旋转导向钻井工具姿态测量陀螺仪故障估计与处理方法

针对旋转导向钻井工具姿态测量系统陀螺仪故障问题,提出一种陀螺仪加性故障估计与处理方法。首先将陀螺仪故障增广为状态变量,融合加速度计测量信息建立非线性测量模型;然后针对由于模型线性化、陀螺仪漂移、钻井过程的高温、高压、强振动等因素导致卡尔曼滤波算法估计精度变差的问题,将测量误差等效为幅值有界但分布未知的误差,提出了一种自适应扩展集员卡尔曼滤波算法,实现了陀螺仪加性故障的准确估计,利用陀螺仪故障估计值校正陀螺仪输出,实现故障条件下工具面角的准确测量。样机模拟实验结果表明在发生陀螺仪故障情况下,基于所提出的算法,工具面角估计值的最大均方根误差为3.841°,满足实际钻井技术需求,为提高旋转导向钻井工具姿态测量系统的可靠性奠定了基础。