Wenn du deine Drohne mit einem GPS-Modul samt Kompass ausstattest, gewinnst du nicht nur eine nützliche Anzeige im OSD, sondern auch eine echte Sicherheitsfunktion: den sogenannten GPS Rescue. Damit kann dein Copter im Notfall selbstständig zurück in deine Richtung fliegen. Damit das alles zuverlässig funktioniert, musst du sowohl die Hardware richtig anschließen als auch die Konfiguration in Betaflight sauber erledigen.
Am Flight Controller wird das GPS-Modul über einen freien UART angeschlossen. Dabei gehst du so vor: das TX-Kabel des GPS kommt auf den RX-Pin des UARTs und umgekehrt, RX des GPS an TX des Controllers. Dazu kommen noch Plus und Minus für die Stromversorgung. Wähle am besten ein 4V5-Pad, da diese auch über USB mit Spannung versorgt werden, und die Suche der Satelliten dann mit einer Powerbank erledigt werden kann. Der Kompass hingegen läuft über den sogenannten I²C-Bus, also zwei extra Leitungen, die meist als SDA und SCL markiert sind. Diese verbindest du ebenfalls mit den passenden Pads am Flight Controller. Wichtig ist, dass du im Handbuch deines Flight Controllers nachschaust, denn nicht jeder Hersteller beschriftet diese Anschlüsse gleich klar.
Sobald die Verkabelung passt, öffnest du den Betaflight-Konfigurator. Im Reiter „Ports“ aktivierst du an dem UART, an dem du das GPS-Modul angeschlossen hast, die Funktion „GPS“. In der Regel stellst du die Baudrate hier auf 115200, was für die meisten Module mit UBLOX-Protokoll passt. Danach wechselst du in den Reiter „Konfiguration“ und setzt bei den Features den Haken bei „GPS“. Wechsele anschließend in den Tab GPS und lege deine Drohne entweder, am USB-Kabel, nach draußen oder nahe ans Fenster. Nach kurzer Zeit sollten dir mehrere Satelliten angezeigt und im Kartenfenster deine Position erkannt werden.
Jetzt kommt der etwas kniffligere Teil: die Orientierung des Kompasses. Dein GPS-Modul sitzt wahrscheinlich irgendwo oben auf dem Frame, oft auch leicht verdreht, weil es mechanisch so am besten passt. Für den Kompass ist es aber entscheidend, dass Betaflight weiß, wie er orientiert ist. Prüfe zunächst welcher Kompass-Chip in deinem Modul verbaut ist. Bei GPS-Modulen für FPV-Drohnen ist es häufig der QMC5883L. Suche nun via Google nach dem Datenblatt zu deinem Kompass-Chip, öffne dieses und scrolle so weit herunter, bis du eine Abbildung findest, in der der Chip und ein Koordinatensystem abgebildet sind. Auf dem Chip ist ein Punkt zu sehen, der dir zeigt in welcher Richtung, vom Chip aus gesehen, die X-, Y- und Z-Achse verläuft. Die X-Achse muss in Flugrichtung zeigen, die Y-Achse in Flugrichtung nach links und die Z-Achse nach oben. Die Orientierung des Kompasschips passt allerdings fast nie mit der Einbauposition des GPS-Moduls überein. Allein schon, weil die GPS-Antenne dann nach unten zeigen und somit kaum Satelliten finden würde.
Kurzgesagt muss Betaflight wissen, um welche Winkel der eingebaute Kompasschip gegenüber der Soll-Position verdreht ist. Genauso wie beim Gyro-Chip auch. Die Befehle dazu ähneln denen des Gyros. Steht dein Kompasschip im eingebauten Zustand auf dem Kopf (Z-Achse zeigt nach unten) und die X-Achse zeigt nach rechts, muss der Chip auf der Pitch-Achse um 180° gedreht werden (FLIP) und im Uhrzeigersinn um 270° auf der Gier-Achse gedreht werden. Über die Kommandozeile geht das mit dem Befehl align_mag=CW270FLIP. Die abweichenden Gradzahlen der einzelnen Achsen, können auch einzeln angepasst werden. Nutze dazu die folgenden Befehle:
Die einfachste Variante der Kompasseinstellung ist über den INAV-Konfigurator. Dieser besitzt einen Reiter nur für Winkelkorrekturen von Gyro sowie Kompass und bietet nebenbei noch eine Datenbank, in der viele GPS-Module ausgewählt werden können. Diese liefert dann auch gleich die passenden CLI-Befehle für Betaflight.
Hast du die Orientierung des Kompasses eingestellt, aktiviere im Reiter Grundkonfiguration den Slider für Magnetometer. Zusätzlich zur Orientierung des Chips, benötigt Betaflight noch den Deklinationswinkel des Ortes an dem geflogen werden soll. Dieser kann über Online-Tools für deinen Standort ermittelt und ebenfalls im Reiter Grundkonfiguration eingestellt werden (https://www.magnetic-declination.com).
Jetzt muss der Kompass nur noch kalibriert werden. Hast du das GPS-Modul an ein 4V5-Pad gelötet, gestaltet sich das recht einfach, da das Modul über USB mit Spannung versorgt wird und ohne Akku kalibriert werden kann.
Musst du einen Akku anstecken, entferne bitte die Propeller!
Die Kalibrierung muss am besten draußen, fern ab möglicher elektromagnetischer Störquellen durchgeführt werden. Der Button zur Kompasskalibrierung befindet sich im ersten Reiter Einrichtung, oben links. Klickst du auf diesen Button, hast du 30 Sekunden Zeit, um den Copter auf allen Achsen um mindestens 360° zu drehen. Im FPV-Jargon ausgedrückt heißt das:
Je nach Länge des angeschlossenen USB-Kabels, ist das innerhalb von 30s sehr sportlich! Nimm dir dafür Zeit – ein falsch eingestellter Kompass macht Position Hold, Altitude Hold und GPS Rescue unbrauchbar. Außerdem solltest du darauf achten, dass dein Modul nicht direkt neben ESCs, Stromkabeln oder dem VTX sitzt, weil diese das Magnetometer stören können.
Überprüfe nach der Kalibrierung, ob der Kompass auf dem Bildschirm im Konfigurator mit einem Handy- oder echten Kompass übereinstimmt und nach einer Drehung auch nicht wieder zurückspringt. Passt das nicht wird so lange kalibriert, bis es passt!