[发明专利]一种管道水下埋深的精确测量方法

权利要求书

1.一种管道水下埋深的精确测量方法，其特征在于，将水下管道定义为待测管道，将待测管道的其中一端的端点定义为A₁点，将A₁点垂直方向上与水面的交点定义为A点，将待测管道垂直方向上在水面上的投影定义为管道投影，A₁点是设置在水域以外，所述测量方法包括以下步骤：

步骤100，测量A₁点与A点之间的距离，记为D_A；

步骤200，测量A点的三维坐标，记为(X_A,Y_A,Z_A)；

步骤300，根据A₁点与A点之间的距离，以及A点的三维坐标，计算A₁点的三维坐标，记为(X_A1,Y_A1,Z_A1)，其中Z_A1＝Z_A-D_A；

步骤400，基于A₁点的三维坐标，计算待测管道各点的三维坐标；

步骤500，测量管道投影各点的水深距离；

步骤600，根据待测管道各点的三维坐标，以及管道投影各点的水深距离，得到待测管道各点的水下埋深距离；

步骤400包括以下步骤：

步骤410，在待测管道中设置三轴加速度计以及陀螺仪；

步骤420，驱动三轴加速度计以及陀螺仪沿着待测管道移动；

步骤430，记录待测管道各点所检测到的三轴加速度以及三轴角速度；

步骤440，基于A₁点的三维坐标，以及待测管道各点的三轴加速度以及三轴角速度，计算待测管道各点的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的一种管道水下埋深的精确测量方法，其特征在于，步骤440包括以下步骤：

步骤441，将待测管道各点的三轴加速度以及三轴角速度，从惯性坐标系下的测量值转换成导航坐标系下的测量值；

步骤442，求解以下方程组：

其中表示速度，f^b表示三轴加速度计所测量的三轴比力，表示方向余弦矩阵，用于将比力的测量值转换到导航坐标系中，表示导航坐标系中地球自转角速度，表示相对与地球的导航参考自转角速度，表示重力加速度，q表示姿态，为四元数，表示载体相对于惯性坐标系的转动角速度，L表示纬度，l表示经度，V_N表示北向速度，R_N表示导航坐标系下地球的半径，V_E表示东向速度，R_E表示导航坐标系下地球的半径，h表示高程，V_D表示垂向速度，而Ω表示地球自转角速度，为陀螺仪的三轴角速度，表示由构成的斜对称矩阵；

对以上所列出的方程组以及关系式进行求解，得出待测管道各点的三维坐标。

3.根据权利要求1所述的一种管道水下埋深的精确测量方法，其特征在于：步骤100中利用雷迪测量A₁点与A点之间的距离。

4.根据权利要求1所述的一种管道水下埋深的精确测量方法，其特征在于：步骤200中利用基于载波相位差分法测量A点的三维坐标。

5.根据权利要求1所述的一种管道水下埋深的精确测量方法，其特征在于，步骤500中利用声纳测量管道投影各点的水深距离。