Bias

Powrót do słownika

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

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

Wpływ w rzeczywistych przypadkach

W wielu zastosowaniach wymagających wysokiej precyzji pomiary te ulegają zmianom i nie pozostają ściśle stałe. Na ich wartości mogą wpływać warunki otoczenia, 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 miarę upływu czasu. Ta kumulacja sprawia, że jest to krytyczne źródło błędu w nawigacji inercyjnej.

Zintegrowane systemy nawigacyjne, takie jak GNSS-aided INS, aktywnie estymują i korygują odchylenie za pomocą algorytmów fuzji czujników. Inżynierowie często wdrażają te algorytmy przy użyciu filtrów Kalmana lub powiązanych technik, aby zapewnić dokładną nawigację i niezawodne działanie.

Z matematycznego punktu widzenia pomiar czujnika (_ym) można przedstawić jako sumę wartości rzeczywistej (_yt), odchylenia (b) oraz szumu losowego (n), przy czym składowa odchylenia stanowi część deterministyczną odpowiedzialną za długoterminowe odchylenie.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 pozbawionych dostępu do systemu GPS ( GNSS) lub o wysokiej dynamice.

Inżynierowie mogą mierzyć wiele różnych parametrów w modułach IMU oraz w systemie nawigacji opartym na czujnikach ( INS). Obejmują one stabilność odchylenia podczas pracy, powtarzalność oraz zależność odchylenia od temperatury.