使用Flight Review进行日志分析

飞行审核地块的航班可以用来分析一般车况。

这些图本来是不言自明的,但是需要一些经验才能知道可接受的范围以及图应该是什么样。本页说明了如何解释图并识别常见问题。

一般用法

许多地块共有的功能:

  • 绘图背景颜色用于指示记录期间的飞行模式(其中的图形取决于模式):
    • 飞行模式: 情节正文上的背景颜色表示飞行模式。 将鼠标悬停在图上会显示飞行模式标签。
    • VTOL飞行模式: VTOL车辆在图的底部另外显示了VTOL模式作为背景颜色(蓝色表示多 旋翼飞机 ,黄色表示固定翼,红色表示过渡)。
  • 鼠标在特定绘图轴上滚动可缩放该轴(水平或垂直)。
  • 在图内滚动鼠标可缩放两个轴。

PID跟踪性能

根据飞行模式,车辆控制器可能会尝试跟踪位置,速度,高度或速率设定点(所跟踪的设定点取决于模式,例如:在稳定模式下没有速度设定点)。

预估线(红色)要密切配合的设定点(绿色)。如果不这样做,则大多数情况下需要调整该控制器的PID增益。

Multicopter PID调整指南》包含示例图和有关分析跟踪性能的信息。

特别是对于速率控制器,启用高速率日志记录配置文件(SDLOG_PROFILE)以便在放大时获取更多详细信息非常有用。

振动

振动是多旋翼车辆最常见的问题之一。高振动水平可能导致:

  • 飞行效率降低,飞行时间减少
  • 电机会发热
  • 材料磨损增加
  • 无法紧密调整车辆,导致飞行性能下降。
  • 传感器削波
  • 位置估计失败,可能导致飞走。

因此,重要的是要注意振动水平并根据需要改进设置。

有一点很明显,振动水平太高了,通常较低的振动水平更好。但是,“一切正常”和“水平太高”之间存在很大的差异。该范围取决于许多因素,包括车辆的尺寸-较大的车辆具有较高的惯性,因此可以进行更多的软件过滤(同时较大车辆的振动频率较低)。

以下各节提供了有关用于检查振动水平的曲线图以及如何对其进行分析的信息。

在分析振动时,有必要查看多个图表(不同的图表可以更好地突出一些问题)。

执行器控制FFT

您需要启用高速日志记录配置文件(SDLOG_PROFILE)才能查看此图。

该图显示了基于执行器控制信号(速率控制器的PID输出)的横摇,俯仰和偏航轴的频率曲线。它有助于识别频率峰值并配置软件滤波器。最低端仅应有一个峰值(低于20 Hz),其余峰值应低而平坦。

注意,不同车辆的y轴缩放比例不同,但是可以将来自同一车辆的日志进行直接比较。

示例:良好的振动

QAV-R 5英寸赛车框架(出色的振动)。

上述框架的出色振动特性意味着我们可以大大提高软件滤波器的截止频率(减少控制等待时间)。

DJI F450框架(震动良好)。

S500框架:

虽然上面的图看起来不错,但相同飞行原始加速度图显示x和y的振动水平有点高。这是一个很好的例子,说明为什么值得检查多个图形!

示例:振动不良

本示例显示了接近50 Hz的频率峰值(在这种情况下,是由于“松动”的起落架造成的)。

加速功率谱密度

这是一个二维频率图,显示了原始加速度计数据随时间的频率响应(它显示了x,y和z轴的总和)。区域越黄,则该时间和频率处的频率响应越高。

理想情况下,只有最高达几赫兹的最低部分是黄色,其余大部分是绿色或蓝色。

示例:良好的振动

QAV-R 5英寸赛车框架(出色的振动)。

DJI F450框架(震动良好)。

在上方可以看到螺旋桨的叶片通过频率约为100 Hz。

S500框架:

示例:振动不良

100Hz左右的黄线表示潜在的问题,需要进一步调查(首先查看其他图表)。

下图显示了接近50 Hz的频率峰值(在这种情况下,起落架松动)。

这表明可能存在问题,因为它是一个很强的单一低频,与车辆动力学特性很接近。使用80 Hz的默认过滤器设置时,将不会过滤50 Hz的振动。

极高(不安全)的振动!请注意,该图几乎是完全黄色的。

您不应该在如此高的振动水平下飞行。

原始加速度

该图显示了x,y和z轴的原始加速度计测量值。理想情况下,每条线都很细,可以清楚地显示出车辆的加速度。

根据经验,如果在悬停或慢速飞行中z轴图正在触摸x / y轴图,则振动级别会过高。

使用此图表的最佳方法是将车辆放大到某个位置。

示例:良好的振动

QAV-R 5英寸赛车框架(出色的振动)。

DJI F450框架(震动良好)。

示例:振动不良

S500框架。临界振动水平-x和y偏高(这是S500机身的典型值)。这是开始对飞行性能产生负面影响的极限。

振动太高。请注意z轴图与x / y轴图如何重叠:

振动水平过高。请注意z轴图与x / y轴图如何重叠:

很高(不安全)的振动等级。

您不应该在如此高的振动水平下飞行。

解决振动问题

通常,不能仅从原木中识别出振动源(或多个源的组合)。

在这种情况下,应检查车辆。振动隔离介绍了一些您可以检查(并做)以减少振动水平的基本操作。

执行器输出

执行器输出”图显示了发送到各个执行器(电机/伺服)的信号。通常,它在最小和最大已配置PWM值之间的范围内(例如,从1000到2000)。

这是一个四旋翼飞行器的示例,其中一切正常(所有信号都在范围内,彼此大致重叠,并且不太嘈杂):

该图可以帮助识别不同的问题:

  • 如果一个或多个信号在更长的时间内达到最大值,则意味着控制器进入 饱和状态 。 这不一定是问题,例如,当以全油门飞行时,这是预期的。 但是,如果发生这种情况,例如在执行任务期间,则表明该车辆超重了其可提供的推力。
  • 对于多直升机,如果车辆 不平衡 ,绘图可以很好地指示 。 从图中可以看出,一个或多个相邻的电动机(在四旋翼的情况下为两个)平均需要以更高的推力运行。 请注意,如果某些电动机提供的推力大于其他电动机,或者未校准ESC,也可能是这种情况。 失衡的车辆通常不是大问题,因为自动驾驶仪会自动解决。 但是,它减小了可达到的最大推力,并在某些电动机上施加了更大的压力,因此最好平衡车辆。
  • 偏航轴也可能导致不平衡。该图看起来与之前的情况相似,但是相反的电动机将分别运行更高或更低。原因可能是一个或多个电动机倾斜。

    这是一个六旋翼的示例:电动机1、3和6以更高的推力运行:

  • 如果信号看起来非常 嘈杂 (幅度较大),则可能有两个原因:传感器噪声或通过控制器的振动(这也显示在其他图中,请参见上一节)或PID增益过高。 这是一个极端的例子:

GPS不确定度

GPS不确定性来自GPS装置图显示的信息:

  • 使用的卫星数(应为12左右或更高)
  • 水平位置精度(应在1米以下)
  • 垂直位置精度(应在2米以下)
  • GPS修复:3D GPS修复为3,RTK浮动为5,RTK固定类型为6

GPS噪音和干扰

GPS噪声和干扰图对于检查GPS信号干扰和干扰很有用。GPS信号非常微弱,因此很容易受到组件(通过电缆)传输或以GPS使用的频率辐射的干扰或干扰。

众所周知,USB 3是有效的GPS干扰源。

所述干扰指示符应该是大约或低于大约80或更高40值太高,并将设置必须进行检查。信号干扰也很明显,因为精度降低了,卫星数量减少到无法进行GPS修复的地步。

这是一个不受干扰的示例:

推力和磁场

推力和磁场图示出了推力与磁传感器测量矢量的范数。

该规范在整个飞行过程中应保持恒定,并且与推力无关。这是一个规范非常接近常量的好例子:

如果相关,则表示电动机(或其他消耗器)汲取的电流正在影响磁场。必须避免这种情况,因为它会导致不正确的偏航估计。下图显示了磁力计的推力和范数之间的强相关性:

解决方案是:

  • 使用外部磁力计(避免使用内部磁力计)
  • 如果使用外部磁力计,请将其远离强电流(例如,使用(更长)GPS桅杆)。

如果规范不相关但不是恒定的,则很可能未正确校准。但是,这也可能是由于外部干扰(例如,在靠近金属结构的地方飞行)。

此示例显示规范不是恒定的,但与推力不相关:

估算器看门狗

估算看门狗图显示估计的健康报告。它应该是恒定的零。

如果没有问题,它应该是这样的:

如果标志之一不为零,则估计器检测到一个问题,需要进一步研究。在大多数情况下,传感器是一个问题,例如磁力计干扰。通常有助于查看相应传感器的图。

这是磁力计问题的示例:

传感器数据采样规律

抽样规则图可提供有关日志系统和调度问题的见解。

如果日志缓冲区太小,日志记录速率太高或使用了低质量的SD卡,则日志记录丢失的数量开始增加。

中等质量的卡偶尔会掉线。

增量吨显示了两个之间的时间差记录IMU样品。由于数据发布速率为250Hz,因此应接近4 ms。如果峰值是峰值的倍数(并且估计器的时间滑动不会增加),则意味着记录器跳过了一些样本。有时会发生这种情况,因为记录器以较低的优先级运行。如果峰值不是整数倍,则表明传感器驱动程序调度不规则,需要进行调查。

所述估计器timeslip显示当前时间和体型传感器间隔的直到该时间的时间之间的差。如果更改,则意味着估计器错过了传感器数据或驱动程序发布了错误的积分间隔。它应保持为零,但对于飞行中的参数更改,它可能会略有增加,这通常不是问题。

这是一个很好的例子:

以下示例包含过多的数据丢失,在这种情况下,使用的SD卡的质量太低(有关优质SD卡,请参见此处):

记录的消息

该表包含系统错误和警告消息。例如,它们显示任务何时堆栈大小不足。

消息需要单独检查,并非所有消息都表明有问题。例如,以下显示了一个kill-switch测试:

飞行/车架日志查看示例

在分析车辆状况时通常值得查看多个图表,以了解特定的飞行情况(不同的图表可以更好地突出某些问题)。在检查可能的振动问题时,这一点尤其重要。

以下部分按航班/车辆分组了一些(以前显示的)图表。

QAV-R 5“赛车手

这些图表均来自QAV-R 5“ Racer的同一飞行。

它们显示出车辆的振动非常低:

  • 执行器控制FFT仅在最低端显示一个峰,其余峰低而平坦。
  • 频谱密度主要是绿色,低频时只有一点黄色。
  • 原始加速度的z轴迹线与x / y轴迹线分隔得很好。

大疆F450

这些图表均来自DJI F450的同一航班。

它们显示的车辆振动小(但不低于上述QAV-R!):

  • 执行器控制FFT在最低端显示一个峰值。 除100Hz左右的颠簸(这是螺旋桨的桨叶通过频率)外,其余大部分都是平坦的。
  • 光谱密度主要为绿色。 刀片通过频率再次可见。
  • 原始加速度的z轴迹线与x / y轴迹线分隔得很好。

S500

这些图表均来自S500的同一航班。

它们显示了具有边界可接受的振动的车辆:

  • 执行器控制FFT在最低端显示一个峰值。 其余大部分是平坦的,除了100Hz附近的凸起。
  • 光谱密度大多为绿色,但比100Hz时的DJI F450的黄色更高。
  • 原始加速度的z轴轨迹非常接近x / y轴轨迹。 这是开始对飞行性能产生负面影响的极限。

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