惯性测量单元（Inertial Measurement Unit），简称IMU，它集成加速度计、陀螺仪等惯性测量元件。
其中加速度计测量物体的直线加速度（如前进、爬升时的加速度）；陀螺仪测量物体的角速度（如转弯时的旋转速率）。
可通过积分运算由加速度得到速度变化量，由角速度得到方向变化量；再结合在已知时刻的位置、速度和移动方向来推算出物体其他时刻的位置、速度和移动方向。
但IMU输出的值不是准确无误的，它是有误差的，这个误差包含两部分
1）固定误差；
2）随机误差。
怎么来理解这个固定误差和随机误差呢？
来看生活中一个常见的例子-体重秤，如果没有任何重物放在体重秤上，体重秤读数不为0，比如是2kg，那么这个2kg就是它的固定误差。然后你用它秤得自己体重，比如是62KG，那么真实体重就是62减去2KG——60KG。
固定误差是可以通过多次测量获得，并且能够通过计算消除，它不影响测量精度。
继续，还是刚才场景，当你站上体重秤得时候，刚才提到说读数是62其实是我们多次观察评估得到的结果，实际上体重秤的读数会在一个范围内波动，有可能一会儿是61.5，一会儿是62.3，一会儿又是61.9，我们说是62也是我们多次观察，发现波动都是在这个62上下，这个62是我们推算出来的真实值。
体重读数在真实值附近这种波动就是随机误差，随机误差很难消除，由于随机误差的出现导致了每次观察得到的值是不可靠的。
有的体重秤随机误差波动小，比如在真值62加减0.1范围内波动；有的体重秤随机误差波动范围大，比如在61加减2KG范围内波动，这种随机波动的程度可以叫做体重秤的稳定性，显然稳定性越好的体重秤是越好的。
回到IMU输出误差，IMU跟体重计一样都是一种测量仪器，它同样也有上面同样的固定误差和随机误差，不过在这里叫做零偏，零偏就是IMU在完全静止时，本应输出零，但实际上却输出的一个非零值，这个非零值包括了固定零偏+随机误差，随机误差也叫随机漂移或者叫零偏漂移，这个随机漂移是传感器由于内部噪声、温度变化等不可控因素而产生的，并且无法通过简单的校准来消除。
零偏稳定性描述了在一个较长测量时间段内随机漂移的幅度，这个幅度可通过方差、 Allan 方差等其他方式来计算，它反映的是零偏的中长期稳定性。
如下图，横轴是时间，纵轴是值。水平线代表真值，每条曲线代表一种传感器的测量值，虽然三条曲线虽然都在真值上下波动，但是如果我们选择足够多的点，就会发现一定是蓝色曲线的误差最大、黄色次之、黑色最小。
零偏稳定性就是人类发明的一种计量方法，使用这种计量方法用来统计中长期测量的误差，不同的标准对零偏计算方法可能是不同的。
我国军标对零偏不稳定性计算方法是：采集几个小时的静态数据，每10秒或100秒求平均（以便抑制器件白噪声的影响），然后统计这些平均值的标准差。
前文提到IMU有两个重要传感器的合体，一 陀螺仪 、 二 加速度计，所以它的零偏有两种，对应的零偏稳定性也有两种，
Gyro Bias Stability（陀螺仪偏差稳定性），可简写为gbs，也有一些工程师会直接写gyro，它的单位就是陀螺仪的单位一般是°/h；
Accel Bias Stability（加速度计偏差稳定性），可简写为ABS，也有工程师会直接写Accel，它的单位就是加速度计的单位，一般是mg（1/1000g） ；
如果没有特别指明IMU的零偏是哪种，我们就需要根据单位判断是陀螺仪的零偏稳定性还是加速度计的零偏稳定性。比如如果说一个IMU的零偏稳定性是10°/h，那显然它指的就是陀螺仪的零偏稳定性。
一个零偏稳定性为 10°/h 的陀螺仪，其含义通常是，在规定条件范围下，其零偏漂移的标准差是 10°/h。
在单次测量中零偏稳定性可以看做是一个概率边界，所谓概率边界指一个零偏稳定性为 10°/h 的陀螺仪，其每次测量的零偏漂移误差，68% 的概率在 ±10°/h 范围内，有 95% 的可能性会落在 0±20°/h 的范围内。
零偏稳定性值越大则每次测量值有可能错的越离谱。
好了，零偏稳定性介绍完毕，接下来通过问答形式来解答一些常见问题和误区。
1. 为什么说一些陀螺仪技术文档中标注零偏是0，但零偏稳定性是10°/h？
答：这听起来很矛盾其实，这里的“0”指的是校准后的规定零偏。
传感器出厂时，会在恒定条件下测得它的固定零偏，并将其存储在芯片中。
在实际使用中，这个固定的零偏值会被软件自动减去。
所以，经过校准，传感器在理想情况下的固定零篇就是0，这就是前文讲到的固定零篇可以通过计算消除，但是零篇稳定性没有办法消除。
2. 为什么零偏漂移造成影响是“累积”的？
答：我们以陀螺仪为例，它测量的是角速度-方向的变化速度，方向的变化量就是角速度在时间上的积分。
所以每个时刻的方向=初始方向+积累的方向变化量，其中初始方向是根据gps或者设定知道。
这个过程是理解零偏最关键的一点，我们把这个方向误差累积过程想象成一个抛硬币游戏：
- 每次陀螺仪测量的误差：相当于抛一次硬币，比如正面得 +1分，反面得 -1分。
- 累积角度（方向）误差：抛硬币得到的总分
假设时间过一秒，我们测量一次，抛一次硬币。
误差要么是1，要么是-1，那么得到的累积误差就是方向误差最多1，再抛一次，误差再次要么+1，要么再次减去1，那么现在积累误差有可能是-2、0、2，再来一次-3，-1，1，3，你会发现你累积的误差范围越来越大，误差的最大值也越来越大。
尽管每次抛硬币的平均得分是0，但你的总得分并不会一直保持在0。由于正负得分不会完全抵消，你的总得分会随机地、无规律地增加，你抛的次数越多，总得分的波动范围就越大。
同样地，陀螺仪的零偏漂移虽然平均值为0，但它产生的角度误差会随着时间的积分而不断累积，导致方向测量越来越不准确。
还有，如果我们每次抛硬币不是+-1，而是+10，那么同样的抛硬币次数，累积的误差就可能更大，其实每次这个得分类似我们的零偏稳定性，这个值越大的传感器会更加快速的积累误差，导致输出的方向更快变的不可信。
3. 为什么会有零偏？
- 制造不完美：没有任何传感器是完美的。陀螺仪内部的微小振动块可能不是绝对对称，电路元件也存在微小的差异。这些不完美导致了在静止时，传感器仍然会产生一个固定的输出。
- 内在不平衡：你可以想象一个不那么圆的陀螺仪转子，它在旋转时会有一个固定的、向某个方向倾斜的倾向。这个“倾斜倾向”就是零偏的物理本质。
4. 影响零偏稳定性的主要因素
零偏稳定性差，意味着每次抛硬币的“分数”更大。而这些“分数”的来源，主要有以下几个：
- 温度：这是最大的“杀手”。温度变化会导致陀螺仪内部元件热胀冷缩，从而改变其物理平衡，其实零漂移最大的分量就是温度漂移，一般的传感器也会标明使用的标准温度（默认25°）以及温度范围，还有一个在该温度范围内相对标准温度的漂移。
- 振动与冲击：外部振动会给传感器带来额外的机械噪声，导致零偏的瞬时波动。
- 时间老化：随着使用时间的增加，内部元件性能会缓慢下降，导致零偏值逐渐漂移。
这就是为什么高精度的惯性导航系统需要配备昂贵的温控系统和减震装置，目的就是为了确保陀螺仪始终处于一个理想的工作状态，从而保证导航精度。
除此之外还有一个注意事项就是，传感器给出他们的各个参数的时候，是需要注明他们的工作环境的，比如最大漂移，温度漂移，零偏稳定性都是在一定温度范围等条件下测量所得。
