[发明专利]基于惯性技术的全自主式地下管线测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于惯性技术的测量系统，更特别地说，是指一种适用于对已经建好的内径≥80mm管道进行全自主式地下管线测量系统。

背景技术

随着城市基础建设的不断推进，地下管线测量定位有着日益广泛的需求。工程中通常采用电磁管线定位仪和探地雷达对地下管道进行平面位置和深度测定。从原理上来说，这些常规的测量方法存在以下缺陷：

1)探测深度有限(小于5米)

2)易受电磁干扰，测量精度无法保证

3)每种方法只适用于某一类型管道

4)影响地面交通

5)地面有障碍物(河流、建筑)时无法测量

6)工作效率低

7)数据不直观

因此，全自主、抗干扰、通用性和高度自动化成为地下管道三维测量技术的发展趋势。

惯性技术(Inertial Technology)是研究利用惯性传感器(陀螺仪和加速度计)进行导航与制导的一门学科。惯性导航是一种完全自主的载体定位技术。在惯性导航定位系统中，用陀螺仪测量载体的转动，结合位移信息推算出载体的瞬时速度、位置和姿态。组成惯性导航的设备都安装在载体内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式定位系统。随着近年来低成本、低功耗的微机械惯性器件兴起，惯性定位技术越来越多地被应用于各种小型民用设备中。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于惯性技术的全自主式地下管线测量系统，该测量系统采用捷联式惯性导航技术测量管道航向、姿态角，采用管内里程轮测量管线定位仪位移信息，运用导航原理综合航向角、姿态角和瞬时位置信息，进行管道三维信息测量。本发明测量系统所利用的角度和位移信息均系自主测量得到，不受外界环境和管道材质影响，具有完全的自主性。

本发明是一种基于惯性技术的全自主式地下管线测量系统，包括有计算机、管内测量单元、外部控制单元、数据信息处理单元。

所述管内测量单元由捷联惯性测量模块、里程计模块、信号调理模块、微处理器和存储器组成，其中，捷联惯性测量模块的陀螺仪输出角速率信息G_n；捷联惯性测量模块的加速度计输出加速度信息A_n；信号调理模块用于对①捷联惯性测量模块中陀螺仪输出的角速率信息G_n进行低通滤波、模数转换处理后输出角速率数字信息D_G，②捷联惯性测量模块中加速度计输出的加速度信息A_n进行低通滤波、模数转换处理后输出加速度数字信息D_A；里程计模块用于记录所述管内测量单元在被测管线中的行程信息L_n；微处理器用于记录下读取数据的时钟信息T_n并与读取的角速率数字信息D_G、加速度数字信息D_A、行程信息L_n进行数据封装处理后存储于外扩存储器中；

所述外部控制单元由通讯中转模块和下行控制模块组成，其中通讯中转模块用于将管内测量单元采集的数据缓冲输出给所述数据信息处理单元，下行控制模块用于对管内测量单元进行电源通断、电池电力检查控制；

所述数据信息处理单元中的管道三维信息处理模块存储于所述计算机内，用于读取管内测量单元采集的数据，并进行三维信息计算、显示、保存、格式转换。

附图说明

图1是本发明系统的管内测量单元的结构框图。

图2是微处理器执行数据的流程图。

图3是数据信息处理单元的界面示意图。

图4是管道三维信息处理模块的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明是一种基于惯性技术的全自主式地下管线测量系统，包括有管内测量单元、外部控制单元、数据信息处理单元(在本发明中，可称为上位机，它由一公知计算机和管道三维信息处理模块组成)；