バイアスとは、センサー測定における系統誤差であり、センサー出力と真の物理量との間の永続的なオフセットを指します。これは通常、センサーの測定値と同じ単位で現れます。ジャイロスコープの測定値は、度/時 (º/h) またはラジアン/秒 (rad/s) で報告されます。加速度計の測定値は、メートル/秒² (m/s²) または重力加速度 (g) の倍数で示されます。
ジャイロスコープのバイアスは、一定の角速度オフセットとして現れ、センサーが静止している場合でも時間とともに蓄積する姿勢推定誤差を引き起こします。同様に、加速度計のバイアスは一定の加速度オフセットとして現れ、これは時間積分されると速度および位置誤差を生成します。
多くの高精度アプリケーションでは、これらの測定値は変動し、厳密には一定ではありません。温度などの環境条件が、それらの値に影響を与える可能性があります。エンジニアは、正確な性能を維持するために、キャリブレーションまたはリアルタイム推定を通じてこれらの変動を補償します。
ゼロ付近で変動するランダムノイズとは異なり、バイアスは系統的であり続け、時間とともに継続的に蓄積します。この蓄積は、慣性航法における重要な誤差源となります。
GNSS支援INS のような統合航法システムは、センサーフュージョンアルゴリズムを使用してバイアスを積極的に推定し、補正します。エンジニアは、正確な航法と信頼性の高い性能を維持するために、カルマンフィルターまたは関連技術を用いてこれらのアルゴリズムをしばしば実装します。
数学的には、センサー測定値 (ym) は、真値 (yt)、バイアス (b)、およびランダムノイズ (n) の合計として表すことができ、バイアス成分は長期ドリフトを引き起こす決定論的な部分です。
方程式: ym = yt + b + n
エンジニアは、累積的な航法誤差を最小限に抑えるために、適切に特定し、キャリブレーションし、補償する必要があります。適切な管理により、時間経過とともに正確な測位と信頼性の高い姿勢が保証されます。このアプローチは、GNSSが利用できない、または高ダイナミックな環境において特に重要です。
エンジニアは、IMUおよびINSにおいて多くの異なるパラメータを測定できます。これらには、動作中バイアス安定性、繰り返し性、および温度に対するバイアスが含まれます。
バイアス
