突变状态下的随钻测量信号滤波处理算法

发布时间：2021-10-24 04:09

　　为减小随机的突变信号对姿态解算精度的影响,提出一种自调节突变滤波（SACF）算法。构建随钻测量系统及动态测量方程;通过突变模型判断观测值是否发生突变并设计滤波算法;设计模拟和实际钻进实验,并将所提算法性能与未滤波效果进行比较。实验结果表明:所提算法可以有效处理强干扰环境中突变信号干扰,提高系统测量精度。 

【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(10)CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

MEMS惯性传感器安装示意

为验证钻进过程中算法的动态性能，建立了大理石、花岗岩、青石等三层不同地质的实验台，模拟钻具在不同地质情况下的钻进信号。将MIMU固定于钻杆上部。设定初始值P0=0.003 2,Q=0.1,R=1。采用钻进时钻具破岩的强振动模拟井下振动信号，并在传感器附近放置一块磁铁并不断变动磁铁位置模拟井下随机磁干扰。图2为实际钻井数据和经过滤波后解算得到的方位角。可以看出，原始数据计算得到的方位角曲线波动较大，最大的方位角达到3.13°。而采用提出的自调节突变滤波算法可以将方位角控制在±0.37°，误差明显减小。3.2 实钻实验

为进一步验证算法的性能，特选取焦煤集团某矿在稳定的垂直段钻进数据。以滤波前后解算的井斜角为例，钻进时导向工具处于稳直状态。图3为实际钻井数据和经过滤波后解算得到的井斜角。可以看出，导向工具在稳定的垂直段工作状态下，理论上井斜角应控制在0°左右，但原始数据计算得到的井斜角曲线波动较大，最大井斜角甚至达到12.04°，显然误差太大。而采用提出的自调节突变滤波算法可以将井斜角控制在±1.55°，误差明显减小。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于极大似然估计的新息自适应滤波算法[J]. 张玉龙,王茁,杨巍.  传感器与微系统. 2018(01)
[2]互补滤波和卡尔曼滤波的融合姿态解算方法[J]. 张栋,焦嵩鸣,刘延泉.  传感器与微系统. 2017(03)
[3]抗差自适应滤波的导向钻具动态姿态测量方法[J]. 高怡,汪跃龙,程为彬.  中国惯性技术学报. 2016(04)
[4]低成本微惯组/磁强计组合随钻测量系统设计[J]. 张春熹,徐美宝,林铁,程世超.  石油机械. 2015(02)
[5]基于修正卡尔曼滤波的目标跟踪[J]. 杨永建,樊晓光,王晟达,禚真福,徐洋.  系统工程与电子技术. 2014(05)
[6]动力定位系统自适应滤波技术[J]. 齐国鹏,俞孟蕻,袁伟.  舰船科学技术. 2013(10)

博士论文
[1]水平定向钻进随钻测量方法及定位技术研究[D]. 徐涛.国防科学技术大学 2006



本文编号：3454547