[实用新型]一种多传感器融合的姿态角解算电路

说明书

本实用新型属于随钻测量领域，具体涉及一种多传感器融合的姿态角解算电路。包括嵌入式微控制器，复位电路，供电电路，三轴磁力计电路，六轴传感器电路，温湿度传感器电路和放大滤波电路；供电电路和复位电路分别与嵌入式微控制器连接，分别对嵌入式微控制器进行供电和复位；六轴传感器电路内部整合有三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，所述三轴磁力计电路外接六轴传感器，六轴传感器电路通过放大滤波电路与嵌入式微控制器连接；所述温度传感器电路通过放大滤波电路与嵌入式微控制器连接。本实用新型的电路通过将整合型六轴传感器和三轴磁力计进行融合，实现钻进姿态和位置的实时测量，通过三轴磁力计磁偏角和测算出的姿态角进行磁校正。

技术领域

本实用新型属于随钻测量领域，具体涉及一种多传感器融合的姿态角解算电路。

背景技术

随着人类社会的不断进步和经济的迅猛发展，通信、能源开采、能源输送和水利水电事业的发展突飞猛进，城镇化建设不断推进，各种地下线缆、管线建设工程越来越多，同时人们的生活水平不断提高，人们对交通以及生活环境的要求也越来越高。传统的开挖地表建设、修复和更换地下设施的施工方式不仅影响地面交通、破坏地面建筑和基础交通设施，而且容易造成环境污染，严重影响人们的日常生活和工作，这些不足之处使得开挖施工已经不能适应社会的快速发展以及满足人们的要求。在此背景下，一种新的可以避免传统施工各种缺点的施工技术——非开挖施工技术在上世纪70年代应运而生，并且迅速被广泛应用于各种地下工程建设。

非开挖施工技术是近几十年来世界上逐步兴起的一种对周围环境无破坏的地下工程施工技术，是指利用适当的钻进工具，在地表不开挖或者极小部分开挖 (一般指入土口和出土口小面积开挖)的情况下，铺设、更换和修复各种地下线缆和管道的新兴施工技术。相对于传统的开挖施工而言，非开挖施工技术具有对地表干扰小、施工周期短、社会经济效益较高等优点，可广泛应用于给水、排水、电力、通信、燃气等领域线缆和管道的铺设、更换和修复，施工过程可实现公路、铁路、河流、建筑物等不破坏穿越，也被应用于文物和古建筑的保护等方面。水平定向钻进技术、顶管和微型隧道施工技术、冲击钻进技术、冲击矛技术等技术方法都是主要的非开挖施工技术。其中水平定向钻进技术是这种施工中应用最普遍、最具发展前景的新技术。

目前实现钻头姿态参数测量主要是借鉴惯性测量的技术，运用三个正交的加速度计和三个沿加速度计轴向安装的磁通门传感器来进行测量。它们被安装在一个“惯性平台”上，三个正交轴上的加速度计测量地球的重力场分量，而三个正交轴上的磁通门测量地球的磁场分量，依据测量结果解算出钻头各角度信息。这种方法由于原理简单而得到广泛的应用，但传统的加速度计和磁通门体积较大，温度漂移严重，很难有效应用于地下钻进环境中。

另外，由于这种方法以地磁场为基准进行方位测量，任何影响磁场接收的因素都会造成干扰，特别是钻具大都是采用铁磁性材料，这种方法并不太适用。对于地下随钻测量而言，测量对象主要包括倾角、方位角和工具面向角，分别与导航领域的倾斜、方位、横滚参数对应。这些参数的测量若拿到地面上来测不存在什么问题，但在具体的地下实现并非易事。测量这些参数的传感器必须集中在直径很小(直径通常只有3-4cm之间)的一段狭小空间内，对体积要求十分严格。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多传感器融合的姿态角解算电路。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种多传感器融合的姿态角解算电路，包括嵌入式微控制器，复位电路，供电电路，三轴磁力计电路，六轴运动处理传感器子电路，温湿度传感器电路和放大滤波电路；

所述供电电路和复位电路分别与嵌入式微控制器连接，分别对嵌入式微控制器进行供电和复位；

所述六轴运动处理传感器子电路内部整合有三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，所述三轴磁力计电路外接六轴传感器，六轴运动处理传感器子电路通过放大滤波电路与嵌入式微控制器连接；所述温湿度传感器电路通过放大滤波电路与嵌入式微控制器连接。