管道地理坐标内检测的里程校正算法

利用管道清管器(pipeline cleaner,PIG)搭载捷联惯导(strap down intertial navigation system,SINS)器件实现管道地理坐标的定期测量。SINS计算的结果发散是测量系统实用化的瓶颈,为此将PIG里程校正的卡尔曼(Kalman)滤波方法应用于管道地理坐标测量中。根据管道内检测环境的需要选择霍尔式里程轮和采用微机电系统(micro-electromechanical systems,MEMS)的惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU);针对MEMS器件精度较低的问题,利用分离滤波方法减小信号的零偏噪声,使惯性信号满足Kalman滤波的需要;建立了9维状态误差的数学模型,将里程轮的速度与SINS计算的速度之差作为观测量,通过Kalman滤波对管道定位的状态误差进行估计和补偿;搭建实验装置进行实验验证。结果表明,校正算法解决了计算结果发散的问题,检测160 m长度的管道精度达到3.8%,具有一定的实用性。

管道地理坐标测量系统SINS安装误差标定

针对捷联惯性导航系统（SINS）的安装误差影响管道地理坐标测量精度的问题,提出SINS安装误差标定算法,推导了SINS安装误差动态传递模型,将SINS的俯仰角和航向角安装误差作为状态变量,建立一种新的SINS/里程仪/管道磁标点GPS组合导航模型,利用容积卡尔曼滤波实现俯仰角和航向角安装误差的标定。实验结果表明,该方法安装误差的估计精度为0.2＇-0.6＇。经误差补偿后,1 km长程管道地理坐标高度测量精度为1.59E-3,水平测量精度可达1.07E-3,能够满足长距离管道地理位置测量精度的工程需要,具有一定的实用性。

卡尔曼滤波在管道地理坐标定位系统中的应用

针对惯性敏感元件(IMU)采集数据随机误差较大问题,建立了误差模型,应用卡尔曼滤波算法对其进行校正以提高定位精度.利用捷联惯导技术进行管道定位,得出地下管道形状的详细分布,搭建实际电路并对电路进行仿真,对采集的惯性数据用滤波算法进行去噪处理,并且对滤波前后的数据进行比较.结果表明,滤波算法能够有效降低加速度信号中随机误差的影响,可以在短距离内计算出惯性元件运动的轨迹,证明了该检测系统可以通过降低惯性误差的方法来实现对管道地理坐标的定位.

应用于管道内检测器的管道地理坐标测量方法

针对现役管道地理坐标测量问题,介绍了一种基于惯性/里程仪组合导航原理的管道地理坐标测量方法。将组合导航系统搭载于管道内检测器(PIG)上,在管道内检测作业的同时,完成对PIG运动信息的采集。应用光纤惯性测量单元和里程仪来测量角速度、加速度及地速等运动信息,并通过机载计算机(PC104)实现实时保存。详细介绍了地理坐标解算算法的基本方程和应用Kalman滤波进行运动信息处理的方法。地上实验标明:该方法可以提供准确的地理坐标信息,600 m地面实验轨迹解算后,误差小于4 m.

管道地理坐标测量误差校正方法的研究

设计采用轻便的低精度MEMS惯性器件搭载管道清管器的方法实现管道地理坐标的内检测,由于器件精度较低,惯导算法的误差不断累积,不能满足定位要求。根据这一问题,通过里程轮校准检测器的速度,通过重锤校准检测器的姿态角,里程轮和重锤的误差不会累积,可以提高定位的精度;采用误差补偿方法,建立了姿态,速度和位置的误差模型,将里程轮和重锤的输出与惯导计算的结果之差作为观测量,建立观测方程;误差模型利用倾角表示姿态角误差,产生非线性问题,为此,采用无迹卡尔曼滤波方法,在惯导算法中对滤波估计的误差进行补偿。结果表明,利用该算法可以降低误差的影响,实现内检测条件下管道地理坐标的测量,具有一定的应用价值。

管道地理坐标内检测的终止点校正方法

利用管道清管器(简称PIG)携带捷联惯导系统可得到管道的详细地理位置信息,计算的累积误差造成终止点偏离给定位置。针对此问题,采用终止点校正方法,根据离线计算的特点,先按时间先后顺序计算管道位置,再将数据反向计算一次,结合两次计算的结果,得到最佳估计值。搭建模拟实验平台对算法进行了实验验证,结果表明,经过终止点校正后有效利用了所有计算信息,使计算的终止点与已知点重合,将定位精度提高了1/5,该方法具有一定的实用性。

管道地理坐标在内检测缺陷定位中的应用

文中阐述了管道地理坐标在内检测缺陷定位中的应用方法。首先建立基于APDM的内检测数据库,通过特征点的匹配,利用线性拉伸算法实现管道地理坐标与内检测里程的对齐与校准,精确计算内检测缺陷点的三维坐标,实现管道地理坐标与内检测里程统一,并通过内检测维护系统进行可视化展示。校准成果有助于缺陷点的开挖修复,保障管道的安全运营。以实际应用案例为例,详细说明管道地理坐标在内检测缺陷精确定位中的作用及应用方法,通过开挖验证说明缺陷定位精度控制在0.5 m以内。

管道地理坐标测量误差补偿与数据预处理方法

为提高长输油气管道中心线地理坐标的定位精度,对管道地理坐标测量系统的工作原理进行分析,提出一种基于卡尔曼滤波器的误差估计算法,对导航系统速度误差和里程计误差进行补偿。为降低里程计输出信号噪声带来的误差,利用分段线性插值方法进行数据预处理,实现对惯性导航系统观测数据的分段轨迹解算和修正。采用搭载低精度惯导系统的模拟检测器开展模拟试验,捷联惯性导航算法解算得到的轨迹与试验场地实际路线的整体形状和趋势吻合,解算误差在1 m以内。结果表明:在低精度测量器件条件下,基于卡尔曼滤波器的误差补偿与数据预处理方法能够有效滤除里程阶梯状误差,具有很好的解算精度和一定的应用价值。