Вимірювач дрейфу гіроскопа за девіацією Аллана

Тест «працює чи ні» відповідає на питання «так/ні»: чи відгукуються осі, коли телефон повертають. Тут відповідають на питання «наскільки», якого жодним повертанням не побачити: наскільки швидко повідомлений курс іде від істини в цілком нерухомого телефона. Це різні відмови. Гіроскоп може пройти будь-яку функціональну перевірку й усе одно виявитися надто дрейфливим, щоб утримати якір доповненої реальності тридцять секунд, — і жодне махання телефоном цього не покаже.

Бо вимірюване існує лише в часі. Білий шум видно в перші секунди; повільне блукання зміщення — те, що вирішує, чи допомагає усереднення, — виявляється лише за десятки секунд, а мінімум кривої Аллана зазвичай лежить між десятьма й сотнею секунд усереднення. Десятисекундний запис дасть шум і нічого не скаже про підлогу, а саме підлога й важлива.

Випадкове блукання кута в градусах на корінь із години — це білий шум: воно каже, що після t годин інтегрування курс піде на стільки-то градусів, помножених на корінь із t. Нестабільність зміщення в градусах за годину — це підлога, нижче якої довше усереднення вже нічого не покращує. Обидві величини — ті самі, у яких написано даташит інерціального датчика, і тому ваш телефон порівнянний зі справжньою деталлю. Добрий споживчий МЕМС-гіроскоп — це приблизно 0,5–3 °/√год із підлогою в десятки градусів за годину; навігаційний клас кращий у тисячу разів і коштує відповідно.

Отже, рухалося те, на чому стояв стіл. Кроки дерев’яною підлогою, компресор холодильника, пральна машина через дві кімнати й автобус за вікном — усе це видно за такої чутливості: гіроскоп, що розрізняє тисячні частки градуса за секунду, інструмент не делікатний. Спробуйте підлогу замість столу або іншу пору доби. Відмова навмисна: запис будівлі — чудове вимірювання будівлі й марне вимірювання датчика.

Майже напевно ні, і сторінка показує арифметику, а не стверджує це. Гірокомпас працює, відчуваючи власне обертання Землі: 15,04 градуса за годину, з яких горизонтальну частину на вашій широті й побачив би виставлений за рівнем гіроскоп. Щоб її відчути, потрібен дрейф помітно нижчий — щонайбільше кілька градусів за годину. Телефонні гіроскопи зазвичай осідають на десятках градусів за годину, тобто в кілька разів вище за горизонтальну швидкість Землі, а не в сотню, як можна було б подумати; біда в тому, що підлога — це не шум, і довгим очікуванням її не опустити. Сторінка друкує обидва числа поруч, і якщо вам колись трапиться телефон, у якого відношення менше за одиницю, це справді видатний пристрій.

Почасти тому, що так і має бути: зміщення МЕМС-гіроскопа залежить від температури, а телефон, що побував у кишені, вистигає ще кілька хвилин. Почасти тому, що хвіст кривої Аллана складений лише з кількох середніх і справді шумний — саме тому в кожної точки на графіку свій вус похибки, і саме тому підлога не береться з правого краю. Два запуски на усталеному телефоні мають сходитися в межах десятків відсотків; якщо вони різняться в рази, значить, у кімнаті щось рухається.

Ні, хоча й каже, що дало б калібрування. Показане зміщення спокою — це рівно те, що калібрування відняло б, і сторінка показує похибку курсу і з ним, і без нього; різниця зазвичай на порядок. Але зміщення пливе з температурою й із часом, тож віднімання сьогоднішнього значення завтра поверне лише частину. Нестабільність зміщення — та частина, якої жодне калібрування не знімає, і саме за нею датчик і варто судити.