针对当前MEMS惯性器件漂移误差大的问题，提出一种无需外界信息辅助的误差自补偿方案。通过引入旋转调制技术实现器件偏差的对称平均。通过理论推导分析惯性器件标度因数误差和安装误差对于误差旋转调制技术的影响。利用高精度惯性测试转台搭建误差旋转实验平台并进行误差自修正方法的实际性能验证。实验结果有效地验证了IMU旋.转调制技术对于改善系统测姿定位精度的可行性，在现有MEMS器件精度基础上实现更高精度导航成为可能。

       MEMS惯导系统具有体积小、重量轻、耗能.低等优势，在军事、民航、汽车、测绘等领域得到推广。综合考虑MEMS技术具有的战略重要性，国外对精度优于1°/h的MEMS陀螺仪对中国实行严格的出口限制。虽然我国有众多研究机，构、大学等先后开展MEMS设备研发，并已有相应产品，但目前可应用的MEMS惯性器件普遍存在漂移大的弊端，成为影响系统独立自主工作的主要原因，是今后相当长的-.段时间内丞待解决的技术问题。目前，通过改善加工工艺来提高MEMS惯性器件的性能在短时间内仍无法实现。为实现MEMS惯导系统的独立自主工作，本文拟通过引人误差调制技术平均MEMS惯性器件误差并利用实验结果验证误差调制技术研究方向的可行性。

1.采用机械转动的误差修正机理

       基于小波降噪技术可以实现对惯性器件高频随机扰动信息的有效滤除，但陀螺漂移和加速度计零偏依旧是影响导航解算精度的主要因素。采用机械转动的误差修正技术实质上是一种误差自补偿技术，利用IMU周期性转动完成对惯性器件慢变误差的调制是在现有器件精度的条件下实现更高精度导航的有效方法。基于误差调制技术的惯导系统结构发生变化，旋转机构的存在导致IMU与载体不再固连，但整个系统的解算过程依然采用捷联算法。

       描述IMU转动对惯性器件误差的调制机理。假定某- -时刻IMU坐标系(s系)与导航坐标系(n系)重合，此时y,轴上的陀螺仪输出误差为&如，当IMU围绕方位轴z。转动180°后，y,轴上的陀螺仪输出在导航坐标系的投影变化为一品，经过整周期对称转动，陀螺仪的输出误差得到抵消。

       由上述分析可知，误差调制的本质是通过IMU转动实现惯性测量元件在对称位置上驻留相同时间，使误差传播方程中由陀螺仪和加速度计常值误差引起的误差项，经过积分后为零或接近于零，以此减小系统误差的积累，提高导航精度。

2.基于机械转动方案的惯导误差特性分析

       由于惯导系统中的加速度计一般具有较好的稳定性和精度，因此，对惯导误差特性的分析主要集中在对MEMS陀螺仪的研究。通过分析对比可确定MEMS陀螺仪的数学模型中- -般包括常值和慢变漂移、标度因数和安装误差。其中，标度因数和安装误差通过耦合运动角速度并在对应三个敏感轴投影后产生相应的角速度测量误差。因此，本方案涉及对惯导系统误差特性的分析实质是围绕转动过程对MEMS陀螺仪标度因数和安装误差的影响分析。

2.1陀螺仪标度因数影响分析

      由于MEMS标度因数经过标定后依然存在误差，而且标度因数还会随着时间、温度等因素而改变，这将导致MEMS惯导系统在实际工作过程中始终存在着惯性器件误差的影响。为便于分析问题简单直观，假定初始时刻惯性测量单元坐标系与载体坐标系、导航坐标系重合，然后IMU绕载体方位轴以恒定角速度w匀速转动，因此3个陀螺仪的敏感轴只感受到地球自转角速度分量和IMU连续旋转的角速度。

2.2陀螺仪安装误差影响分析

       对于惯性测量组件，3个陀螺应按载体坐标轴(直角坐标系)安装。但实际工程中不能达到要求，存在安装误差。陀螺的安装误差会对姿态计算带来影响。每个陀螺的安装误差角都可以用两个参.数表示。未采用IMU旋装的MEMS慣与系統中，安装误差与地球自特角速度分量糲合引起栽体随吋向釈累的3个姿恣角俣差。采用IMU特幼的MEMS捷朕系統中，安装俣差Kp、Kgv与地球自装角速度糲合引起栽体奈向姿恣角昊差，但没有出現与旋特角速度的粡合俣差;IMU装幼捷咲系統中的安裝昊差没有引起載体北向和方位姿恣角俣差。

3.误差抑制实验与分析

       为验证IMU旋转对于改善惯导系统解算精度的可行性，将实验室现有MEMS惯性测量单元安装于惯性测试转台中心，分别开展IMU静止状态、IMU采用6*/s、12*/s. 18*/s 角速度转动条件下的导航实验，实验时间均为10 min, .转台所在位置处的纬度为420216°、经度为121.6703*、 海平面高度为146 m。转动状态下解算的载体水平姿态角振幅限制在5°以内，且IMU无论采用多大的转动角速度得到的纵摇角和横摇角都远远优于IMU静止状态下的解.算值;IMU不同转动引起的姿态周期振荡曲线是由于MEMS安装转台时存在水平方向存在小角度原因，IMU转动速度越大导致惯性器件误差短时间内的平均效果越好，因此IMU转动速度越大得到的振幅也就越小。IMU处于静止状态下的方位角存在严重发散现象，IMU连续转动过程得到的姿态曲线中，由于未对转台的角速度信息进行分离，因此得到的方位角中显示出整周期规律性.震荡，且震荡周期为IMU转动周期。

       商用级别的MEMS惯导系统求解的位置信息的可用性一-般要求持续1 min,因此截取1 min的位置信息数据进行对比分析。曲线反映出IMU不同运动状态下MEMS惯导解算得到纬度信息中，IMU转动角速度越快，纬度相对真实值42 021 619*的偏离程度越小，该实验结果证明了MEMS转动对于改善惯导系统纬度解算结果:的可行性。IMU不同转动速度对于改善经度误差的效果相似，远远优于IMU静止状态下引起经度存在a 025°的误差值。对于高度信息的解算，IMU转动状态下的高度解算值远远优于IMU静止状态，且转动速度越大得到的高度信息越准确，其中当IMU以18*/s，角速度转动时产生的高度误差小于2 m.