基于捷联惯性导航的非开挖管道位置检测系统

2018-02-05，，，

计算机测量与控制 2018年1期

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(中国计量大学机电工程学院，杭州 310018)

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城市地下管线是运输水、油气、热力等流体的重要载体，管道输运是否正常运行是关乎民生安全和国民经济发展的重大问题。地下管道泄漏不仅带来巨大经济损失，甚至会造成重大环境污染和人员伤亡事故[1]。

非开挖技术因其经济、环保、安全、高效等特点得到广泛应用，加速了管道运输业的发展[2]。非开挖技术敷设的管道往往掩埋深度较大，而且常出现穿过河流、湖泊等情况，加大了管道探测难度，给桥梁施工和管道并行敷设带来极大不便。目前常用的地下管道位置探测方法有电磁感应法、地质雷达法、高密度电法和高精度磁测法[3]。但对于埋深在5米以下或穿过河流、湖泊的管道，应用以上方法探测难以达到精度要求。为此，研究有效的非开挖管道位置检测系统有很大的现实意义。

为解决非开挖管道探测深度大和环境干扰的问题，本文基于捷联惯性导航原理设计一种非开挖管道位置检测系统，结合姿态角和里程轮数据，检测管道机器人的位置，从而实现对管道的定位。重点阐述系统组成、惯性导航原理、以及利用卡尔曼滤波算法对姿态角进行最优估计。最后，在模拟非开挖管道内完成检测实验，计算系统的检测精度，并验证系统的正确性与可行性。