Betaflight 滤波是在噪声与延迟之间取舍：电机、桨叶、机架和电气干扰会进入 Gyro，经过 PID、尤其 D 项后被放大；滤得太重又会让控制器晚几毫秒才看见真实运动。视频用 Blackbox 的 GYRO_SCALED、滤后 Gyro、频谱和油门热图判断噪声来源，并强调先解决机械问题、从默认滤波开始、小步减滤，逐轮检查黑盒与电机温度。所有截止频率和开关都只适用于对应机架与日志。
滤波压住噪声，也会推迟真实信号
电机换相、桨叶不平衡、机架共振和轴承都会产生振动，陀螺仪无法自动区分它们与真实旋转。噪声进入 PID 后可能被放大，表现为高频抖动、穿门不稳、画面粗糙和电机发热。滤波像汽车悬挂，把细碎高频变化平滑掉，让控制器看到更干净的运动。
代价是相位延迟。视频对比原始 GYRO_SCALED 与滤后 Gyro，示例机体的峰值相差约 5 ms；这个数字只属于当次配置。滤波越强、截止频率越低，通常延迟越大。目标不是“滤波越少越快”或“越多越稳”，而是在当前噪声下使用足够且不过量的滤波。
先做物理降噪，再改软件参数
软件无法无代价地修复坏桨、弯轴、松动机臂或低频共振。视频把正确固定整套飞控堆栈、避免容易松动的安装、使用合适电容处理电源噪声称为“物理滤波”。实操还应检查电机轴承、螺丝、线材拍打、飞控软安装和桨叶完整性。
视频提到用铜箔隔离 ESC 电磁干扰，这不是通用必做项；导电材料若接触焊点会短路。只有确认噪声确属电气耦合，并做好绝缘、接地和散热评估时才考虑屏蔽。机械或电气根因不解决，盲目把低通截止压到很低，会连真实控制信号一起滤掉。
从当前默认滤波开始逐步验证
视频建议从 Betaflight 默认配置起步，再根据日志逐项提高低通截止或减少不必要的滤波。录制界面包含 Gyro 低通、静态／动态 Notch、RPM Filter 与 D-term 滤波等历史选项；传感器内置滤波、字段名称、默认值和动态算法会随固件改变，不能照搬 MPU6000 或某架“安静飞机”的开关建议。
每次只改一个小参数，做 10–20 秒保守悬停或短飞，落地、解除并立即检查四个电机温度，再保存同样动作的黑盒。出现明显发热、尖叫、抖动或 D-term 噪声上升，应恢复上一组安全设置。不要把“摸到烫再回退”当目标，也不要在一次长飞后同时改变多个滤波器。
用频谱和油门热图区分噪声
分析前需要记录滤波前的 GYRO_SCALED 或当前版本等效调试信号，并与滤后 Gyro 比较。频谱图显示整段日志中各频率的能量；视频示例的有效机体运动多集中在较低频段，而 250–500 Hz 出现额外峰值。滤后频谱应明显压低这些噪声，同时保留控制所需的低频形状。具体频段绝不能跨飞机复制。
频率—油门热图把纵轴换成油门，可看见随油门上升而移动的带状噪声，这通常与电机／桨叶转速相关。RPM Filter 的价值在于跟踪这些谐波，而 Dynamic Notch 处理会移动的峰。先确认滤波确实针对噪声带，再评估延迟；不要只因为图上有峰就随意增加多个 Notch。
低频结构噪声应回到机架处理
视频另一架实验机在约 70 Hz 出现强峰，同时高频也很脏。若把低通压到 50–60 Hz 试图删除这个峰，可能把真实姿态控制信号也一起延迟或削弱，飞机仍不会好飞。作者因此判断应先从机械结构消除低频共振，而不是继续堆软件滤波。
判断流程应是：确认峰在多次日志和多个轴上可重复；检查它是否随油门移动；逐项排除桨、电机、安装和结构；修复后重新记录原始与滤后信号。只有根因降低后，才重新评估软件截止频率。安全测试应在开阔区域进行，任何异常立刻落地解除。
操作步骤
- 比较原始与滤后 Gyro 延迟
在同一动作中对齐 GYRO_SCALED 与滤后 Gyro 的峰值；视频约 5 ms 只是示例，不是目标数值。
- 完成机械与电源检查
检查桨叶、电机轴承、机架螺丝、飞控安装、线材和低 ESR 电容，先降低物理／电气噪声。
- 从当前固件默认滤波起步
保存配置，一次只小幅改变一个滤波项；不要照抄视频中的传感器、Notch、Q 值或开关。
- 短飞后立即检查电机温度
做 10–20 秒保守测试，落地解除后检查四个电机；发热、尖叫或抖动出现时立即回退。
- 记录滤波前信号并打开频谱
按当前版本选择等效 GYRO_SCALED 调试模式，截取稳定飞行段，逐轴比较原始与滤后频谱。
- 用油门热图识别电机谐波
观察峰值是否随油门移动，再判断 RPM Filter／Dynamic Notch 是否正确追踪，而不是盲目增加滤波。
- 低频强峰优先修机械
若强噪声落在控制信号附近，先排除结构共振；不要用极低截止频率牺牲姿态控制。
常见问题
滤波越少，延迟就一定越好吗？
延迟可能降低，但未受控噪声会被 PID、尤其 D 项放大，造成抖动和电机发热；必须同时满足噪声与热安全。
视频中的 5 ms 延迟或 70 Hz 峰是通用判断线吗？
不是。它们只描述两份具体日志；传感器、机架、采样率和滤波不同都会改变数值。
怎样判断噪声来自电机转速？
在频率—油门热图中，随油门上升而移动的带状峰常与电机／桨叶谐波有关，还应结合多次日志和机械检查确认。
电机不烫是否就能继续减滤？
不能仅凭温度。还要检查原始 Gyro、D-term 噪声、振荡、图像与飞行稳定性；任何指标恶化都应回退。
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大家好,我是Quaterink,首先祝大家2021新年快乐,之前出的两期黑盒入门视频,大家反响挺不错的,搞得我做这一期视频的时候都有点压力了,所以有点脱根,还往各位见谅。那书接上回,上一期我们谈到了如何解读黑盒曲线,今天我们来聊一聊 Betaflight 的滤波以及一些我觉得挺有趣的工作原理。首先,为什么要滤波?
生活中一个比较常见但是大家可能没有意识到的例子就是汽车的悬挂假如我们行驶在一个到处都是碎石的路上如果没有悬挂系统我们会感觉到轮胎压过的每一个小碎石可能掂不到两项屁股就腫了如果这个时候我们加上一个滤波器也就是悬挂系统坐在车上就会舒服得多悬挂的软硬一直对应着滤波的通过频率
比如说是一辆大奔的话它的悬挂就会非常软只允许通过非常低频的路面起伏信息而对于一辆跑车来说它为了追求操控型悬挂就非常硬对应着比较小的锐波类似的对于穿越机来说无论是电机、螺旋桨还是我们的飞机机架他们在运动的过程中都会不可避免的产生一些震动这些震动被陀螺仪捕捉到之后就成了陀螺仪信号里面的噪声就像这个凹凸不平的路面一样
这些噪声如果不经过过滤的话经过PID算法这么一跑就会被放大最后让飞机产生肉眼可见的抖动影响这个飞机的飞机性能一个滤波是没设置好的飞机那你会感觉它飞起来毛毛皂皂的非常非常非常难的穿过一些比较小的空隙设想一下如果把飞机比如说一部狙击枪如果这个枪口一直在不停的抖动那是不是很难导致一个比较小的目标对于飞机来说也是一样的道理
在设置绿波之前我们有必要先看绿波可能会带来的问题,那就是延迟。具体反映到信号里面是什么样子呢?这里我有一个例子,这个是我最近刚做的一个实验性飞机,各个参数还需要进一步的调整,但是我们来看一下它目前的状况。现在图中我主要看这个右这根轴上,图中也三条曲线,这个setpoint曲线,这条绿色的曲线我们不需要管。
主要我们看这个红色和蓝色, 红色是GerroScale的,GerroScale的就是大家可以理解为从陀螺一出来的原始信号是过滤之前的信号,然后下面有个Gerro,Gerro信号就是过滤之后的信号,大家看这个红色呢,它是非常诚实的,就是我的飞机只要动一下,这个陀螺一检测到之后,它就会立马出来一个这个小波风,但是经过了过滤之后,大家可以发现这个波风
远厚了对不对你看这个播风在这里然后过了一段时间才出现下一个播风要看这个他们间隔的时间距离是多少大家可以有一个快捷键做M你可以按这个M键然后再移动移动移动到下一个键方大家可以看到这个地方有5毫秒的延迟
也就是说当我这个陀螺银开始检测到有一个旋转信号之后要隔5毫秒之后这个滤波之后的信号才会传给PID就是PID发现这个飞机已经旋转了之后要其实已经是5毫秒以后了如果这个时间更长一点它甚至可能会影响你飞机自稳因为飞机根本就没有办法及时得到最新的陀螺银数据为什么会有延迟呢
具体的数学证明我就不深入了在这里给大家一个直观的理解比如有一个喷泉它一直不停地往外喷水一会它喷的大一些一会它喷的小一些我们想知道在某一个时刻这个天使喷出来的水量大小如果直接测量这个天使的数水量当然没有任何延迟对不对但是如果这里面有噪声比如说出水量忽大忽小我们也全都测量到了绿波那就相当于它这个
地方放一个盆子,然后测量盆子流出来的水的大小。这个盆子就能很好的把这个小天使水量波动给抹出掉。但是坏处也很明显,就是盆子的出水量和天使出水量之间会有一定的延迟,而且是盆子越大,那么这个延迟就会越高。当然这只是一个比喻,而且如果想研究一下 Betaflight 的绿波实现,我会把代码链接放在视频下方。有兴趣的小伙伴可以看一下。
在我们进入 Betaflight 绿箔之前,我们要尽量确保我们飞控的安装方法能够有效的隔绝掉一些噪声。这个我称之为物理绿箔。推荐尽量采用右途中这种即跟长罗斯固定一整个 stack 的安装方式。不建议采用左途中这种塑料柱的安装方式。另外有一些电调的 Fats 在高频的开启和关闭下会产生非常多的电子噪声。有时呢,这些噪声也会传到陀螺仪芯片里面。
所以绿波电容一定要装上。有条件的朋友可以用一层铜箔来盖住电条,各置掉一些电磁,噪音。最后到我们的 Betaflight 绿波。由于绿波它会带来延迟,而且是通过的频率越低,延迟就越高。所以绿波要尽量设置的少,而且频率要尽量的高。当然这些都是建立在飞机还能正常飞行的技术上。那么最直观的判断就是我们旋停飞机10-20秒。
下来之后用手摸一下电机看下电机会不会烫手如果烫手呢那说明我们的绿波测量就过于激进了怎么设置这些绿波器呢推荐大家可以先使用默认然后我们在默认的技术上逐步关闭掉一些绿波器或者调高一些低通绿波器的频率来逐步达到一个最优质图中画出来的几个呢是我觉得比较重要的首先是这个陀螺仪的低通绿波器
如果你使用的是MPU6000,因为MPU6000内置了一个250Hz的低通绿波器,就是在陀螺银信号出来的时候,它已经经过了一次绿波,经过了MPU6000那一次绿波。所以这个陀螺银的绿波可以设置的稍微高一些,甚至是关掉,如果你的飞机本身就比较安静的话。下面这个陀螺银线波绿波器和左边这个determ线波绿波器。
除非你的飞机有一个比较明显的协证,一般来说它们都是没什么用的,推荐直接关掉。接下来这个陀螺仪RPM绿波器,这个没什么好设置的,但是非常非常重要,所以一定要打开。然后就是我们动态线波绿波器。这个线波绿波器是个什么概念呢?它跟我们低通绿波器不一样,它是它是只过于某一个特定的区间,但是呢因为是动态了,所以这个区间也会也会不停的调整。
Betaflight 里面有两个线波滤波器。如果把这个宽度百分比设置成零的话,那么 Betaflight 就只会用一个线波滤波器。所以如果你的飞机本来就比较安静的话,直接把这个设置成零。然后这个线波滤波器的这个Q值呢是越高,那么线波的这个宽度就越窄。所以对于比较安静的飞机,你可以把这个只调得高一点。Determ 滤波器呢我一般开启两个。
但是我们怎么确定这些频率呢?对于不同的飞机因为它的频率不一样,那这个时候我们就需要接触到黑盒,首先要确保我们的黑盒调整模式是GeraldScale,注意这里不是GeraldRoll而是GeraldScale,这个信号就是陀螺移出来的信号是Betaflight进行绿波之前的。我们可以通过观察这个信号,来看我们需要在哪里设置绿波。
生成了黑核文件之后呢我们就可以用黑核分析工具来分析一下这些噪声的范围不如这里我已经上传了几个黑核文件那么首先我们来看一下第一个怎么来找找这个噪声呢我们主要看两条线一个是这个GerroScale一个是这个Gerro当然每条线都对应着三个轴所以这里具有Gerro、Pitch还有Yaw我们可以一个一个看
打开这个黑黑文件之后 选好你要的日治段比如我这ARM的两次会有两个日治段你可以选择这个长 我选择长的这一个我们现在就Focus到这个如果我这根轴上然后点击这个Geral Scale这个时候会跳出两张图一张图是这个屏谱图 屏谱图是什么意思呢就是比如说在我这一整个飞行的过程中
在RODE手上不是晃来晃去吗?那么这个晃的频率是多少?它就做了一个评补分析大家可以看到我大多数的晃动其实是在100Hz以下的对不对?纵走在这里就是它晃动的次数你可以这样理解但是我们这里在250Hz到500Hz的曲线上也有一些很明显的噪声对不对?那么我们来看一下滤波之后它的噪声情况
看绿波之后,这里的噪音都没有。绿波还是挺有效的。然后右边这个图是什么?右边的这个图横轴还是平谱,也是从零到五百盒子。纵轴是油门,也就是从百分之零,一直到百分之百的油门。这个里面大家有意思的一点是,可以看到,随着我油门增大,这边有一条很明显的
主要是一条带装的噪声曲线,随着油门震荡,线性的噪声也在变强,也在不停的往上移。那么这条噪声因为RPMFuel它是能够Track你的
最后只剩下0-100Hz之间的信号。
主要就是油门和电机的转动带来的这条非常明显的噪声带。
中西人还提供一个功能就是让你能够听见这个噪声它到底是什么样子要听这个噪声大家请注意关闭你的音乐然后点击这边这个play比如这里就是比如这里就是陀螺银在没有过滤的情况下听起来是什么样子我们再听一下过滤之后是什么样子是不是就要安静许多大家可以用自己的日子来测试一下
听一听到底你的过滤有没有效果我们接下来再来看一架飞机这是我最近正在必用的一架飞机我们来选择一个比较长的日子端OK大家可以看一下这些线非常非常地模缓我们来看一下Pitch这根轴啊然后过滤之前大家可以看到这个在过滤之前有非常明显的几个监控尤其是这一个监控大概是70Hz左右这个监控是非常
因为它非常低,所以你不好过滤它。你过滤它的话,你如果把这个一通绿波器设置在50-60,那么飞机自己可能都没法稳住,因为很多有效的信号也被过滤掉了。然后它在这里,110以上也有很多的早升,然后在350-400之间,然后往400以上也有很多的早升。像这架飞机就是非常难以过滤的。
要解决这个飞机的问题 唯一的方法就是从机械的角度 把这个飞机的这些噪声给它控制下来再说我们可以看一下这个过滤之后的事情吗 过滤之后这些比较高的噪声能够磨掉 但是但是这一条这一条70Hz左右的这个噪声没办法磨掉 那飞机就不可能飞得好 所以所以大家看到的就是
用同样的方法来确定你要过滤到哪个部分的尖峰
好了,这期视频就到这里,信息量有点大,哪个地方讲的不清楚的大家可以留言,我会尽量解答。最后欢迎大家一键三连,我们下期再见。
