地下管道定位系统及误差补偿方法的研究

发布时间：2020-05-21 13:51

【摘要】：我国部分地下管道出现老化破损、位置不明确等情况,而确定管道破损点的位置以及整条管道的位置是管道安全运行的前提。我国已经开展将航天领域中的惯性导航原理在管道检测领域应用的研究。由于管道所处环境的特殊性,捷联惯性管道定位系统的误差会随时间不断累积。针对惯性导航定位累积误差的问题,本文设计出新的地下管道定位系统及方案。系统以捷联惯性导航原理为主要定位手段,运用实验的方法选择合适的坐标修正模块,达到消除累积误差的目的。论文详细介绍系统的软硬件组成,包括惯性传感器、里程轮模块、SD卡存储单元及管道显示系统等。本文对陀螺仪进行多组静态测量实验,调整卡尔曼滤波参数使陀螺仪的静态输出更加稳定。随后测量多组航向角和俯仰角的动态数据,确定陀螺仪测量值和测量误差间的函数关系,使陀螺仪的输出数据具有更高的动态工作精度。本文将管道的路径分割成由等长的直线段组成。为确定合理的定位间隔,本文选用不同的定位间隔完成直线行驶实验,最终将定位间隔确定为0.7米。系统的坐标修正模块只能解决一个点的累积误差问题,但其实每个管道定位点都需要误差补偿。本文分析系统的误差来源,介绍了两种误差补偿方法,分别为平均值法和误差模型法。搭建模拟实验平台,采用本文设计的地下管道定位系统在实验平台上完成定位实验。最后运用平均值误差补偿法和系统误差模型法对各定位点进行误差补偿,分析误差补偿后的结果,验证系统定位方案及误差补偿方法的可行性。
【图文】：

得到处理后的信号，当处理后的信号大于比较器的基准电压时，使继电器发生跳变。当继电器有电平跳变时，会触发处理器发生中断，完成坐标修作。接收线圈比较器桥式整流器前置放大器继电器 发射线圈信号发生器隔板图 3.3 交变磁场感应实验框图第一组实验中发射线圈和接收线圈间放非金属隔板，硬件电路实物图参见.4。具体步骤如下：

中国计量大学硕士学位论文完成 10 组惯性传感器航向角动态测量实验后，整理并分析试验数据。首分别求出每次旋转 10 组测量数据的平均值，作为传感器航向角测量值的基准再用航向角测量结果的平均值与实际值做差，计算得到误差的平均值，误差平均值即为传感器航向角测量值应该获得的误差补偿。最后运用傅立叶展开对传感器航向角测量值和误差值进行拟合，观察补偿前误差的变化情况。采的拟合函数为：()cos()sin()cos(2)sin(2)01122f a b a b a (5式中 a0、a1、a2、b1、b2是函数的系数，ω 为频率系数，ψ 为表中 10 组量值平均数组成的向量，f(ψ)是误差值的傅里叶级数表达式。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU990.3

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本文编号：2674398