查看陀螺儀和加速度計(jì)的慣性傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)平均信號(hào)輸出通常存在小的偏移，即使沒有運(yùn)動(dòng)也是如此。這就是所謂的傳感器零偏(Sensor Bias)。在數(shù)據(jù)表中，此參數(shù)通常也表示為零重力偏移（zero-g offset對(duì)于加速度計(jì)）和零速率偏移（zero-rate offset 對(duì)于陀螺儀）。

圖 1 - MT Manager中慣性數(shù)據(jù)的屏幕截圖（所有 3 個(gè)軸的角速度）

圖 2 - Z 軸角速度的傳感器偏差

為什么會(huì)有傳感器偏差？

MTi 中使用的陀螺儀和加速度計(jì)是 MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）傳感器。這些傳感器的物理特性隨時(shí)間而變化，從而導(dǎo)致隨時(shí)間的不同特性。根據(jù)傳感器的使用和時(shí)間，內(nèi)部傳感器偏差會(huì)增加。

Xsens公司執(zhí)行的MTi標(biāo)定怎么樣？

MEMS傳感器的物理特性因組件而異，為了糾正這些差異，所有 Xsens 慣性傳感器都經(jīng)過全面標(biāo)定。如果不執(zhí)行標(biāo)定，則傳感器零偏會(huì)高得多。盡管 MTi 已經(jīng)過標(biāo)定，而且 MTi 使用高級(jí)算法來校正零偏，但傳感器的物理特性在產(chǎn)品的生命周期內(nèi)會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致傳感器零偏。

傳感器零偏如何影響我的測(cè)量？

有兩個(gè)用例：

1. 輸出慣性數(shù)據(jù)
2. 輸出姿態(tài)數(shù)據(jù)

輸出慣性數(shù)據(jù)

在輸出慣性數(shù)據(jù)（陀螺儀和加速度計(jì)數(shù)據(jù)）時(shí)，在大多數(shù)情況下，您會(huì)在輸出中看到傳感器零偏。您可以在 MTi 靜止不動(dòng)時(shí)測(cè)量零偏。請(qǐng)記住，零偏會(huì)發(fā)生變化，因此如果您長時(shí)間使用MTi慣性傳感器，則不能簡單地測(cè)量和減去固定零偏值。

輸出姿態(tài)數(shù)據(jù)

如果不進(jìn)行零偏校正，并且如果您只使用陀螺儀來估計(jì)姿態(tài)，那么由于傳感器零偏，姿態(tài)估計(jì)會(huì)“漂移”。例如：如圖 2 所示，Z 軸陀螺儀偏差為 0.1 deg/s ，這意味著航向角將漂移0.1 deg/s。請(qǐng)參見下面的圖 3。

圖 3 - 在 MT Manager 中顯示的 60 秒內(nèi)未針對(duì)0.1 deg/s的零偏修正的方向漂移

MTi 如何糾正姿態(tài)輸出中的傳感器零偏？

MTi 的板載濾波器使用傳感器融合來修正傳感器零偏，同時(shí)估計(jì)方向。 MTi 使用陀螺儀、加速度計(jì)和磁力計(jì)（對(duì)于GNSS/INS型號(hào)還有GNSS信號(hào)）。結(jié)合這些傳感器使 MTi 能夠檢測(cè)和修正傳感器零偏。修正來源可以是：如使用加速度，地球的引力，角速度和磁場(chǎng)等。

使用磁場(chǎng)估計(jì)陀螺零偏

磁場(chǎng)可用于傳感器融合算法，以補(bǔ)償陀螺儀零偏。我們需要區(qū)分兩種情況：

1. 在不穩(wěn)定磁場(chǎng)環(huán)境中使用MTi
2. 在穩(wěn)定磁場(chǎng)環(huán)境中使用MTi

穩(wěn)定的磁場(chǎng)環(huán)境

磁力計(jì)在校正傳感器零偏方面起著重要作用。在引力不能用于確定方向的情況下（圖 3 中航向軸的情況），磁場(chǎng)可用于校正傳感器零偏 - 基本上，磁力計(jì)用作指南針，提供航向信息的絕對(duì)來源。需要選擇使用磁力計(jì)的濾波器(Filter Profile)，并且您需要執(zhí)行磁場(chǎng)映射MFM（請(qǐng)參閱磁校準(zhǔn)手冊(cè) ）。

使用磁力計(jì)校正方向時(shí)重要的是磁場(chǎng)必須足夠可靠。不均勻或受干擾的磁場(chǎng)是不可信的， 否則即使磁場(chǎng)不正確，MTi 也會(huì)根據(jù)磁場(chǎng)校正方向。

不穩(wěn)定的磁場(chǎng)環(huán)境

當(dāng)磁場(chǎng)不能用于校正方向時(shí)，可以使用其他選項(xiàng)來校正傳感器零偏：

1. 執(zhí)行手動(dòng)陀螺零偏估計(jì)
2. 選擇不使用磁力計(jì)的濾波器(Filter Profile)
3. 啟用主動(dòng)航向穩(wěn)定 (AHS)