一、影响

在组合导航领域，杆臂是一个很重要的参数。它的含义是指，当卫星天线与 POS 同载体刚性运动（即运动过程中两者的相对位置关系始终不变）时，卫星天线相位中心到 POS 中心的向量，可描述为前者在 POS 坐标系下的坐标（X，Y，Z）。该坐标系为右手坐标系，通常有 “前-右-下” 和 “右-前-上”两种。如 GINS 软件中杆臂在 “前-右-下” 坐标系下的空间示意图：

由于卫星天线与 POS 中心不在同一点，为了将位置结果统一，必须将两者的原点归算至同一点。杆臂的作用正在于此，它起着桥梁的作用。以常见的车载移动测绘为例，最终的结果通常都要归算到 POS 中心，所以在实际作业中尽可能直接和准确地测量 POS 到 GNSS 天线的杆臂，可以用卷尺或全站仪。另外，在系统结构设计时，应使杆臂尽量短，以减小杆臂测量和杆臂补偿误差。在移动测量系统时，杆臂的大小一般不超过分米量级，其测量精度一般要达到 1 厘米。

松组合是组合导航解算的一种模式，它的思路是先算卫星定位（如 PPK）结果（卫星天线相位中心），再将之与 POS 数据进行组合解算，进而可以获得位置、速度、姿态结果，此时的位置结果已经通过设置杆臂值补偿至 POS 测量中心。杆臂对 POS 结果的影响并不是 1:1 的定位误差影响！错误的杆臂会造成 GNSS 对 INS 修正时的额外修正误差，尤其是载体转向时，会对 INS 造成误导，严重影响 INS 的位置、速度、姿态测量精度，以及 GNSS 信号失锁时（例如钻隧道时）的位置推算精度。

在实际应用中，有些工程师为了特殊的分析需要，比如要求最后结果归算到卫星天线相位中心，他可能会想当然的认为，既然已经获得了卫星天线相位中心的位置结果，就不需要输入杆臂，因为这种传递看起来是不必要的。这个想法也曾误导过笔者，当时的测试有 5.5min 的人为 GPS 信号中断，可以用作仿真 Outage，测试的设备包括迈普时空公司中精度的 POS510、中低精度的 POS310。按照预估判断，5.5min 的 GPS 中断会造成 5m 左右的漂移（反向平滑），然而使用迈普时空 GINS 软件解算时，其漂移超过了 40m。笔者仔细查看了数据、解算过程，发现与平时正常操作相比，唯一的不同就是杆臂没有输入。输入之后新的结果果然达到了 4~5m 的正常水平，这是降了一个数量级的巨大变化。杆臂的重要作用在两次结果对比中得到了有力的验证。

值得一提的是，当时量测条件有限，获得的杆臂也只是粗略值。由此可见，杆臂对组合导航解算的影响很大，而且即使是粗略的杆臂值也比不输入对结果的帮助大很多。另外，除了这种“IMU — GNSS 天线”的杆臂外，还有其它的杆臂概念，如“IMU — 相机”。在使用 POS 系统和处理 POS 数据时要注意严格区分，避免混淆。

二、臂杆测量方法

由于惯导和 GNSS 天线两个硬件无法安装在同一个点上， IMU测量中心与 GNSS 天线相位中心必定不重合，因此二者之间存在一个杆臂值。杆臂值在组合导航数据处理过程中非常重要，杆臂值不正确会严重影响数据处理结果的精度指标。POS 设备的杆臂信息测量如图所示， GNSS 天线杆臂是指由 IMU 测量中心指向 GNSS 天线相位中心的向量，杆臂值以该向量投影在 IMU 坐标系下的三个分量（ x,y,z）来表示，如图所示：

1．杆臂测量使用 FRD（前-右-下坐标系），以 IMU 为中心测量坐标系下的坐标值， X 轴与车辆前进方向一致， Z 轴沿当地重力方向, XYZ 符合右手系。 X 方向，测量 IMU 测量中心到天线相位中心在 X 轴方向上的投影；

2． Y 方向，测量 IMU 测量中心到天线相位中心在 Y 轴方向上的投影，如下图 10 俯视图所示：

3． Z 轴方向，测量天线杆从安装板到天线底部在垂向上的高度 a，加上天线底部到天线相位中心的高度 b（即 L1 的相位中心），同时减去安装板到 IMU 测量中心的高度 c，即 Z=a+b-c，如下图

左视图

例：当卫星天线相对于IMU处在前侧、右侧、上侧时，天线杆臂测得如图所示

注：对于里程辅助杆臂、目标杆臂的杆臂测量遵循同样方法。

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