本發明專利技術公開了三維正交方向傳感器幾何誤差的修正方法，該方法以測定傳感器測量軸和儀器測量軸的不一致誤差為條件，把傳感器的測量矢量分量在儀器坐標系里做定義，建立測量矢量分量的三個法平面方程，再求解三個法平面的交點坐標，從而得到基于儀器坐標系的高精度矢量測量值。本發明專利技術能夠把存在幾何位置誤差傳感器的直接測量值進行計算修正，得到基于儀器坐標系的精確測量值，避免了直接測量誤差；由于是通過修正計算得到高精度測量值的，那么只要實現對傳感器的穩固安裝即可，不再需要很高的零部件加工精度和儀器安裝精度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種。
技術介紹
由三個測量軸互相垂直正交的方向傳感器基本構成了一個三維方向測量儀，傳感器被安裝在測量儀器的定位體上面，要求傳感器的測量軸與儀器的坐標軸保持一致，儀器的測量精度主要取決于傳感器的精度和傳感器的幾何位置精度。由于零部件的加工制造、安裝調整等エ序總會導致產生傳感器的幾何位置誤差，會使得傳感器的測量軸和儀器的坐標軸出現不一致的情況，這樣就造成了儀器的測量誤差。為了達到比較高的測量精度，目前一般是通過提高零部件的加工和安裝精度來實現，從而導致了加工和安裝工作的難度和成本都大幅度提高，但是即便如此，能保證的儀器測量 精度也只能達到<±2°，而要達到<±1.0°以上，仍然是極其困難的。此外，當儀器工作一定時間之后，一般情況下傳感器測量軸和儀器坐標軸的幾何位置關系都會發生ー些變化，當這些變化影響了儀器的測量精度，就只能通過重新安裝調整傳感器來解決。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供了ー種不需要提高零部件的加工和安裝精度來實現的三維正交方向傳感器幾何誤差的修正方法，該方法通過測定傳感器測量軸和儀器測量軸的不一致誤差，來實現對幾何誤差的修正。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案如下三維正交方向傳感器幾何誤差的修正方法，包括以下步驟SI、測定傳感器測量軸與儀器測量軸之間不一致所產生的誤差，得到傳感器在儀器坐標系里面的方向誤差矢量，再將方向誤差矢量単位化為方向誤差單位矢量X軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為(Ax，Bx, Cx)；Y軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為(Ay，By, Cy)；Z軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為(Az，Bz, Cz)；S2、通過傳感器直接測量被測矢量，傳感器測量得到的三個矢量分量如下X軸傳感器測量的矢量分量是Rx ；Y軸傳感器測量的矢量分量是Ry ；Z軸傳感器測量的矢量分量是Rz ；S3、在儀器坐標系中定義在步驟S2中傳感器直接測得的三個矢量分量，根據步驟Si計算的方向誤差單位矢量，將傳感器直接測得的三個矢量分量轉換成儀器坐標系下的矢量分量:X軸傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量是(AxRx, BxRx, CxRx)；Y軸傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量是(AyRy, ByRy, CyRy)；Z軸傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量是(AzRz, BzRz, CzRz)；S4、在儀器坐標系里面建立三個傳感器測量矢量分量的法平面，三個法平面分別經過三個傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量的端點，三個法平面方程的表達式如下X軸傳感器測量矢量分量的法平面方程AxRx (X-AxRx) +BxRx (Y-BxRx) +CxRx (Z-CxRx)=0 ；Y軸傳感器測量矢量分量的法平面方程AyRy (X-AyRy) +ByRy (Y-ByRy) +CyRy (Z-CyRy)=0 ；Z軸傳感器測量矢量分量的法平面方程AzRz (X-AzRz) +BzRz (Y-BzRz) +CzRz (Z-CzRz)=0 ；S5、根據方向誤差單位矢量的特性Ax2+Bx2+Cx2=1，Ay2+By2+Cy2=l, Az2+Bz2+Cz2=l, 求解三個法平面方程，得到三個法平面的交點坐標(χ，γ，ζ)作為被測矢量在儀器坐標系里面的方向坐標。作為本專利技術優選的技術方案，所述步驟SI包括步驟a.將儀器置于已知的標準矢量場之中，分別將所述儀器的三個互相正交的坐標軸方向與已知的標準矢量方向重合，分別記錄傳感器對標準矢量的測量值，得到儀器X軸與標準矢量方向重合時X、Y、Z軸傳感器的測量值是Mxx、Myx, Mzx,儀器Y軸與標準矢量方向重合時X、Y、Z軸傳感器的測量值是Mxy、Myy、Mzy,儀器Z軸與標準矢量方向重合時X、Y、Z軸傳感器的測量值是Mxz、Myz、Mzz ；b.根據步驟a所記錄的傳感器對標準矢量的測量值，得到X軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差矢量為(Mxx，Mxy, Mxz)、Y軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差矢量為(Myx, Myy, Myz)> Z軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差矢量為(Mzx, Mzy, Mzz),再分別單位化為X軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量(Ax，Bx，Cx)、Y軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量(Ay，By, Cy)、Z軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量(Az, Bz, CzX可見，與現有技術相比，本專利技術的技術方案是以精確測定傳感器測量軸和儀器測量軸之間不一致所產生的誤差為條件，把傳感器的測量分量在儀器坐標系里做定義，建立測量分矢量的三個法平面方程，再求解三個法平面的交點坐標，從而得到基于儀器坐標系的高精度矢量測量值。這個方法能夠把存在幾何位置誤差傳感器的直接測量值進行計算修正，得到基于儀器坐標系的精確測量值，避免了直接測量誤差，儀器的測量精度將主要取決于傳感器的精度和傳感器幾何位置的測量精度，儀器測量精度能保證達到< ±0.5° ;由于這個方法是通過修正計算得到高精度測量值的，那么只要實現對傳感器的穩固安裝即可，不再需要很高的零部件加工精度和儀器安裝精度。此外，本專利技術方法可以用于儀器精度的恢復，當儀器工作了一定時間之后，如果傳感器測量軸和儀器坐標軸的幾何位置關系發生了變化，影響了儀器的測量精度，那么就重新測量確定傳感器測量軸與儀器測量軸之間不一致所產生的誤差，并據此重新調整修正計算的參數即可。附圖說明圖I是本專利技術的修正流程圖。具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本專利技術作進ー步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例如圖I所述，本專利技術對三維正交方向傳感器幾何誤差進行修正，包括如下步驟SI、測定傳感器測量軸與儀器測量軸之間不一致所產生的誤差，得到傳感器在儀器坐標系里面的方向誤差矢量，再將方向誤差矢量単位化為方向誤差單位矢量a.將主要由傳感器所構成的方向測量儀器置于已知的標準矢量場之中，分別將所述儀器的三個互相正交的坐標軸方向與已知的標準矢量方向重合，分別記錄傳感器對標準 矢量的測量值，就得到三組共九個數據，分別為儀器X軸與標準矢量方向重合時X、Y、Z軸傳感器的測量值是MXX、Myx、Mzx,儀器Y軸與標準矢量方向重合時X、Y、Z軸傳感器的測量值是Mxy、Myy、Mzy，儀器Z軸與標準矢量方向重合時X、Y、Z軸傳感器的測量值是MXz、Myz、Mzz,如下表I所示 Γ 與標準矢量方向重合的儀器坐標軸 __儀器X軸 I 儀器Y軸 「 儀器Z軸—X軸傳感器測量值__Mxx__Mxy__Mxz_Y軸傳感器測量值MyxMyyMyzZ軸傳感器測量值fMzxIMzy「 Mzz表Ib.根據上面的三組九個數據，可以得到三個傳感器在儀器坐標系里面的方位誤差矢量，并據此計算得到方向誤差單位矢量；其中，X軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差矢量為(Mxx，Mxy, Mxz)，Y軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差矢量為(Myx，Myy, Myz)，Z軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差矢量為(Mzx，Mzy, Mzz), X軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為(Ax，Bx, Cx), Y軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為(Ay，By, Cy), Z軸傳感器在儀本文檔來自技高網...
【技術保護點】
三維正交方向傳感器幾何誤差的修正方法,其特征在于，包括以下步驟：S1、測定傳感器測量軸與儀器測量軸之間不一致所產生的誤差，得到傳感器在儀器坐標系里面的方向誤差矢量，再將方向誤差矢量單位化為方向誤差單位矢量：X軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為（Ax，Bx，Cx）；Y軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為（Ay，By，Cy）；Z軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為（Az，Bz，Cz）；S2、通過傳感器直接測量被測矢量，傳感器測量得到的三個矢量分量如下：X軸傳感器測量的矢量分量是Rx；Y軸傳感器測量的矢量分量是Ry；Z軸傳感器測量的矢量分量是Rz；S3、在儀器坐標系中定義在步驟S2中傳感器直接測得的三個矢量分量，根據步驟S1計算的方向誤差單位矢量，將傳感器直接測得的三個矢量分量轉換成儀器坐標系下的矢量分量：X軸傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量是（AxRx,BxRx,CxRx）；Y軸傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量是（AyRy,ByRy,CyRy）；Z軸傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量是（AzRz,BzRz,CzRz）；S4、在儀器坐標系里面建立三個傳感器測量矢量分量的法平面，三個法平面分別經過三個傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量的端點，三個法平面方程的表達式如下：X軸傳感器測量矢量分量的法平面方程：AxRx(XAxRx)+BxRx(Y？BxRx)+CxRx(Z？CxRx)=0；Y軸傳感器測量矢量分量的法平面方程：AyRy(X？AyRy)+ByRy(Y？ByRy)+CyRy(Z？CyRy)=0；Z軸傳感器測量矢量分量的法平面方程：AzRz(XAzRz)+BzRz(Y？BzRz)+CzRz(Z？CzRz)=0；S5、根據單位矢量的特性：Ax2+Bx2+Cx2=1，Ay2+By2+Cy2=1，Az2+Bz2+Cz2=1，求解三個法平面方程，得到三個法平面的交點坐標(X，Y，Z)作為被測矢量在儀器坐標系里面的方向坐標。...
【技術特征摘要】
1.三維正交方向傳感器幾何誤差的修正方法，其特征在于，包括以下步驟 51、測定傳感器測量軸與儀器測量軸之間不一致所產生的誤差，得到傳感器在儀器坐標系里面的方向誤差矢量，再將方向誤差矢量單位化為方向誤差單位矢量 X軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為(Ax，Bx, Cx)； Y軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為(Ay，By, Cy)； Z軸傳感器在儀器坐標系中的方向誤差單位矢量為(Az，Bz，Cz)； 52、通過傳感器直接測量被測矢量，傳感器測量得到的三個矢量分量如下 X軸傳感器測量的矢量分量是Rx ; Y軸傳感器測量的矢量分量是Ry ； Z軸傳感器測量的矢量分量是Rz ； 53、在儀器坐標系中定義在步驟S2中傳感器直接測得的三個矢量分量，根據步驟SI計算的方向誤差單位矢量，將傳感器直接測得的三個矢量分量轉換成儀器坐標系下的矢量分量 X軸傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量是(AxRx, BxRx, CxRx)； Y軸傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量是(AyRy, ByRy, CyRy)； Z軸傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量是(AzRz, BzRz, CzRz)； 54、在儀器坐標系里面建立三個傳感器測量矢量分量的法平面，三個法平面分別經過三個傳感器測量矢量分量在儀器坐標系下的矢量分量的端點，三個法平面方程的表達式如下 X軸傳感器測量矢量分量的法平面方程=AxRx (XAxRx) +BxRx (Y-BxRx) +CxRx (Z-CxRx) =O ； Y軸傳感器測量矢量分量的法平面方程=AyRy (X...
【專利技術屬性】
技術研發人員：代春生，劉海，熊陵，王小虎，
申請(專利權)人：中天啟明石油技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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