Как читать blackbox лог: от графиков к диагнозу

Открыл лог в Blackbox Explorer, а там три десятка линий. Explorer честно показывает всё, что записал полётник, но выводы делаешь сам. Ниже — семь шагов ручного разбора и один реальный лог: каждая находка bbdoctor с числами и как проверить её глазами, и когда автоматика обязана сказать «не знаю».

Чем читать лог: инструменты

Это не конкуренты: Explorer — чтобы рассмотреть конкретную секунду полёта, автоматика — чтобы понять, на какую смотреть и что трогать.

Ручной разбор за 7 шагов

Поля называю так, как они записаны в логе (так их видно в CSV и в настройке графиков). Индекс 0 — roll, 1 — pitch, 2 — yaw. Анализатор спектра включается в меню View → Analyser (клавиша A), затем выбираешь линию в легенде.

1. Шкала времени и режимы. В файле бывает несколько полётов, по одному на арм. Режим смотри во flightModeFlags: в ANGLE и HORIZON отклик PID читается хуже, чем в ACRO. По rcCommand[3] найди висение, сбросы газа и панчи. На кусках с разрывами записи спектрам не верь.
2. Гироскоп против setpoint на флипах. gyroADC[0] и setpoint[0] на одном графике. Гироскоп проскакивает цель — перерегулирование. Качается после остановки стика — мало демпфирования или отскок. Плетётся на 20–30 мс позади — вялый отклик. Добавь axisP[0], axisD[0], axisF[0]: видно, какой член толкает квадрик.
3. Моторы. motor[0..3]. 100% на панче в полный газ — нормально, короткое касание 100% на резком флипе тоже. Упираются подолгу на манёврах при среднем газе — нет запаса тяги. Мотор лежит на холостом после сброса газа — частая причина пропвоша. Одна пара в висении стабильно выше другой — центр тяжести.
4. Спектр до и после фильтров. gyroUnfilt против gyroADC. Всё выше ~80 Гц — шум, а не полёт. Что осталось после фильтров, идёт в PID и греет моторы.
5. Частота против газа. Диагональ, уезжающая вправо с газом, — моторы и пропы. Вертикальная полоса при любом газе — рама, стек или антенна (рис. 1).
6. I-term в висении. axisI[0] и axisI[1] в норме гуляют около нуля. Держит одно значение весь полёт — компенсирует перекос: центр тяжести, кривой или уставший мотор.
7. Напряжение и ток. vbatLatest и amperageLatest: просадка на банку на пиках тока, напряжение в конце. Скачок напряжения, делённый на скачок тока, — грубая оценка внутреннего сопротивления.

Шаги 4 и 5 работают, только если лог пишется достаточно быстро: всё выше половины частоты записи зеркально заворачивается вниз и рисует ложные пики. Как настроить запись — в гайде настройка blackbox.

Один реальный лог целиком

Возьмём публичный лог, по которому собран пример отчёта: Betaflight 4.5.2, SpeedyBee F405 Mini, 4S, судя по имени VX3.5 — квадрик 3.5". 110 с лога, 107 в воздухе, всё в ACRO. Гироскоп 8 кГц, PID 4 кГц, запись 1 кГц, есть сырой гироскоп и eRPM. В отчёте 20 пунктов; ниже главные и откуда взялось каждое число.

Задние моторы нагружены на 50% сильнее — центр тяжести

Средняя команда за полёт: задние M1 и M3 — 28.7%, передние — 19.2%. Разница от 12% — «внимание», больше 30% — «критично». Подтверждение — I-term по pitch: медиана 45, а не около нуля, контроллер весь полёт доливает тягу назад. Обычно батарея или камера сдвинуты назад; другой вариант — много быстрого полёта вперёд, тогда в спокойном висении разницы почти нет. PID тут ни при чём: двигай батарею, пока квадрик не повиснет ровно на пальцах под центром рамы.

Roll: перерегулирование 36%, и виноват feedforward

Step response по roll — 36% (90%-интервал 29–44%), по 165 пригодным секундным окнам из 372 с движением стика (окна перекрываются); половину заданной скорости квадрик набирает за 8 мс. Нижняя граница выше 15% — это находка. Но совет не «опусти P» и не «подними D». На резких движениях стика feedforward делает 60% работы (FF против P), а гироскоп в среднем идёт на 3 мс впереди setpoint. Раз квадрик обгоняет команду, его тащит FF. Поэтому меняется только FF: f_roll 120 → 102, −15% от значения в заголовке, P и D не трогаем. Если перелёт останется только на резких флипах, следующий шаг — feedforward_boost 15 → 8. По pitch то же: 28% (23–37%), FF 56% работы, f_pitch 125 → 106.

set f_roll = 102
set f_pitch = 106
set simplified_pids_mode = OFF
save

simplified_pids_mode здесь не случайно: PID в логе не совпадают со слайдерами, и Configurator при следующем сохранении перезаписал бы ручные значения.

Почему глазами 36% не увидишь: на этом движении пик всего на 22 °/с (9%) выше цели. Step response — ответ на идеальную мгновенную ступеньку, вычисленный деконволюцией по 165 окнам, а реальный стик — рампа около 100 мс. Зато на рампе видно то же самое в другой форме: гироскоп обгоняет setpoint, а всплески FF почти впятеро больше P. Подробнее — настройка PID по логу.

Сырой шум 4.1 °/с: механика, а не фильтры

Шум сырого гироскопа выше 80 Гц: roll 4.1, pitch 2.4, yaw 2.5 °/с при границе «внимания» 4 °/с — едва за чертой. После фильтров 0.53 °/с при задержке ~1.4 мс, и отчёт пишет «Фильтры в норме». Значит, фильтры не трогаешь, а проверяешь пропы, подшипники и подвес стека. Вибрация 1× по моторам ровная: M1 1.1, M2 0.5, M3 1.8, M4 1.9 °/с; обороты при одинаковой команде расходятся не больше чем на 1.9%. Как искать плохой мотор, когда разброс большой, — в гайде вибрации по моторам.

Моторы до 610 Гц при записи 1 кГц

По eRPM моторы крутятся до 610 Гц, а лог 1000 Гц видит только до 500. Выше всё заворачивается вниз: 610 Гц в спектре нарисуются на 390. Разбор по моторам это учитывает, он идёт по фазе вращения из eRPM, а спектр и частоты резонансов в таком логе неоднозначны. Команда из отчёта:

set blackbox_sample_rate = 1/2
save

Дрожание FF от пульта: 2.1% диапазона мотора

Пока стики двигаются, составляющая FF выше 40 Гц — рывок на каждой ступеньке сигнала пульта — даёт 2.1% диапазона мотора по roll и 1.7% по pitch, рывков больше 5% — 34 и 28 в секунду. Полезная часть FF ниже 12 Гц — 1.5 и 1.2%. На неподвижных стиках — 0.40%, значит, источник в ступеньках стика. Пульт 494 Гц, сглаживание 185 Гц. ВЧ-шум PID-выхода на 89% даёт FF, на 10% — D. Поэтому D и фильтры D-term ради него не трогай, это только добавит задержку. Сначала снизить FF, а сглаживание — следующим полётом:

set feedforward_averaging = 2_POINT
set feedforward_smooth_factor = 65
save

Буст D почти не включается

Настроено d_min_roll = 30 и d_roll = 45, буст до ×1.50. bbdoctor меряет реальный коэффициент по записанному D-term: наклон axisD к производной гироскопа в полосе 8–40 Гц, блоками по 0.25 с, без вклада TPA. На самых резких движениях D дорастает лишь до ×1.06, по pitch — до ×1.04. Летаешь ты на d_min, поэтому демпфирование меняют через базовый D (колонка Derivative), а не через D Max. В 2025.12 имена сменили под интерфейс: базовый D — d_roll, потолок — d_max_roll; таблица по версиям — в гайде настройка PID.

Пропвош 1.1 °/с: в норме

Сброс газа — падение с уровня выше 35% больше чем на 25% хода за 0.15 с. Их 46, два сразу перешли во флип, и bbdoctor их выкидывает: движение стика даёт те же 15–80 Гц. По 44 чистым сбросам ошибка gyro − setpoint в полосе 15–80 Гц через 0.08–0.6 с после сброса — 1.1 °/с (RMS), основная частота ~20 Гц, норма — до 4. Трогать нечего; если пропвош всё же мешает — см. гайд пропвош.

Батарея: 3.23 В на банку при 72 А

Старт с 3.84 В на банку, не с полной. Устойчивый минимум 3.23 В (дольше 0.5 с), пик тока 72 А, в конце 3.66 В, ~248 мАч. Внутреннее сопротивление ≈ 7 мОм на банку — оценка по 182 участкам с резкой сменой тока, вместе с проводами. Банка на пределе — «внимание».

Что ещё

• Задержка setpoint → вращение: roll 4.1 мс, yaw 4.6 мс при норме с FF 4–12 мс, от пульта до setpoint ещё 1.3 мс; по pitch надёжного значения нет.
• 34 панча: отклонение за 0.4 с — pitch 2.5°, roll 0.5° при норме до 3°.
• Резких остановок стика мало (roll 2, pitch 1 при нужных 6), отскок не проверен.

Как проверить каждую находку в Explorer

Почему иногда «не хватает данных»

Когда данных мало, автоматика обязана промолчать, иначе она уверенно советует ерунду. Пороги bbdoctor:

Пример: лог Betaflight 4.2.5 (2 кГц, 4S, 215 с в воздухе): 15 сбросов газа, но 12 сразу переходят во флип или ролл. Усреднить все 15 — «пропвош» 18.4 °/с, «критично» (порог 10). По отдельным сбросам — от 1.4 до 58.6 °/с: большие числа дают сами флипы. Три чистых сброса — 1.8 °/с, норма. Программа без отбраковки манёвров отправила бы тебя поднимать D и холостой ход на квадрике без пропвоша.

Вторая защита — «погрешность метода уже вычтена». Деконволюция рисует немного перелёта даже у идеального отклика, особенно когда setpoint не записан и восстановлен по стикам. bbdoctor прогоняет тот же расчёт на setpoint, сдвинутом на ту же задержку, и вычитает. Лог Betaflight 4.5.1 с выключенной записью setpoint (801 Гц, 6S): по pitch 29% сырого перелёта, из них 9% — погрешность, в отчёте 20%. По yaw сырые 9.6% целиком оказались погрешностью: «перерегулирования нет».

Как понять, можно ли верить числам

• Интервалы. Отклик считается по каждому секундному окну, перелёт берётся с медианной кривой. 90%-интервал — бутстрэп: 200 раз случайно пересобрать набор окон и пересчитать кривую. «36% (29–44%)» значит: даже по нижней оценке больше 15%.
• Вердикты. Нижняя граница выше 15% — находка с командами, выше 35% при 50+ окнах — «критично». Оценка до 15% и верх до 25% — норма. Узкий интервал чуть выше нормы — «на границе», менять нечего (в том логе 4.5.1 так вышел roll: 17%, 15–24%). Широкий — «оценка неуверенная», нужны ещё 5–6 манёвров.
• Перекрёстные проверки. Если моторы шумят или шум идёт через D, поднять D отчёт не предложит. Когда FF делает от 45% работы, а P к нему почти ничего не добавляет, режут FF, а не P.
• Метод не рисует перелёт сам. Жёсткая отсечка частот при деконволюции (25 Гц, как в PID-Analyzer) даёт около 10% ложного перелёта (эффект Гиббса). bbdoctor сглаживает отклик гауссовым ядром 30 Гц; на синтетических логах чистая задержка даёт 0%, затухание ζ = 0.5 — 15% при истинных 16%.

Порядок работы: одно изменение за полёт

1. Запиши 1–2 минуты в ACRO: висение, плавные развороты, 5–6 сбросов газа, по 6–8 флипов и роллов с резким возвратом стика в центр, 6–8 панчей без движения стиков.
2. Загрузи файл в онлайн-анализ blackbox лога. Начинай с «критично» и механики; PID на перекошенной раме и битых пропах подбирать бесполезно.
3. Одно изменение — один полёт. Для этого лога: батарея на место, потом FF, потом сглаживание FF. blackbox_sample_rate меняй с любым шагом: на полёт он не влияет. Настраиваешь с батареей на столе — пропы сняты.
4. Те же пропы, похожая банка с похожим зарядом, тот же стиль полёта.
5. Сравни кнопкой «Сравнить анализы» под историей. Если 90%-интервалы до и после пересекаются, это «без изменений»; полёты разного стиля (средний газ отличается на 10% хода и больше или длительность — втрое) помечаются.

Ограничения

• INAV и EmuFlight не пишут обороты каждого мотора, так что вибрации по моторам и сравнения оборотов для них нет. См. INAV blackbox.
• ArduPilot и PX4 по умолчанию пишут гироскоп редко, а спектр, step response и пропвош считаются от 200 Гц записи. ArduPilot: бит IMU_RAW (19) в LOG_BITMASK и INS_RAW_LOG_OPT = 9 (с 4.5); PX4: в SDLOG_PROFILE биты 4 (High rate) и 8 (Raw FIFO gyro). Подробнее — ArduPilot и PX4.
• Вертолёты Rotorflight — без проверок баланса моторов, без «критично», отклик PID только для сведения.
• Логи ArduPlane, Rover, Sub и самолётов PX4 не принимаются; лог симулятора (SITL) идёт без проверок железа и батареи.
• Пороги подобраны на FPV-квадриках Betaflight. Для больших дронов они ориентировочные — сравнивай с прошлыми логами того же аппарата.
• Разрывы записи сами по себе не мешают: анализ идёт по непрерывным кускам. Но если лог повреждён (отброшено от 10% кадров или битые кадры с частыми разрывами), находки по PID, шуму и резонансам идут как «инфо» без команд.

Дальше — по конкретным проблемам: шум и фильтры, пропвош, PID по step response.

Обновлено: 2026-10-22