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바이어스
바이어스(Bias)는 센서 측정값에 나타나는 체계적 오차를 의미하며, 센서 출력값과 실제 물리량 사이에 지속적으로 존재하는 편차를 나타냅니다. 이는 대개 센서의 측정 단위와 동일한 단위로 나타납니다. 자이로스코프는 시간당 도(°/h) 또는 초당 라디안(rad/s) 단위로 측정값을 보고합니다. 가속도계의 측정값은 초당 제곱미터(m/s²) 또는 중력 가속도의 배수(g) 단위로 표시됩니다.
자이로스코프 바이어스는 일정한 각속도 오프셋으로 나타나며, 이로 인해 센서가 정지해 있을 때조차 시간이 지남에 따라 방향 추정 오류가 누적됩니다. 마찬가지로 가속도계 바이어스는 일정한 가속도 오프셋으로 나타나며, 이를 시간에 대해 적분하면 속도 및 위치 오류가 발생합니다.
많은 고정밀 응용 분야에서 이러한 측정값은 변동하며 엄격하게 일정하게 유지되지 않습니다. 온도와 같은 환경 조건이 그 값에 영향을 미칠 수 있습니다. 엔지니어들은 정확한 성능을 유지하기 위해 보정이나 실시간 추정을 통해 이러한 변동을 보정합니다.
0을 중심으로 변동하는 무작위 잡음과 달리, 바이어스는 체계적인 특성을 유지하며 시간이 지남에 따라 지속적으로 누적됩니다. 이러한 누적 현상으로 인해 바이어스는 관성 항법에서 중대한 오차 원인이 됩니다.
INSGNSS INS 같은 통합 항법 시스템은 센서 융합 알고리즘을 사용하여 바이어스를 능동적으로 추정하고 보정합니다. 엔지니어들은 정확한 항법 및 신뢰할 수 있는 성능을 유지하기 위해 칼만 필터나 관련 기법을 활용하여 이러한 알고리즘을 구현하는 경우가 많습니다.
수학적으로, 센서 측정값(ym)는 실제 값(yt)와 바이어스(b) 및 무작위 잡음() 및 무작위 잡음(n)로 구성되며, 여기서 편향 성분은 장기적인 드리프트를 유발하는 결정론적 부분입니다.
방정식: ym = yt + b + n
엔지니어들은 누적 항법 오차를 최소화하기 위해 바이어스를 적절히 식별, 보정 및 보상해야 합니다. 적절한 관리를 통해 시간이 지나도 정확한 위치 측정과 신뢰할 수 있는 방향 정보를 보장할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 특히 GNSS 차단되거나 동적 변화가 심한 환경에서 매우 중요합니다.
엔지니어들은 INS 및 INS 다양한 매개변수를 측정할 수 있습니다. 여기에는 작동 중 바이어스 안정성, 반복성, 온도 변화에 따른 바이어스 변화 등이 포함됩니다.
