一、影響

在組合導(dǎo)航領(lǐng)域，桿臂是一個很重要的參數(shù)。它的含義是指，當(dāng)衛(wèi)星天線與 POS 同載 體剛性運(yùn)動（即運(yùn)動過程中兩者的相對位置關(guān)系始終不變）時，衛(wèi)星天線相位中心到 POS 中心的向量，可描述為前者在 POS 坐標(biāo)系下的坐標(biāo)（X，Y，Z）。該坐標(biāo)系為右手坐標(biāo)系， 通常有 “前-右-下” 和 “右-前-上”兩種。如 GINS 軟件中桿臂在 “前-右-下” 坐標(biāo)系下的 空間示意圖：

        由于衛(wèi)星天線與 POS 中心不在同一點(diǎn)，為了將位置結(jié)果統(tǒng)一，必須將兩者的原點(diǎn)歸算 至同一點(diǎn)。桿臂的作用正在于此，它起著橋梁的作用。以常見的車載移動測繪為例，最終 的結(jié)果通常都要?dú)w算到 POS 中心，所以在實(shí)際作業(yè)中盡可能直接和準(zhǔn)確地測量 POS 到 GNSS 天線的桿臂，可以用卷尺或全站儀。另外，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)使桿臂盡量短，以減小 桿臂測量和桿臂補(bǔ)償誤差。在移動測量系統(tǒng)時，桿臂的大小一般不超過分米量級，其測量 精度一般要達(dá)到 1 厘米。

      松組合是組合導(dǎo)航解算的一種模式，它的思路是先算衛(wèi)星定位（如 PPK）結(jié)果（衛(wèi)星 天線相位中心），再將之與 POS 數(shù)據(jù)進(jìn)行組合解算，進(jìn)而可以獲得位置、速度、姿態(tài)結(jié)果， 此時的位置結(jié)果已經(jīng)通過設(shè)置桿臂值補(bǔ)償至 POS 測量中心。桿臂對 POS 結(jié)果的影響并不是 1:1 的定位誤差影響！錯誤的桿臂會造成 GNSS 對 INS 修正時的額外修正誤差，尤其是載體 轉(zhuǎn)向時，會對 INS 造成誤導(dǎo)，嚴(yán)重影響 INS 的位置、速度、姿態(tài)測量精度，以及 GNSS 信號 失鎖時（例如鉆隧道時）的位置推算精度。

       在實(shí)際應(yīng)用中，有些工程師為了特殊的分析需要，比如要求最后結(jié)果歸算到衛(wèi)星天線 相位中心，他可能會想當(dāng)然的認(rèn)為，既然已經(jīng)獲得了衛(wèi)星天線相位中心的位置結(jié)果，就不 需要輸入桿臂，因為這種傳遞看起來是不必要的。這個想法也曾誤導(dǎo)過筆者，當(dāng)時的測試 有 5.5min 的人為 GPS 信號中斷，可以用作仿真 Outage，測試的設(shè)備包括邁普時空公司中 精度的 POS510、中低精度的 POS310。按照預(yù)估判斷，5.5min 的 GPS 中斷會造成 5m 左右的 漂移（反向平滑），然而使用邁普時空 GINS 軟件解算時，其漂移超過了 40m。筆者仔細(xì)查 看了數(shù)據(jù)、解算過程，發(fā)現(xiàn)與平時正常操作相比，唯一的不同就是桿臂沒有輸入。輸入之 后新的結(jié)果果然達(dá)到了 4~5m 的正常水平，這是降了一個數(shù)量級的巨大變化。桿臂的重要作 用在兩次結(jié)果對比中得到了有力的驗證。

       值得一提的是，當(dāng)時量測條件有限，獲得的桿臂也只是粗略值。由此可見，桿臂對組 合導(dǎo)航解算的影響很大，而且即使是粗略的桿臂值也比不輸入對結(jié)果的幫助大很多。 另外，除了這種“IMU — GNSS 天線”的桿臂外，還有其它的桿臂概念，如“IMU — 相機(jī)”。在使用 POS 系統(tǒng)和處理 POS 數(shù)據(jù)時要注意嚴(yán)格區(qū)分，避免混淆。

二、臂桿測量方法

由于慣導(dǎo)和 GNSS 天線兩個硬件無法安裝在同一個點(diǎn)上， IMU測量中心與 GNSS 天線相位中心必定不重合， 因此二者之間存在一個桿臂值。 桿臂值在組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理過程中非常重要，桿臂值不正確會嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)處理結(jié)果的精度指標(biāo)。POS 設(shè)備的桿臂信息測量如圖所示， GNSS 天線桿臂是指由 IMU 測量中心指向 GNSS 天線相位中心的向量， 桿臂值以該向量投影在 IMU 坐標(biāo)系下的三個分量（ x,y,z）來表示，如圖所示：

1． 桿臂測量使用 FRD（前-右-下坐標(biāo)系），以 IMU 為中心測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值， X 軸與車輛前進(jìn)方向一致， Z 軸沿當(dāng)?shù)刂亓Ψ较?/strong>, XYZ 符合右手系。 X 方向，測量 IMU 測量中心到天線相位中心在 X 軸方向上的投影；