一种基于惯性测量的管线测绘仪的设计与实现

发布时间：2024-04-22 00:36

　　本文针对全国各大城市地下管线地理信息系统亟待完善这一需求,开发了一款用于地下深埋、非金属管线轨迹测量的测绘仪器。该仪器以微机械惯性测量单元(MEMSIMU)与里程计为测量元件,以MEMS-IMU/里程计组合航位推算为核心算法,并辅以各类仪表补偿算法,通过在管牵引行走方式实现管线轨迹的测量。本文主要工作有:1.介绍了惯性测量的基本原理,并对基于惯性测量原理的地下管线轨迹检测方案进行了总体设计,包括机械结构、在管数据采集系统和上位机数据处理系统的总体设计。2.将在管数据采集系统分为硬件电路和采集程序两个部分,并进行了详细设计与实现。数据采集系统负责MEMS-IMU和两个里程计数据的采集,并将数据存储在SD卡中,待测量结束后将采集到的数据通过USB接口上传到上位机。硬件电路由按键与显示电路、RS232电平转换电路、霍尔脉冲输入电路、STM32最小系统、JTAG接口电路、USB接口电路、SD卡接口电路和电源模块组成;采集程序在主控芯片STM32F103RCT6中运行,包括串口通信、外部计数、报文拼接、DMA内存传输、乒乓缓冲接收存储、SPI通信、文件系统和USB通信等几个模块。3.将上位机数据...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1地下管线发生的事故

(e)北京市西城区地面塌陷(f)山东青岛中石化管道爆炸图1-1地下管线发生的事故管线事故频发引起了人们对地下管线建设的关注，地下管线的系统管府所重视。建设部1994年制订了“地下管线电磁法规程”YB/I902行业标准“城市地下管线探测技术规程(CJJ61-94)”，....

图1-2现有的地下管线测绘仪器实物图

测出管线的空间位置；4）使用基于电子罗盘的管线测绘仪，电子罗盘可以测得姿态角，将装有电放入管道内行走，将测得的姿态角数据和里程传感器测得的路程数据通过得出被测管道的三维轨迹；5）使用基于捷联惯导原理的管线测绘仪，将三轴陀螺和三轴加速度计组单元放入管道内行走，根据测得的数据实时解算....

图1-3REDUCT公司的最新型DR-4管线测绘仪该仪器技术较为成熟，使用方便，精度很高，误差小于0.25%，但价格昂贵，每套

轴光纤陀螺仪作为姿态传感器，通过电子罗盘仪来测量管内探测头相对水平面的转角(相对实时采集、相对实时显示和后续详细数据处理工程技术有限公司和北京航天大学联合开发小口径地下管道测量系统[13]。系统分为地面监系统包括PC机与通讯模块，PC机用来处理下部分；地下测量系统包括加速度....

图2-1航位推算原理图

导航能力,不依赖任何外部参考信息就可系统的位置误差会随时间累积。里程计可积，但无法单独计算得到载体位置。于是算得到的姿态信息和里程计测得的距离信体的姿态、运动距离以及上一时刻的位置管线测绘仪，应用场景是在管道内行走，的方向和距离，估计出下一步所在的位置，

本文编号：3961675