光纖陀螺儀在井下鉆孔定位中的應(yīng)用研究.pdf

1、長期以來，鉆孔定位一直是一個(gè)比較特殊的測量任務(wù)，它的特點(diǎn)是分散性較大，高級(jí)控制點(diǎn)很難以覆蓋，加之通視條件所限，給控制工作帶來很大的困難，常規(guī)測繪方式測量很難解決，往往為了一個(gè)孔位要引入圖根控制，這樣需要占用大量的時(shí)間，消耗了大量的人力資源，造成管理成本的增加，同時(shí)也增加了井下的安全風(fēng)險(xiǎn)。
　　針對(duì)目前這種狀況，本文提出了一種基于光纖陀螺儀的井下定位系統(tǒng)來進(jìn)行井下定位的方案。與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺相比，光纖陀螺具有靈敏度高、預(yù)熱時(shí)間短、重

2、量輕、壽命長、動(dòng)態(tài)范圍大、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，因此將光纖陀螺應(yīng)用在定位儀中將具有以往定位儀所無法比擬的優(yōu)勢。隨著光纖陀螺技術(shù)的不斷發(fā)展，基于光纖陀螺的定位儀必將得到越來越多的應(yīng)用。
　　本文首先介紹了鉆孔定位技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及常用的定位系統(tǒng)方案。其次在詳細(xì)介紹光纖陀螺儀的工作原理、檢測原理的基礎(chǔ)上，對(duì)幾種基于光纖陀螺儀的定位方案進(jìn)行詳盡的說明與比較，確定采用單陀螺對(duì)稱二位置定位方案。同時(shí)，針對(duì)基座擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)定位精度影響的問題，在保證

3、系統(tǒng)定位精度的前提下，從便于工程實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā)，確定采用一種基于卡爾曼濾波的單陀螺對(duì)稱測量定位算法，并完成了單陀螺對(duì)稱二位置定位系統(tǒng)卡爾曼濾波器的設(shè)計(jì)工作。然后進(jìn)行了鉆孔定位系統(tǒng)主控制芯片的選擇，建立系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，并對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，主要包括光纖陀螺儀的選取，精密機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理電路的設(shè)計(jì)，電源模塊的設(shè)計(jì)以及JTAG仿真器接口電路的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，采用STM32F103RB作為主控制器。在完成系統(tǒng)