[发明专利]基于激光测距和加速度测量的井下姿态测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于激光测距和加速度测量的井下姿态测量系统，其特征在于，该系统包括：基准参考板(1)、反光材料块组(2)、基准参考板支架(3)、激光测距传感器组(4)、加速度传感器单元(5)、测量控制器(6)，其中，

基准参考板(1)固定于基准参考板支架(3)上并与基准参考板支架(3)通过多轴方式连接，依据地质基准参考平面与测试环境平面的关系调整基准参考板支架(3)与基准参考板(1)之间的逆时针转角和后向仰角；

基准参考板(1)上固定有两条相互垂直且带有刻度的滑动导轨；

反光材料块组(2)由三个反光材料块组成，三个反光材料块按照几何垂直关系对齐安装在基准参考板(1)上的两条滑动导轨上，由滑动导轨上的刻度获得位于垂直点处的反光材料块分别与其他两个反光材料块之间的距离，作为初始参考距离输出给测量控制器(6)；

激光测距传感器组(4)由两个激光测距传感器(701)和(702)组成，用于参照两个激光测距传感器之间的距离调节基准参考板(1)上的滑动导轨，使安装在基准参考板(1)上的反光材料块组(2)位于激光测距传感器组(4)的测量范围内，获取两个激光测距传感器到基准参考板(1)上三个反光材料块之间的六个测量距离，并将六个测量距离输出给测量控制器(6)；

加速度传感器单元(5)安装在待测物体表面几何位置中心处，用于获取待测物体关于欧氏空间三个轴向的加速度矢量测量值；

测量控制器(6)通过防爆电缆与激光测距传感器组(4)和加速度传感器单元(5)相连，用于根据初始参考距离、激光测距传感器组(4)的测量值计算待测物体的偏向角、俯仰角，根据加速度传感器单元(5)的测量值计算待测物体的滚转角，并显示待测物体的方位角度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，基准参考板(1)两侧边线中心开孔以便与基准参考板支架(3)固定。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通过多轴方式连接是指，基准参考板支架(3)具有多条转轴与基准参考板(1)连接，以部署反光材料块的一侧作为基准参考板(1)的正面，基准参考板支架(3)通过转轴可将基准参考板(1)逆时针最大旋转90度，以基准参考板(1)向激光测距传感器方向为前向，基准参考板支架(3)通过转轴可将基准参考板(1)向后最大旋转90度。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三个反光材料块为同种材质、同样厚度、同样尺寸。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三个反光材料块在基准参考板(1)上呈直角坐标系布置，三个反光材料块构成直角三角形，反光材料块(201)位于直角处，两条带有刻度的滑动导轨分别由反光材料块(201)位置处沿直角边布置，反光材料块(202)和反光材料块(203)分别安装在两条滑动导轨的滑块上。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两个激光测距传感器分别安装在待测物体的两端。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光测距传感器激光发射方向朝向基准参考板(1)安装有反光材料块组(2)的一侧。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，为保证测量精度，所述两个激光测距传感器对齐，即两个激光测距传感器几何位置中心点所构成的直线与待测物体的边缘线平行。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量控制器为具备控制和浮点运算能力的计算设备，且具有键盘可以输入初始参考距离，并具有LED显示屏输出待测物体的方位角度。