[发明专利]一种适用于光纤陀螺开孔定位仪的组合测量方法

说明书

本发明涉及测量技术领域，公开了一种适用于光纤陀螺开孔定位仪的组合测量方法。所述组合测量方法为通过利用井下钻机测量点地理位置信息和钻机作业特有的速度约束信息与光纤陀螺开孔定位仪实时采集的惯性信息进行信息融合处理，以定位开孔位置。本发明通过进行信息融合可有效提高井下钻机光纤陀螺开孔定位仪的测量精度，能够在使用中等精度惯性测量器件的条件下实现高精度的组合测量系统，降低了井下钻机光纤陀螺开孔定位仪的加工成本。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，更具体地，涉及一种光纤陀螺开孔定位仪的组合测量方法。

背景技术

安全生产是煤矿开采的必要条件，采煤前需对煤层钻孔进行瓦斯抽放。这就要求在井下钻探大量的瓦斯抽采孔。为保证井下安全以及较高的瓦斯抽采率，要求施工钻机按照预先设计的方位角与俯仰角进行打孔作业。因此在钻孔前，必须精确测量钻机钻杆的姿态信息，以保证钻机钻杆姿态最终调整到预先设计的方位角与俯仰角。

目前，公知的井下钻机方位角、俯仰角的确定是靠人工测量的方式来完成。其借助于巷道本身的方位角，通过人工投影与几何测量的方法来确定井下钻机的姿态信息。这种人工测量的方法缺点明显：耗费大量人力、测量时间长、测量误差大，难以满足快速精确测量的实际要求。为了克服人工测量方法的不足，采用广泛应用于航空航天的惯性测量技术的光纤陀螺开孔定位，测量井下钻机钻杆的姿态角，可有效提高作业效率。然而高精度的惯性测量器件成本高，且因惯性测量技术原理的局限性，井下钻机光纤陀螺开孔定位仪纯惯性测量方法的测量误差随时间逐渐积累，对井下钻机光纤陀螺开孔定位仪的测量精度造成严重影响，轻则影响瓦斯抽采量，重则威胁煤矿工人的安全。

惯性测量分为平台式和捷联式惯性测量，捷联式惯性测量是将陀螺和加速度计直接固连在机体上的一种惯性测量方式。捷联式惯性测量是用数学平台取代了平台式惯性测量中的物理平台而进行测量的一种模式。捷联式惯性测量具有机械结构简单、尺寸小、相对造价较低，但由于陀螺和加速度计直接固连在机体上，导致陀螺和加速度计的输入动态范围较大，对选用的陀螺和加速度计提出了更好的要求，此外选用数学平台代替物理平台对数据处理用的计算机要求较高。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种克服纯惯性测量缺点，实现开孔定位仪的高精度测量、且测量成本低的适用于煤矿井下钻机光纤陀螺开孔定位仪的捷联惯性组合测量方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：提供一种适用于光纤陀螺开孔定位仪的组合测量方法，通过利用井下钻机测量点地理位置信息和钻机作业特有的速度约束信息与光纤陀螺开孔定位仪实时采集的惯性信息进行信息融合处理，以定位开孔位置。

进一步地，具体包括以下步骤：

S1将井下钻机光纤陀螺开孔定位仪测量点的地理位置信息、钻机作业特有的速度约束信息分别与光纤陀螺开孔定位仪实时采集的钻机位置信息和速度信息进行比较，得到差值信号；

S2.通过步骤S1中的差值信号获得补偿信号；

S3.将步骤S2中的补偿信号对测量的钻机位置信息和速度信息误差信息进行估计和在线修正，对测量的误差进行实时补偿，实现井下钻机光纤陀螺开孔定位仪的高精度测量。

进一步地，所述步骤S1中，所述钻机位置信息和速度信息分别通过捷联惯性导航算法解算后输出。