加速度计校准（一）：六面静态校准法原理与操作步骤，如何判断校准质量

加速度计校准，说白了就是让飞控知道「哪边是下」。你想想看，如果加速度计连重力方向都测不准，那姿态估计、位置控制全都会跑偏。我在早期做无人机项目时，就吃过这个亏——校准没做好，飞机悬停时自己慢慢往一边飘，查了半天才发现是加速度计偏置没消掉。

六面静态校准法，是 ArduPilot 里最基础也最可靠的加速度计校准方式。它不依赖任何外部设备，只需要你把飞控（或者整机）摆到六个特定的姿态，让传感器感受不同方向的重力分量，然后反算出偏置和比例因子。

校准原理：为什么是六个面？

加速度计的输出模型可以简化为：

测量值 = 比例因子 × 真实值 + 偏置 + 噪声

每个轴有两个未知数（偏置和比例因子），三个轴一共六个未知数。理论上，你只需要六个独立的方程就能解出来。六个面刚好提供六个不同的重力投影向量，而且它们两两正交，保证了方程组的条件数足够好。

我习惯把六个姿态分成三组对偶面：

• 水平朝上 / 水平朝下：重力分别沿 Z 轴正、负方向
• 左侧朝上 / 右侧朝上：重力沿 X 轴正、负方向
• 机头朝上 / 机头朝下：重力沿 Y 轴正、负方向

为什么非要六个面？少摆两个行不行？嗯，理论上四个面也能解，但精度会差很多。我在项目中试过只摆四个面，结果偏置误差大了将近一倍，悬停时高度漂移明显。所以别偷懒，老老实实摆六个面。

操作步骤：手把手教你摆

校准前，先确认飞控已经上电，并且连接了地面站（Mission Planner 或 QGroundControl）。我个人习惯用 Mission Planner，它的校准向导比较直观。

1. 进入校准模式：在 Mission Planner 的「初始设置」→「必备硬件」→「加速度计校准」中点击「校准加速度计」。
2. 摆第一个面：水平朝上：把飞控平放在桌面上，箭头朝前。点击「开始」，等待状态提示「完成」。
3. 摆第二个面：左侧朝上：将飞控向左翻转 90 度，让左侧面贴住桌面。点击「开始」。
4. 摆第三个面：右侧朝上：向右翻转 90 度，右侧面贴桌面。点击「开始」。
5. 摆第四个面：机头朝上：将飞控竖起来，机头朝上，尾部贴桌面。点击「开始」。
6. 摆第五个面：机头朝下：翻转 180 度，机头朝下。点击「开始」。
7. 摆第六个面：水平朝下：将飞控倒扣，屏幕朝下。点击「开始」。

校准完成后，地面站会自动计算并写入参数。你可以在终端里用 param show INS_ACC 查看更新后的偏置和比例因子。

如何判断校准质量？

校准完不是就完事了。你得检查结果靠不靠谱。我总结了三个判断维度：

1. 偏置值是否合理

加速度计的偏置通常在 ±0.1 m/s² 以内。如果某个轴的偏置超过了 ±0.3 m/s²，说明传感器可能有硬件问题，或者校准过程中飞控没放稳。

轴	正常范围	警告范围	异常范围
X 轴	±0.05 m/s²	±0.10 m/s²	> ±0.20 m/s²
Y 轴	±0.05 m/s²	±0.10 m/s²	> ±0.20 m/s²
Z 轴	±0.08 m/s²	±0.15 m/s²	> ±0.30 m/s²

2. 比例因子是否接近 1.0

比例因子理想值是 1.0，允许偏差在 ±0.05 以内。如果某个轴的比例因子偏离 1.0 超过 0.1，说明该轴的增益校准有问题。

3. 静态验证：看模长

校准完成后，把飞控平放静止，在地面站里查看加速度计的原始输出。三个轴的平方和开根号应该等于 9.8 m/s²（当地重力加速度）。允许误差 ±0.1 m/s²。

模长 = sqrt(X² + Y² + Z²)
理想值：9.8 m/s²
合格范围：9.7 ~ 9.9 m/s²

如果模长偏差超过 0.2 m/s²，建议重新校准。我个人的经验是，模长偏差超过 0.15 时，悬停高度就会开始出现肉眼可见的漂移。

常见问题与避坑

• 校准过程中飞控移动了怎么办？——重新摆那个面，不要继续。我曾经偷懒没重摆，结果偏置全乱套了。
• 地面站提示「校准失败」？——检查飞控是否在点击「开始」后保持静止。振动过大也会导致失败。
• 校准后飞机倾斜时姿态不准？——大概率是比例因子没校准好。重新做一遍六面校准，确保每个面都摆正。

知识体系总览

下面这张图概括了六面静态校准法的核心逻辑：

这张图把整个流程串起来了：从六个姿态的原始数据，到最小二乘法求解，再到输出参数，最后用三个指标判断质量。你每次校准完，都可以对照这张图检查一下，看看哪一步可能出了问题。

六面静态校准法虽然基础，但它是所有高级校准方法（比如温度补偿、在线校准）的基石。把这一步做扎实了，后面的课程你会轻松很多。