Le biais désigne une erreur systématique dans les mesures des capteurs, représentant un décalage persistant entre la sortie du capteur et la grandeur physique réelle. Il est généralement exprimé dans les mêmes unités que la mesure du capteur. Les mesures des gyroscopes sont exprimées en degrés par heure (°/h) ou en radians par seconde (rad/s). Les mesures des accéléromètres sont présentées en mètres par seconde carrée (m/s²) ou en multiples de l'accélération gravitationnelle (g).
Le biais de gyroscope se manifeste par un décalage de vitesse angulaire constant, entraînant des erreurs dans les estimations d'orientation qui s'accumulent au fil du temps, même lorsque le capteur est immobile. De même, le biais d'accéléromètre apparaît comme un décalage d'accélération constant qui, lorsqu'il est intégré sur le temps, génère des erreurs de vitesse et de position.
Dans de nombreuses applications de haute précision, ces mesures varient et ne restent pas strictement constantes. Les conditions environnementales, telles que la température, peuvent influencer leurs valeurs. Les ingénieurs compensent ces variations par la calibration ou l'estimation en temps réel pour maintenir des performances précises.
Contrairement au bruit aléatoire, qui fluctue autour de zéro, le biais reste systématique et s'accumule continuellement au fil du temps. Cette accumulation en fait une source d'erreur critique en navigation inertielle.
Les systèmes de navigation intégrés, tels que les INS assistés par GNSS, estiment et corrigent activement le biais à l'aide d'algorithmes de fusion de capteurs. Les ingénieurs implémentent souvent ces algorithmes avec des filtres de Kalman ou des techniques connexes pour maintenir une navigation précise et des performances fiables.
Mathématiquement, une mesure de capteur (ym) peut être représentée comme la somme de la valeur réelle (yt), du biais (b) et du bruit aléatoire (n), où la composante de biais est la partie déterministe qui entraîne la dérive à long terme.
Équation: ym = yt + b + n
Les ingénieurs doivent correctement identifier, calibrer et compenser pour minimiser les erreurs de navigation cumulatives. Une gestion appropriée assure un positionnement précis et une orientation fiable au fil du temps. Cette approche est particulièrement critique dans les environnements sans GNSS ou à forte dynamique.
Les ingénieurs peuvent mesurer de nombreux paramètres différents dans les IMU et les INS. Ceux-ci incluent la stabilité du biais en fonctionnement, la répétabilité et le biais en fonction de la température.
Biais
