深海管道位姿绳测量法不确定度分析与实验研究

发布时间：2020-06-07 08:24

【摘要】：管道位姿测量系统是测量水下管道相对位姿的关键设备,在水下回接作业中有着广泛的应用。课题的前期研究为国家“863”计划重大专项“深水管道铺设技术”中的子课题“深水回接位姿精确测量设备样机研制”。本课题研究目的在于在基于被测管道定位的深水管道位姿测量系统研究的基础上,基于误差分析理论中的不确定度理论,以辅助拉绳测量法为研究对象,结合水下拉绳测量装置作业方式,进行海底两管道间相对距离、方位多参数测量的不确定性分析,寻找其主要来源,求解出影响多参数测量不确定度的主要分量并对其进行相应调整。提出合理的测量装置结构以及合适的评定方法,从而以最佳方式估计被测量值,满足水下工程测量施工要求的精度指标。本文对国内外基于拉绳测量法的管道位姿测量技术的研究现状进行分析。利用不确定度理论对基于管道定位的深海管道位姿测量系统的不确定度进行分析与评定,并通过对前期测量数据评定的对比分析确定对测量精度影响较大的分量。通过对不确定度分量的分析与调整提出基于法兰定位的深海管道位姿测量系统。结合设计要求制定基于法兰定位的测量系统总体方案,并完成实验样机与上位机监控界面的设计,为进一步理论分析求解与实验样机的设计提供依据。本文分析了测量绳的水下力学模型,首先采用线性波理论与莫里森方程对波浪载荷对测量绳的影响进行求解;其次对测量绳的水下抛物线与悬链线模型进行对比分析,研究控制模型误差的精度参数。最后基于过渡矩阵算法对基于法兰定位的管道位姿测量系统的求解进行研究,得到管道相对距离与位姿的理论求解方法,为工程样机实验奠定理论基础。本文通过基于法兰定位的管道位姿测量系统的工程样机实验对理论求解方法与实际测量精度进行验证。通过初始化实验、绳长检测机构实验以及角度测量机构实验分别对测量绳长度、各水平、俯仰摆角以及正交倾角进行测量,验证了相关功能单元的可靠性。通过综合位姿测量实验,验证了该测量系统在保证测量精度的前提下可较好地降低测量不确定度。
【图文】：

第 1 章 绪论对换能器校准要求较高。长基线系统对于大面积的测量区域可以得到很高的相对定位精度，且换能器易于安装。但该系统复杂，较昂贵，操作繁琐复杂，并且需要对海底声基阵进行严格校准测量以及较长时间进行布设与回收基阵[29-30]。除以上三种基本的定位系统形式外，通过将不同系统组合，可利用各系统的优势提升定位精度以及应用范围。常用组合包括超短基线与长基线组合系统、短基线与长基线组合系统等[31-33]。表 1.1 水声定位技术分类定位类型 测量数据 基元位置 基线长度 导航范围LBL 距离 海底或海面 100~6000m 5~10kmSBL 时间差 船底 1~50m≤10kmUSBL 相位差 船底≤1m≤1km

第 1 章 绪论对换能器校准要求较高。长基线系统对于大面积的测量区域可以得到很高的相对定位精度，且换能器易于安装。但该系统复杂，较昂贵，，操作繁琐复杂，并且需要对海底声基阵进行严格校准测量以及较长时间进行布设与回收基阵[29-30]。除以上三种基本的定位系统形式外，通过将不同系统组合，可利用各系统的优势提升定位精度以及应用范围。常用组合包括超短基线与长基线组合系统、短基线与长基线组合系统等[31-33]。表 1.1 水声定位技术分类定位类型 测量数据 基元位置 基线长度 导航范围LBL 距离 海底或海面 100~6000m 5~10kmSBL 时间差 船底 1~50m≤10kmUSBL 相位差 船底≤1m≤1km
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P756.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 肖权;乐绪鑫;任岩;王瑞清;谢广明;;基于轨迹生成法的机器鱼位姿控制研究[J];机械设计;2013年08期

2 王雪松;郝名林;程玉虎;李明;;基于差分进化的并联机器人位姿正解[J];中国矿业大学学报;2008年05期

3 陆兴华;陈俊祥;刘铭原;;基于模糊滑模的六足蛇形臂机器人的末端位姿控制[J];传感器与微系统;2020年01期

4 刘文韬;曾励;张帆;竺志大;白文鑫;;基于光学测量技术的球形电机位姿检测方法研究[J];组合机床与自动化加工技术;2020年01期

5 刘宝华;曹海龙;周伟科;;汽车电动座椅出厂位姿调整方法研究[J];工程设计学报;2018年05期

6 王一;赵进进;金爽;张ng涛;;基于锥孔靶标的机器人末端位姿间接测量方法[J];中国测试;2017年03期

7 梁书立;冯渭春;;空间机械手末端位姿修正模型构建方法[J];工业仪表与自动化装置;2017年03期

8 严国全;张学锋;余利;李博;叶荫球;;乒乓球机器人球拍位姿的确定[J];工业控制计算机;2013年04期

9 沙晶晶;陈志平;施浒立;吕兴荣;;基于悬丝机构的目标飞行物位姿解算分析与实现[J];机械科学与技术;2007年06期

10 尚洋;孙晓亮;张跃强;李由;于起峰;;三维目标位姿跟踪与模型修正[J];测绘学报;2018年06期

相关会议论文 前10条

1 沙晶晶;陈志平;施浒立;吕兴荣;;基于悬丝机构的目标飞行物位姿解算分析与实现[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年

2 刘玉;陈凤;王盈;黄建明;魏祥泉;;基于激光雷达的航天器相对位姿测量技术研究[A];国防光电子论坛第二届激光雷达成像探测技术及应用研讨会论文集[C];2015年

3 吴勇;郝矿荣;丁永生;张淑平;;基于视觉位姿的机器人测速系统[A];第三届中国智能计算大会论文集[C];2009年

4 田原;;基于机器视觉的空间位姿检测系统性能改进的研究[A];第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2012年

5 郝颖明;朱枫;;视觉位姿测量中的点状目标中心自适应定位方法[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年

6 叶榛;项安波;陶品;朱绍文;;基于PSD的动态位姿检测技术[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集（下册）[C];1998年

7 刘玺;方勇纯;张雪波;;基于单应矩阵的位姿估计方法及应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

8 鲍官军;张立彬;杨庆华;计时鸣;;气动柔性球关节的位姿测量系统研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

9 王逍;师鹏;温昶煊;赵育善;;非合作目标近距离停靠的自适应位姿联合控制[A];第36届中国控制会议论文集（C）[C];2017年

10 熊凯;魏春岭;;基于自适应极大后验估计的航天器相对位姿确定[A];第36届中国控制会议论文集（D）[C];2017年

相关重要报纸文章 前2条

1 本报记者 鹿慰;“机器人”进驻掘进面[N];中国煤炭报;2013年

2 赵琼;不同药物喝水有别[N];医药养生保健报;2004年

相关博士学位论文 前10条

1 王昱;航天器临近操作位姿一体化控制若干问题研究[D];中国科学技术大学;2019年

2 周鼎;航天器近距离接近多约束位姿同步规划与控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

3 彭键清;空间翻滚目标的位姿测量及其双臂捕获机器人的轨迹规划[D];哈尔滨工业大学;2018年

4 尚轲;高轨非合作慢旋失稳空间目标位姿测量方法研究[D];华中科技大学;2018年

5 赵丽科;单目视觉的刚体运动目标位姿测量方法研究[D];武汉大学;2018年

6 李蒙;锥形诱饵飞行位姿视觉测量图像处理技术研究[D];北京理工大学;2016年

7 张霖;液压支架自主跟机关键技术研究[D];中国矿业大学;2017年

8 赵金涛;显微CT系统标定关键技术的研究[D];天津大学;2017年

9 朱笑丛;气动肌肉并联关节高精度位姿控制研究[D];浙江大学;2007年

10 陶云飞;掘进机位姿激光自动测量方法及系统研究[D];中国矿业大学(北京);2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 李宁;基于单目视觉的目标位姿测量技术研究[D];北京理工大学;2016年

2 杨文朔;基于八调整器的船体分段位姿调整系统研究[D];华中科技大学;2019年

3 李会芹;球面并联仿生髋关节的运动学控制及标定研究[D];燕山大学;2019年

4 张宪朝;基于变形补偿的飞机调姿与误差评估[D];上海交通大学;2016年

5 胡学东;微惯导系统复合标定与多传感器数据融合位姿测量方法研究[D];沈阳理工大学;2019年

6 黄家豪;基于多模态的空间定位系统研究与实现[D];浙江工业大学;2019年

7 尹陆强;基于STM32的低成本位姿测量系统设计[D];西安工业大学;2019年

8 倪龙海;基于头部位姿调控的下肢助力外骨骼设计与系统仿真[D];哈尔滨工程大学;2019年

9 兰荻;深海管道位姿绳测量法不确定度分析与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2019年

10 焦可辉;纵轴式掘进机断面成形技术研究[D];西安科技大学;2019年

本文编号：2701141