[发明专利]旋转导向稳定平台重力工具面角动态测量方法及装置

权利要求书

1.一种旋转导向稳定平台重力工具面角动态测量方法，其特征在于，含有以下步骤：

(一)在稳定平台上安装主加速度计、副加速度计、三轴磁通门传感器和陀螺仪，所述主加速度计的XZ轴平面与钻井导向工具的装置面重合，所述副加速度计的XZ轴平面与所述主加速度计的XZ轴平面呈夹角，所述三轴磁通门传感器位于所述主加速度计的一端，且所述三轴磁通门传感器的XZ轴平面与钻井导向工具的装置面重合，所述陀螺仪的敏感轴与所述稳定平台轴线平行；

(二)稳定平台运动时，主加速度计实时测量所述主加速度计所在处稳定平台的三轴加速度分量，副加速度计实时测量所述副加速度计所在处稳定平台的三轴加速度分量，三轴磁通门传感器测量所述三轴磁通门传感器所在处稳定平台的三轴磁场分量；陀螺仪实时测量所述陀螺仪所在点处围绕稳定平台轴线转动的角速率；

(三)对主加速度计测量的Y轴测量值和Z轴测量值副加速度计测量的Y轴测量值和Z轴测量值三轴磁通门传感器测量的Y轴测量值b_y和Z轴测量值b_z、陀螺仪测量的测量值ω_g进行前置滤波处理，滤除噪声后得到估计值

(四)判定主加速度计和副加速度计的工作状态以及井下工况的振动情况；若主加速度计和副加速度计均正常工作且振动强度处于正常范围时，采用双加速度计重力工具面角解算方法解算得到重力工具面角β_a；若主加速度计和副加速度计中某一个故障且振动强度处于正常范围时，采用单加速度计重力工具面角解算方法解算得到重力工具面角β_g；若主加速度计和副加速度计均故障或振动强度超过正常范围时，判断三轴磁通门传感器是否正常工作，若三轴磁通门传感器正常工作，采用磁通门重力工具面角解算方法解算得到重力工具面角β_b，若三轴磁通门传感器故障，则工具面角无法正常解算，需起钻维修；

(五)判定陀螺仪是否工作正常，若陀螺仪工作正常，通过互补滤波融合步骤(四)解算的重力工具面角β_a或β_g或β_b和陀螺仪测量值ω_g的估计值得到互补滤波器重力工具面角β_c，将互补滤波器重力工具面角β_c作为最终重力工具面角测量值，若陀螺仪故障，则直接采用步骤(四)解算的重力工具面角β_a或β_g或β_b作为最终重力工具面角测量值β。

2.如权利要求1所述的旋转导向稳定平台重力工具面角动态测量方法，其特征在于，双加速度计重力工具面角解算方法解算得到重力工具面角的具体步骤如下：

记稳定平台半径为R，主加速度计Y轴和Z轴的测量误差项为副加速度计Y轴和Z轴的测量误差项为则主加速度计Y轴和Z轴的测量值以及副加速度计Y轴和Z轴的测量值满足如下测量方程：

式中，g为重力加速度，β_a为重力工具面角，为稳定平台转动角加速度，ω为稳定平台转动角速率，γ为副加速度计的XZ轴平面与主加速度计的XZ轴平面的夹角，0°<γ≤360°；

忽略测量的误差项，整理公式(1)得到：

通过解算公式(2)得到重力工具面角β_a。