光纤陀螺仪在井下钻孔定位中的应用研究

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1、万方数据论文编号：密级：公珏安徽理工大学硕士学位论文光纤陀螺仪在井下钻孔定位中的应用研究作者姓名：旦继扬专业名称：电力电王曼电力笾动研究方向：电力电王皇电左篮麴导师姓名：壶逡峻副麴援导师单位：塞邀堡工太堂答辩委员会主席：墨建论文答辩日期：Ⅶf‘降乡月吾f日安徽理工大学研究生处2014_q-6H／稻万方数据ADissertationinPowerElectronicsandPowerDrivesApplicationofFiber0pticGyroscopeinminedrilling●poslUonlng一Candidate：MaJiyangSuperviso

2、r：GaoJunlingCollegeofElectricalandInformationEngineeringAnHuiUniversityofScienceandTechnologyNo．168，ShungengRoad，Huainan，232001，P．R．CHINA万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塞徵堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡

3、献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位黻储张坶吼巡吐月』日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塞徽堡王太堂有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于塞徼堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学雠文作者始乌幼签字吼Ⅵ惜⋯日导师签名：禹徽、趁签字日期：阳c乒年否月y日万方数据摘要长期以来，钻孔定位～

4、直是一个比较特殊的测量任务，它的特点是分散性较大，高级控制点很难以覆盖，加之通视条件所限，给控制工作带来很大的困难，常规测绘方式测量很难解决，往往为了一个孔位要引入图根控制，这样需要占用大量的时间，消耗了大量的人力资源，造成管理成本的增加，同时也增加了井下的安全风险。针对日前这种状况，本文提出了一种基于光纤陀螺仪的井下定位系统来进行井下定位的方案。与传统的机械陀螺相比，光纤陀螺具有灵敏度高、预热时间短、重量轻、寿命长、动态范围大、造价低等优点，因此将光纤陀螺应用在定位仪中将具有以往定位仪所无法比拟的优势。随着光纤陀螺技术的不断发展，基于光纤陀螺的定位仪必将得到

5、越来越多的应用。本文首先介绍了钻孔定位技术的国内外研究现状及常用的定位系统方案。其次在详细介绍光纤陀螺仪的工作原理、检测原理的基础上，对几种基于光纤陀螺仪的定位方案进行详尽的说明与比较，确定采用单陀螺对称二位置定位方案。同时，针对基座扰动对系统定位精度影响的问题，在保证系统定位精度的前提下，从便于工程实现的角度出发，确定采用一种基于卡尔曼滤波的单陀螺对称测量定位算法，并完成了单陀螺对称二位置定位系统卡尔曼滤波器的设计工作。然后进行了钻孔定位系统主控制芯片的选择，建立系统的硬件结构，并对各个功能模块进行单独设计，主要包括光纤陀螺仪的选取，精密机械转台的设计，信号

6、采集及数据处理电路的设计，电源模块的设计以及JTAG仿真器接口电路的设计。在系统的硬件设计中，采用STM32F103RB作为主控制器。在完成系统硬件设计的基础上进行了系统的软件设计。最后，通过实验研究，验证了该定位系统的可行性。图【37】表【14】参[671关键词：光纤陀螺仪；萨格纳克(Sagnac)效应；卡尔曼滤波；STM32F103RB分类号：(TP273)万方数据AbstractForalongtime，drillingpositioninghasbeenaspecialmeasurementtasks,becauseitischaracterizedb

7、yalargedispersion，andadvancedcontrolpomisdifficulttocover．Aswellasthelimitationof-sightconditions，thesebringgreatdifficultiesincontrolwork．Conventionalwaytomeasuremappingisdifficulttosolvetheaboveproblems，ofteninordertointroduceaholerootcontrol，whichwouldtakealotoftimeandconsumealot

8、ofhumanresources，re