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比較特殊的測量任務(wù)，它的特點是分散性較大，高級控制點很難以覆蓋，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，往往為了一個孔位要引入圖根控制，這樣需要占用大量的時間，消耗了大量的人力資源，造成管理成本的增加，同時也增加了井下的安全風(fēng)險。
　　針對目前這種狀況，本文提出了一種基于光纖陀螺儀的井下定位系統(tǒng)來進行井下定位的方案。與傳統(tǒng)的機械陀螺相比，光纖陀螺具有靈敏度高、預(yù)熱時間短、重

2、量輕、壽命長、動態(tài)范圍大、造價低等優(yōu)點，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，對幾種基于光纖陀螺儀的定位方案進行詳盡的說明與比較，確定采用單陀螺對稱二位置定位方案。同時，針對基座擾動對系統(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稱測量定位算法，并完成了單陀螺對稱二位置定位系統(tǒng)卡爾曼濾波器的設(shè)計工作。然后進行了鉆孔定位系統(tǒng)主控制芯片的選擇，建立系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，并對各個功能模塊進行單獨設(shè)計，主要包括光纖陀螺儀的選取，精密機械轉(zhuǎn)臺的設(shè)計，信號采集及數(shù)據(jù)處理電路的設(shè)計，電源模塊的設(shè)計以及JTAG仿真器接口電路的設(shè)計。在系統(tǒng)的硬件設(shè)計中，采用STM32F103RB作為主控制器。在完成系統(tǒng)