管道地理坐标内检测的里程校正算法.pdfVIP

学兔兔 第34卷 第1期 仪 器 仪 表 学 报 Vo1．34 No．1 2013年 1月 Chinese Journal of Scientific Instrument Jan．2013 管道地理坐标内检测的里程校正算法 杨理践 。杨 洋 ， 高松巍。，李瑞强 (1．沈阳工业大学信息科学与工程学院 沈阳 110870；2．辽宁大学物理学院 沈阳 110036) 摘 要：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。 关键词：管道地理坐标；管道内检测；捷联惯导；卡尔曼滤波；姿态角；误差模型；里程轮 中图分类号：TP274 ．5 TH82 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：460．4699 Odometer correction algorithm for geographic coordinate detection in pipeline Yang Lijian ，Yang Yang ，Gao Songwei ，Li Ruiqiang (，．School ofInformation Science and Engineering，Shenyang University ofTechnology，Shenyang 110870，China； 2．School ofP ics，Liaoning University，Shenyang 110036，China) Abstract：The pipeline cleaner(PIG)equipped with strap down inertial navigation system(SINS)is utilized to real- ize the periodic measurement of pipeline geographic coordinates．The divergence of SINS calculation result is the bot— tleneck of the measurement system application．Hence，the Kalman filtering algorithm with odometer correction is ap— plied to the pipeline geographical coordinate measurement．The Hall type odom