Измеритель дрейфа гироскопа по девиации Аллана

Тест «работает или нет» отвечает на вопрос «да/нет»: откликаются ли оси, когда телефон поворачивают. Здесь отвечают на вопрос «насколько», которого никаким поворачиванием не увидеть: насколько быстро сообщаемый курс уходит от истины у полностью неподвижного телефона. Это разные отказы. Гироскоп может пройти любую функциональную проверку и всё равно оказаться слишком дрейфующим, чтобы удержать якорь дополненной реальности тридцать секунд, — и никакое махание телефоном этого не покажет.

Потому что измеряемое существует только во времени. Белый шум виден в первые секунды; медленное блуждание смещения — то, что решает, помогает ли усреднение, — проявляется лишь за десятки секунд, а минимум кривой Аллана обычно лежит между десятью и сотней секунд усреднения. Десятисекундная запись даст шум и ничего не скажет про пол, а именно пол и важен.

Случайное блуждание угла в градусах на корень из часа — это белый шум: он говорит, что после t часов интегрирования курс уйдёт на столько-то градусов, умноженных на корень из t. Нестабильность смещения в градусах в час — это пол, ниже которого более долгое усреднение уже ничего не улучшает. Обе величины — те самые, в которых написан даташит инерциального датчика, и потому ваш телефон сравним с настоящей деталью. Хороший потребительский МЭМС-гироскоп — это примерно 0,5–3 °/√ч при поле в десятки градусов в час; навигационный класс лучше в тысячу раз и стоит соответственно.

Значит, двигалось то, на чём стоял стол. Шаги по деревянному полу, компрессор холодильника, стиральная машина через две комнаты и автобус за окном — всё это видно при такой чувствительности: гироскоп, различающий тысячные доли градуса в секунду, инструмент не деликатный. Попробуйте пол вместо стола или другое время суток. Отказ намеренный: запись здания — прекрасное измерение здания и бесполезное измерение датчика.

Почти наверняка нет, и страница показывает арифметику, а не утверждает это. Гирокомпас работает, чувствуя собственное вращение Земли: 15,04 градуса в час, из которых горизонтальную часть на вашей широте и увидел бы выставленный по уровню гироскоп. Чтобы её почувствовать, нужен дрейф заметно ниже — самое большее несколько градусов в час. Телефонные гироскопы обычно оседают на десятках градусов в час, то есть в несколько раз выше горизонтальной скорости Земли, а не в сотню, как можно было бы подумать; беда в том, что пол — это не шум, и долгим ожиданием его не опустить. Страница печатает оба числа рядом, и если вам когда-нибудь попадётся телефон, у которого отношение меньше единицы, это по-настоящему замечательное устройство.

Отчасти потому, что так и должно быть: смещение МЭМС-гироскопа зависит от температуры, а телефон, побывавший в кармане, остывает ещё несколько минут. Отчасти потому, что хвост кривой Аллана сложен всего из нескольких средних и по-настоящему шумен — именно поэтому у каждой точки на графике свой ус погрешности, и именно поэтому пол не берётся с правого края. Два запуска на устоявшемся телефоне должны сходиться в пределах десятков процентов; если они различаются в разы, значит, в комнате что-то движется.

Нет, хотя и говорит, что дала бы калибровка. Показанное смещение покоя — это ровно то, что калибровка вычла бы, и страница показывает ошибку курса и с ним, и без него; разница обычно на порядок. Но смещение плывёт с температурой и со временем, поэтому вычитание сегодняшнего значения завтра вернёт лишь часть. Нестабильность смещения — та часть, которую никакая калибровка не снимает, и именно по ней датчик и стоит судить.