一种管道中心线测量的螺旋误差补偿方法及测量设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种管道中心线测量的螺旋误差补偿方法及测量设备，在管道测绘装置运行在管道中时，通过惯性装置获取所述管道测绘装置的角速率信息，所述惯性装置设置在所述管道测绘装置上；以及通过里程装置获取所述管道测绘装置的速度信息，所述里程装置设置在所述管道测绘装置上；基于所述角速率信息、所述速度信息和管道标定点的位置信息，获取所述管道测绘装置对应的螺旋误差；根据所述螺旋误差，对所述角速率信息和所述速度信息进行补偿；根据补偿后的所述角速率信息和所述速度信息，获取所述管道的中心线的轨迹数据。
【专利说明】一种管道中心线测量的螺旋误差补偿方法及测量设备

【技术领域】
[0001] 本发明涉及原油管道测量领域，具体涉及一种管道中心线测量的螺旋误差补偿方 法及测量设备。

【背景技术】
[0002] 现有技术中，通常会使用惯性导航系统来对管道中心线进行测量，将管道检测设 备运行在需要检测的管道中，通过所述管道检测设备上设置的惯性元件例如陀螺仪和加速 度计等测量出其运行的位置、姿态和加速度等参数、以及通过里程计来获取所述管道检测 设备的运行速度，经过计算后便可以获得所述管道检测设备的速度和位置，以此获取所需 的管道中心线位置。
[0003] 但是，在将管道检测设备运行在需要检测的管道时，由于惯性导航系统的定位精 度随时间的延长而降低，如此，当测量时间较长时，垂直于管道中心线方向的测量数据中存 在测量误差，该误差随着测绘系统行驶的里程的变化成增长趋势，其变化的幅值可达分米 级，因此会严重影响管道参数的测量精度。


【发明内容】

[0004] 本发明提供一种管道中心线测量的螺旋误差补偿方法及测量设备，能够对管道中 心线测量数据的测量误差进行补偿，使得补偿后的测量数据能够更准确，进而能够有效提 高测量数据的测量精度。
[0005] 本申请实施例提供了一种管道中心线测量的螺旋误差补偿方法，包括：
[0006] 在管道测绘装置运行在管道中时，通过惯性装置获取所述管道测绘装置的角速率 信息，所述惯性装置设置在所述管道测绘装置上；以及
[0007] 通过里程装置获取所述管道测绘装置的速度信息，所述里程装置设置在所述管道 测绘装置上；
[0008] 基于所述角速率信息、所述速度信息和管道标定点的位置信息，获取所述管道测 绘装置对应的螺旋误差；
[0009] 根据所述螺旋误差，对所述角速率信息和所述速度信息进行补偿；
[0010] 根据补偿后的所述角速率信息和所述速度信息，获取所述管道的中心线的轨迹数 据。
[0011] 可选的，所述基于所述角速率信息、所述速度信息和管道标定点的位置信息，获取 所述管道测绘装置对应的螺旋误差，具体包括：
[0012] 根据所述里程装置与所述惯性装置之间的安装误差、所述角速率信息和所述速度 信息，获取螺旋误差模型；
[0013] 将所述管道标定点的位置信息代入所述螺旋误差模型中，获取所述螺旋误差。
[0014] 可选的，所述根据所述里程装置与所述惯性装置之间的安装误差、所述角速率信 息和所述速度信息，获取螺旋误差模型，具体为：
[0015] 若所述里程装置与所述惯性装置在Z轴方向的安装误差角为d θ，以及在Y轴方向 的安装误差角度为dv，综合安装误差角为

【权利要求】
1. 一种管道中心线测量的螺旋误差补偿方法，其特征在于，包括： 在管道测绘装置运行在管道中时，通过惯性装置获取所述管道测绘装置的角速率信 息，所述惯性装置设置在所述管道测绘装置上；以及 通过里程装置获取所述管道测绘装置的速度信息，所述里程装置设置在所述管道测绘 装置上； 基于所述角速率信息、所述速度信息和管道标定点的位置信息，获取所述管道测绘装 置对应的螺旋误差； 根据所述螺旋误差，对所述角速率信息和所述速度信息进行补偿； 根据补偿后的所述角速率信息和所述速度信息，获取所述管道的中心线的轨迹数据。
2. 如权利要求1所述的螺旋误差补偿方法，其特征在于，所述基于所述角速率信息、 所述速度信息和管道标定点的位置信息，获取所述管道测绘装置对应的螺旋误差，具体包 括： 根据所述里程装置与所述惯性装置之间的安装误差、所述角速率信息和所述速度信 息，获取螺旋误差模型； 将所述管道标定点的位置信息代入所述螺旋误差模型中，获取所述螺旋误差。
3. 如权利要求2所述的螺旋误差补偿方法，其特征在于，所述根据所述里程装置与所 述惯性装置之间的安装误差、所述角速率信息和所述速度信息，获取螺旋误差模型，具体 为： 若所述里程装置与所述惯性装置在Z轴方向的安装误差角为d0，以及在Y轴方向的安 装误差角度为dv，综合安装误差角为则所述管道测绘装置在运行时的垂向速度误差、 侧向速度误差与滚动角的关系模型为：
其中，V用于表示所述管道测绘装置的速度，《用于表示所述管道测绘装置的旋转的 角速率，t用于表示所述管道测量装置在所述管道中的运行时间； 将线性关系模型代入所述公式（1)进行积分，获取所述螺旋误差模型，其中，所述线性 关系模型为所述角速率信息和所述速度信息之间的关系模型； 所述线性关系模型为：
所述螺旋误差模型为：
其中，Yt 时刻的滚动角；Y(l为初始时刻的滚动角；Ky为所述里程装置与所述惯性 装置在Y轴方向的螺旋误差振幅，Kz为所述里程装置与所述惯性装置在Z轴方向的螺旋误 差振幅。
4. 如权利要求3所述的螺旋误差补偿方法，其特征在于，所述将所述管道标定点的位 置信息代入所述螺旋误差模型中，获取所述螺旋误差，具体为： 将所述管道标定点的位置信息代入所述螺旋误差模型中，获取Ky和Kz的值。
5. 如权利要求4所述的螺旋误差补偿方法，其特征在于，所述根据所述螺旋误差，对所 述角速率信息和所述速度信息进行补偿，具体包括： 令孙A =[孙(:'as'Xy其中， ?、
则可知：
当在水平放置的管道中进行测量时，垂直方向的补偿方法为：
其中，Y为滚动角，S为补偿螺旋误差前的位置信息，歹为补偿螺旋误差后的位置信 息，为惯性导航系统的姿态矩阵。
6. -种管道中心线测量设备，其特征在于，包括： 角速率获取单元，用于在管道测绘装置运行在管道中时，通过惯性装置获取所述管道 测绘装置的角速率信息，所述惯性装置设置在所述管道测绘装置上； 速度获取单元，用于通过里程装置获取所述管道测绘装置的速度信息，所述里程装置 设置在所述管道测绘装置上； 螺旋误差获取单元，用于基于所述角速率信息、所述速度信息和管道标定点的位置信 息，获取所述管道测绘装置对应的螺旋误差； 补偿单元，用于根据所述螺旋误差，对所述角速率信息和所述速度信息进行补偿； 轨道数据获取单元，用于根据补偿后的所述角速率信息和所述速度信息，获取所述管 道的中心线的轨迹数据。
【文档编号】G01C21/16GK104266664SQ201410510356
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】李睿, 冯庆善, 刘成海, 赵晓明, 陈朋超, 张海亮, 韩小明 申请人:中国石油天然气股份有限公司