惯性测量单元 (IMU) 和全球导航卫星系统 (GNSS) 天线之间力臂测量不准确是 GNSS/INS 组合导航系统中常见的误差来源。该误差会显著影响动态条件下的组合导航精度,尤其是在旋转运动过程中。通常采用以下方法来补偿由力臂影响引起的组合导航系统误差。
1. 离线校准:系统投入使用前,需通过特定的测试操作精确估算力臂矢量。通常采用静态多位置法和动态机动法(“8”字形或蛇形机动)。如果机动设计合理且数据质量高,则可获得非常精确的力臂估算值。
2. 在线估计:在集成导航滤波器(通常是卡尔曼滤波器或其变体,例如扩展卡尔曼滤波器 (EKF)、无偏卡尔曼滤波器 (UKF))运行期间,杠杆臂向量被用作状态变量的一部分,用于实时估计。它无需额外的离线测试,并且可以在系统正常运行期间逐步纠正杠杆臂误差。
3. 自适应/鲁棒滤波:当无法准确知道臂误差且在线估计效果较差(例如载波移动性不足)时,调整滤波器参数可以容忍或减弱臂误差的影响,防止滤波器发散,或提供过于乐观的精度评估。
建议优先进行离线标定。如果条件允许,进行专门的动态机动标定是获取高精度力臂值的最佳方法。其次,采用在线估计方法,将力臂矢量作为状态变量纳入集成导航滤波器中。这是工程实践中最常用且有效的实时处理方法。务必确保载体具有足够的旋转机动性,以便能够观测到力臂。最后,结合自适应/鲁棒策略,防止性能严重下降或发散。