无人机如何用GPS实现精准导航？

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核心原理：无人机如何“知道”自己在哪？

无人机通过一个叫做GPS模块的设备接收来自多颗GPS卫星的信号，然后通过一种叫做“三角定位法”的数学计算，精确地解算出自己的三维位置（经度、纬度、海拔）。

（图片来源网络，侵删）

这个过程就像这样：

接收信号：无人机头顶上的GPS天线会同时接收来自至少4颗GPS卫星的信号。
获取信息：每颗卫星的信号中都包含了两个关键信息：
- 卫星的精确位置：这颗卫星在天上的确切坐标是多少。
- 信号发出时间：卫星是什么时候发出这个信号的。
计算距离：无人机通过对比信号发出的时间和接收到的时间差，就能计算出自己与每颗卫星之间的距离（因为无线电波传播速度是光速）。
三角定位：当你知道了自己与三个不同点的距离时，你就可以确定自己在这三个点所构成的平面上的唯一位置，再加上第四颗卫星的距离，就能确定精确的海拔高度，无人机通过计算至少4颗卫星的数据,就能得到自己精确的经纬度和高度。

关键点：要实现精准定位，无人机必须同时接收到至少4颗卫星的信号，信号越强、卫星数量越多，定位就越快、越精准。

知道了“我在哪”之后,GPS就能帮助无人机实现一系列强大的功能：

这是最基础也是最重要的功能。

（图片来源网络，侵删）

工作方式：当你在空中松开摇杆，让无人机悬停时，飞控系统会持续记录GPS位置，如果因为一阵风，无人机被吹离了原点，GPS会立刻检测到位置变化，飞控系统会立即调整电机转速，产生反向的推力，将无人机“拉”回原来的GPS坐标点,从而实现稳定悬停。
体验：没有GPS的无人机（如纯室内机或航模）悬停时非常困难,需要你不断手动修正。

这是飞行安全的核心保障。

工作方式：在起飞前，无人机会记录下起飞点的GPS坐标作为“返航点”，当你在遥控器上触发返航时，无人机会：
1. 自动爬升至预设的安全高度（避免撞到树木或建筑物）。
2. 计算出自己与返航点之间的直线距离和方向。
3. 自动调整姿态,沿着最短路径飞回返航点。
4. 到达返航点上空后,自动缓慢降落。
注意：返航前务必确保GPS信号良好（至少8颗星以上）,否则返航可能会失败。

这是GPS让无人机变得“聪明”的关键,包括：

兴趣点环绕：你先在App地图上选一个“兴趣点”（比如一棵树或一座雕像），然后设置一个半径和速度，无人机会自动环绕这个点飞行，同时始终将摄像头对准该点,拍摄出专业环绕视频。
航点飞行：这是最强大的自主飞行模式，你可以在App地图上规划一系列航点（路径），设置每个航点的高度、速度和拍摄动作（如旋转相机），无人机就会严格按照你设定的路线自主飞行,非常适合拍摄复杂的电影镜头或进行大面积测绘。
渐远/渐近：无人机以你为中心，或远离你飞向远方，或从远方飞向你，同时保持镜头始终对准你,这是拍摄个人大片的利器。

GPS导航的可靠性至关重要,以下是一些确保GPS正常工作的关键步骤和注意事项：

寻找开阔空地：这是最重要的一点！确保起飞和降落区域远离高楼、大树、桥梁、电线杆等大型障碍物，这些物体会遮挡或反射GPS信号,导致定位不准或完全失锁。
检查GPS信号强度：
- 开启无人机电源,等待它完成自检。
- 查看遥控器App或无人机自身的状态指示灯。
- 寻找GPS图标，通常旁边会有数字（如8, 10, 12）,这个数字代表当前锁定的卫星数量。
- 标准：至少需要8颗卫星才能进行可靠的飞行，少于6颗时,不建议开启智能模式或飞得太远。
检查GPS状态灯：很多无人机上（如大疆）有一个专门的GPS状态灯。
- 快闪红灯：正在搜索卫星,尚未定位。
- 慢闪绿灯：已成功定位,达到飞行标准。
- 常亮绿灯：GPS信号极强，RTK高精度定位模式（如果有）。
设置返航高度：在App中设置一个合理的返航高度（建议建议80-120米）,确保返航路径上没有障碍物。
校准指南针：GPS和指南针是无人机的“眼睛”和“方向感”，每次在新的飞行地点，特别是远离上次飞行地点的地方，都建议进行指南针校准,以防止磁场干扰导致飞行方向错误。