[发明专利]测井探管三维实时姿态检测系统的检测方法

摘要

本发明公开了一种测井探管三维实时姿态检测系统，包括传感器组用于采集所述测井探管的原始方位角和倾角信息，包括三轴电子罗盘和三轴加速度传感器，该三轴电子罗盘的三个轴与三轴加速度传感器的三个轴同轴连接；以及微处理器通过I2C总线与所述传感器组相连，内嵌有数据融合定位解算算法，用于对所述传感器组采集的原始方位角和倾角信息进行实时解算，得到测井探管的实施姿态信息。同时，本发明还提供了相应的检测方法，通过本发明，可以在减少后续数据处理工作量的同时，有效提高检测的精度，具有很高的实用价值。

主权项

测井探管三维实时姿态检测系统的检测方法，其特征在于，所述的检测系统包括：传感器组：用于采集所述测井探管的原始方位角和倾角信息，包括三轴电子罗盘、三轴加速度传感器和用于对所述三轴电子罗盘和三轴加速度传感器进行动态补偿的三轴陀螺仪，所述三轴电子罗盘的三个轴与三轴加速度传感器的三个轴同轴连接；所述三轴陀螺仪三个轴与所述三轴电子罗盘的三个轴同轴连接；以及，微处理器：与所述传感器组相连，内嵌有数据融合定位解算算法，用于对所述传感器组采集的原始方位角和倾角信息进行实时解算，得到测井探管的实施姿态信息；所述的检测方法则包括以下步骤：(1)测井探管处于倾斜状态时，选用大地坐标系作为测井探管实时姿态信息检测时的参考坐标系；(2)将三轴电子罗盘、三轴加速度传感器和三轴陀螺仪连接，组成传感器组，并按照测井探管的三分量检波器的设置方式设置传感器组的三维坐标轴；(3)将传感器组与微处理器通过I2C总线连接；(4)利用三轴电子罗盘和三轴加速度传感器测得测井探管的原始姿态信息，然后由微处理器利用数据融合定位解算算法对该原始姿态信息进行数据融合与解算，并通过三轴陀螺仪对其进行动态补偿，得到最终的测井探管姿态信息；该步骤中，所述的测井探管姿态信息包括方位角ψ、俯仰角和翻滚角θ，三者的计算过程如下：(a)将测井探管的最终位置看作是从大地坐标通过一系列的旋转得到，每一次的旋转相当于一次坐标变换，沿不同轴向的旋转矩阵依次是：Rx=1000cosθsinθ0-sinθcosθ]]>Rz=cosψsinψ0-sinψcosψ0001]]>通过以下的旋转次序，将地球重力的作用折算到三轴加速度传感器的三个轴上，即：g|g|=Rx·Ry·Rz·001;]]>得到俯仰角和翻滚角θ的计算公式分别为：θ=tan-1AyAz;:]]>式中，Ax，Ay，Az为三轴加速度传感器三个轴的输出；(b)计算出俯仰角和翻滚角θ后，再由俯仰角和翻滚角θ按照下列公式计算方位角ψ：HY＝Hycosθ+Hzsinθ；ψ＝tan‑1(Hy/Hx)；式中，Hx、Hy、Hz为地磁x轴分量、地磁y轴分量、地磁z轴分量。