捷联惯性测量组件内杆臂效应分析与补偿方法

"捷联惯性测量组件中内杆臂效应分析与补偿" 捷联惯性测量组件（SIMU）在现代导航系统中扮演着至关重要的角色，它通过集成的加速度计和陀螺仪来感知载体的运动状态。然而，由于实际SIMU设备的物理尺寸和传感器安装位置的影响，存在一种称为“内杆臂效应”的误差源。这种效应源于加速度计并非测量理想中的“点测量组件”输出，而是测量SIMU不同部位的加速度。 内杆臂效应产生的根本原因是加速度计的实际布置。在理想情况下，SIMU内的三个加速度计的敏感轴互相垂直并交于一点，这将使得它们能够准确地测量出SIMU中心点的加速度。但在现实中，由于加速度计具有一定的尺寸，它们实际上是在SIMU的不同位置测量加速度。当SIMU发生角运动时，每个点的加速度都会有所不同，导致测量值与理想情况存在偏差。 为了深入理解内杆臂效应，我们可以分析加速度计在SIMU角运动时的响应。在角运动过程中，SIMU上每个点的角速度相同，但加速度则因位置差异而异。由于加速度计的实际安装位置，它们测量到的加速度包含了局部位置的加速度分量，而非SIMU中心点的加速度。这种差异会直接影响到导航解算的准确性，导致速度、位置甚至姿态的导航误差。 解决内杆臂效应的方法是进行补偿计算。通过将每个加速度计敏感点处的测量值转换到它们敏感轴的交点（理想测量点）上，可以减少由此引起的导航误差。这通常涉及到对原始加速度数据进行校正，以便更准确地反映SIMU中心点的运动状态。 论文中提到了一种补偿策略，即通过对加速度计读数进行修正，将其折算到它们敏感轴的交点，以消除由内杆臂效应引入的误差。这种方法对于提高捷联惯导系统的精度至关重要，尤其是在对导航精度有严格要求的应用中，如舰船导航、航空航天和自动驾驶等领域。 关键词涉及的“捷联惯导系统”是指无需机械平台的惯性导航系统，它依赖于SIMU获取实时的运动信息。“SIMU”是捷联惯导系统的核心，包含加速度计和陀螺仪。“加速度计”是测量物体加速度的传感器，“杆臂效应”则是指由于加速度计位置非理想导致的误差。“划船运动误差”可能是指在分析角运动误差时，以类似划船的运动为例来解释加速度计在不同位置的响应差异。 内杆臂效应是捷联惯性导航系统中一个不容忽视的问题，需要通过精确的补偿算法来减小其对导航性能的影响。这项研究对于理解和改进惯性导航系统的精度具有重要意义，特别是在设计和优化SIMU布局以及开发补偿算法方面提供了理论依据。