在无人机技术日益精进的今天,为了实现更精准的定位、更稳定的悬停以及更高的飞行安全性，许多飞手和开发者选择为无人机加装双GPS系统，双GPS不仅能通过冗余设计提高数据的可靠性，还能通过RTK（实时动态差分）技术实现厘米级定位，安装双GPS并非简单的“即插即用”，它涉及到硬件布局、电气连接以及软件调试等多个环节，以下是关于无人机双GPS安装的详细指南。
硬件准备与布局规划
在开始安装之前,必须确保拥有兼容双GPS的飞行控制器（如Pixhawk Cube、Pixhawk 6C或支持双GPS协议的F4/F7/F405飞控），除此之外，你需要两个GPS模块（建议其中至少一个支持RTK）、连接线材、支架以及减震材料。
布局是安装过程中最关键的一步,尤其是两个GPS模块的相对位置，为了避免电磁干扰（EMI）并确保两个模块都能接收到高质量的卫星信号，必须遵循以下原则：
- 远离干扰源：GPS模块应尽可能远离电机、电调（ESC）和图传发射器，这些设备在运行时会产生强烈的电磁噪声，会严重干扰GPS信号的接收。
- 保持距离：如果两个GPS模块靠得太近，它们内置的磁力计（罗盘）会相互产生磁干扰，导致航向数据错误，建议两个GPS模块之间的直线距离至少保持在10厘米以上，如果机身空间有限，可以考虑将其中一个安装在机身顶部，另一个安装在底部，或者使用加高支架。
- 朝向一致：确保两个GPS模块上的箭头方向与机头方向（机头向前）严格保持一致。
物理安装步骤
物理安装的核心在于“稳固”与“减震”。
安装主GPS（GPS1）： 主GPS通常用于提供主要的定位和罗盘数据，建议将其安装在机身的重心位置上方，使用专用的减震支架（如“蘑菇头”支架或带橡胶球的减震平台），使用3M双面泡沫胶或尼龙扎带固定，务必确保模块水平，如果机身倾斜，需要在支架下方垫垫片找平。
安装备GPS（GPS2）： 副GPS通常作为冗余备份或RTK的移动站，如果主GPS在顶部，副GPS可安装在机臂延伸处或机身底部，安装方式同样需要减震处理，如果是RTK套装，副GPS往往是带有玻璃钢天线的长杆状模块，需确保其视野开阔。
电气连接与接线指南
接线是让系统识别双GPS的关键,不同的飞控系统接口定义略有不同，但逻辑一致。
| 连接设备 | GPS模块端接口 | 飞控端接口 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| 主GPS (GPS1) | 4-pin 或 6-pin 插头 | GPS1 (或 TELEMETRY) | 传输定位数据（NMEA/UBOX协议）及罗盘数据（I2C总线）。 |
| 备GPS (GPS2) | 4-pin 或 6-pin 插头 | GPS2 (或 SERIAL 4/5) | 传输第二路定位数据，注意：部分飞控GPS2接口不带I2C，需外接罗盘线。 |
| 安全开关 | 6-pin 插头的一部分 | SW 接口 | 通常集成在GPS模块上，用于控制飞控解锁状态。 |
| 蜂鸣器 | 6-pin 插头的一部分 | BUZZER 接口 | 部分GPS模块集成蜂鸣器，需对应连接。 |
注意事项：
- 在连接前,请对照飞控引脚图，确认VCC（电源正极）、GND（地线）、TX（发送）和RX（接收）的顺序，接反可能会烧毁GPS芯片。
- 如果使用的是CAN GPS，则需要将两个GPS分别连接到飞控的CAN1和CAN2接口，并在飞控中开启CAN协议。
软件配置与调试
硬件安装完毕后,必须在地面站软件（如Mission Planner或QGroundControl）中进行参数配置，飞控才能正确处理双路信号。
-
串口配置： 进入飞控的“全部参数”列表，找到对应GPS1和GPS2连接的串口号（例如SERIAL3和SERIAL4）。
- 将主GPS对应的串口协议（
SERIALx_PROTOCOL）设置为1(MAVLink 1) 或2(MAVLink 2)，或者5(GPS)。 - 将备GPS对应的串口协议同样设置为
5(GPS)。 - 设置波特率（
SERIALx_BAUD），通常GPS默认波特率为38(38400) 或57(57600)，具体视GPS模块说明书而定。
- 将主GPS对应的串口协议（
-
启用双GPS功能： 找到
GPS_TYPE参数，将其设置为2(Dual GPS)，这告诉飞控系统连接了两个GPS模块。 -
设置优先级与切换逻辑：
- GPS_AUTO_SWITCH：建议设置为
1(Enabled)，这样当主GPS信号变差（HDOP值升高或卫星数减少）时，飞控会自动切换到信号更好的备GPS。 - GPS_PRIMARY：通常设置为
0(First GPS)，指定主GPS为默认首选。 - GPS_BLEND_MASK：如果希望飞控将两个GPS的数据融合计算以获得更精准的位置，可以设置此参数为
1(Horizontal) 或2(Vertical)，但通常建议保持默认或仅在两个GPS精度相当时开启。
- GPS_AUTO_SWITCH：建议设置为
-
罗盘配置： 双GPS通常意味着有两个罗盘，在“罗盘”设置页面，你需要分别校准这两个罗盘，通常将主GPS上的罗盘设置为优先级最高（Priority 1），备GPS设置为次级（Priority 2），确保在“外置罗盘”选项前打钩，并根据实际安装位置选择正确的方向（通常为“Roll 180”或“None”，视支架朝向而定）。
测试与验证
安装完成后,切勿直接起飞，请在户外开阔地带进行测试：
- 冷启动：给GPS模块上电，等待其搜星。
- 检查地面站：在地面站的HUD（平视显示器）或状态栏中，查看GPS状态，你应该能看到
GPS 1: 3D Fix和GPS 2: 3D Fix的字样。 - 观察数值：查看卫星数量（应大于6颗，理想状态大于10颗）和HDOP值（应小于2.0，理想状态小于1.0）。
- 干扰测试：在GPS锁定状态下，轻轻移动无人机，观察地面站上的位置图标是否跟随移动且没有大幅度的跳跃，如果位置乱跳，说明减震没做好或存在磁干扰，需重新检查安装位置。
通过以上步骤,你便完成了无人机双GPS的安装与调试，双GPS系统不仅提升了飞行器的“意识”精度，更为复杂的飞行任务和自动航线规划提供了坚实的安全保障。
相关问答 FAQs
Q1: 无人机安装双GPS后，飞控是如何决定使用哪个GPS信号的？ A: 飞控系统通常有一套自动切换逻辑，在默认设置下，飞控会将第一个连接的GPS视为主GPS，当开启自动切换功能（GPS_AUTO_SWITCH）后，飞控会实时监控两个GPS的信号质量，主要依据HDOP（水平精度因子）和卫星数量，如果主GPS的信号质量下降到设定阈值以下，而备GPS的信号质量明显更好，飞控会无缝切换到备GPS作为定位数据源，如果开启了混合模式，飞控则会通过算法加权平均两个GPS的数据，得出一个理论上更准确的位置。
Q2: 我的两个GPS模块型号不同，可以一起安装使用吗？ A: 可以，但有一些限制，双GPS系统支持使用不同品牌或型号的GPS模块（例如一个普通M8N GPS和一个RTK GPS），这要求飞控固件能够同时识别并处理这两种GPS协议（通常是NMEA或UBOX），在接线时，你需要确保两个GPS的波特率设置分别与飞控对应的串口波特率一致，为了保证系统的稳定性和数据同步性，建议尽量使用同一品牌、同一规格的GPS模块，或者确保它们都支持相同的通信协议，以免出现数据冲突或解析错误。
