[发明专利]一种两轴光纤陀螺连续测斜系统的实现方法

摘要

本发明是一种两轴光纤陀螺连续测斜系统的实现方法，用于石油、地矿行业。本发明针对测量空间不足的问题，采用的惯性测量单元包括两个光纤陀螺仪和三个加速度计，利用三个加速度计测量获得载体坐标系中的比力，利用两个光纤陀螺仪测量获得载体坐标系xb和yb轴上的角速度，然后计算获取载体坐标系中载体坐标系相对于导航坐标系zb轴的角速度，再利用载体坐标系中载体坐标系相对于导航坐标系的角速度进行四元数更新，获得捷联姿态矩阵，实时解算方位角、井斜角和工具面角。本发明减小了测斜仪的体积、重量和功耗，并实现了连续测斜，可更加适用于石油套管井测斜环境中，具有实际应用价值并将能产生良好的经济效益。

主权项

一种两轴光纤陀螺连续测斜系统的实现方法，采用2个单自由度光纤陀螺仪和3个加速度计构成惯性测量单元；设置导航坐标系oxnynzn为当地地理坐标系，设置固联于测斜仪的载体坐标系为oxbybzb，zb沿测斜仪轴线指向井口，xb和yb轴组成平面垂直于井孔轴线、并与zb组成右手坐标系；其特征在于，所述的两轴光纤陀螺连续测斜系统的实现方法包括如下步骤：步骤1，利用3个加速度计测量获得载体坐标系中的比力，利用2个光纤陀螺仪测量获得载体坐标系xb和yb轴上的角速度，然后获取载体坐标系中载体坐标系相对于导航坐标系zb轴的角速度ωnbzb(tk)=fibzb(tk)(ωnbxb(tk)fibxb(tk)+ωnbyb(tk)fibyb(tk))fibxb(tk)2+fibyb(tk)2+arctan(-fibyb(tk+1)fibxb(tk+1))-arctan(-fibyb(tk)fibxb(tk))ΔT]]>其中，tk表示第k次测量的时刻，和分别为第k次加速度计在载体坐标系三轴上测量的比力，和为第k次测量中导航坐标系在三轴xb、yb和zb轴上的角速度，和分别为第k+1次加速度计在载体坐标系xb和yb轴上测量的比力，ΔT为两次测量之间的时间差；步骤2，利用和进行四元数更新，获得载体坐标系变换到导航坐标系的捷联姿态矩阵进而根据捷联姿态矩阵实时解算得到方位角、井斜角和工具面角。