风估计与气压补偿

多旋翼不用装空速计，EKF 也能估算它正处在什么风里——风速多少、从哪个方向来。

这个估计有两个用途：

• 给飞手提供实时参考
• 补偿风对气压计的干扰：控制器直接暴露在气流中时，气流会扰动气压读数，导致飞行器在高速前飞后减速时出现几米的爬升或掉高

下面按三步设置：机身阻力系数 → 桨叶阻力系数 → 气压计补偿。

一、计算机身阻力系数

1. 称重

含电池称重，单位：kg。

2. 测量迎风面积与侧向面积

从几米外给飞行器拍两张照片：一张正面、一张侧面，分别用来量迎风面积和侧向面积。再用在线工具在照片上叠网格或描轮廓读出面积：

• 图片加网格工具（免费）：把网格边长按飞行器的已知尺寸（cm）缩放，数出覆盖机身部分的格子数（不含桨叶），即面积（cm²）
• SketchAndCalc（免费试用 1 小时）：沿机身轮廓画多边形，直接读出面积（cm²）

▲ 在照片上叠网格，数出覆盖机身的格子数

▲ 用 SketchAndCalc 沿轮廓画多边形，界面直接显示面积

量出的面积（cm²）除以 10000，就是 m²。

3. 填入参数

参数名	计算方法
EK3_DRAG_BCOEF_X	重量（kg）÷ 迎风面积（m²）
EK3_DRAG_BCOEF_Y	重量（kg）÷ 侧向面积（m²）

以图中 IRIS 为例：

项目	数值
重量	1.45 kg
迎风面积	203 cm² = 0.0203 m²
侧向面积	217 cm² = 0.0217 m²
EK3_DRAG_BCOEF_X	1.45 ÷ 0.0203 = 71.4
EK3_DRAG_BCOEF_Y	1.45 ÷ 0.0217 = 66.8

二、计算桨叶阻力系数

桨叶阻力系数 EK3_DRAG_MCOEF 只能通过飞行测试得到，计算与判读方法见 ArduPilot 官方视频。

1. 选开阔、风力小的场地
2. 可选：设 LOG_DISARMED = 1、LOG_REPLAY = 1，便于飞行后用 Replay 复盘调参
3. 用 Loiter（悬停） 模式解锁起飞（保证 EKF 位置估计良好），飞到测试区中央
4. 切到 AltHold（定高） 模式，让飞行器顺风漂移，看清风向与风速
5. 机头迎风，满推俯仰杆逆风加速，直到加速结束
6. 松开俯仰杆，飞行器减速后顺风漂回起始线
7. 把飞行器调整回舒适位置
8. 偏航 90°（例如顺时针）让机身侧面对着风，满推左横滚加速，加速结束后松杆，让它顺风漂回起始线
9. 再调整回舒适位置
10. 重复第 8 步，改为机尾迎风（用拉杆加速）
11. 重复第 8 步，改为右侧迎风（满推右横滚加速）
12. 降落后下载机载日志分析，方法见下载闪存日志

TIP

EK3_DRAG_MCOEF 的最终值一般在 0.1 ~ 1.0 之间。

三、在地面站实时查看风速与风向

启用后，估计出的风速会通过 MAVLink 的 WIND 消息实时发送到地面站。

以 Mission Planner 为例：飞行数据页 → Quick 标签 → 双击任意数值 → 选 wind_dir（风向）或 wind_vel（风速）。

▲ 在 Mission Planner 的 Quick 标签中调出风向与风速

四、在日志中查看风速

EKF 的风速估计记录在机载日志的 XKF2 消息里，看 VWN（北向风速）与 VWE（东向风速）两个字段。

▲ 日志浏览器中展开 XKF2，勾选 VWN / VWE

五、气压计位置误差补偿

有了风估计，就能补偿风对每个气压计、四个方向（前、后、左、右）造成的压力误差，计算方法见 ArduPilot 官方视频。

1. 试飞

依次让机头、机尾、右侧、左侧迎风各飞一轮，降落后下载机载日志。

2. 计算各方向的位置误差系数

• 用空气密度计算器算出空气密度（kg/m³）
• 静压误差（Pa）= -高度 × 重力加速度 × 空气密度
• 动压 = 0.5 × 空气密度 × 风速²
• 位置误差系数 = 静压误差 ÷ 动压

NOTE

位置误差系数的取值应在 -1 ~ +1 之间。

3. 启用补偿并填入系数

把 BARO1_WCF_ENABLE 设为 1，然后重启控制器。

第 1 个气压计对应的参数：

参数名	方向
BARO1_WCF_FWD	正 X 方向（前）
BARO1_WCF_BCK	负 X 方向（后）
BARO1_WCF_RGT	正 Y 方向（右）
BARO1_WCF_LFT	负 Y 方向（左）
BARO1_WCF_UP	正 Z 方向（上升）
BARO1_WCF_DN	负 Z 方向（下降）

NOTE

控制器有多个气压计时，参数前缀依次换成 BARO2_WCF_*、BARO3_WCF_*，需要分别计算、分别填写。