基于惯性导航技术的管道检测地理坐标定位方法研究

发布时间：2022-07-03 22:17

　　管道作为能源输送的重要载体,广泛应用于石油、天然气的运输。管道在运行过程中,因运送物料、自然环境和人为因素等影响,会产生腐蚀、裂纹等缺陷,定期进行管道检测并实现管道完整性管理,有利于保证管道安全运行、防止重大事故的发生。基于惯性导航技术的管道检测地理坐标定位,可与管道内检测或管道清管工作同时进行,测量整个管道的地理坐标定位信息,并通过结合管道缺陷检测系统的检测结果,实现对管道缺陷及特征的精准定位。在惯性导航系统输出的测量数据中,除了可以解算得到整条管道的轨迹外,还记录了整个管道检测过程中检测器运行状态发生改变的每一个细节,包含了大量潜在的管道特征信息有待进一步挖掘。本文研究了惯性导航技术基础理论和基于捷联式惯性导航技术的管道轨迹解算原理及相关算法,采用分段解算的手段对地理坐标定位误差进行修正。在此基础上,采用惯性导航技术进行独立的管道弯头和管道焊缝定位及相关参数解算。通过研究管道弯头和管道焊缝的特征,建立特征参数解算模型;利用惯性测量单元及里程计的输出信息,研究管道弯头和管道焊缝的定位方法;推导三维空间角度合成算法并给出管道弯头角度、曲率半径和曲率的计算方法;研究管道弯头起始处姿态解算... 

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 管道内检测技术的研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 管道检测地理坐标定位技术的研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 论文的研究内容与章节安排
        1.4.1 论文的研究内容
        1.4.2 论文的章节安排
第2章 惯性导航技术与管道检测地理坐标定位原理
    2.1 惯性导航技术及其数学描述
        2.1.1 惯性导航系统的基本坐标系
        2.1.2 惯性导航系统的主要参数
        2.1.3 惯性导航系统坐标系间的变换
    2.2 管道检测地理坐标定位系统
        2.2.1 捷联式惯性导航系统
        2.2.2 管道内检测系统与管道检测地理坐标定位系统
        2.2.3 检测器坐标系统
    2.3 管道检测地理坐标定位方法
    2.4 本章小结
第3章 基于惯性导航技术的管道特征点定位与参数解算
    3.1 MATLAB数学软件
        3.1.1 软件特性
        3.1.2 涉及到的相关函数
    3.2 数据预处理
        3.2.1 数据预处理原理
        3.2.2 数据预处理程序
    3.3 管道焊缝定位方法
        3.3.1 管道焊缝定位原理
        3.3.2 管道焊缝定位程序
    3.4 管道弯头定位方法
        3.4.1 管道弯头定位原理
        3.4.2 管道弯头定位程序
    3.5 管道弯头参数解算方法
        3.5.1 弯头参数解算原理与模型
        3.5.2 管道弯头角度计算算法
        3.5.3 管道弯头走向解算算法
        3.5.4 管道弯头参数解算程序
    3.6 特征点匹配方案
    3.7 本章小结
第4章 实验验证与误差分析
    4.1 含有标准管道弯头的管段实验
        4.1.1 实验参数
        4.1.2 数据分析与预处理
        4.1.3 管道弯头定位
        4.1.4 管道弯头参数解算与误差分析
    4.2 管道弯头工程实践数据解析
        4.2.1 工程参数
        4.2.2 数据分析与预处理
        4.2.3 管道弯头解算结果与误差分析
    4.3 管道焊缝工程实践数据解析
        4.3.1 工程参数
        4.3.2 数据分析与预处理
        4.3.3 管道焊缝定位结果与误差分析
    4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
附录A 程序清单
    A.1 测量数据标准化
    A.2 结合限制条件确定管道焊缝
    A.3 管道弯头参数计算
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于低成本MEMS惯性器件的车载短时导航算法研究[J]. 杜思远,李杰,郑涛,许廷金,魏晓凯.  仪表技术与传感器. 2018(11)
[2]一种在役管道弯头走向参数测量计算方法[J]. 杨金生,邱城,刘争,张菊,胡铁华,李岩,史瑞龙.  油气储运. 2018(12)
[3]基于短期数据融合的自主三维导航系统[J]. 陈莹超,熊继军,周兆英,谭秋林,李增彦.  仪表技术与传感器. 2017(01)
[4]管道惯性测绘原始数据迭代去噪算法[J]. 靳鹏,杨理践,高松巍.  无损检测. 2016(03)
[5]采用MEMS惯导的小口径管道内检测定位方案可行性研究[J]. 牛小骥,旷俭,陈起金.  传感技术学报. 2016(01)
[6]基于多传感器数据融合的长输埋地管道中心线测量[J]. 李睿,冯庆善,蔡茂林,李海军,张海亮,刘成海,赵晓明.  石油学报. 2014(05)
[7]CGCS2000及WGS84坐标系若干问题探讨及应对策略[J]. 林吉兆,贾登科,武警.  水运工程. 2014(02)
[8]基于组合导航技术的管道地理坐标定位算法[J]. 杨理践,沈博,高松巍.  沈阳工业大学学报. 2014(01)
[9]WGS84、北京54、高斯-克吕格坐标系转换算法[J]. 陈立颂,任继山.  上海航天. 2013(05)
[10]基于RTK的机场坐标测量误差分析[J]. 郑卫锋,孙奉劼,李锡文.  全球定位系统. 2013(05)

博士论文
[1]管道地理坐标测量系统的误差校正方法研究[D]. 李晖.沈阳工业大学 2015
[2]输气管道内检测器设计及理论研究[D]. 刘保余.中国石油大学 2010
[3]自主海底管道机器人智能控制关键技术研究[D]. 王忠巍.上海交通大学 2010

硕士论文
[1]基于低精度惯导系统的短距离管道坐标测量方法研究[D]. 范存全.沈阳工业大学 2018
[2]惯性导航定位系统数据处理技术的研究[D]. 李振.沈阳工业大学 2007



本文编号：3655748