偏差
偏移是指传感器测量中的系统误差,表现为传感器输出值与真实物理量之间存在的持续偏移。它通常以与传感器测量相同的单位表示。陀螺仪的测量结果以度/小时(°/h)或弧度/秒(rad/s)为单位;加速度计的测量结果以米/秒²(m/s²)或重力加速度(g)的倍数为单位。
陀螺仪偏移表现为恒定的角速度偏移,导致姿态估计出现误差,即使传感器静止不动,这些误差也会随时间累积。同样,加速度计偏移表现为恒定的加速度偏移,随时间积分后会产生速度和位置误差。
在许多高精度应用中,这些测量值会发生变化,并非始终严格恒定。环境条件(如温度)可能会影响其数值。 工程师通过校准或实时估计来补偿这些变化,以保持准确的性能。
与围绕零值波动的随机噪声不同,偏置具有系统性,并会随时间持续累积。这种累积使其成为惯性导航中的关键误差源。
集成导航系统(GNSS INS)利用传感器融合算法主动估计并校正偏置。 工程师通常采用卡尔曼滤波器或相关技术来实现这些算法,以保持导航的准确性和性能的可靠性。
从数学角度来看,传感器测量值(ym)可表示为真实值(yt)与偏差(b)的和,以及随机噪声()以及随机噪声(n),其中偏置分量是驱动长期漂移的确定性部分。
方程: ym = yt + b + n
工程师必须正确识别、校准并进行补偿,以最大限度地减少累积导航误差。妥善的管理可确保长期定位的准确性和姿态的可靠性。这种方法GNSS或高动态环境下尤为关键。
工程师可以测量INS许多不同参数。这些包括运行中的偏移稳定性、重复性以及温度下的偏移变化。