Medidor de deriva del giroscopio con desviación de Allan

Una prueba de funciona-o-no responde a un sí o un no: ¿responden los ejes al girar el teléfono? Esto responde a un cuánto que no se ve girando nada: con el teléfono completamente quieto, con qué rapidez se aleja de la verdad el rumbo informado. Son fallos distintos. Un giroscopio puede pasar todas las pruebas funcionales y aun así derivar demasiado para sostener un ancla de realidad aumentada treinta segundos, y ninguna cantidad de agitar el teléfono lo revelaría.

Porque lo que se mide solo existe a lo largo del tiempo. El ruido blanco aparece en los primeros segundos; la deriva lenta del sesgo —la parte que decide si promediar ayuda— solo se ve a lo largo de decenas de segundos, y el mínimo de la curva de Allan suele caer entre diez y cien segundos de promediado. Una toma de diez segundos daría el ruido y no diría nada del suelo, que es el número que importa.

El ruido angular en grados por raíz de hora es ruido blanco: dice que tras t horas integrando, el rumbo se ha desviado esos grados por la raíz de t. La inestabilidad de sesgo en grados por hora es el suelo, el nivel por debajo del cual promediar más tiempo ya no mejora nada. Ambas son las unidades de una ficha de sensor inercial, y eso es lo que hace comparable su teléfono con un componente real. Un buen giroscopio MEMS de consumo está en torno a 0,5–3 °/√h con un suelo de decenas de grados por hora; uno de grado navegación es mil veces mejor y cuesta en consecuencia.

Entonces se movió aquello sobre lo que estaba la mesa. Pasos en un suelo de madera, el compresor de una nevera, una lavadora dos habitaciones más allá y un autobús en la calle se ven todos con esta sensibilidad: un giroscopio que resuelve milésimas de grado por segundo no es un instrumento delicado. Pruebe el suelo en vez de un escritorio, u otra hora del día. El rechazo es deliberado: una grabación del edificio es una medición excelente del edificio e inútil del sensor.

Casi con seguridad no, y esta página le enseña la aritmética en vez de afirmarlo. Un girocompás funciona detectando la propia rotación de la Tierra: 15,04 grados por hora, de los cuales un giroscopio nivelado vería la componente horizontal correspondiente a su latitud. Detectarla exige una deriva muy por debajo: unos pocos grados por hora como mucho. Los giroscopios de teléfono suelen asentarse en decenas de grados por hora, es decir unas pocas veces la velocidad horizontal de la Tierra y no cien veces, como cabría suponer; el problema es que un suelo no es ruido, y esperar más no lo baja. La página imprime ambos números uno al lado del otro, y si alguna vez tiene en la mano un teléfono cuya razón caiga por debajo de uno, ese es un dispositivo realmente notable.

En parte porque debe: el sesgo de un giroscopio MEMS depende de la temperatura, y un teléfono que ha estado en el bolsillo sigue enfriándose durante varios minutos. En parte porque la cola de una curva de Allan está hecha de un puñado de medias y es genuinamente ruidosa, y por eso cada punto lleva su propia barra de error y el suelo no se toma del extremo derecho. Dos tomas en un teléfono ya estabilizado deberían coincidir dentro de decenas de por ciento; si difieren en varias veces, algo se mueve en la habitación.

No, aunque le dice lo que daría una calibración. El sesgo en reposo que se muestra aquí es exactamente lo que una calibración restaría, y la página muestra el error de rumbo con y sin él, que suele ser una diferencia de un orden de magnitud. Pero el sesgo deriva con la temperatura y con el tiempo, así que restar el valor de hoy mañana solo recupera una parte. La inestabilidad de sesgo es la parte que ninguna calibración quita, y por eso es el número por el que se juzga un sensor.