測(cè)量角速率的MEMS陀螺儀有多個(gè)誤差貢獻(xiàn)因素，偏置不穩(wěn)定性是其中之一。然而，與提供增強(qiáng)性能的分立器件相比，慣性測(cè)量單元(IMU)具有多方面優(yōu)勢(shì)。六自由度IMU由多個(gè)慣性MEMS傳感器組成，這些傳感器經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和校準(zhǔn)，對(duì)齊在正交軸上。內(nèi)置三軸陀螺儀測(cè)量繞一個(gè)已知點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)，而三軸加速度計(jì)測(cè)量位移。后處理步驟利用數(shù)字信號(hào)處理器或微控制器執(zhí)行，從而在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)傳感器融合。

陀螺儀會(huì)受偏置不穩(wěn)定性影響，由于器件固有的不足和噪聲，陀螺儀的初始零點(diǎn)讀數(shù)會(huì)隨時(shí)間漂移。偏置可重復(fù)性可以在IMU的已知溫度范圍內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)。然而，恒定偏置不穩(wěn)定性的積分會(huì)引起角度誤差。此類誤差會(huì)隨著陀螺儀旋轉(zhuǎn)或角度估計(jì)的長(zhǎng)期漂移而累積。漂移的不良后果是航向計(jì)算的誤差會(huì)持續(xù)增加而不減退。加速度計(jì)則相反，其對(duì)振動(dòng)和其他非重力加速度敏感。

引起陀螺儀漂移的主要原因是兩個(gè)因素的結(jié)合：一個(gè)是慢速變化的接近DC的變量，稱為偏置不穩(wěn)定性；另一個(gè)是較高頻率的噪聲變量，稱為角度隨機(jī)游走(ARW)。這些參數(shù)的大小用每單位時(shí)間的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)衡量。偏航軸對(duì)此漂移最為敏感。俯仰（姿態(tài)）和滾動(dòng)軸的相當(dāng)一部分陀螺儀漂移可以在IMU內(nèi)部予以消除，即利用加速度計(jì)的反饋結(jié)果監(jiān)控相對(duì)于重力的位置。在IMU內(nèi)部利用低通或卡爾曼濾波器對(duì)陀螺儀輸出進(jìn)行濾波，也是廣泛采用的消除部分漂移誤差的方法。

理想情況下，校正所有軸的陀螺儀漂移需要兩個(gè)基準(zhǔn)。九自由度IMU通常會(huì)提供額外的磁力計(jì)傳感器——大約三軸。磁力計(jì)檢測(cè)磁場(chǎng)相對(duì)于地磁北極的強(qiáng)度。此類傳感器可以與加速度計(jì)數(shù)據(jù)一同使用，作為另一個(gè)外部基準(zhǔn)，用來(lái)降低陀螺儀漂移誤差對(duì)偏航軸的影響。然而，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目臻g磁力計(jì)可能不如加速度計(jì)可靠，因?yàn)橛泻芏鄸|西會(huì)產(chǎn)生與地磁大小差不多的磁場(chǎng)。

另一種更有效的長(zhǎng)期漂移消除方法是對(duì)陀螺儀實(shí)施零角速度更新。只要知道器件處于完全靜止?fàn)顟B(tài)，便可將相應(yīng)軸的陀螺儀偏移歸零。因具體應(yīng)用不同，這樣的機(jī)會(huì)有很大差異。但只要系統(tǒng)處于重復(fù)出現(xiàn)的安靜狀態(tài)，例如汽車怠速、自主機(jī)器人靜止或人跨腳步之間的時(shí)間，就可以進(jìn)行歸零調(diào)整。

當(dāng)然，一開(kāi)始便在設(shè)計(jì)中使用偏置不穩(wěn)定性最小的先進(jìn)IMU，可以最直接地降低陀螺儀漂移。要測(cè)量陀螺儀的恒定偏置誤差，可以在器件未旋轉(zhuǎn)時(shí)，獲取輸出在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的平均值。IMU艾倫方差曲線顯示陀螺儀漂移（每小時(shí)旋轉(zhuǎn)度數(shù)）與積分時(shí)間（τ）的關(guān)系。它一般是以對(duì)數(shù)-對(duì)數(shù)比例尺繪制的。

ADIS16490是ADI高性能戰(zhàn)術(shù)級(jí)IMU產(chǎn)品系列中的最新產(chǎn)品。ADIS16490的運(yùn)動(dòng)中偏置穩(wěn)定度僅為每小時(shí)1.8°。參見(jiàn)圖1所示的ADIS16490艾倫方差曲線，1小時(shí)點(diǎn)（3600秒）對(duì)應(yīng)的誤差為1.8°。

圖1.ADIS16490陀螺儀艾倫方差根