在资源探测和开采中,需在钻进的同时连续不断地检测钻具运动参数信息,即随钻测量(measurement while drilling,MWD)。导航设备对于随钻测量系统来说是必不可少的。要想使钻头沿着设定好的轨迹运动,必须要采用导航来进行引导。以惯性导航技术为基础的随钻姿态测量是一种完全自主、不受外界干扰、输出信息量大的测量技术,能全天时、全天候的为钻具提供较为完备的运动参数,广泛的应用于随钻测量技术中。但惯性器件自身误差以及钻进过程中的恶劣环境,对钻具姿态信息的解算精度造成严重影响。因此,如何对随钻测量中的干扰信号进行处理并对惯性器件误差进行补偿,成为提高随钻测量系统精度的关键问题。为了提高随钻姿态测量精度,本文提出一种等效旋转随钻测量误差补偿系统设计方案。具体研究内容如下:(1)采用惯性测量器件及磁强计组合设计随钻测量硬件系统,采集钻具钻进的三轴加速度、三轴角速度以及三轴磁场强度信号;(2)由于惯性器件的常值漂移对姿态解算精度影响很大,且随钻测量系统体积小,内部空间有限,在测量筒中增加旋转机构实现误差补偿是很难实现的。因此,在分析现有旋转方案的基础上,利用钻具自身的航向机动构造一种等效旋转调制方案对惯性器件的常值误差进行补偿;(3)针对加速度计和磁强计的输出信号易受振动和随机磁干扰的问题,采用哥式方程对采集的信号进行提取,得到钻具姿态解算所需的重力加速度和磁场强度信号;(4)将有害成分分离后的信号仍然存在突变点,因此,采用突变理论判别信号是否发生突变。然后以卡尔曼滤波为基础,设计一种突变滤波算法,对发生突变的重力加速度和地磁信号进行处理,补偿钻进时的恶劣环境对钻具姿态测量的误差。