GPS F9P モジュール設定¶
本ガイドでは SparkNavi F9P RTK GPS モジュールを SparkNavi Blue に接続する手順、重要な ArduPilot パラメータ、そして——より重要な——なぜ推奨値をその値にするのかを解説します。完全なハードウェア仕様は SparkNavi F9P 製品ページ をご参照ください。
1. 必要なもの¶
- SparkNavi F9P モジュール × 1（デュアル GPS / RTK Yaw 構成では × 2）
- マルチバンド L1/L2/E5b 対応アンテナ × 1 （実使用時の精度を最も左右するのはアンテナの品質です）
- SparkNavi Blue 付属の GPS ケーブル
- Mission Planner 動作環境（Windows）または QGroundControl
2. 配線¶
SparkNavi Blue には GPS1（8 ピン）と GPS2（6 ピン）の 2 つの GPS ポートがあります。両者は I²C2 バスを共有しており、これにより各 F9P モジュール上の BMM150 コンパスが自動検出されます。
| 信号 | F9P ピン | Blue GPS1 ピン | Blue GPS2 ピン |
|---|---|---|---|
| +5 V | 1 | 1 | 1 |
| UART RX | 2 | 2 (TX) | 2 (TX) |
| UART TX | 3 | 3 (RX) | 3 (RX) |
| I²C SCL | 4 | 4 | 4 |
| I²C SDA | 5 | 5 | 5 |
| GND | 6 | 8 | 6 |
GPS1 接続時、ピン 6 と 7（safety switch + LED）は未接続のままで構いません。
3. ArduPilot パラメータ¶
F9P 単体（GPS1 接続）：
| パラメータ | 値 | 備考 |
|---|---|---|
GPS1_TYPE |
2 |
u-blox ドライバ |
GPS_AUTO_CONFIG |
3 |
推奨値 — §4 参照 |
GPS_AUTO_SWITCH |
1 |
最良の Fix を採用 |
GPS_PRIMARY |
0 |
GPS1 をプライマリに |
F9P デュアル（同一モジュール 2 個を GPS1 + GPS2 に接続）：
| パラメータ | 値 | 備考 |
|---|---|---|
GPS1_TYPE / GPS2_TYPE |
2 / 2 |
両方とも u-blox |
GPS_AUTO_CONFIG |
3 |
単体時と同じ — §4 参照 |
GPS_AUTO_SWITCH |
2 |
Blend モード — §4 参照 |
GPS_INJECT_TO |
127 |
両方に RTCM ブロードキャスト |
パラメータ書き込み後、フライトコントローラーを再起動してください。
4. なぜこの設定なのか¶
ほとんどのセットアップ手順がスキップする部分ですが、実運用で最も重要です。
なぜ GPS_AUTO_CONFIG = 3 か¶
ArduPilot のデフォルト GPS_AUTO_CONFIG = 1 は起動時に既知の良好な設定値を GPS モジュールに書き込みますが、モジュール内部に残る非 ArduPilot の設定（異なるボーレート、メッセージ送信レート、RTCM フィルタなど）は消去しません。u-blox 第 9 世代モジュール（ZED-F9P がこれに該当）では、こうした残存設定が ArduPilot の設定と予期しない形で衝突することがあります。
GPS_AUTO_CONFIG = 3 にすると、ArduPilot はモジュール内の非 ArduPilot 設定をまずクリアしてから、デフォルト値を適用します。結果として、再現性が高く予測可能な起動状態が得られます。これは機体間でモジュールを使い回す場合や、現場から戻ってきた状態が不明なモジュールを再利用する場合に大きく効きます。
なぜ同一 F9P × 2 で GPS_AUTO_SWITCH = 2（Blend）か¶
Blend モードは「2 つの GPS が同種・同品質」という前提で設計されています。同じ F9P 同士であれば、同じ衛星群を捕捉し、RTCM 注入時には同じ補正を受け取るため、両者の測位解は統計的に等価です。両者を平均することで各々の独立な瞬時誤差が抑制されます — 精度向上はわずかですが、安定して効きます。
これは異種混在構成（F9P + M8N など）とは根本的に異なります。混在構成では F9P が明らかに優秀なので、劣る M8N との平均で精度を落としたくありません。その場合は GPS_AUTO_SWITCH = 4（プライマリ GPS が 3D Fix なら優先）を選びます。
EKF3 ジャミング対策（EK3_OPTIONS bit 0）¶
RF 干渉環境で運用される可能性のあるプラットフォーム — 防衛用途、軍事空域近傍、高出力放送・レーダー発信源の近傍など — では、EK3_OPTIONS bit 0 を 1 にすると EKF3 の GPS 復帰時挙動が変わります。GPS が再ロックしても、プリフライト段階の GPS 品質チェックを再通過するまでナビゲーションフィルタが GPS 解を消費しなくなります。これにより、意図的に改ざんされた GPS 信号が復帰直後に即座に信頼されることを防げます。
このオプションでカバーできないこと
これは「短時間のジャミング後の GPS 復帰」シナリオで測位品質を保護します。GPS denied 環境での航法の代替手段ではありません。継続的な GPS denied 飛行にはオプティカルフロー + 距離センサー、Visual-Inertial Odometry、または外部位置注入が必要です。
5. SparkNavi Blue 固有の注意事項¶
Blue 上で F9P を運用する際の、汎用 ArduPilot ドキュメントには載っていない事項：
2 つの BMM150 が I²C2 を共有。 F9P 2 個を Blue に接続すると、内蔵 BMM150 磁力計 2 個が同一 I²C バス上に異なる I²C アドレスで現れます。ArduPilot は両方を外部コンパスとして自動検出します。SparkNavi Blue には内蔵コンパスがありませんので、2 個の BMM150 がそのままプライマリ／セカンダリコンパスになります — 内蔵コンパスを手動で無効化する必要はありません。
コンパス優先順位 — ノイズ源から遠い方を選ぶ。 外部コンパスが 2 個ある場合、COMPASS_PRIO1_ID には ESC、電源線、大電流経路から物理的に遠い側の BMM150 のデバイス ID を設定します（ID は Mission Planner のコンパス設定画面で確認）。これは GPS 2 個構成のマルチコプターで yaw 安定性を単独で改善する最も効果的な施策です。
付属ケーブルでそのまま OK。 Blue 付属の GPS ケーブルは 1 対 1 の正しい結線になっているため、改造不要です。カスタム機体などで自作する場合は §2 のピン対応表に従ってください。
6. 動作確認¶
配線・パラメータ書き込み・再起動が完了したら、Mission Planner で以下を確認：
- 開けた屋外で約 30 秒以内に 3D fix
- 衛星数 20〜30 個以上（マルチコンスタレーション受信が F9P の強み）
- 1 分以内に HDOP < 1.0
- RTK 運用時：RTCM 補正が流れ始めてから約 35 秒以内に RTK Float → RTK Fixed
補正を流していても 3D fix から RTK Fixed に進まない場合、最頻出の原因は GPS_INJECT_TO が 127 に設定されていないことです。
7. トラブルシューティング¶
| 症状 | 原因の可能性 |
|---|---|
| GPS が検出されない | ケーブル方向逆転、または GPS1_TYPE = 0 |
| 3D fix なのに HDOP が高い | アンテナ位置不良 — カーボン繊維近傍、空の遮蔽 |
| RTK Float から進まない | アンテナがシングルバンド、または補正ストリームがマルチバンド非対応 |
| Pre-arm で Compass FAILED | COMPASS_ORIENT が GPS モジュールの物理方向と不一致 |