DIY无人机GPS安装与配置全攻略
GPS是现代无人机的“眼睛”和“耳朵”，它让自动起降、航线飞行、定点悬停和失控返航成为可能，正确安装和配置GPS是确保飞行安全和任务成功的关键一步。
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第一部分：准备工作
在开始之前,请确保你已经准备好以下物品和知识：
硬件清单
- GPS模块: 推荐使用集成了磁力计的GPS模块，u-blox NEO-M8N / NEO-M9N / ZED-F9P 系列。
- M8N: 性价比高，性能稳定，适合绝大多数DIY无人机。
- M9N: 性能更强，启动更快，抗干扰能力更好。
- ZED-F9P: 专业级RTK模块，可以达到厘米级定位精度，但需要额外的基站或差分数据源。
- 飞行控制器: 如 Pixhawk 4/6, Cube Orange 等，确保其支持你选择的GPS模块。
- 无人机机体与电机电调: 已组装完成。
- 遥控器与接收机: 已正确连接并配置。
- 数图电台 或 Wi-Fi 模块: 用于连接地面站。
- 笔记本电脑: 安装了 Mission Planner 地面站软件。
- 杜邦线: 公对母、公对公、母对母若干，用于连接。
- 热缩管 或 扎带: 用于固定和保护线材。
- 小螺丝刀和螺丝: 用于固定GPS模块。
软件与知识准备
- Mission Planner: 已在电脑上安装并配置好与飞控的连接。
- 基础知识: 了解基本的电子电路知识（正负极），知道如何焊接（如果需要）或使用杜邦线连接。
- 安全意识: 断开电池！ 在进行任何接线操作前，务必确保电池已从无人机上取下。
第二部分：硬件安装
GPS模块的安装位置直接影响其信号接收质量。
选择最佳安装位置
GPS模块需要“看见”天空，任何遮挡都会导致信号变差甚至丢失。
- 最佳位置: 无人机顶部、机臂上方、机头正前方。
- 避免位置:
- 机身下方或电池下方（被遮挡）。
- 电机或电调旁边（电磁干扰严重）。
- 金属结构内部（信号屏蔽）。
- 靠近2.4G遥控天线或图传天线（信号干扰）。
原则: 越高、越开阔、离电子设备越远越好。
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物理固定
- 使用双面胶、魔术贴或扎带将GPS模块牢固地固定在选定位置。
- 确保其不会在飞行中振动或脱落，剧烈的振动会影响GPS的定位精度。
电气连接
这是最关键的一步,接错可能会烧毁设备！
重要提示： 在连接前，请务必查阅你的飞行控制器和GPS模块的官方文档，确认引脚定义。
- 飞控端: 通常在标有
TELEM2,SERIAL4/5, 或专门GPS的端口上，Pixhawk系列常用TELEM2端口。 - GPS端: 通常有6-8个针脚，我们主要用到其中4个：
VCC(电源),GND(地),TX(发送),RX(接收)。
接线步骤 (以TELEM2端口为例):
- 断开电池！
- 电源连接:
- 将GPS模块的
VCC(通常为5V或3.3V，务必确认你的GPS模块和飞控端口支持的电压！ M8N/M9N/F9P通常支持5V) 引脚，连接到飞控TELEM2端口的5V。 - 将GPS模块的
GND(地) 引脚，连接到飞控TELEM2端口的C(或GND)。
- 将GPS模块的
- 数据连接 (交叉连接):
- 将GPS模块的
TX(发送数据) 引脚，连接到飞控TELEM2端口的RX(接收数据)。 - 将GPS模块的
RX(接收数据) 引脚，连接到飞控TELEM2端口的TX(发送数据)。
- 将GPS模块的
简单记法: GPS的TX -> 飞控的RX；GPS的RX -> 飞控的TX。
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连接示意图:
| GPS 模块引脚 | 飞控 TELEM2 端口引脚 | 说明 |
|---|---|---|
| VCC | 5V | 电源正极 (5V) |
| GND | C / GND | 电源负极 (地) |
| TX | RX | GPS发送，飞控接收 |
| RX | TX | GPS接收，飞控发送 |
连接完成后,用热缩管或电工胶带包裹裸露的金属部分，防止短路，整理好线材，避免其缠绕螺旋桨。
第三部分：软件配置
硬件连接完成后,需要在飞控固件中配置GPS。
连接地面站
- 将无人机通过数图电台或USB线连接到笔记本电脑。
- 打开 Mission Planner。
- 在右上角选择正确的串口和波特率（通常是
COMx和57600）。 - 点击 "Connect" 按钮，连接成功后，飞控的状态会实时显示在界面上。
检测GPS
- 在Mission Planner左侧菜单中，进入 "Config/Tuning" -> "Parameter Editor"。
- 在右上角的搜索框中输入
SERIAL2_PROTOCOL(如果你用的是TELEM2端口，它在固件里通常被映射为SERIAL2)。 - 将
SERIAL2_PROTOCOL的值设置为2(代表GPS)。 - 点击 "Save" 保存参数，然后点击 "Restart" 重启飞控。
- 重启后,再次连接Mission Planner。
- 在左侧菜单进入 "Initial Setup" -> "Sensor Calibration" -> "GPS"。
- 等待几秒钟,如果GPS正常工作，你会看到：
- 3D Fix: 会从
No Fix变为3D Fix(三维定位) 或3D DGPS(差分三维定位)。 - 锁定的卫星数量: 会从0开始逐渐增加，通常需要8颗以上卫星才能获得稳定的3D Fix。
- HDOP: 这个值越低越好，表示定位精度越高，低于
0为优秀，0-2.0为良好，如果长时间高于0，说明信号不好。
- 3D Fix: 会从
3D Fix 始终为 No Fix，请检查：
- 接线是否正确？ (特别是VCC, GND, TX, RX是否接对)
- 电源是否正常？ (用万用表测量VCC和GND之间是否有5V电压)
- 安装位置是否有强磁或金属遮挡？
- GPS模块是否已损坏？
设置GPS类型
为了让飞控更好地与你的GPS模块通信,需要指定其类型。
- 在Mission Planner的 "GPS" 页面，找到 "GPS Type" 选项。
- 在下拉菜单中选择你的GPS模块型号,对于
u-blox NEO-M8N，选择u-blox 8。 - 保存参数并重启飞控。
设置主GPS (可选，但推荐)
如果你的飞控支持多个GPS,或者你安装了两个GPS（主GPS+RTK GPS），可以指定主GPS。
- 在参数编辑器中,搜索
GPS1_TYPE。 - 将其值设置为你刚才选择的GPS类型（如
u-blox 8）。 - 保存并重启。
第四部分：磁力计校准 (非常重要！)
如果你的GPS模块集成了磁力计（电子罗盘），它必须进行校准，否则飞机会“找不着北”，导致严重的飞行问题，如自旋、乱飞。
- 在Mission Planner左侧菜单进入 "Initial Setup" -> "Sensor Calibration"。
- 点击 "Compass" 选项卡。
- 按照屏幕上的指示操作：你需要将无人机缓慢地、平稳地在空中和地面上旋转，使其在每个轴（前后、左右、滚转）上达到最大的倾斜角度，直到所有校准点都变为绿色。
- 完成后,点击 "Calibrate"。
- 强烈建议进行“机头朝下”的校准，这是最容易被忽略但非常重要的一步，将无人机机头朝下，保持水平，同样进行旋转，直到校准完成。
- 保存参数。
第五部分：最终测试
- 地面测试: 在起飞前，先在地面测试自动返航功能。
- 在Mission Planner中，设置一个返航点 (右键点击地图 -> "Set as Rally/Return Point")。
- 断开遥控器,观察飞控是否自动进入失控返航模式，电机是否启动，是否朝向正确的返航点爬升。
- 飞行测试: 在安全开阔的场地进行首次飞行。
- 解锁电机,手动起飞并悬停。
- 观察GPS状态,确保
3D Fix稳定，HDOP值良好。 - 切换到 Loiter (定点) 或 AltHold (定高) 模式，观察无人机是否能稳定悬停。
- 尝试执行一个简单的自动航线任务,检查飞行轨迹是否准确。
常见问题排查 (FAQ)
- Q: GPS无法获得3D Fix？
A: 检查接线、电源、安装位置、电磁干扰，确保户外使用，远离高楼和树木。
- Q: 无人机悬停时漂移严重？
A: 可能是磁力计未校准或校准错误，也可能是PID参数未调好，先重新校准磁力计。
- Q: 飞行时GPS信号时好时坏？
A: 检查GPS模块是否固定牢固，振动是否过大，也可能是线材屏蔽不好，受到电机电调的干扰。
- Q: 返航方向错误？
A: 100%是磁力计问题，请务必重新进行磁力计校准，并远离强磁场（如手机、汽车音响）。
安全第一！ 在配置和测试的每一步，都要将安全放在首位，祝你的DIY无人机项目顺利成功！
