杨金显仝小森赵 淳王小康赵龙飞

(河南理工大学电气工程与自动化学院导航制导实验室，河南 焦作 454000)

近年来，集成加速度计/陀螺仪的MIMU 凭借其成本低、体积小、寿命长、抗冲击能力强和可靠性高等优势成为井眼轨迹的新兴测量方式，可以实现在磁干扰环境下精确随钻测量，在石油钻井、地质勘探、非开挖领域得到广泛应用，近几年逐步推广到煤矿领域，如煤层气抽采、底板加固等[1]。 目前，加速度传感器精度较高，可以获得较好倾角信息，但无法提供方位角信息[2]，陀螺仪存在器件精度问题，除此之外，地下工作环境复杂，随钻测量装置紧邻钻头安装，直接承受破岩、钻进的强烈振动干扰[3]，随时间累计产生较大误差，直接影响方位角解算精度，造成无法精确描绘钻孔轨迹，因此对在振动下的方位陀螺漂移补偿至关重要。

针对MWD 振动工作环境下陀螺误差引起方位角误差的问题，一是采用物理减振方式进行抑制，二是数学方法进行补偿解决，后者相对容易实施[4－8]。杨金显等直接利用重力四元数估计陀螺漂移并校正补偿，方位角误差减小到约0.46 °/h，结果表明该方法有效提高方位角精度[4]，但若倾角较小或接近90°时，方位角误差补偿效果变差；WANG 等构建一种基于开环算法的方位误差模型，补偿陀螺仪的Z轴漂移及尺度因子误差[5]，极大提高识别参数速度，但未考虑振动对姿态测量的影响；李杰等采用融合互补滤波和卡尔曼滤波的算法，以方位角误差和陀螺积分误差作为观测量来抑制陀螺漂移，处理后方位角测量精度控制在0.5°以内[6]；……