Bias

Powrót do słownika

Odchylenie to błąd systematyczny w pomiarach czujnika, polegający na stałym przesunięciu między wartością wyjściową czujnika a rzeczywistą wielkością fizyczną. Zazwyczaj występuje w tych samych jednostkach, co pomiar czujnika. Żyroskopy podają pomiary w stopniach na godzinę (°/h) lub radianach na sekundę (rad/s). Pomiary akcelerometrów są przedstawiane w metrach na sekundę do kwadratu (m/s²) lub w wielokrotnościach przyspieszenia grawitacyjnego (g).

Odchylenie żyroskopu przejawia się jako stałe przesunięcie prędkości kątowej, co powoduje błędy w oszacowaniach orientacji, które kumulują się w czasie, nawet gdy czujnik jest nieruchomy. Odchylenie akcelerometru, podobnie, przejawia się jako stałe przesunięcie przyspieszenia, które po zintegrowaniu w czasie generuje błędy prędkości i położenia.

W wielu zastosowaniach wymagających wysokiej precyzji pomiary te ulegają zmianom i nie pozostają ściśle stałe. Na ich wartości mogą wpływać warunki środowiskowe, takie jak temperatura. Inżynierowie kompensują te wahania poprzez kalibrację lub estymację w czasie rzeczywistym, aby zapewnić dokładne działanie.

W przeciwieństwie do szumu losowego, który waha się wokół zera, odchylenie pozostaje systematyczne i kumuluje się w sposób ciągły w miarę upływu czasu. Ta kumulacja sprawia, że jest ono krytycznym źródłem błędów w nawigacji inercyjnej.

Zintegrowane systemy nawigacyjne, takie jak INSGNSS, aktywnie estymują i korygują odchylenie za pomocą algorytmów fuzji czujników. Inżynierowie często wdrażają te algorytmy z wykorzystaniem filtrów Kalmana lub powiązanych technik, aby zapewnić dokładną nawigację i niezawodne działanie.

Z matematycznego punktu widzenia pomiar z czujnika (_ym) można przedstawić jako sumę wartości rzeczywistej (_yt), odchylenia (b) oraz szumu losowego (n), przy czym składowa odchylenia stanowi część deterministyczną, która powoduje długoterminowy dryft.Równanie

a: _{ym = yt +} b + n

Inżynierowie muszą właściwie zidentyfikować, skalibrować i skompensować te składowe, aby zminimalizować skumulowane błędy nawigacyjne. Właściwe zarządzanie zapewnia dokładne pozycjonowanie i niezawodną orientację w czasie. Podejście to ma szczególne znaczenie w środowiskach GNSS lub o wysokiej dynamice.

Inżynierowie mogą mierzyć wiele różnych parametrów w IMU i INS. Obejmują one stabilność odchylenia podczas pracy, powtarzalność oraz zależność odchylenia od temperatury.