[發明專利]一種基于海管節點位置輔助的導航系統誤差修正方法

在審

• 申請號: 202010557621.5
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111750863A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 魏延輝;邵紅;郭彤旭;樊雅妮;謝吉順;于恬;付敬恒;王玥玥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學;青島哈船智能海洋裝備技術有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16;G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的在于提供一種基于海管節點位置輔助的導航系統誤差修正方法，是基于無纜型海底油氣管檢測機器人的組合導航系統(捷聯慣導系統(簡稱INS)與多普勒流速計(簡稱DVL))方案設計的，首先海底油氣管檢測機器人下水沿著海管進行巡檢，組合導航系統通過INS與DVL組合解算記錄海管腐蝕位置；當安裝在海底油氣管檢測機器人的磁性傳感器檢測到海管節點時，根據海管節點標記的精確絕對位置修正組合導航系統累積的位置誤差，實現動態條件下的位置修正。本發明檢測機器人適合在水下進行長航時、長航程的油氣管道檢測，能夠精確進行管道腐蝕點位置定位，為海底油氣管的檢測和維護作業提供保障。

技術領域

本發明涉及的是一種海底管道檢測方法，具體地說是油氣管道檢測方法。

背景技術

海底油氣管道能夠將海洋開發出來的石油、天然氣輸送到陸地上，解決陸地資源日漸缺乏的問題，是人類生產生活重要的能源保障設備。然而，由于海水具有較強的腐蝕性、海中生物的附著會導致海底管道外的損傷；海底洋流的沖刷會導致海管底部懸空或者掩埋，也會導致海管斷裂或泄露，這些因素都會導致海底管道出現重大安全事故，導致海洋嚴重污染。因此定期對海底管道進行檢測，監控海管的狀態是十分重要的。海底油氣管檢測機器人攜帶檢測設備能夠自主完成海底管道巡檢，定位海底管道故障點或者腐蝕點，為后期的保障維護提供前期測量數據。海底油氣管檢測機器人長航時的巡檢關鍵問題是導航數據的準確性，特別是位置信息的準確性。海底油氣管檢測機器人水下導航系統是由捷聯導航系統(簡稱INS)與多普勒流速計(簡稱DVL)組成，但是慣性導航系統的主要誤差源有：陀螺漂移，加速度計零偏，刻度因子誤差等，在這些誤差的影響下，慣導系統的姿態角、速度和位置誤差均出現周期性震蕩現象，尤其是位置誤差，隨著時間增長呈發散趨勢，位置誤差會越來越大，無法滿足海底管道檢測的位置誤差精度，是當前急需解決的問題。為了控制慣性導航系統的誤差，在陸地上時通常采用零速修正方案或者地標信息輔助方案。

目前成熟的水下組合導航方式主要為捷聯慣性導航系統(SINS)與GPS衛星導航系統、多普勒計程儀(DVL)組合導航，但是這種方式需要海底油氣管檢測機器人不斷浮出水面通過GPS進行位置校正，嚴重限制海底油氣管檢測的效率。因此，有必要研究一種使海底油氣管檢測機器人能夠在水下長期航行，無需浮出水面進行校正的組合導航定位系統和方法。零速修正技術在車載導航設備中占據至關重要的地位，是一種常用的誤差補償技術。它是指在慣性導航系統初始對準后，載體從已知坐標點出發，每隔一段時間(3～5分鐘)停止一次，在停止運動期間觀測速度誤差，并由此修正載體其他方面的誤差。采取這種方案僅需要起始坐標位置，無需其它外部信息即可解決慣性導航系統中大部分與時間相關的誤差源影響。海底管道是由多段標準的管道焊接而成，存在定長固定間隔的焊接節點，可由搭載海底油氣管檢測機器人上的磁性傳感器準確檢測到。但是傳統的零速修正，是載體停止運動時，慣導系統的速度、加速度輸出理論上應均為零，而實際上由于系統誤差及重力場擾動等因素的影響，加速度計的測量值并不是零，導致系統仍有一定的速度輸出值，也就是“零速誤差”。在水下這種現象更加嚴重，需要更有效的方法解決。

發明內容

本發明的目的在于提供實現海底油氣管檢測機器人長航時、長航程的高精度自主導航定位，為海底油氣管檢測和修復作業提供保障的一種基于海管節點位置輔助的導航系統誤差修正方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種基于海管節點位置輔助的導航系統誤差修正方法，其特征是：

(1)導航系統進行初始化，捷聯導航系統進行自主尋北，實現自主定向；

(2)海管檢測機器人在工作前，完成動態條件下初始位置、初始速度的裝訂，實現初始對準；

(3)捷聯導航系統與多普勒流速計進行組合，實現導航系統實時位置解算，為海管檢測機器人提供姿態和位置信息；

(4)海管檢測機器人檢測到海底管道，沿管道運動檢查海管狀態，當檢測到腐蝕點時，利用慣導系統輸出位置信息記錄海管腐蝕點的位置信息；