Biais

Retour au glossaire

Le biais désigne une erreur systématique dans les mesures d’un capteur, qui se traduit par un décalage persistant entre la sortie du capteur et la grandeur physique réelle. Il s’exprime généralement dans les mêmes unités que la mesure du capteur. Les gyroscopes fournissent des mesures en degrés par heure (°/h) ou en radians par seconde (rad/s). Les accéléromètres fournissent des mesures en mètres par seconde carrée (m/s²) ou en multiples de l’accélération gravitationnelle (g).

Le biais d’un gyroscope se manifeste par un décalage constant du taux angulaire, ce qui entraîne 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’un accéléromètre se traduit par un décalage constant de l’accélération qui, lorsqu’il est intégré dans 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 un étalonnage ou une estimation en temps réel afin de garantir 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 dans la navigation inertielle.

Les systèmes de navigation intégrés, tels que INSGNSS, estiment et corrigent activement le biais à l’aide d’algorithmes de fusion de capteurs. Les ingénieurs mettent souvent en œuvre ces algorithmes à l’aide de filtres de Kalman ou de techniques apparentées afin de garantir 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 d’un bruit aléatoire (n), la composante de biais étant la partie déterministe à l’origine de la dérive à long terme.Équation d’

: _{ym = yt +} b + n

Les ingénieurs doivent identifier, étalonner et compenser correctement ces éléments afin de minimiser les erreurs de navigation cumulées. Une gestion adéquate garantit un positionnement précis et une orientation fiable dans le temps. Cette approche est particulièrement cruciale dans les environnements GNSS ou dans les environnements hautement dynamiques.

Les ingénieurs peuvent mesurer de nombreux paramètres différents dans les IMU et INS. Ceux-ci incluent la stabilité du biais en cours de fonctionnement, la répétabilité et le biais en fonction de la température.