1. 日志基础入门：PX4日志系统概述、ULog文件格式解析、日志存储与获取方法
1.1 为什么日志是飞控调试的“黑匣子”
做飞控调试这几年，我越来越觉得日志就是飞行器的“黑匣子”。飞机在天上飞，你在地面站看数据，中间隔着无线链路，很多细节根本传不下来。飞机突然抖一下、高度掉一截、或者干脆炸机了——你问飞手发生了什么，他大概率说“不知道，突然就翻了”。
这时候，日志就是唯一的真相。它记录了每个传感器读数、每个控制指令、每个状态切换。说白了，没有日志，你就是在盲调。
我个人习惯是：每次试飞，不管飞得多顺利，一定把日志存下来。为什么？因为“顺利”不代表没问题。有时候问题藏得很深，只有把几次飞行的日志放在一起对比，才能发现规律。
核心观点：日志不是出问题才看的东西，它是你理解飞控行为的唯一可靠途径。养成每次飞行都保存日志的习惯，比学会任何高级分析技巧都重要。
1.2 PX4日志系统概述
PX4的日志系统，说白了就是一套“谁、在什么时候、记录了什么东西”的机制。它不像某些商业飞控那样只记录几个关键参数，而是把几乎所有内部数据都暴露出来——只要你愿意，连每个CPU时钟周期的占用率都能看到。
整个日志系统分为三层：
- 数据源层：传感器（IMU、磁力计、气压计、GPS）、状态估计器（EKF2/3）、控制器（姿态、位置、速度）、执行器输出、RC输入等。
- 记录层：SD logger模块负责把数据写入SD卡。它有一个订阅机制，任何模块想记录数据，只需要向logger注册一个主题即可。
- 存储层：默认写入SD卡上的
/log目录，按日期和飞行次数自动命名。
我记得有一次，一个学员问我：“为什么我的日志里没有某个传感器的数据？”我让他检查一下那个传感器模块是否在启动时注册了日志主题。结果发现，他用的固件版本里那个模块的日志功能被注释掉了。嗯，这种坑，不查源码根本想不到。
小提示：PX4的日志系统默认是“全量记录”模式，即所有注册的主题都会被记录。如果你觉得日志文件太大，可以在启动脚本中通过SDLOG_MODE参数调整记录级别，但我不建议新手这么做——宁可多记，不要漏记。
1.3 ULog文件格式解析
ULog是PX4自创的二进制日志格式。你想想看，飞控上的MCU资源有限，如果用文本格式记录数据，写入速度慢、占用空间大，飞着飞着SD卡就写满了。ULog就是为了解决这个问题而生的。
一个ULog文件的结构，我习惯把它想象成一本书：
| 章节 | 内容 | 说明 |
|---|---|---|
| 文件头 | 魔数、时间戳、版本号 | 固定64字节，用于校验文件完整性 |
| 定义段 | 消息类型、格式定义、参数列表 | 相当于书的目录，告诉解析器后面数据长什么样 |
| 数据段 | 实际传感器/状态数据 | 按时间顺序排列，每条数据带时间戳 |
| 附加段 | 日志信息、硬件信息 | 可选，记录固件版本、飞控型号等 |
这里有个关键点：定义段只出现一次，在文件开头。解析器必须先读完定义段，才能正确解析后面的数据段。我曾经遇到过有人手动修改了ULog文件，把定义段删了，结果整个文件就废了——解析器根本不知道那些二进制数字代表什么。
来看一个实际的ULog文件头解析示例：
// ULog文件头（64字节）
// 偏移 0: 魔数 'ULog' (3字节)
// 偏移 3: 版本号 (1字节) 0x01
// 偏移 4: 时间戳 (8字节) uint64_t，微秒
// 偏移 12: 文件大小 (8字节) uint64_t
// 偏移 20: 标志位 (8字节) uint64_t
// 偏移 28-63: 保留
// 用Python读取文件头
import struct
with open('flight.ulg', 'rb') as f:
header = f.read(64)
magic = header[0:3]
version = header[3]
timestamp_us = struct.unpack('<Q', header[4:12])[0]
file_size = struct.unpack('<Q', header[12:20])[0]
print(f'魔数: {magic}')
print(f'版本: {version}')
print(f'时间戳: {timestamp_us} us')
print(f'文件大小: {file_size} bytes')
注意：ULog文件是二进制格式，不要用文本编辑器打开。如果你非要看原始内容，用hexdump或者xxd命令。我曾经见过有人用记事本打开.ulg文件，然后说“全是乱码”——那当然，二进制文件不是给你人眼看的。
1.4 日志存储与获取方法
日志存在哪里？怎么拿出来？这个问题看似简单，但我在项目中被问过无数次。
1.4.1 存储位置与命名规则
默认情况下，PX4把日志写在SD卡的/log目录下。每次上电算一次“会话”，每次解锁飞行算一次“飞行”。目录结构是这样的：
/log/
├── 2024-01-15/
│ ├── flight_001.ulg # 第一次飞行
│ ├── flight_002.ulg # 第二次飞行
│ └── flight_003.ulg
├── 2024-01-16/
│ ├── flight_001.ulg
│ └── flight_002.ulg
└── 2024-01-17/
└── flight_001.ulg
文件名中的数字是自动递增的。如果你飞了10次，第10次就是flight_010.ulg。这个命名规则很直观，但有个坑：如果你换了SD卡，计数器会重置。所以我的习惯是每次飞完，立刻把日志拷贝到电脑上，按“日期_飞机编号_飞行任务”重命名。
1.4.2 获取日志的三种方式
- 直接拔SD卡：最原始也最可靠。飞机落地断电，拔卡插电脑。适合所有场景，尤其是炸机后——只要SD卡没坏。
- 通过MAVLink下载：用QGroundControl地面站，在“分析工具”里选择“下载日志”。适合不想拔卡的情况，但速度慢，而且如果无线链路不稳定，容易中断。
- 通过USB连接：飞控通过USB连电脑，挂载为U盘。适合Pixhawk等有USB接口的硬件。速度比MAVLink快，但需要驱动支持。
我的建议：日常调试用QGC下载就行，方便。但如果是重要试飞或者炸机调查，一定拔SD卡。为什么？因为炸机后飞控可能还在运行，但无线链路已经断了，MAVLink下载根本连不上。只有SD卡里的数据是完整的。
1.4.3 日志文件大小与存储策略
一个典型的10分钟飞行，日志文件大约50-100MB。SD卡建议用32GB以上的Class 10卡。我见过有人用2GB的老卡，飞了3次就满了，然后日志被覆盖——嗯，这种教训一次就够了。
PX4提供了几个参数来控制日志行为：
| 参数名 | 默认值 | 作用 |
|---|---|---|
SDLOG_MODE |
1 | 0=禁用日志，1=始终记录，2=仅记录异常 |
SDLOG_DIR |
/log | 日志存储目录 |
SDLOG_ALGORITHM |
0 | 0=全量记录，1=按主题优先级丢弃 |
SDLOG_TOPICS |
空 | 指定要记录的主题列表（逗号分隔） |
我个人习惯把SDLOG_MODE设为1，永远记录。SD卡便宜，数据无价。你想想看，一次炸机损失几千块，一张SD卡才几十块，这个账很好算。
1.5 本章知识体系总览
下面这张图是我自己总结的日志系统知识框架，帮你把本章内容串起来：
这张图把本章的核心内容都串起来了。从上到下看：PX4日志系统分为三层，数据源层产生数据，记录层负责写入，存储层保存为ULog文件。ULog文件内部有四个段，其中定义段是关键——没有它，数据段就是一堆乱码。最后，获取日志有三种方式，各有优劣。
嗯，到这里，第一章的基础内容就差不多了。记住一句话：日志是你和飞控之间最诚实的对话。它不会骗你，只会告诉你它看到了什么、做了什么。学会读懂这些对话，你就能真正理解飞控的行为。