Page 40 - 电力与能源2022年第五期

第 43 卷第 5 期
电力与能源
4 0 2 2022 年 10 月

DOI : 10.11973 / dl y n y 202205008

基于惯性导航的电缆管道测绘装置

及其测试误差分析

何嘉玮, 宋 宁, 侯东雨, 金 毅, 肖 亮, 肖俊昱, 蒋晓娟

( 上海市电力公司电缆分公司, 上海 200070 )

摘 要: 基于惯性导航定位原理, 设计了一套地下电缆管道路径的三维测试装置, 并利用卡尔曼滤波修正算
法实现了对地下管道路径三维坐标的精确测试。在此基础上, 利用该装置在不同测试条件下对相同管道进
行了测试, 对影响装置测试精度的因素进行了分析。结果表明: 在测试过程中, 系统的测试精度受振动剧烈
程度、 行进速度与采样频率之间的不匹配程度的影响, 系统测试精度随振动幅度的增大和行进速度与采样频
率不匹配度的增加而下降, 这为今后装置改进提供了参考依据。
关键词: 惯性导航; 卡尔曼滤波; 振动; 采样频率
作者简介: 何嘉玮( 1994 —), 男, 助理工程师, 从事超高压电力电缆运检工作。
中图分类号: TM75 文献标志码: A 文章编号: 2095-1256 ( 2022 ) 05-0402-04

ErrorAnal y sisofCablePi p elineMa pp in gBasedonInertialNavi g ation
,
,
HEJiawei , SONG Nin g HOU Don gy u , JIN Yi , XIAOLian g XIAOJun y u , JIANGXiao j uan
( StateGridCableBranchCom p an y , SMEPC , Shan g hai200070 , China )
Abstract : Athree-dimensionaltests y stemofunder g roundcable p i p eline p athwasdesi g nedbasedonthe p rinci-
p leofinertialnavi g ationandp ositionin g .Kalmanfilterin g correctional g orithm wasusedtoaccuratel y testthe
three-dimensionalcoordinatesofunder g roundp i p elinep ath.Thereu p on , thesamep i p elinewastestedunder
differenttestconditionsb y usin g thiss y stem , andthefactorsaffectin g themeasurementaccurac y ofthes y stem
wereanal y zed.Theresultsshowthatthemeasurementaccurac yofthes y stem wasaffectedb y theintensit yof
vibration , themismatchbetweenthes p eedandthesam p lin g fre q uenc y , andthemeasurementaccurac yofthe
s y stemdecreasedwiththeincreaseoftheintensit y ofvibrationandthemismatch.Thisresearchp rovidesaba-
sisforthefuturea pp licationandim p rovementofthes y stem.
Ke ywords : inertialnavi g ation , Kalmanfilterin g , vibration , sam p lin g fre q uenc y

随着城市规模的扩大, 越来越多的电力电缆 多优点都与管道定位检测技术相契合, 例如具有
应用于城市电网中, 确保电缆管道的安全已成为 高度自主性, 不会受到外部电磁信号的干扰, 不依

保障电缆安全运行的关键。在城市建设过程中, 靠外部信息进行定位、 也不向外部辐射能量, 并且
因电缆路径坐标不准确导致的电缆外破事故时有 还具有在复杂条件下全天候工作的能力 [ 3-5 ] 。
发生, 已成为引发电缆 故 障 的 主 要 原 因 之 一 [ 1 ] 。 通过对惯性导航原理的分析, 本文设计了一
传统的地下电缆管道路径检测方法主要有音频感 套地下电缆管道路径的三维测绘装置。该装置利
应法和电磁法 [ 2 ] , 这两种方法具有许多局限性, 音 用惯性导航模块对载体运行过程中的三维加速度
频感应法的检测精度不高, 只能通过耳机听到的 和角速度进行测量, 结合初始位置, 利用惯性导航
最大声音来判断电缆的位置, 电磁法检测性能不 模型沿线各点的坐标进行解算, 然后利用里程校
稳定, 易受到电磁和铁磁干扰的影响。惯性导航 准的卡尔曼( Kalman ) 滤波修正算法实现对地下
技术近年来发展迅速, 将惯性导航技术与管道定 管道路径三维坐标的精确测试。
位技术相结合进行地下管道路径定位测量是一种 在此基础上, 利用该装置在不同条件下对相
可行的实践操作。该种方法不仅能够克服传统定 同管道进行测试, 并对影响装置测试精度的因素
位检测方法的缺点, 而且惯性导航定位技术的诸 进行分析。