为了研究单轴旋转惯导系统的高度通道误差抑制方法, 首先分析了纯惯导高度通道的稳定性, 并通过比力方程建立了误差模型。然后推导了单轴旋转惯导系统的高度通道误差方程, 分析了抑制高度通道误差发散的条件, 得出在旋转轴处于水平状态时可以极大地抑制高度通道误差的结论。最后, 在三轴加速度计存在零偏的情况下, 对惯导系统的高度通道误差进行仿真。理论分析与仿真结果均表明旋转轴处于水平状态时可以有效抑制高度通道误差。

惯导系统的旋转调制技术实质上是一种误差自补偿技术。为了研究单轴旋转惯导系统的误差补偿机理，从四元数微分方程的角度重新推导了旋转惯导系统的姿态误差模型，能够与常用的方向余弦法推导的模型相互印证。建立了具有一般意义的系统误差模型和静基座误差传播方程，并分析了惯性器件误差量的调制形式，为设计转位方案提供了依据。针对单轴连续旋转方案中陀螺常值漂移、标度因数误差和安装误差对导航误差的影响进行了仿真。理论分析与仿真结果均表明，惯性测量单元绕方位轴的连续旋转可以有效抑制导航误差。

在惯性导航系统中, 采用单轴旋转技术可以调制垂直于旋转轴方向上的惯性器件误差, 而对沿旋转轴方向的误差没有抑制作用, 因此旋转轴方向上激光陀螺漂移成为影响惯性导航系统精度的主要因素之一。为精确地辨识旋转轴方向上激光陀螺漂移, 提高激光陀螺单轴旋转惯导系统的精度, 利用人工鱼群算法AFSA(artificial fish swarm algorithm)建立了单轴旋转惯导系统轴向陀螺漂移辨识模型, 给出了AFSA 辨识的详细步骤和方法。实验结果表明: AFSA可以对轴向激光陀螺漂移进行精确建模, 补偿后的激光陀螺零偏不稳定性达到0.000 4 °/h。

轴向陀螺漂移是影响单轴旋转惯导系统导航精度的主要因素。对于轴向陀螺漂移的预测, 提出了一种基于支持向量机的算法。利用初始对准12 h内系统纬度误差和温度变化量作为训练数据, 构造了以多项式、径向基、小波函数为核函数的支持向量机、最小二乘支持向量机、遗忘因子最小二乘支持向量机, 对比了它们用于轴向陀螺漂移预测的泛化性能。试验结果表明: 遗忘因子最小二乘支持向量机可有效地用于轴向陀螺漂移预测, 具有很高的预测精度, 极大地提高了单轴旋转激光陀螺惯导系统的导航精度。

基于惯导系统的误差传播特性和轴向陀螺对经纬度误差的影响规律，提出了精确校准轴向陀螺漂移的方法以解决在单轴旋转惯导系统中单轴旋转只能自动补偿与转轴垂直的陀螺漂移，不能补偿轴向陀螺漂移的问题。首先，介绍了单轴旋转惯导系统自动补偿的基本原理。然后，在静基座的条件下分析了轴向陀螺漂移、初始方位和姿态角误差、初始速度误差等对经纬度的影响规律。提出了一种利用经纬度误差作为观测量，采用最小二乘法对轴向陀螺漂移进行精确校准的新方法。最后，利用激光陀螺单轴旋转惯导系统进行了静态导航试验和跑车试验。实验结果显示，该方法对轴向陀螺漂移的辨识精度达到0.000 5 (°)/h，系统的定位精度优于1 nm/72 h。该方法能够有效地辨识轴向陀螺漂移，使系统达到较高的导航精度，具有很强的工程实用价值。