[发明专利]一种适用于光纤陀螺开孔定位仪的组合测量系统

权利要求书

1.一种适用于光纤陀螺开孔定位仪的组合测量系统，其特征在于，包括光纤陀螺、加速度计、捷联惯性测量单元、比较单元、用于测量光纤陀螺开孔定位仪测量点的地理位置的位置信息模块、用于测量光纤陀螺开孔定位仪静止时的速度约束的速度约束信息模块、卡尔曼滤波单元；所述光纤陀螺、加速度计均与捷联惯性测量单元的输入端连接，所述捷联惯性测量单元连接比较单元的输入端，所述位置信息模块和速度约束信息模块分别与比较单元的输入端连接，比较单元的输出端通过卡尔曼滤波单元后与捷联惯性测量单元的输入端连接；

所述光纤陀螺、加速度计分别将角速度信号、比力信号传送给捷联惯性测量单元，捷联惯性测量单元对角速度信号和比力信号进行捷联惯性导航解算后分别输出位置信号、速度信号给比较单元，比较单元将结算后的位置信号与光纤陀螺开孔定位仪测量点地理位置信号进行比较，将结算后的速度信号与光纤陀螺开孔定位仪的速度约束信号进行比较，比较后的信号通过卡尔曼滤波器进行卡尔曼滤波后反馈至捷联惯性测量单元，所述比较单元包括用于速度比较的比较单元A和用于位置比较的比较单元B，信息比较A单元输出的速度差值：

，

信息比较B单元输出的位置差值：

，

其中：

代表井下钻机光纤陀螺开孔定位仪捷联惯性导航算法解算的东向速度；

代表井下钻机光纤陀螺开孔定位仪捷联惯性导航算法解算的北向速度；

代表井下钻机光纤陀螺开孔定位仪捷联惯性导航算法解算的天向速度；

代表井下钻机光纤陀螺开孔定位仪捷联惯性导航算法解算的纬度；

代表井下钻机光纤陀螺开孔定位仪捷联惯性导航算法解算的经度；

代表井下钻机光纤陀螺开孔定位仪捷联惯性导航算法解算的高度；

代表井下钻机光纤陀螺开孔定位仪测量点的纬度；

代表井下钻机光纤陀螺开孔定位仪测量点的经度；

代表井下钻机光纤陀螺开孔定位仪测量点的高度；

所述卡尔曼滤波器的滤波基本方程为：

式(1)为连续系统的状态方程；式(2)为连续系统的量测方程；

对卡尔曼滤波器进行离散可得：

式(3)为系统离散化的状态方程；式(4)为系统离散化的量测方程；

其中：

为时刻状态变量，为时刻状态变量；

为时刻至一步转移阵；

为系统噪声驱动阵；

为系统激励噪声序列；

为时刻观测变量；

为量测阵；

为量测噪声序列；

状态变量选为：

式中：

表示当地地理坐标系下的位置误差轴分量，

表示当地地理坐标系下的位置误差轴分量，

表示当地地理坐标系下的位置误差轴分量，

表示当地地理坐标系下的速度误差轴分量，

表示当地地理坐标系下的速度误差轴分量，

表示当地地理坐标系下的速度误差轴分量，

表示方位角误差，

表示倾斜角误差，

表示滚转角误差，

一步转移矩阵为：

卡尔曼滤波器接收信息比较单元的输出、，作为观测量；

因此可得：量测阵为：

利用卡尔曼滤波器，实现状态量的实时最优估计。

2.根据权利要求1所述的适用于光纤陀螺开孔定位仪的组合测量系统，其特征在于，还包括与捷联惯性测量单元连接的显示器，用于显示钻机姿态信息。