收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

管道内部缺陷定位的多传感器数据融合研究

谭静  
【摘要】:随着对管道安全运营生产的不断重视,管道内部缺陷检测的重要性日益突出。管道内部缺陷定位是管道内部缺陷检测的重要组成部分,能够提供管道内部缺陷的具体位置信息,方便管道进行及时有效的维护。在管内缺陷定位过程中,里程轮和捷联惯性导航系统虽各有优点,但二者单独使用又都存在一定的缺陷。里程轮易受管内环境影响出现打滑等失效现象,但其定位误差不易发散;捷联惯性导航系统是自主定位,不依赖外界环境,但其定位误差随时间快速发散。基于里程轮和捷联惯性导航系统定位的互补性,本文采用多里程轮辅助捷联惯导,并结合多传感器数据融合进行管道内部缺陷定位。首先运用多里程轮进行管内缺陷定位,根据里程轮的接触式定位原理及其定位误差的特点,采用抗差估计算法和一致性检验算法进行多里程轮定位数据融合,以消除测量粗差对定位结果的影响,经过分析比较,本文选用融合精度较高的抗差估计算法进行多里程轮数据融合。然后根据姿态和位置数学模型模拟捷联惯性导航系统的运动轨迹,并将其作为捷联惯导中加速度计和陀螺仪的输入信息,结合坐标转换矩阵和加速度计、陀螺仪的数学模型,获得加速度计和陀螺仪的输出数据。再利用四元数姿态更新法和捷联惯性导航系统的解算模型,解算捷联惯性导航系统的输出数据以获得其定位的位置信息。最后通过对捷联惯导误差的分析及其与里程轮定位的互补性,运用里程轮辅助捷联惯性导航系统进行管道内部缺陷定位,由于抗差估计的主要功能是消除粗差对融合结果的影响,里程轮和捷联惯性导航系统的数据融合运用间接法卡尔曼滤波,在里程轮和捷联惯性导航系统误差模型的基础上,选用里程轮位移增量和捷联惯导位移增量之差作为观测值,对多里程轮抗差估计的融合信息和捷联惯导信息进行数据融合。本文运用MATLAB编程实现了多里程轮抗差估计模型、多里程轮一致性检验模型、运动轨迹模型、捷联惯性导航器件模型、捷联惯性导航系统解算模型和里程轮辅助捷联惯导数据融合模型,并通过实验验证了研究方法对多里程轮定位粗差剔除和管道内部缺陷定位的有效性,实验表明,里程轮辅助捷联惯性导航系统进行管道内部缺陷定位,经度误差的最大值为4×10-8,纬度误差的最大值为8×10-8,其定位相对误差可达到0.01%,有效提高了管道内部缺陷定位的精度,为管道的安全维护提供了可靠位置信息。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 郭卫;张露;赵栓峰;;基于捷联惯导的采煤机姿态解算算法研究[J];矿山机械;2014年06期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 姚建军;付继波;;捷联惯导系统振动耦合特性研究[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
2 高伟熙;缪玲娟;沈军;;一种分段快速捷联惯导静基座自对准新方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 吕当侠;;歼击机改装捷联惯导初探[A];中国惯性技术学会测试专业委员会第八次学术交流会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 奔粤阳;高动态环境捷联惯导算法研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
2 杨洋;基于捷联惯导的管道地理坐标内检测关键技术的研究[D];沈阳工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王如胜;MEMS陀螺捷联惯导系统标定方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 张时东;捷联惯性导航系统惯性器件误差建模与仿真技术[D];国防科学技术大学;2013年
3 孙旋;捷联惯性导航系统建模与验证技术研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
4 谭静;管道内部缺陷定位的多传感器数据融合研究[D];西南石油大学;2016年
5 韩志强;基于八元数的捷联惯导算法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 彭劲松;机载激光捷联惯导优化算法研究[D];西北工业大学;2006年
7 秦洪卫;捷联惯导/星光组合导航技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
8 丁姜;捷联惯导半实物仿真平台的设计与实现[D];沈阳理工大学;2009年
9 耿强;捷联惯导数字信号处理系统[D];天津大学;2006年
10 蒋约鹏;高精度惯性测量组合温度场建模与优化设计研究[D];杭州电子科技大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 本报记者 承京 通讯员 吴慧兰;老老实实做人 踏踏实实做事[N];中国航空报;2007年
2 唐新培;33所 两项成果通过鉴定[N];中国航天报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978