3. 传感器校准与参数：加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计的校准参数详解

传感器校准，说白了就是让飞控知道「什么是水平」、「什么是静止」、「什么是北」。

我见过太多飞友，飞机一上天就抽风，第一反应是调 PID。其实八成是传感器数据本身就是脏的。你想想看，飞控拿到的加速度计数据偏了 0.1g，它以为自己在倾斜，实际上机体是平的——那姿态解算能对吗？

所以这一章，咱们把四个核心传感器的校准参数和排查思路彻底讲透。

3.1 加速度计校准

加速度计测量的是比力（重力 + 运动加速度）。校准时，我们只关心重力分量。

校准参数

参数名	说明	典型值范围
CAL_ACC0_XOFF	X 轴偏移量	-0.3 ~ 0.3 m/s²
CAL_ACC0_YOFF	Y 轴偏移量	-0.3 ~ 0.3 m/s²
CAL_ACC0_ZOFF	Z 轴偏移量	-0.3 ~ 0.3 m/s²
CAL_ACC0_XSCALE	X 轴比例因子	0.95 ~ 1.05
CAL_ACC0_YSCALE	Y 轴比例因子	0.95 ~ 1.05
CAL_ACC0_ZSCALE	Z 轴比例因子	0.95 ~ 1.05

校准方法很简单：把无人机依次摆成 6 个姿态（水平朝上、水平朝下、左侧、右侧、机头朝上、机头朝下），每个姿态保持静止 2-3 秒。飞控会自动采集数据，拟合出偏移和比例因子。

校准失败排查

• 现象：校准过程中提示「姿态变化太快」或「数据不稳定」。
• 排查：检查飞控是否固定牢固？有没有减震棉松动？加速度计数据在 QGroundControl 的传感器页面看，如果数值跳动超过 ±0.05 m/s²，说明振动太大。
• 我曾经遇到过一台四轴，怎么校准都不过。最后发现是飞控的减震柱有一颗螺丝没拧紧，飞机一碰就晃。拧紧后一次通过。

3.2 陀螺仪校准

陀螺仪测量角速度。校准时，飞控需要知道「静止时角速度应该为零」。

校准参数

参数名	说明	典型值范围
CAL_GYRO0_XOFF	X 轴角速度偏移	-0.05 ~ 0.05 rad/s
CAL_GYRO0_YOFF	Y 轴角速度偏移	-0.05 ~ 0.05 rad/s
CAL_GYRO0_ZOFF	Z 轴角速度偏移	-0.05 ~ 0.05 rad/s

陀螺仪校准只需要把飞机静止放在水平面上，点击校准即可。飞控会采集 1-2 秒的数据，取平均值作为零偏。

校准失败排查

• 现象：校准后，飞机悬停时缓慢自旋。
• 排查：检查陀螺仪原始数据。在 QGC 的 MAVLink Inspector 里看 SCALED_IMU2 的角速度值，静止时应该接近 0。如果某个轴有 0.1 rad/s 以上的偏移，说明校准没生效，或者参数被覆盖了。
• 另一个坑：有些飞控板上有多个陀螺仪（比如 ICM-20602 和 BMI088），PX4 默认使用第一个。如果你换了飞控型号，记得检查 CAL_GYRO0_ID 是否匹配实际硬件。

3.3 磁力计校准

磁力计是传感器里最娇气的。它测的是磁场，但周围任何铁磁性物质都会干扰它。

校准参数

参数名	说明	典型值范围
CAL_MAG0_XOFF	X 轴磁场偏移	-200 ~ 200
CAL_MAG0_YOFF	Y 轴磁场偏移	-200 ~ 200
CAL_MAG0_ZOFF	Z 轴磁场偏移	-200 ~ 200
CAL_MAG0_XSCALE	X 轴比例因子	0.8 ~ 1.2
CAL_MAG0_YSCALE	Y 轴比例因子	0.8 ~ 1.2
CAL_MAG0_ZSCALE	Z 轴比例因子	0.8 ~ 1.2

校准方法：拿着无人机，在空中画「8」字，或者绕每个轴旋转 360°。目的是让磁力计采集到各个方向的磁场数据，拟合出椭球参数。

校准失败排查

• 现象：校准后，航向角（Yaw）漂移，或者飞机在悬停时打转。
• 排查：先看磁力计数据是否饱和。如果某个轴的读数一直卡在 ±1200 附近，说明磁力计饱和了——周围有强磁场。我曾经遇到过客户把 GPS 模块装在电机正下方，电机一通电，磁力计直接爆表。
• 另一个常见问题：校准椭球拟合失败，提示「数据点不足」或「分布不均匀」。这说明你画 8 字不够全面。记得让机头朝上、朝下、左右翻滚都覆盖到。

3.4 气压计校准

气压计用于测量高度。它其实不需要用户手动校准——PX4 在上电时会自动采集当前气压作为基准。

校准参数

参数名	说明	典型值
SENS_BARO_QNH	海平面气压基准	1013.25 hPa
CAL_BARO0_OFF	气压计偏移（极少使用）	0

气压计校准的关键在于「上电时不要动」。飞控上电后，会采集 5-10 秒的气压数据取平均，作为零高度基准。如果你在上电期间移动了飞机，基准就偏了。

校准失败排查

• 现象：起飞后高度数据跳变，或者悬停时高度上下波动超过 0.5 米。
• 排查：检查气压计通气孔是否被遮挡。在 QGC 里看 SCALED_PRESSURE 的原始值，如果数值在静止时跳动超过 10 Pa（约 0.8 米），说明有风直吹或者减震设计有问题。
• 另一个点：气压计受温度影响很大。飞控刚上电时，内部元件还在发热，气压计读数会缓慢漂移。我建议上电后等 1-2 分钟再起飞，让温度稳定下来。

3.5 传感器校准知识体系

下面这张图总结了四个传感器的校准要点和相互依赖关系：

3.6 校准后的验证

校准完别急着飞。我习惯做三步验证：

1. 看数据流：在 QGC 的「传感器」页面，检查加速度计三个轴是否在静止时显示 [0, 0, -9.8] 左右，陀螺仪三个轴接近 0，磁力计模值稳定。
2. 做预解锁检查：PX4 的预解锁检查（Arming Check）会提示传感器状态。如果报错，先别强制解锁，回去查参数。
3. 小幅度试飞：在 1 米高度悬停 10 秒，观察姿态角和高度是否稳定。如果 Yaw 缓慢漂移，多半是磁力计问题。