陰天時還能不能信天空

起飛前校正 + 一律擋，對上切換規則（到家次數 / 300 場）

切換規則（舊）起飛前校正、校正後還剩的誤差 1°/s、有雲一律擋（新）。同一批 300 個場景，一場對一場比（切換規則的數字取自前一輪實驗）。

陀螺儀越差，校正的好處越大。舊規則在陀螺儀 10°/s 時只有約兩成場次會擋讀數（先前一批是 60 / 300 場），其餘場次誤差照樣累積；校正後只剩沒扣乾淨的那一點誤差，每一場都能擋。陀螺儀 2°/s 時兩者打平（轉角雲 106 對 113，差距離「算輸」的界線只剩 0.5 個百分點）。

校正後還剩的誤差要多小：陀螺儀 2°/s、失效雲下的到家次數

九種情況都不輸舊規則這一格輸給舊規則（失敗率多出的幅度，估計的上限 > 8 個百分點）。虛線 = 舊規則 206。圖上的「殘差」就是校正後還剩的誤差。

這一格對校正後還剩的誤差最敏感：還剩的誤差是 0 時幾乎打平，所以輸的原因是這個剩下的誤差，不是「一律擋」這個規則。還剩 1.5 以上就輸，所以上限從 2°/s 收緊到 1°/s。

一步步做了什麼

10 步的進度✓通過 5✗沒過 1·紀錄 4

點任一步，看做了什麼、結果如何。

看原始表格

步驟	做什麼	結果
ST1、ST2（10-14）	機身傾斜時把羅盤讀數換算回水平，再用到飛行裡	✓ 可用的傾斜角度 5° → 15°；航向誤差降 20–30%
ST3、ST6（10-14、10-20）	用公開的真實天空資料測羅盤	晴空誤差中位數 7.9°、厚雲 26°；厚雲讓羅盤有自信地錯，信心度看不出來
ST4、ST5–ST5e（10-14 – 10-20）	依羅盤自己回報的信心度，調低它的份量	擋得掉「感光單元失效」，擋不掉「有自信地錯」
ST6b（10-20）	做一種像真實厚雲的雲（轉角雲）	✓ 誤差的分布對得上真實資料
ST5f – ST5j（10-20 – 10-23）	改用「差太多就先不用」，門檻在 5–45° 之間逐一試	✓ 三種陀螺儀都更常到家（p 9 × 10⁻¹²，統計上很難是碰巧）；15° 最好；但陀螺儀差時，在失效雲下反而有害
ST5k – ST5r（10-25 – 11-02）	依陀螺儀好壞切換：靜止時多算的誤差小才擋；仔細試切換點該定在哪	切換點定在誤差 3°/s；3–3.5°/s 之間，300 場分辨不出差別
ST5q（11-01）	飛行中推算陀螺儀多算的誤差，看能不能取消切換規則	✗ 取消不掉
ST5s（11-03）	改成起飛前校正 + 一律擋，校正後還剩的誤差 0 / 1 / 2°/s	✓ 還剩的誤差三種大小、九格都不輸，陀螺儀 10°/s 時到家 50 → 113–128
ST5t、ST5u（11-05、11-07）	測還剩的誤差上限、還剩的誤差不固定、誤差在飛行中慢慢改變（漂移）、兩種雲混合	還剩的誤差 2.5 起就輸；混合雲沒問題；飛行中漂移不是主因，還剩的誤差 2 在「陀螺儀 2°/s + 失效雲」本來就貼著界線
ST5v（11-08 – 11-09）	同一批場景試校正後還剩的誤差 0 / 1 / 1.5°/s	✓ 1°/s 九格都不輸、1.5 輸一格 → 上限 2 → 1°/s

這一頁能說什麼、不能說什麼

能說：在模擬裡，起飛前把陀螺儀校正到還剩的誤差 ≤ 1°/s，有雲時一律「差太多就先不用」，返航到家的次數在三種陀螺儀 × 三種天空都不比舊規則差，陀螺儀越差好處越大。
能說：雲讓羅盤「有自信地錯」時，看羅盤讀數自己的信心度擋不掉，要拿它和陀螺儀推算的航向比。
不能說「真機上做得到」——1°/s 是模擬定出的規格；Crazyflie（一款小型無人機）靜止校正實際能到多少、飛行中會漂多少，都還沒量。
不能說「這是果蠅腦做的」——羅盤是數學模型，「差太多就先不用」是人寫的規則；果蠅腦在這架無人機裡負責的是閃避障礙物。
兩種雲是我們做的模型（轉角雲照真實厚雲資料校準過，失效雲沒有）；校正後還剩的誤差在模擬裡是固定值，不是實際的分布。

還沒處理的

真機校正後還剩多少誤差：要用 Crazyflie，靜止校正多次來量。做不到 1°/s 時，下面 3–5 項都要重估。
真機飛行中的漂移（誤差在飛行中慢慢改變）：要用 Crazyflie，飛 60 秒、前後各校正一次比較。
還剩的誤差 1°/s 在「陀螺儀 2°/s + 轉角雲」這一格離界線只剩 0.5 個百分點，可以換第三批場景再做一次確認（約 250 Wh 的電）。
舊規格「校正後還剩的誤差，標準差 ≤ 2°/s」是在上限 2°/s 時判的，沒有對新上限重判。
退回用的切換門檻在 3–3.5°/s 之間不穩定；只在量不到校正後還剩多少誤差時才用得到。

耗電：這一系列的飛行模擬合計約 14,700 Wh（以每個處理器核心 10 W 估）。

機身傾斜時羅盤還能用嗎

5° → 15°

把讀數換算回水平後，羅盤可用的傾斜角度上限從 5° 放寬到 15°；飛行中航向誤差降 20–30%

真實天空準不準

7.9° / 26°

用公開的真實天空資料：晴空時誤差的中位數（排在正中間的那個值）7.9°、厚雲 26°；厚雲讓羅盤「有自信地錯」，看羅盤自己回報的信心度擋不掉

「差太多就先不用」有用嗎

228 → 448

三種陀螺儀合計的到家次數（共 1,200 場）：不擋 228、門檻 15° 448；門檻越小越好，15° 確認勝過 30°

陀螺儀很差時也該擋嗎

不一定

沒校正時，陀螺儀 10°/s、失效雲下，擋讀數反而少到家 67 場 → 改用切換規則：陀螺儀靜止時多算的誤差 ≤ 3°/s 才擋

起飛前校正之後

51 → 102

陀螺儀 10°/s、轉角雲下的到家次數（共 300 場）：切換規則 51、校正（還剩的誤差 1°/s）+ 一律擋 102；九種情況都不輸

文字說明

這一頁在講什麼

雲遮住天空時，無人機怎麼知道羅盤能不能信。沒有 GPS 時，無人機要知道自己朝哪個方向（下面叫航向），靠兩樣東西：陀螺儀（量轉動的感測器；量轉了多少，累加起來會越來越歪）和看天空認方向的羅盤（看的是天空的偏振光，也就是太陽光在天空形成的固定圖樣，昆蟲靠它認方向；它不會越來越歪，但雲會讓它讀錯）。這一頁是這條研究線從 2026-10-14 到 11-09 的紀錄：機身傾斜、真實天空、各種雲之下，什麼時候該信羅盤、什麼時候不該信。

全部是模擬。羅盤是照 Gkanias 2019 / 2023 寫的數學模型，不是果蠅腦的神經細胞；「果蠅自己看偏振光的那條路徑能不能取代它」是另一條研究線，目前還不能。測試任務是返航：飛出 20 公尺再飛回。掉頭回家靠的是人寫的程式，一路累加自己往哪邊飛了多遠來推算家在哪，所以航向一歪，「以為的家」就跟著歪——到家的次數直接反映航向準不準。

2026-11-09 定案：起飛前先靜止不動、校正陀螺儀。校正後還剩的誤差 ≤ 1°/s 時，有雲的時候一律用下面說的「差太多就先不用」規則；做不到就退回舊規則，也就是依陀螺儀好壞來切換。真機（真的無人機）能不能校正到 1°/s 還沒量。

先看懂四個詞

陀螺儀靜止時也會多算的誤差：陀螺儀靜止時也會讀出一點轉速（例如每秒 2°），累加一分鐘就歪 120°。這裡用三種等級：2、5、10°/s（好、中、差）。°/s 是「每秒幾度」；下面寫「陀螺儀 10°/s」就是指這個誤差有多大。

兩種雲：轉角雲——一半感光單元讀到的偏振光方向被轉了 ±60°，羅盤會「很有自信地讀錯」（照真實厚雲的資料校準過）；失效雲——一部分感光單元直接沒訊號，羅盤讀數變少、變亂。

差太多就先不用（論文裡叫「創新量門控」；下面簡稱「擋」）：羅盤讀數和目前推算的航向差超過 15°，就先不採用；連續約 1 秒都不採用時，強制收下一次，避免永遠不更新。

起飛前校正：起飛前靜止幾秒，量陀螺儀靜止時多算了多少，之後全程扣掉。扣不乾淨的部分就是校正後還剩的誤差（圖上標「殘差」）。

文字說明

給想查原始紀錄的人：這條線是 ST 系列，來源是 docs/DESIGN-sky-tilt.md §1–§30。成果卡依序對應 ST1、ST2；ST3、ST6；ST5f、ST5h、ST5i；ST5k–ST5r；ST5s–ST5v。轉角雲的校準是 ST6b。第一張長條圖是 ST5v §30.1，切換規則的數字讀自 ST5t；「約兩成場次會擋」那一批是 ST5s。校正後還剩的誤差上限寫在 heading_est.CALIB_RESID_TOL_DPS。羅盤的數學模型是 sky_compass.py。果蠅自己的偏振路徑是另一條線（M6）。耗電算的是 ST5 系列。