ArduPilot之GPS Glitch问题&M8N模块配置

1. 源由

最近，一直在折腾ArduPilot的GPS Glitch问题，因为一旦出现这个问题，会导致很多自动功能(RTL/PosHold/Auto)无法正常使用。

如果外加手动不够利索的话，很容易炸鸡，甚至意外事故(比如：落到不该去的地方，水面，碰到人等。)

2. 现象

1. 搜星数量少
2. 3D定位漂移
3. 卫星数量波动严重（星数少）
4. 出现"GPS Glitch or Compass error"
5. 进而"EKF variance"
6. 飞行过程，直接失去控制

3. 视频分析

注：关于bilibili视频index不同，CSDN显示一样的BUG，目前尚未解决。想看视频的同学，可以直接去bilibili： https://www.bilibili.com/video/BV1fP4112784/

鉴于GPS定位受到很多因素影响：

1. 天气（晴天会比雨天好）
2. 环境电磁干扰（高压输电线，基站等）
3. 系统电磁干扰（飞控IO，DC线缆等）
4. 测试地点
5. 测试时段

甚至有的时候测试周边有个大的集装箱车也会有一定影响。因此，变量很多，这里主要测试过程遇到的问题一些总结。方便后续跟进测试和对比。

3.1 配置（不理想）

1. 开阔地
2. 无高压输电线
3. 周边有基站（但之前有试飞过，曾经搜星20颗）
4. GPS的参数有过调整（具体不详）
5. 电池放在F450机架上方，距离GPS模块4~5cm（之前放在F450机架下面，后经测试影响不大。）

测试情况：
全程不能上到15颗星，20颗更是无从谈起。

3.2 配置优化

刷新频率

功率设置

端口配置

搜星配置

ucenter抓取数据（3D/DGNSS）：

3.3 优化配置+短时间+3D Lock+Glitch

1. 半开阔
2. 无高压输电线
3. 小区环境（信号受到建筑物有显著干扰）
4. GPS的参数优化
5. 电池放在F450机架上方/放在机架下方/放在远离飞机位置，测试结果影响不大。

测试情况：
搜星10颗左右，但是会出现GPS Glitch问题。

3.4 优化配置+长时间+3D DGPS Lock

测试环境与【3.3 优化配置+短时间+3D Lock+Glitch】一致，增加测试时长

测试情况：
搜星最多时15颗，3D Lock显示为3D DGPS Lock，GPS Glitch现象消失。

3.5 使用尽量多的卫星系统

3.5.1 配置一

3.5.2 配置二

貌似这里不好，其实并非如此，因为切换到前面的配置模式也是不理想了。

这个就是测试时段的影响，所以没有最好或者最坏，但是总的来说要进行调优。

3D

3D/DGNSS

换了一个时间段：（卫星数量明显增加）

3.6 同一时间段（M8N vs BN880）

同一位置，同一时间段（30分钟以内），测试顺序：

1. M8N（北斗），详见3.6.1
2. BN880（无北斗），详见3.6.2
3. BN880（北斗），详见3.6.3
4. M8N（北斗），经过前面BN880两次测试后，感觉相当于冷启动，经测试5分钟搜星仍然困难；第二次重新上电（去掉延长线，与之前一致），约4分钟3D Lock，5分钟3D DGNSS Lock。

注：因为BN880采用了一段延长线，目前与M8N是兼容，通用的。#4的时候采用了延长线，而第二次去掉延长线，怀疑M8N供电可能要求比BN880高。

3.6.1 M8N模块（北斗）

3.6.2 BN880模块（无北斗）

**BN880 3D DGNSS很快定位 **

3.6.3 BN880模块（北斗）

4. 总结

根据这段时间的测试，总结以下情况：

4.1 解锁卫星数

解锁需要至少6颗星，配置参数：AHRS_GPS_MINSATS

4.2 自动导航功能

使用自动导航功能RTL/PosHold/Auto等至少需要10颗星（尚不清楚哪里可以配置）

4.3 GPS Glitch问题

在3D DGPS Lock之前，非常容易出现“GPS Glitch or Compass error”，主要的原因是GPS定位问题，很容易造成自动导航类功能异常。

4.4 后续调优考虑

1. 当前GPS模块属于8代芯片，后续可能需要考虑10代的，看是否在稳定性方面有更好的提升；
2. M8N模块信号在40db以下；从BN880技术反馈角度看，信号强度并不太理想；
3. 鉴于3.6 M8N和BN880模块对比测试，BN880 HDOP目前看明显较M8N更好；

注：测试数据仅依据手头模块，可能存在个体差异。但是可以借鉴类似方法来定位和分析此类问题。

5. 参考资料

【1】ArduPilot飞控之DIY-F450计划
【2】ArduPilot Kakute F7 AIO DIYF450 without GPS配置
【3】ArduPilot Kakute F7 AIO DIYF450 之GPS配置
【4】ArduPilot之posHold&RTL实测

6. 附录-半开阔定义

关于半开阔，指小区阳台上，半球面（不到）开放空间，因此卫星搜星数量肯定是会锐减的。

GPS放置位置

从GPS朝天空看

7. 附录-GPS干扰处理方法

虽然还没有试验，但是对于RF的理解，这个兄弟说的实诚。