线和方向。

室内无法获得可靠定位不代表需要校准。应到具备天空视野的安全地点做定位检查，但仍不安装螺旋桨。

温度条件

微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems）传感器偏置会随温度变化。记录：

  • 启动温度；
  • 校准开始和结束温度；
  • 预热时间；
  • 环境温度；
  • 板载加热器状态；
  • 是否有快速温漂。

工厂热校准、板载加热和用户单点校准是不同层次。不要在不知道平台支持和流程时自行写入热补偿参数。

校准值异常时

不要反复点击校准直到偶然通过。按顺序排查：

  1. 方向是否正确；
  2. 机体是否真正静止；
  3. 电源和USB连接是否稳定；
  4. 环境是否有磁场、振动或温度干扰；
  5. 传感器实例是否正确；
  6. 外置模块是否松动；
  7. 固件目标和驱动是否匹配；
  8. 是否存在传感器损坏。

保存每次失败的错误信息和条件。大量失败后的一次成功不自动覆盖前面的异常。

何时需要重新校准

  • 更换飞控或传感器；
  • 改变飞控或外置传感器方向；
  • 改变磁力计附近的电池、主电源线、电调或铁磁材料；
  • 固件升级说明要求迁移或重校；
  • 发生严重撞击、进水或高温；
  • 预解锁检查报告偏置或不一致；
  • 日志显示温漂、振动或磁场问题；
  • 项目维护周期要求。

仅仅换了一个与传感器无关的软件页面，不需要习惯性重校。

四平台入口

平台 主要入口 必须额外核对
Betaflight 2026.6.2 Betaflight App传感器与校准页面 目标、板卡对齐、加速度计需求和当前解锁原因
INAV 9.1.0 INAV Configurator校准流程 导航传感器、磁力计方向和校准状态
ArduPilot Copter 4.7.1 地面站Mandatory Hardware及传感器页面 多传感器实例、方向、预解锁消息
PX4 v1.17.0 QGroundControl Vehicle Setup > Sensors 飞控方向、各传感器按钮和重启后状态

本篇放行条件

  • 校准环境和温度已记录；
  • 陀螺仪在静止条件下完成校准或稳定；
  • 加速度计完成所有要求姿态；
  • 每个磁力计实例身份和方向明确；
  • 磁力计校准质量达到平台要求；
  • 水平基准使用可重复的实体基准；
  • 气压计数据静态合理；
  • 重启后所有传感器健康；
  • 没有通过反复校准掩盖异常；
  • 带载磁干扰仍保留为受防护装桨地面试验和首次飞行前门禁；
  • 螺旋桨仍未安装。

检查理解

  1. 校准为什么不能修复传感器方向错误？
  2. 加速度计多面校准时，为什么不能一直手持？
  3. 低电流环境中的磁力计校准为什么不能证明带载时无干扰？
  4. 水平基准与飞控方向参数有什么区别？
  5. 校准多次失败后偶然成功，为什么仍要排查？

主要参考