摘要:在低成本捷联惯性导航系统(SINS)中,水平姿态的解算依赖于加速度计提供的比力测量值来跟踪重力矢量。在机动条件下,加速度计测量的比力信息耦合了运动加速度与重力加速度,二者难以有效分离,导致基于重力矢量参考的水平姿态解算误差增大,严重制约了低成本捷联惯导系统在动态场景下的实用性与可靠性。故提出一种无需复杂动态建模和特定场景假设的外速度辅助的低成本水平姿态测量方法。该方法的核心在于利用外部提供的速度信息来直接估计并补偿由运动加速度引起的水平姿态误差。首先,根据微机电系统(MEMS)惯性传感器的精度特性对捷联惯性导航更新算法及误差模型合理简化;其次,深入推导并建立了东向/北向速度增量误差与水平失准角之间的解析关系;基于此,利用外部速度信息构建量测方程,直接估计由运动加速度引起的水平失准角,进而实现对水平姿态的实时修正。为验证该方法的有效性,分别进行了模拟摇摆环境的转台试验及真实机动条件下的车载试验。试验结果表明,该方法的水平姿态测量精度优于0.02°(RMS);在摇摆环境下,与基于重力矢量参考的水平姿态测量方法精度相当;在机动条件下,较常规组合导航算法,纵摇角、横摇角均方根误差(RMSE)分别降低了44.8%和47.3%,验证了其在动态环境下的有效性和鲁棒性。