Résumé
Une unité de mesure inertielle (IMU) combine les accélérations linéaires d'un accéléromètre et les rotations d'un gyroscope pour fournir des paramètres de navigation et des informations de mise à jour de position. La précision de ces paramètres est influencée par un certain nombre d'erreurs temporelles. Voici une brève explication de ces erreurs de précision et de leurs définitions.
Erreurs du gyroscope
Stabilité du biais
La stabilité du biais (ou instabilité du biais) est définie comme la dérive de la mesure par rapport à la valeur moyenne du débit de sortie. Cette mesure indique la stabilité de la sortie du gyroscope sur une période donnée. Le biais peut être caractérisé par sa répétabilité (variation sur différents cycles de l'IMU) ou sa stabilité (variation lors d'une même opération de l'IMU).
Marche aléatoire à angle
Les gyroscopes MEMS produisent un bruit blanc haute fréquence dû aux réactions thermoélectriques. Ce bruit aléatoire constitue une source d'erreur de signal supplémentaire, impossible à modéliser par étalonnage. Cette marche aléatoire entraîne une croissance de l'erreur proportionnelle à la racine carrée du temps.
Erreurs d'étalonnage
Le terme « erreurs d'étalonnage » désigne les erreurs de facteurs d'échelle, d'alignement et de linéarité des gyroscopes. Ces erreurs tendent à produire des erreurs lorsque l'appareil tourne. Elles peuvent entraîner une dérive supplémentaire.
Erreurs d'accéléromètre
Biais constant
Le biais d'un accéléromètre est le décalage entre son signal de sortie et la valeur réelle de l'accélération. Une erreur de biais constante entraîne une erreur de position qui augmente avec le temps. Il est possible d'estimer ce biais en mesurant la moyenne à long terme de la sortie de l'accéléromètre lorsqu'il ne subit aucune accélération. Cependant, la gravité agissant sur l'accéléromètre se manifeste par un biais. Il est nécessaire de connaître l'orientation précise de l'appareil par rapport au champ gravitationnel afin de mesurer ce biais. En pratique, cela peut être réalisé par étalonnage et mesure d'orthogonalité.
Marche aléatoire à vitesse
Les sorties d'un accéléromètre sont influencées par le bruit des capteurs électroniques. Cette erreur de bruit blanc croît proportionnellement à la racine carrée du temps. Ce bruit blanc à la sortie d'un accéléromètre crée une marche aléatoire de vitesse, généralement exprimée en m/s/√h.
Facteur d'échelle
Le facteur d'échelle est le rapport entre l'entrée de l'accéléromètre et la sortie réelle du capteur pour la mesure. Exprimé en ppm, il correspond donc à la croissance linéaire de la variation de l'entrée par rapport à la mesure réelle.
ERV
L'erreur de rectification des vibrations (ERV) est la réponse d'un accéléromètre à la rectification du courant dans le capteur, ce qui entraîne un décalage de l'offset de l'accéléromètre. Il peut s'agir d'une erreur cumulative importante, qui se propage dans le temps et peut entraîner une surcompensation de la stabilisation. L'ERV dépend fortement du profil vibratoire de l'accéléromètre et de la plage d'échelle du capteur. L'ERV est particulièrement active dans les environnements à forte dynamique.
Canal Geomatics offre IMU basées sur le FOG de KVH et IMU basées sur MEMS à partir de Inertial Labs, NovAtel, SBG Systems et Sensoror.