Dynamic Range：這個動态範圍是指量程，這款IMU有三個子型号，對應不同的陀螺量程，适用于不同應用場景。選量程大的子型号其絕對誤差也會跟着放大（因為一款傳感器的相對精度一般是不變的），因此在傳感器選型時，盡量根據實際需求選個剛好夠用的。

下面為了描述方便，我們隻對ADIS465-1這個小量程的子型号來講解。

Sensitivity：這個所謂靈敏度是指慣性器件的比例因子（标度因子）的設計值（名義值、額定值），類似于傳統光學陀螺裡的脈沖當量的倒數。它告訴用戶如何将器件輸出的數字量轉化成陀螺角速度，它的單位LSB/°/sec更嚴格的寫法應該是LSB/(°/sec)，其中的LSB是指傳感器輸出數字量的最低有效位（Least Significant Bit）。這裡請注意，MEMS IMU的輸出量一般是角速度和比力的形式，而不是像傳統高精度IMU那樣輸出角增量和速度增量。不同量程的子型号當然對應不同的比例因子，從表中還能看出這個模塊還有低分辨率（16-bit）和高分辨率（32-bit）兩種模式，出于精度考慮我們當然應該選高分辨率模式。

Repeatability：是我們真正需要關心的精度指标，我本以為是陀螺比例因子的逐次上電重複性，但仔細看下表格底部的注釋1，說是在500小時高溫測試中觀察到的長期變化。雖然我不太理解為什麼要這麼測Repeatability，不過這種測試夠嚴格，應該能反映該參數的長期穩定性和重複性了。具體數值是0.3%（千分之三），而且還是1σ，這可不小，也就是說你實測過程中看到0.6%（2σ）甚至0.9%（3σ）的比例因子誤差也是有可能的，也是不能退貨的。

Error over Temperature：是比例因子的全溫誤差，是指比例因子在額定工作溫度範圍内相對于室溫（25℃）比例因子的相對變化。具體數值也是0.3%（1σ），與Repeatability相當，算是對溫度比較敏感的。

Misalignment Error：可以有多種含義，但在第二列的Test Condition/Comments裡提到是Axis to Axis，那麼就是指陀螺三軸的非正交誤差了（注意這裡肯定不是指内部敏感軸與外殼的安裝偏角）。0.05 deg（1σ）不算大，換算成弧度不到0.001（千分之一），比起比例因子誤差0.3%（千分之三）基本可以忽略。

Nonlinearity：這裡的非線性是滿量程直線拟合後的殘差（見該表格的注釋2），0.2%（千分之二）算是中規中矩。

看完了陀螺的動态誤差指标，下面再來看它的靜态誤差指标：

Bias Repeatability：這是我們真正需要關心的重要精度指标。與前面比例因子的Repeatability類似，這裡給出的不是逐次上電重複性，而是在500小時高溫測試中觀察到的長期變化。具體數值0.4°/sec是非常大的，換算後是1440°/h！可見這款IMU模塊的陀螺零偏的長期穩定性和重複性比較差（沒比那種十幾美元的車規MEMS芯片好多少）。好在用于GNSS/INS組合導航時，這種緩變或單次使用中不變的零偏誤差成份能夠被組合導航算法進行在線估計和補償，對系統性能影響不大。

In-Run Bias Stability：單次上電的零偏不穩定性，這裡給的2°/h非常小，與巨大的Bias Repeatability差了兩三個數量級！那麼參照前一期文章中提醒大家的，它是國軍标的零偏不穩定性還是Allan方差的谷底呢？這裡廠家沒給注釋，好在這份Data Sheet中附了Allan方差曲線，從那裡看出Allan方差谷底就是這個值，因此可以确定這個值是Allan方差零偏不穩定性。像ADI這樣的大公司在給指标時居然這麼不嚴謹，讓人有些失望。

Angular Random Walk：角度随機遊走（ARW），實際上就是陀螺輸出的角速率白噪聲。換算一下單位：

0.15°/sqrt(hr) = 0.0025°/s/sqrt(Hz)

這在MEMS陀螺裡算是比較小的了。

Error over Temperature：陀螺的全溫零偏誤差，就是指陀螺零偏在其額定工作溫度範圍内相對于室溫零偏值的變化量。0.2°/s可換算成720°/h，相當大，表明陀螺零偏對溫度比較敏感。相應的，可以預期這款IMU的開機預熱過程會比較明顯。

Linear Acceleration Effect：陀螺零偏的加速度敏感性，0.009°/sec/g可換算成32.4°/h/g，不算小，不能忽略。

Output Noise：陀螺輸出噪聲，這個指标其實與前面的Angular Random Walk (ARW) 有所重複，隻是說這裡給的是噪聲幅度RMS值，而不是噪聲的功率譜密度，兩者是可以相互轉換的。考慮到這款IMU的帶寬為550Hz，那麼有

RMS = ARW * sqrt(BW)

= 0.15°/sqrt(hr) * sqrt(550Hz)

= 0.0025°/s/sqrt(Hz) * sqrt(550Hz)

= 0.059°/s

與這裡給出的0.05°/s的RMS值差不多。因此這個噪聲指标是有點多餘的。

Rate Noise Density：這個指标與前面的Angular Random Walk (ARW)簡直就是完全重複了，前面的ARW可以換算成0.0025°/s/sqrt(Hz)，與這裡給出的0.002°/s/sqrt(Hz)基本一緻。不知廠家為什麼給出兩次，也許後邊這個是針對10Hz ~ 40Hz這個最重要的頻段而單獨給出的噪聲譜密度吧。

這裡我們注意到，陀螺噪聲的y軸和z軸要比x軸略大，因此在應用中盡量将陀螺x軸配置在最重要的方向上。

3dB Bandwidth：陀螺的帶寬，550Hz應該對大多數應用都夠了。另外當我們提及傳感器噪聲的RMS幅值時，應同時給出對應的帶寬，否則這個RMS幅值就沒有意義了。

Sensor Resonant Frequency：有不少同學不理解這個參數，它是指陀螺内部微矽機械結構的諧振頻率。這個頻率高一些比較好，這樣内部感知結構不容易被環境中的聲波（例如汽笛）或尖銳沖擊所幹擾。

看完了陀螺的精度指标，我們再來簡單看一下加速度計：

Dynamic Range：加速度計量程是8g，如果需要更大量程的可以用ADIS16467，量程40g。

Sensitivity：與陀螺類似，這裡的靈敏度是指加速度計标度因子的名義值。這裡給出的是高分辨率模式下的（32-bit）。

Repeatability：标度因子重複性，0.2%（千分之二）還可以。

Error over Temperature：标度因子的全溫誤差，0.1%（千分之一）算是比較小了。

Misalignment Error：加速度計三軸之間的非正交性，0.05 deg可以換算成0.001弧度（千分之一），不算大。

Nonlinearity：加速度計非線性，2g範圍内是0.25%（千分之2.5），算是中規中矩，而當範圍放大到全程8g時就比較差了。這裡要注意y軸和z軸的非線性度要明顯大于x軸的，因此在應用中盡量将加速度計x軸配置在最重要的方向上。

下面再看看加速度計的靜态精度指标：

Bias Repeatability：加速度計零偏重複性為1.4 mg，這個很讓人驚喜，典型的戰術級水平。

In-Run Bias Stability：與前面陀螺的一樣，也是Allan方差谷底，不過3.6ug也是夠小的了。

Velocity Random Walk：速度随機遊走（VRW），也就是加速度計輸出比力的白噪聲，

0.012m/sec/sqrt(hr) = 0.0002m/s/sqrt(s)

= 0.0002 m/s^2/sqrt(Hz) = 20ug/sqrt(Hz)

這個噪聲水平很小，典型戰術級水平。

Error over Temperature：加速度計的全溫零偏誤差，隻有1mg（1σ），算是非常穩定，完全夠戰術級水平了。

Output Noise和Noise Density：與陀螺類似，這兩個噪聲指标都與前面的VRW冗餘了。

3dB Bandwidth和Sensor Resonant Frequency：與前面陀螺的類似，這裡不再贅述。

以上就是這款MEMS IMU中的所有與精度相關的參數了。請注意，上述精度指标中并未給出零偏和比例因子的常值誤差，我猜測可能是這款IMU模塊在生産環節中做了粗略的自動标定，扣掉了大的常值誤差（例如°/sec量級的陀螺常值零偏）。有些更低精度的MEMS IMU芯片（例如手機芯片）的Data Sheet中也沒有給出常值誤差，這主要是因為這種誤差太大，标出來太吓人了。

總體來看，這款MEMS IMU模塊可以勉強算作是準戰術級水平的器件，其中陀螺零偏重複性和溫度穩定性與“準戰術級”差距有點大，動态指标（比例因子誤差、非正交、非線性）比較平庸，而加速度計的性能很優秀。将它用在GNSS/INS組合導航系統中，當載體動态不強時（例如普通車載、船載），其表現應該能接近戰術級慣導水平。

這款MEMS IMU模塊産品的參數标注方式有一定的代表性，大家今後閱讀其它MEMS慣性器件的指标時可以參照着來理解。基本原則是要綜合Data Sheet上下文的所有相關信息并充分利用慣性器件誤差的相關知識來判斷出每項指标的确切含義。如果實在是無法确定的話，那就隻能聯系原廠或代理商提供技術支持了。

最後祝大家都能選出适合自己的

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