长距离水平取芯钻机定位定向仪孔内精准导航方法

本发明文档详细介绍了适用于长距离水平取芯钻机的定位定向仪孔内定位方法，它主要应用于地质勘探领域，特别是在高原高寒地区的铁路沿线地质信息获取中。该方法针对长距离水平取芯钻机的工作特性进行了优化，以提高定位精度。 首先，定位定向仪被安装在取芯器上，并固定于钻机载车的基座上。在开始操作前，需要输入初始位置和速度信息，并让定位定向仪静止一段时间（15至25分钟），以便进行初始自对准，获取初始姿态信息。定位定向仪会持续记录惯性测量单元测量出的角增量和速度增量数据，这些数据对于后续的定位至关重要。 在定位过程中，非完整约束卡尔曼滤波器被采用进行正向自主导航定位。卡尔曼滤波器是一种用于估计动态系统状态的数学模型，它通过迭代更新的方式融合传感器数据和模型预测，以减小误差。该滤波器的设计考虑了多种误差源，如姿态误差、速度误差、位置误差、陀螺漂移、加速度计零偏以及定位定向仪安装误差。通过微分方程的形式，这些误差被系统化地处理和修正。 在实际操作中，定位定向仪利用逆向测量数据序列，结合正向导航定位的结果，利用两者定位误差的互补性，来优化航迹规划，确保钻进路径的准确性。这种逆向与正向的协同工作方式有助于减少定位误差，特别适合于环境条件恶劣、精度要求高的地质勘探任务。 本发明的方法提供了一种有效的解决方案，能显著提升长距离水平取芯钻机在复杂地质环境中的定位精度，对于高原高寒地区铁路建设中的地质探测具有重要意义，为精准获取地质信息提供了技术支撑。