《导航》课件-18GPS故障分析与排除

课前回顾：1.码伪距测量和载波相位测量方法。2.GPS绝对定位几何原理。解锁或者控制基于Pixhawk飞控的无人机时，无人机无法解锁或者无法执行相关命令。如何解决？导入新课：123R1GPS故障分析及排除1．GPS单点定位精度；2.GPS故障分析及排除。课时：2学时教学目标：1.熟悉单点定位精度的含义；2.熟悉地面站HUD窗口和GPS相关的告警信息含义及对应的排故方法；3.熟悉飞行日志GPS主要信息含义。知识目标：教学目标：1.会对GPS常见故障进行分析和排除。能力目标：素质目标：1.具有吃苦耐劳的工作作风和爱岗敬业的职业精神。2.具备三敬零无素养。R1.1GPS单点定位精度

单点定位精度和用户等效距离误差与精度衰减因子有关，用户等效距离误差是将单点定位时可能发生的所有误差归化到站星距离上所得的结果。精度衰减因子是位置质量的指示器，它通过考虑每颗卫星相对于星座中其它卫星的位置，来预计用该星座能得到的位置精度。DOP值的大小和所观测卫星的数量与分布有关，表征可见卫星在空间几何分布的好坏，对测距误差起着放大作用。DOP值越小，准确程度越高，定位的几何条件越好。R1.1GPS单点定位精度

单点定位精度与用户等效距离误差和精度衰减因子满足如下关系：上式表明GPS绝对定位精度主要取决于卫星分布的几何条件和观测量的精度。意味着当卫星分布相同时，用户等效距离误差越小，定位精度越高；R1.1GPS单点定位精度

当用户等效距离误差相同时，卫星分布越好（数量多且分布均匀），定位精度越高。R1.2GPS故障分析及排除1、基于地面站HUD窗口告警信息的排故地面站HUD窗口显示的GPS常见故障信息有“GPSGlitch”、“Need3DFix”、“BadVelocity”、“HighGPSHDOP”等。（1）GPSGlitch“GPSGlitch”的含义是GPS出现故障。可能的原因是GPS损坏。解决方法是更换好的GPS模块。R1.2GPS故障分析及排除1、基于地面站HUD窗口告警信息的排故（2）Need3DFix“Need3DFix”的含义是需要3D锁定，GPS没有定位，如果设置电子围栏或是在悬停模式解锁，一定要进行成功定位后才能解锁。该故障信息可能的原因是没有GPS信号或者没有检查到GPS硬件。解决方法为：检查无人机是否安装了GPS，如果没有安装GPS，就不能切换到需要GPS导航信息的飞行模式，如返航模式、定点模式、自动模式。如果安装了GPS，就不能在室内飞行；在室外飞行要检查GPS连接线是否断开，或者连接线是否正确接到飞控上。如果正确安装了GPS，在室外飞行时，要将无人机放在室外无遮挡的地方，并等待GPS被3DFix定位。R1.2GPS故障分析及排除1、基于地面站HUD窗口告警信息的排故（3）BadVelocity“BadVelocity”的含义是速度数据无效，是速度解算有问题，这与GPS是相关的，因为水平速度很大程度上都取决于GPS数据。“BadVelocity”一般表现为GPS飘逸速度过快，高于50cm/s。该告警信息可能的原因是移动速度过快，或者GPS刷新率低于5HZ。解决方法是等待锁定更多数量的GPS卫星，可以通过地面站查看锁定的卫星数量和HDOP数据来进行评估，一般HDOP小于1.5表明卫星数量能够满足要求。R1.2GPS故障分析及排除1、基于地面站HUD窗口告警信息的排故（4）HighGPSHDOP“HighGPSHDOP”的含义是GPS水平定位精度因子过高，一般是卫星数量不够导致的，HDOP的精度没达标不能解锁。解决方法是将无人机放在室外无遮挡、无干扰的地方，并保证GPS没有被遮挡，然后等待搜星，当锁定更多的卫星后，HDOP数据就会下降。R1.2GPS故障分析及排除2.基于飞行日志的故障分析飞行日志保存了无人机上电后各项飞行数据，能记录无人机在飞行过程中的各种状态，其中就包括GPS相关信息。当无人机出现故障后，维护人员可以通过回放飞行日志，来分析可能的故障原因，并据此制定排故方案。飞行日志里存储的GPS信息主要有：名称含义Status0=没有识别到GPS,1=识别到GPS但未定位,2=GPS和2D定位成功,3=GPS与3D定位成功NSats当前使用的卫星数量HDop水平定位精度因子（<1.5是好的，>2.0不是很好）LatGPS纬度LngGPS经度AltGPS报告的高度VZ垂直速度Spd水平地面速度GCrs航向U布尔值，表明是否在使用GPSR1.2GPS故障分析及排除2.基于飞行日志的故障分析（1）在自动模式下（AUTO\LOITER\RTL），GPS异常会导致无人机突然飞向一个错误的位置或者来回飘逸。GPS异常一般包括：丢星或者卫星数量突然减少。在飞行日志中，可以很直观的看见卫星数量NSats的减少和HDOP值的变大.R1.2GPS故障分析及排除2.基于飞行日志的故障分析通过飞行日志还可以查看GPS错误信息和故障保护信息。在飞控中，GPS子系统代码为11，GPS故障保护子系统代码为7，可通过查看飞行日志中ERR条目下的Subsys确定是哪个子系统出现问题。下图绘制的是Subsys曲线图，图中直线对应的值为11，据此就可以确定这段时间内只有GPS出现错误信息了。R1.2GPS故障分析及排除2.基于飞行日志的故障分析确定好子系统后，就可以进一步查看详细信息，每个子系统都有对应的错误代码。子系统GPS的错误代码有两个，分别是ECode2和ECode0，ECode2表示GPS故障，ECode0表示GPS故障解除。下图红框中就显示了GPS错误代码，从图中可以看出，先后三个时间点出现了GPS故障，不过故障很快就消除了。R1.3小组比拼学生每六人一组，每小组选出一个组长，负责讨论环节的组织、记录和总结。1）给定无人机故障现象描述和对应的飞行日志，分小组分析故障并给出排故方法。回顾与练习1、测站接收机产生一个与卫星伪随机码结构和初相都相同的基准信号，当接收机接收到卫星发射的C/A码信号后，将基准信号时延τ与接收信号对齐，该时延即为卫星信号传播的时间。然而在实际计算中，进行两信号比对的长度为1ms（1023个码元），在极端情况下，基准信号延迟1ms（CA码周期）即可保证信号对齐，此时τ≤1ms，这时算出的卫星至接收机的距离不会