相信很多玩家在操作無人機的時候，都曾遇到過“指南針干擾”這個“夢魘”。接下來我們將深度的為為您講解下無人機的核心裝置GPS感測器的工作原理，以及它對於無人機的重要程度。最後我們還將告訴您如何應對“指南針”干擾。
指南針干擾之痛
玩飛機的模友都很害怕遇到“指南針干擾”這個“夢魘”， 每當APP上提示”指南針干擾“，心情都會立馬變得很緊張，好像不可預測的危險即將出現。為了避免出現”指南針干擾“問題，模友們都習慣性地在飛行前校準指南針，但即使這樣依舊會在空中出現這一提示，不免讓人感到憤怒及疑惑。這裡僅以個人拙見，毫無系統地對”指南針干擾“及其對無人機的飛行品質和安全造成影響的原因進行分析。
1 上層應用的核心
要說清楚指南針干擾的問題，我們還是應該先談一談GPS這個感測器。
GPS在我看來簡直是現在各種APP及智慧硬體的心臟。有了GPS就催生了一些列的基於位置資訊的服務：百度地圖使用GPS來定位及規劃路線並推薦周圍的各種娛樂等服務，微信/QQ透過位置資訊推薦周圍的朋友，Uber/滴滴透過位置資訊推薦周圍的司機和乘客，美團/糯米透過位置資訊推薦周圍的美食，攜程/同程透過位置資訊推薦周圍的酒店及景點，各類運動APP及運動型的智慧硬體透過GPS來計算運動的里程、速度以及消耗的卡路里，智慧報警硬體也透過GPS來監控腳踏車或者小孩的丟失問題，等等。所以說，GPS催生了海量的服務，製造了無數的就業崗位，給我們的生活帶來了不可思議的改變。
（1.1）基於GPS的無人機上層應用
言歸正傳，無人機可以說是APP和智慧硬體的結合，自然也和GPS有莫大的關係。現在看看GPS都在上層應用中給無人機的使用者帶來了哪些優質的服務：
（1）平穩的懸停。 飛過姿態模式的模友都知道，飛機在這種模式下會出現在水平面上漂移，每次拍照的時候，你將分心於控制飛機的飄動，而無法專注於鏡頭的美景。
（ 2 ） 精準的返航。 沒有GPS，模友將無法在飛機飛不見的時候，啟動一鍵返航，使得飛機順利地自動飛回來，也不能再出現低電壓的時候自動飛回。
（ 3）低電量預警。 沒有GPS, 飛機將不知道自己距離起飛點的距離，不能根據距離實時的計算當前剩餘多少電量的時候就應該返航了。
（4）地面站服務。 沒有GPS, 模友們將無法在地面站上指點飛行器的航點，不能讓無人機自動完成走航點，熱點環繞等功能。
（5）Follow Me 。 沒有GPS, 基於GPS實現的Follow Me 功能也是無法實現。
（6）APP軌跡顯示。沒有GPS, 模友將不能再APP上看著軌跡對飛機實現超視距的飛行。
（ 7）各種行業應用。 沒有GPS，基本上運輸、監控、農業等各種行業應用也將無法進行。
所以說，沒有GPS, 無人機將顯得一點也不”智慧“。
（1.2）基於GPS的導航系統
再來看看，GPS作為一個感測器對導航系統都帶來了哪些資訊。導航系統，可以簡單地理解為是一個對各種感測器資訊進行加工處理進而輸出位置、速度、姿態及航向等資訊的一個系統。現在無人機的導航系統，都是整合式的導航系統，整合的感測器包括：加速度、陀螺儀等重要的慣性測量單元（Innertial Measurement Unit, IMU）， 指南針，GPS , 視覺感測器，雷達，超聲波等等。多了GPS之後，導航系統將獲得如下觀測資訊：（1）世界座標系下的位置 和（2）世界座標系下的速度。
有了GPS的位置和速度資訊，理論上導航系統可以對這些粗略的資訊進行加工，從而使得無人機知道自己在世界座標系中的位置和速度。
2 無人機沒有方向感
舉個大家都很常見的問路場景：
Ctrl: " 請問萬達廣場怎麼走？"
Navi: " 向北走300m，然後向東走100m就到了。"
Ctrl: " 對不起，我沒有方向感，不知道北在哪。"
Navi: " 好吧，改種說法，你向前走300m，然後向右走100m就到了。"
在這個場景中，Navi 按 東西南北的方式給 Ctrl 指路的時候，Ctrl因為沒有方向感，所以不理解。但是當Navi 按前後左右的方式給 Ctrl 指路的時候，Ctrl就明白怎麼走了。從這個對話中，我們可以在對應的找到無人機座標系的概念。無人機的座標系，一般都會有這樣兩個座標系：“世界座標系”和“本體座標系”：
（1）“世界座標系” 可以簡單的理解為按照 東西南北 的方式定義的座標系。
（2）”本體座標系“ 可以簡單的理解為按照 前後左右 的方式定位的座標系。
GPS就是在世界座標系，告訴無人機在世界座標系中的位置和速度。但很不幸的是，無人機也很沒有方向感！
無人機最喜歡的運動方式是向左飛或者向右飛，而不是向東飛或者向北飛。於是，在飛控裡，必須進行座標轉換，把”世界座標系“轉換到“本體座標系”。
再回到問路這個場景，如果Ctrl的方向感很好，他可以立即搜尋一下北向在哪裡，然後根據Navi的第一句話，把Navi的北向轉換成前向。無人機也是如此，需要找到自己的前方與北向的相對方位，才能夠正在的理解”世界座標系“裡的位置和速度。而肩負這個責任的一個重要的感測器就是指南針，說道這裡，貌似才進入了正題。
無人機的指南針貌似微不足道，其實作用很大，為了啟用基於GPS的各項核心服務，無人機需要使用 指南針來 連線 ” 世界座標“ 和”本體座標“。
3 連線兩個世界的獨木橋
航向是連線世界座標系和本體座標系的獨木橋，走歪了方向，將墜落漩渦。
還是先來舉個場景：
在這個場景中，A一直往前走，最後又繞回了原地，原因其實很簡單。A雖然一直往前走，但是因為人在走路的時候，如果沒有一個固定的參照物在前方糾正自己的步伐，就會因為兩個腿的步長有細微的差別而緩慢偏離一開始設定的前方，最終走出一個弧線出來。閉著眼睛走過路的人也能夠有類似的體會，走不到十步，方向其實就已經歪了。在沙漠中，因為沒有一個固定的遠方的參照物，A不幸地走著一個巨大的圈。他是一直往前走，只是他的前方一直在變化。
回到無人機，如果無人機認為的航向總是和真實的航向有一個較大的誤差角，那將會發生什麼呢。
它將在空中畫圈，這就是”走歪了方向，將墜落漩渦”：
（1） 如果是在懸停狀態，航向誤差小，速度本來比較小的情況，那就在空中畫小圈，表現為懸停不穩。
（2）如果是在高速飛行，航向誤差大的情況下，那將表現為一個較大的圈。
注：上訴推理的原因只是結果一種充分條件，而不是必要條件。
對於畫圈的深層次機理，可以從高中物理等簡單的知識中獲取類比。一個物體做曲線運動的根本原因是有垂直於其速度方向的力作用於該物體。懸停，無非是透過反饋控制的原理，在速度的反方向上產生一個推力，使得速度減為零。
現在來模擬這樣一個過程：
（1）GPS告知無人機在北向上有速度，為了懸停，希望無人機在南向上施加一個推力，將速度減為零。
（2）無人機因為認為的航向總是和真實的航向有一定的誤差角，所以給出的推力方向是南偏東一點。
（3）於是，無人機的東向上就有了一個推力的分力。而這個分力就垂直於飛機真實的北向速度，曲線運動由此開始。
4 發生過的不會忘卻
指南針干擾量不是一個瞬態量，它具有歷史屬性，和以前的狀態有關，因此不是在乾淨的地方就一定會有乾淨的地磁測量值。
為什麼無人機在很高的地方還是會出現指南針干擾，明明曠無一物，實在是令人費解？。這個小節，就來聊聊這些個令人費解的事兒。引用宮崎駿老爺子在《千與千尋》裡表達的一個思想：”曾發生過的事請不可能忘記 ，只不過是你想不起罷了。" 儘可能簡單地使大家明白這個道理，但還是要上一些晦澀的內容。
補充知識1：
指南針這個感測器能夠測量周邊的磁場向量（就是既測磁場大小，又測磁場方向）。也就說，指南針嚴格意義上來說，應該叫做”指磁針“。現在需要對磁場、地磁以及北向這幾個概念：
（1）磁場，某個地方一切磁場的疊加，這些磁場包括：地磁、周邊大型的磁性物質產生的磁場如果鋼筋混凝土等、周邊電流產生的磁場。
（2）地磁，摸個地方由地球整體引起的磁場，在不同的地方地磁的方向和大小都不同。
（3）北向，北向可以簡單地理解為沿著地面指向北極的方向吧。
（1）磁場 不等於 地磁， 只是大部分時候，地磁佔主要成分
（2）地磁的方向 不等於 北向，只是大部分時候，可以透過補差磁偏角（當地磁場方向和北向之間的差）而矯正到北向。
從公式的角度來看，我們可以表達為：
（式1） 磁場 = 地磁 + 磁場干擾量（其他的磁場）
（式2） 北向 = 磁場方向 - 磁場干擾量造成的磁場方向偏移 - 地磁本身的磁偏角。
補充知識2：
現在的手機上都有指南針，而且它一般都有一個校準操作，用過的人可能會不叫熟悉。無人機也有一個指南針校準操作。那麼這個手機和無人機上的指南針校準到底是在幹什麼呢？其實他們就是利用旋轉手機把磁場干擾量計算出來。指南針的讀數 ，減去 當地的磁場干擾量，就近似為地磁了，參考（式1）。地磁的磁偏角，在一個特定的位置都是可以查到的，這個也可以隨後減去，這樣一來指南針就可以透過（式2）獲得相對來較為準確的北向估計了。
言歸正傳，高空的指南針干擾到底是怎麼來的？
原因可能特別多，但是我們就來設想一下這麼一個場景：
A 在甲地校準了指南針，獲得了甲地的指南針干擾量的估計，並儲存在飛機晶片裡，然後A在乙地飛行，且乙的指南針干擾量和甲地的相差很多。但不幸的是，無人機總是會減去以前校準的那個在甲地估計出來的指南針干擾量， 於是我們就會發現，無人機因為減去了一個不對的指南針干擾量而使得其測量的方向不是北向了。
簡而言之：
（1）在乾淨地方校準了，在有干擾的地方飛是有問題的。
（2）在不乾淨的地方校準了，在無干擾的地方飛也是有問題的。
校準時候指南針它受到的干擾，將一直作用於以後的飛行，即使在空曠的高空，也是得承受過去犯下的過錯。
5 資訊是碎的
航向資訊的碎片散落在不同的感測器上，不僅僅是指南針，所以指南針無干擾，也不一定航向估計好。
愛因斯坦說：“熵定律是科學定律之最”。“熵”這個概念乍一看比較抽象，這不要緊，我們總還是能夠從非常通俗的角度對其獲得形象的理解。高中物理在講永動機的時候曾經介紹過熵增定律：“在自然過程中，一個孤立系統的總混亂度（即“熵”）不會減小。”也就是說，被愛因斯坦理解為科學定律之最的定律就表達了一箇中心的思想：“上帝估計總喜歡把桌子搞亂，就像那些邋遢的工程師一樣兒。”
熵一開始是用來描述熱物理學的，後來被夏農（資訊理論之父）搞來研究資訊，於是就有了資訊熵這樣一個概念。插上一句，什麼是資訊？資訊簡單地說就是“比完全隨機相比更確定一些的事情”：
（1） 明天是星期五，這是資訊；
（2） 黃金價格最近一個月80%可能性會反彈，這是資訊；
（3） 無人機的航向是北偏東三十度，這是資訊。
資訊越是確定，其資訊熵越小。然而上帝總是喜歡把完好的資訊撕成碎片，讓人們費勁腦筋去把它拼湊起來。
今天就來談談：“上帝都把無人機的航向資訊撕成了什麼樣的碎片？”
指南針干擾問題的本質就是航向估計不準，當然能夠感知航向的感測器不知是指南針，理論上講只要一轉頭會隨之發生改變的感測器，都帶有航向資訊的碎片。只需要順著引言中的哲學道理去理解航向估計這個問題，模友們將可以跳出指南針干擾這個相對單一的理解，不僅僅是指南針干擾會使得航向估計不準。
真實的航向只有上帝知道，上帝把航向資訊撕碎了揉皺了，丟落各處，這些碎片理論上可以被不同的感測器所收集：
（1）指南針撿到了上帝加了磁場干擾，加了噪聲，加了地磁偏角，加了感測器各種不對稱性等之後的，被揉皺了的航向資訊碎片。
（2）IMU撿到了加了bias,加了噪聲，加了其他耦合轉動角速度等之後的，且只是表達航向變化的資訊碎片。
（3）單一的GPS是不包含航向資訊碎片的，因為單一的GPS測量的剛體質心的平動，和轉動無關。而IMU可以感知轉動，如果結合一起，也可以間接收集到航向資訊碎片。
（4）視覺感測器也能夠收集到包含了航向變化（轉動）的資訊碎片，衛星的一個重要的航向感測器星敏
感器就是透過視覺感測器觀測星空來實現航向和姿態的確定。
（5）甚至是一股方向固定的風兒，理論上都可以使得無人機在感知阻力的過程中，嗅到航向的碎片。
（6）其他很多，轉了頭就會改變的東西 ……
說到這裡，大家已近知道了上帝的任性，以及瀰漫在各處的資訊碎片，這就熵，混亂才是神想要的。
6 與神鬥其樂無窮
航向是由包含航向資訊的多感測器一起決定的，其誤差也受各感測器的誤差或干擾綜合影響。
毛主席說與人鬥其樂無窮，而與神鬥其樂更是無窮。這裡的“鬥”，是一種下棋般的相互理解；這裡的“鬥”，是知道彼此軟肋的死黨互戳疼處的友誼。
上帝喜歡把桌子弄亂，而人類偏偏希望和其對著幹，渴望去整理它。
言歸正傳，無人機的航向資訊被各種感測器以資訊碎片的形式收集，而人們是如何縫補這些碎片的呢？
這就要涉及資訊的融合。資訊融合的技術有很多，在不同的無人機上實現的具體方案也是各有不同，但其核心思想就是：利用大家從不同角度不同尺度看見的資訊的冗餘，去進一步消除資訊的不確定性，從而獲得一個更加確定的資訊，即，把熵減小，把神的桌子收拾好。
為了以大話的形式理解“資訊融合”這個玩意，還是來類比一個拼地圖的場景（不完全相同，但卻非常類似）：
神和人在玩拼地圖的遊戲，斗的不亦樂乎：
（1）神給人類一張地圖，撕成很多碎片，讓人類拼好。人類沿著碎片的縫隙間的紋理很快拼好了地圖。
（2）神一看太簡單了，要增加難度，於是把碎片揉皺了（給訊號加噪聲），然後給了人類。人類很聰明，先把碎片壓平整了（給訊號濾波去噪），然後再拼圖，很 快又給拼湊好了。
（3）神一看還是不行，還要增加難度，於是又把某些碎片的邊緣剪了一些去，使得縫隙不完全能對上（給訊號加干擾），然後給了人類。人類還是很聰明，把邊緣 的小碎片也給撿了起來先粘上（給訊號校準），然後再拼圖，很快又給拼好了。
（4）神一看還是不行，還要增加難度，於是又把小部分碎片給藏了起來（訊號偶爾會沒有），然後交給了人類。人類開始很頭疼，後來想了一個法子，人類根據記
憶和碎片紋理的走勢，猜想出其周邊缺失的碎片的內容（對訊號進行預測），然後還是把地圖給拼好了。
（5）神一看還是不行，還要增加難度，於是又把很大部分碎片藏了起來（訊號長時間沒有），然後交給了人類。人類因為碎片缺了太多，也記不得那麼多了，輪廓根本對不上，怎麼都拼不好。人於是向神抗議，我這根本沒法拼呀。我有要求，可以藏一些碎片，但是你必須撕幾張相同的地圖給我們（安裝多感測器），然後我們只需要拼出一張完整的地圖就行。
（6）神一看人類抗議，同意了其要求，於是按不同的方式把幾張相同的地圖撕碎了，然後把每張地圖的碎片都隨機去除一部分，揉成一堆地圖碎片之後，交給了人類。人類利用這些碎片在區域性的重樣（資訊的冗餘），比對著同一個地方的多個碎片進行拼接（資訊的融合），最終還是把地圖拼好了，但有些地方好像不太那麼對勁。
無人機航向的計算就類似於上面講到“神和人玩拼地圖”的遊戲，指南針、IMU、GPS等其他感測器從不同的角度給都給出了一張“航向地圖”，但是可能會有“噪聲大”、“干擾大”、“訊號差（丟失）”等情況出現，然後無人機就利用這些資訊進行資訊的融合，重複利用資訊上的冗餘，確定一個理論上最為接近“真實航向”的航向。而其拼抽的誤差會和地圖“揉得多皺”、“減去多厚的邊緣”、“缺了多少碎片”等因素有關。
神一看人太聰明瞭，一下急了就出了個老千，往地圖碎片堆裡丟了幾張根本不是那張地圖的碎片（感測器出現故障），然後交給人類了去拼圖，人類能夠和神鬥下去嗎？大家的智慧永無盡頭，這個遊戲就我看還是要鬥下去的。
相信很多玩家在操作無人機的時候，都曾遇到過“指南針干擾”這個“夢魘”。接下來我們將深度的為為您講解下無人機的核心裝置GPS感測器的工作原理，以及它對於無人機的重要程度。最後我們還將告訴您如何應對“指南針”干擾。
指南針干擾之痛
玩飛機的模友都很害怕遇到“指南針干擾”這個“夢魘”， 每當APP上提示”指南針干擾“，心情都會立馬變得很緊張，好像不可預測的危險即將出現。為了避免出現”指南針干擾“問題，模友們都習慣性地在飛行前校準指南針，但即使這樣依舊會在空中出現這一提示，不免讓人感到憤怒及疑惑。這裡僅以個人拙見，毫無系統地對”指南針干擾“及其對無人機的飛行品質和安全造成影響的原因進行分析。
1 上層應用的核心
要說清楚指南針干擾的問題，我們還是應該先談一談GPS這個感測器。
GPS在我看來簡直是現在各種APP及智慧硬體的心臟。有了GPS就催生了一些列的基於位置資訊的服務：百度地圖使用GPS來定位及規劃路線並推薦周圍的各種娛樂等服務，微信/QQ透過位置資訊推薦周圍的朋友，Uber/滴滴透過位置資訊推薦周圍的司機和乘客，美團/糯米透過位置資訊推薦周圍的美食，攜程/同程透過位置資訊推薦周圍的酒店及景點，各類運動APP及運動型的智慧硬體透過GPS來計算運動的里程、速度以及消耗的卡路里，智慧報警硬體也透過GPS來監控腳踏車或者小孩的丟失問題，等等。所以說，GPS催生了海量的服務，製造了無數的就業崗位，給我們的生活帶來了不可思議的改變。
（1.1）基於GPS的無人機上層應用
言歸正傳，無人機可以說是APP和智慧硬體的結合，自然也和GPS有莫大的關係。現在看看GPS都在上層應用中給無人機的使用者帶來了哪些優質的服務：
（1）平穩的懸停。 飛過姿態模式的模友都知道，飛機在這種模式下會出現在水平面上漂移，每次拍照的時候，你將分心於控制飛機的飄動，而無法專注於鏡頭的美景。
（ 2 ） 精準的返航。 沒有GPS，模友將無法在飛機飛不見的時候，啟動一鍵返航，使得飛機順利地自動飛回來，也不能再出現低電壓的時候自動飛回。
（ 3）低電量預警。 沒有GPS, 飛機將不知道自己距離起飛點的距離，不能根據距離實時的計算當前剩餘多少電量的時候就應該返航了。
（4）地面站服務。 沒有GPS, 模友們將無法在地面站上指點飛行器的航點，不能讓無人機自動完成走航點，熱點環繞等功能。
（5）Follow Me 。 沒有GPS, 基於GPS實現的Follow Me 功能也是無法實現。
（6）APP軌跡顯示。沒有GPS, 模友將不能再APP上看著軌跡對飛機實現超視距的飛行。
（ 7）各種行業應用。 沒有GPS，基本上運輸、監控、農業等各種行業應用也將無法進行。
所以說，沒有GPS, 無人機將顯得一點也不”智慧“。
（1.2）基於GPS的導航系統
再來看看，GPS作為一個感測器對導航系統都帶來了哪些資訊。導航系統，可以簡單地理解為是一個對各種感測器資訊進行加工處理進而輸出位置、速度、姿態及航向等資訊的一個系統。現在無人機的導航系統，都是整合式的導航系統，整合的感測器包括：加速度、陀螺儀等重要的慣性測量單元（Innertial Measurement Unit, IMU）， 指南針，GPS , 視覺感測器，雷達，超聲波等等。多了GPS之後，導航系統將獲得如下觀測資訊：（1）世界座標系下的位置 和（2）世界座標系下的速度。
有了GPS的位置和速度資訊，理論上導航系統可以對這些粗略的資訊進行加工，從而使得無人機知道自己在世界座標系中的位置和速度。
2 無人機沒有方向感
舉個大家都很常見的問路場景：
Ctrl: " 請問萬達廣場怎麼走？"
Navi: " 向北走300m，然後向東走100m就到了。"
Ctrl: " 對不起，我沒有方向感，不知道北在哪。"
Navi: " 好吧，改種說法，你向前走300m，然後向右走100m就到了。"
在這個場景中，Navi 按 東西南北的方式給 Ctrl 指路的時候，Ctrl因為沒有方向感，所以不理解。但是當Navi 按前後左右的方式給 Ctrl 指路的時候，Ctrl就明白怎麼走了。從這個對話中，我們可以在對應的找到無人機座標系的概念。無人機的座標系，一般都會有這樣兩個座標系：“世界座標系”和“本體座標系”：
（1）“世界座標系” 可以簡單的理解為按照 東西南北 的方式定義的座標系。
（2）”本體座標系“ 可以簡單的理解為按照 前後左右 的方式定位的座標系。
GPS就是在世界座標系，告訴無人機在世界座標系中的位置和速度。但很不幸的是，無人機也很沒有方向感！
無人機最喜歡的運動方式是向左飛或者向右飛，而不是向東飛或者向北飛。於是，在飛控裡，必須進行座標轉換，把”世界座標系“轉換到“本體座標系”。
再回到問路這個場景，如果Ctrl的方向感很好，他可以立即搜尋一下北向在哪裡，然後根據Navi的第一句話，把Navi的北向轉換成前向。無人機也是如此，需要找到自己的前方與北向的相對方位，才能夠正在的理解”世界座標系“裡的位置和速度。而肩負這個責任的一個重要的感測器就是指南針，說道這裡，貌似才進入了正題。
無人機的指南針貌似微不足道，其實作用很大，為了啟用基於GPS的各項核心服務，無人機需要使用 指南針來 連線 ” 世界座標“ 和”本體座標“。
3 連線兩個世界的獨木橋
航向是連線世界座標系和本體座標系的獨木橋，走歪了方向，將墜落漩渦。
還是先來舉個場景：
在這個場景中，A一直往前走，最後又繞回了原地，原因其實很簡單。A雖然一直往前走，但是因為人在走路的時候，如果沒有一個固定的參照物在前方糾正自己的步伐，就會因為兩個腿的步長有細微的差別而緩慢偏離一開始設定的前方，最終走出一個弧線出來。閉著眼睛走過路的人也能夠有類似的體會，走不到十步，方向其實就已經歪了。在沙漠中，因為沒有一個固定的遠方的參照物，A不幸地走著一個巨大的圈。他是一直往前走，只是他的前方一直在變化。
回到無人機，如果無人機認為的航向總是和真實的航向有一個較大的誤差角，那將會發生什麼呢。
它將在空中畫圈，這就是”走歪了方向，將墜落漩渦”：
（1） 如果是在懸停狀態，航向誤差小，速度本來比較小的情況，那就在空中畫小圈，表現為懸停不穩。
（2）如果是在高速飛行，航向誤差大的情況下，那將表現為一個較大的圈。
注：上訴推理的原因只是結果一種充分條件，而不是必要條件。
對於畫圈的深層次機理，可以從高中物理等簡單的知識中獲取類比。一個物體做曲線運動的根本原因是有垂直於其速度方向的力作用於該物體。懸停，無非是透過反饋控制的原理，在速度的反方向上產生一個推力，使得速度減為零。
現在來模擬這樣一個過程：
（1）GPS告知無人機在北向上有速度，為了懸停，希望無人機在南向上施加一個推力，將速度減為零。
（2）無人機因為認為的航向總是和真實的航向有一定的誤差角，所以給出的推力方向是南偏東一點。
（3）於是，無人機的東向上就有了一個推力的分力。而這個分力就垂直於飛機真實的北向速度，曲線運動由此開始。
4 發生過的不會忘卻
指南針干擾量不是一個瞬態量，它具有歷史屬性，和以前的狀態有關，因此不是在乾淨的地方就一定會有乾淨的地磁測量值。
為什麼無人機在很高的地方還是會出現指南針干擾，明明曠無一物，實在是令人費解？。這個小節，就來聊聊這些個令人費解的事兒。引用宮崎駿老爺子在《千與千尋》裡表達的一個思想：”曾發生過的事請不可能忘記 ，只不過是你想不起罷了。" 儘可能簡單地使大家明白這個道理，但還是要上一些晦澀的內容。
補充知識1：
指南針這個感測器能夠測量周邊的磁場向量（就是既測磁場大小，又測磁場方向）。也就說，指南針嚴格意義上來說，應該叫做”指磁針“。現在需要對磁場、地磁以及北向這幾個概念：
（1）磁場，某個地方一切磁場的疊加，這些磁場包括：地磁、周邊大型的磁性物質產生的磁場如果鋼筋混凝土等、周邊電流產生的磁場。
（2）地磁，摸個地方由地球整體引起的磁場，在不同的地方地磁的方向和大小都不同。
（3）北向，北向可以簡單地理解為沿著地面指向北極的方向吧。
（1）磁場 不等於 地磁， 只是大部分時候，地磁佔主要成分
（2）地磁的方向 不等於 北向，只是大部分時候，可以透過補差磁偏角（當地磁場方向和北向之間的差）而矯正到北向。
從公式的角度來看，我們可以表達為：
（式1） 磁場 = 地磁 + 磁場干擾量（其他的磁場）
（式2） 北向 = 磁場方向 - 磁場干擾量造成的磁場方向偏移 - 地磁本身的磁偏角。
補充知識2：
現在的手機上都有指南針，而且它一般都有一個校準操作，用過的人可能會不叫熟悉。無人機也有一個指南針校準操作。那麼這個手機和無人機上的指南針校準到底是在幹什麼呢？其實他們就是利用旋轉手機把磁場干擾量計算出來。指南針的讀數 ，減去 當地的磁場干擾量，就近似為地磁了，參考（式1）。地磁的磁偏角，在一個特定的位置都是可以查到的，這個也可以隨後減去，這樣一來指南針就可以透過（式2）獲得相對來較為準確的北向估計了。
言歸正傳，高空的指南針干擾到底是怎麼來的？
原因可能特別多，但是我們就來設想一下這麼一個場景：
A 在甲地校準了指南針，獲得了甲地的指南針干擾量的估計，並儲存在飛機晶片裡，然後A在乙地飛行，且乙的指南針干擾量和甲地的相差很多。但不幸的是，無人機總是會減去以前校準的那個在甲地估計出來的指南針干擾量， 於是我們就會發現，無人機因為減去了一個不對的指南針干擾量而使得其測量的方向不是北向了。
簡而言之：
（1）在乾淨地方校準了，在有干擾的地方飛是有問題的。
（2）在不乾淨的地方校準了，在無干擾的地方飛也是有問題的。
校準時候指南針它受到的干擾，將一直作用於以後的飛行，即使在空曠的高空，也是得承受過去犯下的過錯。
5 資訊是碎的
航向資訊的碎片散落在不同的感測器上，不僅僅是指南針，所以指南針無干擾，也不一定航向估計好。
愛因斯坦說：“熵定律是科學定律之最”。“熵”這個概念乍一看比較抽象，這不要緊，我們總還是能夠從非常通俗的角度對其獲得形象的理解。高中物理在講永動機的時候曾經介紹過熵增定律：“在自然過程中，一個孤立系統的總混亂度（即“熵”）不會減小。”也就是說，被愛因斯坦理解為科學定律之最的定律就表達了一箇中心的思想：“上帝估計總喜歡把桌子搞亂，就像那些邋遢的工程師一樣兒。”
熵一開始是用來描述熱物理學的，後來被夏農（資訊理論之父）搞來研究資訊，於是就有了資訊熵這樣一個概念。插上一句，什麼是資訊？資訊簡單地說就是“比完全隨機相比更確定一些的事情”：
（1） 明天是星期五，這是資訊；
（2） 黃金價格最近一個月80%可能性會反彈，這是資訊；
（3） 無人機的航向是北偏東三十度，這是資訊。
資訊越是確定，其資訊熵越小。然而上帝總是喜歡把完好的資訊撕成碎片，讓人們費勁腦筋去把它拼湊起來。
今天就來談談：“上帝都把無人機的航向資訊撕成了什麼樣的碎片？”
指南針干擾問題的本質就是航向估計不準，當然能夠感知航向的感測器不知是指南針，理論上講只要一轉頭會隨之發生改變的感測器，都帶有航向資訊的碎片。只需要順著引言中的哲學道理去理解航向估計這個問題，模友們將可以跳出指南針干擾這個相對單一的理解，不僅僅是指南針干擾會使得航向估計不準。
真實的航向只有上帝知道，上帝把航向資訊撕碎了揉皺了，丟落各處，這些碎片理論上可以被不同的感測器所收集：
（1）指南針撿到了上帝加了磁場干擾，加了噪聲，加了地磁偏角，加了感測器各種不對稱性等之後的，被揉皺了的航向資訊碎片。
（2）IMU撿到了加了bias,加了噪聲，加了其他耦合轉動角速度等之後的，且只是表達航向變化的資訊碎片。
（3）單一的GPS是不包含航向資訊碎片的，因為單一的GPS測量的剛體質心的平動，和轉動無關。而IMU可以感知轉動，如果結合一起，也可以間接收集到航向資訊碎片。
（4）視覺感測器也能夠收集到包含了航向變化（轉動）的資訊碎片，衛星的一個重要的航向感測器星敏
感器就是透過視覺感測器觀測星空來實現航向和姿態的確定。
（5）甚至是一股方向固定的風兒，理論上都可以使得無人機在感知阻力的過程中，嗅到航向的碎片。
（6）其他很多，轉了頭就會改變的東西 ……
說到這裡，大家已近知道了上帝的任性，以及瀰漫在各處的資訊碎片，這就熵，混亂才是神想要的。
6 與神鬥其樂無窮
航向是由包含航向資訊的多感測器一起決定的，其誤差也受各感測器的誤差或干擾綜合影響。
毛主席說與人鬥其樂無窮，而與神鬥其樂更是無窮。這裡的“鬥”，是一種下棋般的相互理解；這裡的“鬥”，是知道彼此軟肋的死黨互戳疼處的友誼。
上帝喜歡把桌子弄亂，而人類偏偏希望和其對著幹，渴望去整理它。
言歸正傳，無人機的航向資訊被各種感測器以資訊碎片的形式收集，而人們是如何縫補這些碎片的呢？
這就要涉及資訊的融合。資訊融合的技術有很多，在不同的無人機上實現的具體方案也是各有不同，但其核心思想就是：利用大家從不同角度不同尺度看見的資訊的冗餘，去進一步消除資訊的不確定性，從而獲得一個更加確定的資訊，即，把熵減小，把神的桌子收拾好。
為了以大話的形式理解“資訊融合”這個玩意，還是來類比一個拼地圖的場景（不完全相同，但卻非常類似）：
神和人在玩拼地圖的遊戲，斗的不亦樂乎：
（1）神給人類一張地圖，撕成很多碎片，讓人類拼好。人類沿著碎片的縫隙間的紋理很快拼好了地圖。
（2）神一看太簡單了，要增加難度，於是把碎片揉皺了（給訊號加噪聲），然後給了人類。人類很聰明，先把碎片壓平整了（給訊號濾波去噪），然後再拼圖，很 快又給拼湊好了。
（3）神一看還是不行，還要增加難度，於是又把某些碎片的邊緣剪了一些去，使得縫隙不完全能對上（給訊號加干擾），然後給了人類。人類還是很聰明，把邊緣 的小碎片也給撿了起來先粘上（給訊號校準），然後再拼圖，很快又給拼好了。
（4）神一看還是不行，還要增加難度，於是又把小部分碎片給藏了起來（訊號偶爾會沒有），然後交給了人類。人類開始很頭疼，後來想了一個法子，人類根據記
憶和碎片紋理的走勢，猜想出其周邊缺失的碎片的內容（對訊號進行預測），然後還是把地圖給拼好了。
（5）神一看還是不行，還要增加難度，於是又把很大部分碎片藏了起來（訊號長時間沒有），然後交給了人類。人類因為碎片缺了太多，也記不得那麼多了，輪廓根本對不上，怎麼都拼不好。人於是向神抗議，我這根本沒法拼呀。我有要求，可以藏一些碎片，但是你必須撕幾張相同的地圖給我們（安裝多感測器），然後我們只需要拼出一張完整的地圖就行。
（6）神一看人類抗議，同意了其要求，於是按不同的方式把幾張相同的地圖撕碎了，然後把每張地圖的碎片都隨機去除一部分，揉成一堆地圖碎片之後，交給了人類。人類利用這些碎片在區域性的重樣（資訊的冗餘），比對著同一個地方的多個碎片進行拼接（資訊的融合），最終還是把地圖拼好了，但有些地方好像不太那麼對勁。
無人機航向的計算就類似於上面講到“神和人玩拼地圖”的遊戲，指南針、IMU、GPS等其他感測器從不同的角度給都給出了一張“航向地圖”，但是可能會有“噪聲大”、“干擾大”、“訊號差（丟失）”等情況出現，然後無人機就利用這些資訊進行資訊的融合，重複利用資訊上的冗餘，確定一個理論上最為接近“真實航向”的航向。而其拼抽的誤差會和地圖“揉得多皺”、“減去多厚的邊緣”、“缺了多少碎片”等因素有關。
神一看人太聰明瞭，一下急了就出了個老千，往地圖碎片堆裡丟了幾張根本不是那張地圖的碎片（感測器出現故障），然後交給人類了去拼圖，人類能夠和神鬥下去嗎？大家的智慧永無盡頭，這個遊戲就我看還是要鬥下去的。