DIY FPV 드론에 GPS와 컴파스 설치하기: 배선부터 베타플라이트 설정, 서울 기준 보정까지


안녕하세요, FPV 드론 애호가 여러분! 오늘은 DIY FPV 드론에 GPS 모듈과 컴파스(지자계)를 설치하고 설정하는 방법을 자세히 알려드리겠습니다. 특히 컴파스가 포함된 GPS 모듈의 배선 방법, 베타플라이트 설정, 컴파스 오리엔테이션 조정, 그리고 서울 지역의 지구 자기장 보정까지 포함했습니다. 추가로 유용한 팁도 함께 준비했으니, 끝까지 읽어보시면 큰 도움이 될 거예요!

1. GPS와 컴파스란 무엇인가요?
GPS 모듈은 드론의 위치를 위성 신호를 통해 파악하는 장치입니다. FPV 드론에서는 Return-to-Home(RTH) 기능이나 비행 경로 추적에 사용됩니다. 컴파스(지자계)는 드론의 방향을 지구 자기장에 맞춰 감지하는 장치로, 정확한 방향 데이터를 제공합니다. Beitian BN-880처럼 GPS와 컴파스가 함께 포함된 모듈도 많습니다.
이 글에서는 컴파스가 포함된 GPS 모듈을 기준으로 설명하겠습니다. 자, 이제 본격적으로 시작해봅시다!
2. GPS와 컴파스 배선 방법
GPS와 컴파스를 플라이트 컨트롤러(FC)에 연결하려면 정확한 배선이 중요합니다. 아래에서 필요한 장비와 연결 방법을 알려드리겠습니다.
2.1 필요한 장비
  • GPS 모듈: 컴파스가 내장된 모델(예: Beitian BN-880, Matek GPS & Compass 모듈).
  • 플라이트 컨트롤러: 베타플라이트를 지원하는 FC(예: Matek F722-SE, H743-WING).
  • 배선: GPS와 FC를 연결하는 4~6핀 JST-SH 커넥터 또는 듀폰 케이블.
  • 전원: GPS 모듈은 보통 3.3V 또는 5V로 동작합니다.
2.2 배선 연결하기
GPS 모듈은 주로 UART 포트를 통해 FC와 통신하며, 컴파스는 I2C 또는 SPI 인터페이스를 사용합니다. 일반적인 GPS 모듈의 핀은 다음과 같습니다:
  • VCC: 전원(3.3V 또는 5V).
  • GND: 접지.
  • TX/RX: GPS 데이터용 UART 통신.
  • SDA/SCL: 컴파스용 I2C 통신.
Beitian BN-880 기준 배선 예시:
GPS 모듈 핀
FC 핀
VCC
5V
GND
GND
TX
RX (UART6 RX)
RX
TX (UART6 TX)
SDA
SDA (I2C 포트)
SCL
SCL (I2C 포트)
2.3 배선 시 주의사항
  • 전원 확인: GPS 모듈의 전압 요구사항(3.3V 또는 5V)을 확인하세요. 잘못된 전압은 모듈을 망가뜨릴 수 있습니다.
  • UART 포트: FC의 UART 포트가 GPS용으로 설정 가능한지 확인하세요.
  • 전자기 간섭: 컴파스는 모터, ESC, 배터리에서 멀리 배치해야 정확한 데이터를 얻을 수 있습니다.
  • 커넥터 점검: 핀이 느슨하거나 잘못 연결되면 통신 오류가 발생할 수 있으니 꼼꼼히 확인하세요.
3. 베타플라이트에서 GPS와 컴파스 설정하기
배선이 완료되었다면, 이제 베타플라이트(Betaflight)에서 GPS와 컴파스를 설정할 차례입니다. Betaflight Configurator를 사용하며, 최신 버전(예: 4.4)을 기준으로 설명하겠습니다.
3.1 초기 설정
  1. Betaflight Configurator 실행:
    • FC를 USB로 컴퓨터에 연결하고 Betaflight Configurator를 실행합니다.
    • FC 펌웨어를 최신 버전으로 업데이트하세요(예: MatekF722-SE 대상 펌웨어).
  2. 포트 설정:
    • Ports 탭에서 GPS용 UART 포트를 활성화합니다.
    • 예: UART6를 사용한다면, “GPS”를 ON으로 설정하고 Baud Rate를 57600 또는 115200으로 맞춥니다.
    • 컴파스가 I2C를 사용한다면, FC의 I2C 포트가 활성화되어 있는지 확인하세요.
  3. GPS 활성화:
    • Configuration 탭으로 이동합니다.
    • “GPS” 섹션에서:
      • GPS 체크박스를 활성화합니다.
      • 프로토콜은 대부분 UBLOX를 선택합니다(Beitian BN-880 등).
      • Auto Config와 Auto Baud를 체크하여 자동 설정을 활성화하세요.
  4. 컴파스 활성화:
    • Configuration 탭의 “Other Features”에서 MAG(Magnetometer)를 활성화합니다.
    • I2C로 연결된 컴파스는 베타플라이트가 자동으로 감지합니다.
    • CLI에서 status 명령어를 입력해 “MAG: 1”이 표시되는지 확인하세요.
3.2 GPS와 컴파스 테스트
  • GPS 테스트:
    • GPS 탭에서 위성 수, HDOP 값, 좌표 등이 표시되는지 확인합니다.
    • 실외에서 테스트하며 최소 6~8개의 위성을 잡아야 안정적입니다.
  • 컴파스 테스트:
    • CLI에서 mag 명령어를 입력해 컴파스 데이터가 출력되는지 확인합니다.
    • 예: mag dump로 현재 컴파스 상태를 점검하세요.
4. 컴파스 오리엔테이션 조정하기
컴파스는 드론의 방향을 정확히 파악해야 하며, 모듈의 물리적 장착 방향에 따라 오리엔테이션을 조정해야 합니다.
4.1 기본 원리
컴파스는 드론의 X, Y, Z축에 맞춰 데이터를 제공합니다. 하지만 GPS 모듈이 드론에 90도 또는 180도 회전되어 장착된 경우, 베타플라이트에서 이를 보정해야 합니다.
4.2 설정 방법
  1. 모듈 장착 방향 확인:
    • GPS 모듈의 화살표(또는 “Forward” 표시)가 드론의 앞쪽을 향하는지 확인합니다.
    • 만약 화살표가 다른 방향을 가리킨다면, 회전 각도를 기록하세요(예: 90도 시계 방향).
  2. 베타플라이트에서 오리엔테이션 설정:
    • Configuration 탭의 “Board and Sensor Alignment” 섹션에서:
      • Yaw Rotation 값을 조정합니다(예: 90도 회전 시 “90” 입력).
      • 또는 CLI에서:
        set mag_hardware=0
set align_mag=90
save
        • align_mag 값은 모듈의 회전 각도에 따라 0, 90, 180, 270 등으로 설정합니다.
  3. 테스트:
    • 드론을 손으로 들고 여러 방향으로 돌려보며, Betaflight Configurator의 Setup 탭에서 드론 모델이 올바르게 회전하는지 확인하세요.
5. 서울 기준 지구 자기장 보정하기
지구 자기장은 지역마다 다르며, 특히 자기 북극은 실제 지리적 북극과 약간 어긋나 있습니다. 이를 **자기 편차(Magnetic Declination)**라고 부르며, 서울 기준으로 보정하는 방법을 알려드리겠습니다.
5.1 서울의 자기 편차
  • 서울의 자기 편차는 약 -8도(서쪽으로 8도)입니다(2025년 기준, NOAA 데이터 참고).
  • 즉, 지구 자기장이 가리키는 북쪽은 실제 북쪽에서 서쪽으로 8도 틀어져 있습니다.
5.2 보정 방법
  1. Betaflight에서 자기 편차 설정:
    • CLI에서 다음 명령어를 입력합니다:
      set mag_declination=-80
save
      • -80은 -8.0도를 의미합니다(소수점 없이 입력).
  2. 테스트:
    • 드론을 실외에서 테스트하며, GPS와 컴파스가 함께 작동할 때 드론이 정확한 방향으로 비행하는지 확인합니다.
    • 예: RTH 기능 테스트 시 드론이 올바른 방향으로 돌아오는지 점검하세요.
5.3 주의사항
  • 자기 편차는 시간이 지나며 약간 변동될 수 있으니, 최신 데이터를 확인하세요(NOAA 웹사이트: https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/declination.shtml).
  • 드론 근처의 금속 물체(예: 자동차, 철 구조물)는 컴파스 데이터를 왜곡할 수 있으니 테스트는 개방된 장소에서 진행하세요.
6. 추가 팁: 알아두면 유용한 정보
  • 컴파스 캘리브레이션:
    • 컴파스를 처음 설정하거나 드론을 새로운 장소로 옮겼을 때는 캘리브레이션을 진행하세요.
    • Betaflight Configurator의 Setup 탭에서 “Calibrate Magnetometer”를 클릭하고, 드론을 모든 방향으로 천천히 회전시킵니다.
  • GPS 안정성 높이기:
    • GPS 모듈을 드론 상단에 장착하고, 안테나가 하늘을 향하도록 배치하세요.
    • 방해 전파가 적은 실외 환경에서 테스트하세요.
  • 비행 모드 설정:
    • GPS와 컴파스를 사용하려면 Angle, Horizon, 또는 GPS Rescue 모드를 활성화하세요.
    • CLI에서:
      set gps_rescue_min_sats=8
set gps_rescue_altitude=50
save
      • 최소 위성 수와 복귀 고도를 설정해 안정적인 RTH를 보장합니다.
  • 문제 해결:
    • GPS가 위성을 잡지 못하면, 모듈의 안테나 상태나 UART 설정을 점검하세요.
    • 컴파스 데이터가 불안정하면, 모듈을 전자기 간섭원에서 더 멀리 배치하거나 캘리브레이션을 다시 시도하세요.
7. 마무리
이제 여러분은 DIY FPV 드론에 GPS와 컴파스를 설치하고, 베타플라이트에서 설정하며, 서울 지역의 자기 편차까지 보정하는 방법을 아셨습니다! 처음에는 배선이나 설정이 복잡하게 느껴질 수 있지만, 하나씩 따라 하다 보면 금방 익숙해질 거예요. 드론 비행의 안전성과 재미를 더해주는 GPS와 컴파스, 꼭 성공적으로 설정해보세요!

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