传感器偏置与漂移

偏置与漂移是传感器即使本身没坏，也会犯下的两种「谎言」。偏置是一种稳定不变的偏移：就像一台体重秤永远多读两公斤，或者机器人的转动传感器在它纹丝不动地坐着时，仍悄悄报出一点点转动。这个误差始终存在，大小也始终一样。漂移则是更狡猾的表亲——这个偏移量会随时间慢慢游走。今早多读两公斤的那台秤，等机身热起来，到了晚上可能就多读三公斤了。被测的东西从没变过，读数却一点点偷偷爬升。

当机器人把许多读数随时间累加起来时（这个手法叫积分），这些小误差就会变得极其要命。惯性测量单元里的加速度计或陀螺仪并不能直接感知位置；机器人必须不停地把一个个微小的运动读数加总，才能猜出自己此刻在哪。可每一个读数都带着那一点点偏置，每秒上千次的加总会让误差迅速堆积。一台只差了一丝丝的陀螺仪，累加一分钟之后，就会一口咬定机器人转了相当明显的角度，而其实它根本没转。这正是为什么手机的计步器、或无人机纯靠运动追踪定位时，会慢慢迷失方向——偏置一直在不停地复利滚雪球。

工程师从三方面反击。趁传感器确知静止时测出它的偏置，再把这个量减掉（这叫校准）。给漂移如何爬升建立模型，预测它的走向。而最有力的办法，是引入第二个不会随时间漂走的传感器——比如 GPS、或一台盯着房间里固定地标看的摄像头——来温和地纠正那个游走的传感器。把一个准确但带噪声的传感器，和一个平滑但会漂移的传感器掺在一起，正是传感器融合与状态估计要干的活。