El sesgo (o "bias") se refiere a un error sistemático en las mediciones del sensor, que representa un desfase persistente entre la salida del sensor y la magnitud física real. Suele expresarse en las mismas unidades que la medición del sensor. Los giroscopios informan las mediciones en grados por hora (°/h) o radianes por segundo (rad/s). Las mediciones de los acelerómetros se presentan en metros por segundo al cuadrado (m/s²) o múltiplos de la aceleración gravitacional (g).
El sesgo del giroscopio se manifiesta como un desfase constante de la velocidad angular, lo que provoca errores en las estimaciones de orientación que se acumulan con el tiempo, incluso cuando el sensor está inmóvil. De manera similar, el sesgo del acelerómetro aparece como un desfase constante de la aceleración que, al integrarse a lo largo del tiempo, genera errores de velocidad y posición.
En muchas aplicaciones de alta precisión, estas mediciones varían y no permanecen estrictamente constantes. Las condiciones ambientales, como la temperatura, pueden influir en sus valores. Los ingenieros compensan estas variaciones mediante calibración o estimación en tiempo real para mantener un rendimiento preciso.
A diferencia del ruido aleatorio, que fluctúa alrededor de cero, el sesgo permanece sistemático y se acumula continuamente con el tiempo. Esta acumulación lo convierte en una fuente de error crítica en la navegación inercial.
Los sistemas de navegación integrados, como los INS asistidos por GNSS, estiman y corrigen activamente el sesgo utilizando algoritmos de fusión de sensores. Los ingenieros suelen implementar estos algoritmos con filtros de Kalman o técnicas relacionadas para mantener una navegación precisa y un rendimiento fiable.
Matemáticamente, una medición de sensor (ym) puede representarse como la suma del valor real (yt), el sesgo (b) y el ruido aleatorio (n), donde el componente de sesgo es la parte determinista que impulsa la deriva a largo plazo.
Ecuación: ym = yt + b + n
Los ingenieros deben identificar, calibrar y compensar adecuadamente para minimizar los errores de navegación acumulativos. Una gestión adecuada garantiza un posicionamiento preciso y una orientación fiable a lo largo del tiempo. Este enfoque es especialmente crítico en entornos sin GNSS o de alta dinámica.
Los ingenieros pueden medir muchos parámetros diferentes en las IMU y los INS. Estos incluyen la estabilidad del sesgo en funcionamiento (in-run bias stability), la repetibilidad y el sesgo en función de la temperatura.
Sesgo
