惯性器件的零偏稳定性与零偏不稳定性

关于惯性器件的“零偏稳定性”和“零偏不稳定”的概念，我一直都觉得有点混乱，因此查找和整理了一些资料理清楚这两个概念。

本文主要参考了武汉大学iNav团队的文章《新手入门系列1——如何区分惯性器件的零偏误差？》[1]，这篇文章由西北工业大学严恭敏老师审阅过，我觉得写得很务实，也很清晰。此外，也参考了知乎文章《死磕陀螺仪之(一)陀螺仪参数意义以及工程转换》[2]和严恭敏老师的文章《Allan方差分析的使用要点》[3] 。

一、零偏稳定性和不稳定性概念

两篇参考文章中的观点：

• 参考[2]中将国军标指标称为“零偏稳定性”，将Allan方差指标称为“零偏不稳定性”。
• 参考[1]认为这在文字表述上会造成困扰，因此更倾向于称它们是两种零偏不稳定性指标。

我比较倾向于参考[1]的观点，将零偏稳定性和零偏不稳定性当成同一个概念：反映器件上电稳定后其零偏随时间变化的情况。因为有些厂家有自己的解释和理解，如果仅从名称上判定，容易出错。因此其实可以不必去区分中文名称，也不必要去区分英文，只需要关注它的测算方法就可以了。

二、测算方法

两种测算方法如下：

（1） 国军标的10s或100s平均：采集几个小时的静态数据，每10秒或100秒求平均（以便抑制器件白噪声的影响），然后统计这些平均值的标准差。如果是光纤陀螺，平滑时间通常为10s，如果是激光陀螺，平滑时间通常为100s，MEMS的平滑时间为10s。

（2）Allan方差谷底值： 采集足够长时间的静态数据（一般大于10小时，越高等级的器件所需时间越长），画Allan方差曲线，取其谷底值。

两种测算方法测出来的指标，在数值上并没有固定的关系。据文献[1]和[3]：

• 国军标测算值：对惯导的实际表现有比较直接的影响，有现实指导意义；
• Allan方差测算值：只是反映器件在极端理想条件下的性能极限，缺乏现实意义，但是可以用来对比不同惯性器件的性能，Allan方差分析法测算出的噪声参数还可以用于卡尔曼滤波设置；
• 从具体数值来看， 国军标测算值比Allan方差测算值大几倍甚至高一个量级（接近5~10倍，因此多数厂家为了指标好看，倾向于标注allan方差谷底值）。

参考文献

[1] 新手入门系列1——如何区分惯性器件的零偏误差？
[2] 死磕陀螺仪之(一)陀螺仪参数意义以及工程转换
[3] Allan方差分析的使用要点