[发明专利]一种水下巡检设备及其姿态传感器的滤波方法

说明书

本发明公开了一种水下巡检设备及其姿态传感器的滤波方法，涉及管道地理信息测量技术领域。该水下巡检设备包括用于采集水下管道图像信息的拍摄装置，还包括用于为所述水下巡检设备提供动力的水下推进器、用于检测水下深度的深度传感器、用于检测所述水下巡检设备的三维运动姿态的姿态传感器、以及脐带电缆，所述水下巡检设备通过所述脐带电缆与上位机通信连接、接收所述上位机发送的控制命令并发送采集到的管道信息至所述上位机。本发明技术方案通过水下巡检设备对水下管道信息进行实时检测，能时发现管道外损伤和泄漏问题，为进一步采取科学合理的措施、延长管道使用寿命提供参考意见。

技术领域

本发明涉及管道地理信息测量技术领域，特别是涉及一种水下巡检设备及其姿态传感器的滤波方法。

背景技术

管道不仅是各类陆上及水下油气资源运输的重要载体，同时也是目前最快捷、经济和可靠的运输方式。但是由于多数管道埋藏在具有一定深度的地下或海床下，且地下管道易受人为开挖及自然灾害导致的地形变化影响，海底油气管道工作在复杂的海洋环境中，这些管道普遍并长期承受高压强、高盐度和大温差的影响，以及生物附着生长的侵蚀，容易造成管道腐蚀和损伤、断裂。如果管道损伤没能及时发现，不仅会带来巨大经济损失，还会对海洋生态环境带来不可估量的损害。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水下巡检设备及其姿态传感器的滤波方法，旨在及时发现水下管道外损伤和泄漏问题。

为实现上述目的，本发明提供一种水下巡检设备，包括用于采集水下管道图像信息的拍摄装置，所述水下巡检设备还包括用于为所述水下巡检设备提供动力的水下推进器、用于检测水下深度的深度传感器、用于检测所述水下巡检设备的三维运动姿态的姿态传感器、以及脐带电缆，所述水下巡检设备通过所述脐带电缆与上位机通信连接、接收所述上位机发送的控制命令并发送采集到的管道信息至所述上位机。

优选地，所述水下巡检设备包括外壳以及设置于所述外壳内的主控板和扩展板，所述拍摄装置设置于所述主控板上，所述主控板、所述拍摄装置密封设置于所述密封罐内；所述主控板和所述扩展板之间还设有用于为所述水下巡检设备供电的电池，所述电池密封于电池仓内；所述扩展板上设有用于检测所述水下巡检设备状态的各个传感器。

优选地，所述拍摄装置通过双轴数字数码舵机连接于所述主控板。

优选地，所述拍摄装置包括水下摄像机、高亮LED和激光探头。

优选地，所述深度传感器通过通用异步收发传输器串口与所述扩展板通信连接，所述深度传感器将采集到的信息保存至所述扩展板的只读存储器，以发送至所述上位机。

优选地，所述水下推进器包括三组无刷电机和连接于所述无刷电机的数控四叶正反螺旋桨；其中第一组所述水下推进器和第二组所述水下推进器设置于所述水下巡检设备的机尾，以实现所述水下巡检设备的前后左右移动；第三组水下推进器设置于所述水下巡检设备的机体中上部，以实现所述水下巡检设备的上下移动。

优选地，所述姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁强计，分别采集所述水下巡检设备的所在位置、移动轨迹、加速度、空间加速度和地磁场矢量，以得到所述水下巡检设备当前的实时运动姿态。

本发明还提供一种水下巡检设备中姿态传感器的滤波方法，所述姿态传感器通过PID控制器接收所述上位机发送的控制信号对所述水下巡检设备的运动姿态进行检测，以得到测量信号；通过卡尔曼滤波器对所述控制信号和/或所述测量信号进行滤波，以输出采集信息。

优选地，所述卡尔曼滤波器对所述控制信号和/或所述测量信号进行滤波包括以下步骤：

预设所述控制信号和/或所述测量信号组成的多维状态向量后验估计和后验估计协方差P_k-1的值；