관성 솔루션 알아보기 ↓
바이어스
바이어스(Bias)는 센서 측정값의 체계적인 오차를 의미하며, 센서 출력과 실제 물리량 사이의 지속적인 오프셋을 나타냅니다. 이는 대개 센서 측정값과 동일한 단위로 나타납니다. 자이로스코프 보고 측정값은 시간당 도(°/h) 또는 초당 라디안(rad/s) 단위입니다. 가속도계 측정값은 초당 제곱미터(m/s²) 또는 중력 가속도의 배수(g)로 표시됩니다.
자이로스코프 바이어스는 일정한 각속도 오프셋으로 나타나며, 센서가 정지해 있을 때조 시간이 지남에 따라 누적되는 방향 추정 오차를 유발합니다. 마찬가지로 가속도계 바이어스는 일정한 가속도 오프셋으로 나타나며, 시간이 지남에 따라 적산될 때 속도 및 위치 오차를 생성합니다.
많은 고정밀 응용 분야에서 이러한 측정값은 엄격하게 일정하게 유지되지 않고 변동합니다. 온도와 같은 환경 조건이 그 값에 영향을 미칠 수 있습니다. 엔지니어들은 정확한 성능을 유지하기 위해 캘리브레이션 또는 실시간 추정을 통해 이러한 변동을 보상합니다.
제로 주변에서 변동하는 무작위 노이즈와 달리 바이어스는 체계적이며 시간이 지남에 따라 지속적으로 누적됩니다. 이러한 누적은 관성항법에서 이를 치명적인 오차원으로 만듭니다.
GNSS 보조 INS와 같은 통합 항법 시스템은 센서 융합 알고리즘을 사용하여 바이어스를 적극적으로 추정하고 보정합니다. 엔지니어들은 정확한 항법과 신뢰할 수 있는 성능을 유지하기 위해 칼만 필터 또는 관련 기술로 이러한 알고리즘을 구현하는 경우가 많습니다.
수학적으로 센서 측정값(ym)은 실제값(yt), 바이어스(b), 무작위 노이즈(n)의 합으로 표현될 수 있으며, 여기서 바이어스 구성 요소는 장기적 표류를 유발하는 결정론적 부분입니다.
방정식: ym = yt + b + n
누적 항법 오차를 최소화하려면 엔지니어는 적절하게 식별하고, 캘리브레이션하며, 보상해야 합니다. 적절한 관리를 통해 시간이 지나도 정확한 위치 추정과 신뢰할 수 있는 방향 유지가 보장됩니다. 이 접근 방식은 GNSS 수신 불가 환경이나 고동적 환경에서 특히 중요합니다.
엔지니어는 IMU 및 INS에서 인런(in-run) 바이어스 불안정성, 반복성, 온도에 따른 바이어스를 비롯한 다양한 매개변수를 측정할 수 있습니다.
