大鐵檢測 woy
陀螺儀軌跡法用于非開挖管道的*坐標與位置測量已被電力與燃氣等行業逐步了解與接受，近兩年不斷被引入到城市地下管線探測及電力與燃氣管道驗收標準中。由于管道埋于地下往往不能眼見為實，作為一種新的測量方式，其測量結果往往不能讓人心里踏實。作為國產管道三維姿態測量儀的代表廠家，這一次我們應邀經歷嚴格的考驗，在某大型燃氣集團的組織下，與進口儀器進行了嚴謹的比對，反饋很好，獲得高度肯定。這次也刷新了測量里程紀錄，達到1706米的長距測量。
此次比對，我們挑選了三個地方不同長度的四條管道，每條管道往返測量2-4次，管口與管尾管道中心坐標由差分GNSS接收機測量獲得。測量所得成果坐標與進口管道陀螺儀及導向數據比對，結果由客戶綜合評估。下面對我們儀器測量數據進行展示與重復性分析，請耐心閱讀！
該管用大鐵檢測600米量程儀器DT-GXY-200B進行測量，共測得4個來回，由于沒有卷揚機，現場為人工牽引，因此工程操作不是特別理想，會對測量結果產生一定影響。
圖1.： 水平最大偏差處放大圖&高程最大偏差放大圖
4個來回共有3個來回可解算，解得6條管道中心軌跡，水平最大偏差0.34米，高程最大偏差0.08米，均在精度標稱范圍內（水平：±0.25±90*0.2%=±0.43米；高程：±0.20±90*0.1%=±0.29米）。為提高置信度，以6條軌跡擬合作為成果輸出，得到管道長度為190.13米，最深處高程為-0.18米（注：管頭高程6.07米，管尾高程5.74米）。
其中一個來回數據不可解算，是因為各個輪系未貼緊管壁，在行進過程均不能正常測量里程，因此數據無效，不能正常解算。
從以下各趟里程測量示意圖可體現：
圖2：*個來回里程曲線圖
*個來回從里程曲線可明顯看到各個輪系未貼緊管壁，在行進過程均不能正常測量里程，因此數據無效，不能正常解算。
圖3： 第二個來回里程曲線圖
第二個來回有中途停頓，會對結果產生一定影響，但是影響較小，說明算法有較好的誤差消除能力。
圖4： 第三個來回里程曲線圖
由于是PE管,所以內部存在明顯的焊縫突起,但整體離散度控制不錯,說明算法對過焊縫沖擊控制效果很好.
該管用大鐵檢測600米量程儀器DT-GXY-200B進行測量，共測得3個來回，以卷揚機牽引，整體操作規范，第二個來回輪系密貼性稍差。
圖5：水平最大偏差處放大圖&高程最大偏差放大圖
3個來回均可解算，解得6條管道中心軌跡，水平最大偏差0.65米，高程最大偏差0.32米，均在精度標稱范圍內（水平：±0.25±321*0.2%=±0.89米；高程：±0.20±321*0.1%=±0.52米）。為提高置信度，以6條軌跡擬合作為成果輸出，得到管道長度為421.72米，最深處高程為-8.09米（注：管頭高程3.29米，管尾高程3.16米）。
該管用大鐵檢測600米量程儀器DT-GXY-200B進行測量，共測得2個來回，以卷揚機牽引，整體操作規范。
圖6： 水平最大偏差處放大圖&高程最大偏差放大圖
2個來回均可解算，解得4條管道中心軌跡，水平最大偏差0.32米，高程最大偏差小于0.067米，均在精度標稱范圍內（水平：±0.25±56*0.2%=±0.36米；高程：±0.20±56*0.1%=±0.26米）。以4條軌跡擬合作為成果輸出，得到管道長度為156.44米，最深處高程為-4.89米（注：管頭高程1.84米，管尾高程1.54米）。
該管用大鐵檢測不限量程的兩款儀器DT-GXY-200A共測量2個來回，以卷揚機進行牽引測量，耗時從3770秒——4242秒不等，操作過程規范，由于落差大，牽引速度較慢，對解算精度有一定影響，2個來回的數據均可解算。
圖7：整體俯視圖
圖8：水平最大偏差放大圖&高程最大偏差放大圖
測量2個來回解算得出4條管道中心軌跡，4條軌跡水平最大偏差為3.41米；高程最大偏差為0.26米，均在精度標稱范圍內（水平：±0.15±1606*0.15%=±2.559米；高程：±0.10±1606*0.08%=±1.38米），為提高置信度，以4條軌跡擬合作為成果輸出，得出管道長度為1706.58米，最深處高程為-69.86米（注：管頭高程1.90米，管尾高程1.69米。）。
以上四條管道，長度從156米——1706米，管徑從200mm到406mm，有PE管和鋼管，覆蓋了燃氣領域短距離、中等距離及超長距離等常見的待測管道。測量過程規范流暢，且每條管都保證了2次以上的測量次數，全部11個測量來回除1個來回的數據無效外其它所有測量來回數據均有效，數據質量高，非常有利于儀器性能分析。結果表明，儀器的實測結果達到了標稱精度，數據具有很好的完整性與溯源性，可作為內外部評估儀器性能的重要依據。
慣導三維姿態測量儀（俗稱管線陀螺儀）內置慣性測量單元（IMU）、里程計和數據記錄儀，在被測管道中穿行而過，測量和記錄載體的三軸角速度、加速度及前進/后退距離。在給定起、終點三維坐標的情況下，對IMU、里程計和坐標點等多源數據進行融合，解算管線儀的運動軌跡；從而推算管道的三維位置坐標和姿態。管線儀的主要誤差源有：
1）慣性測量單元（核心器件,簡稱IMU）的精度等級及穩定性；
慣性傳感器精度（如IMU的陀螺零偏及零偏穩定性）從根本上決定了管線儀的最終測量精度。慣性導航定位隨著測量時間和距離的增加而發散，因此測量時間越長，誤差越大。
2）精密機械結構工藝；
產品在行走過程中的直線性、流暢性、平穩性會對測量精度有一定影響。
3）數據采集過程誤差：包括操作規范性，測量過程流暢度，行走支架調節是否合適等；
管口靜止穩定性，管口靜止時長，輪系行走密貼，焊縫沖擊，輪子空轉，管道內螺旋式行走等，里程實際測量誤差及重復性等工程因素都會對測量精度產生一定影響。
圖9：規范操作里程示意圖
圖10：不規范操作里程示意圖
圖11：不規范操作里程示意圖2
4）解算算法；
解算算法對工程操作過程中出現的一些不可控因素的容錯消除也是提高整體測量精度的重要措施之一。特別在電力管道測量中，由于管道變形，1個輪子甚至2個輪子不能密貼管壁得情況較為常見；有些管道焊縫凸起比較高，會對測量過程中的儀器產生較大的沖擊；更有甚者，有些管道通過性差，暫時停頓甚至倒退再前進的情況也偶有發生；大鐵檢測管道三維姿態測量儀對這些狀況進行充分考慮，以最大程度進行容錯，以保證測量過程中數據有效性。
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自2015年大鐵檢測推出*代管道三維姿態測量儀以來，我們一直在產品化道路上努力前行，始終抱著足夠開放的態度，接受客戶提出的各種考驗和質疑，大膽懷疑產品的不足，并充分求證；持續修正算法與結構的缺點。曾多次在地上管道與真值比對及地下管道與同行比對，終于脫穎而出，在業內取得大的反響。
我們擁有超過千公里的累計作業里程，在數十個典型案例中，從幾十米到千多米，從電力管到燃氣管，從PE管到鋼管，我們總結特性，反復錘煉，在精度和穩定性方面更上一層樓。用我們算法大咖陳博士的話說“二脈已通，不畏挑戰“。當然作為一款工程測量型產品，我們依然會從各方面努力，以提升產品性能和產品等級，為非開挖管道的*位置測量提供更加優良的產品，為地下空間發展提供綿薄之力。 在此鳴謝南方電網、港華燃氣、佛山燃氣、佛山地建、東莞水利等客戶單位，是你們嚴格要求與積極反饋讓我們在產品化道路上不斷成長。
另記：作為該產品的產品經理——一位中毒頗深的技術直男，我非常欣賞華為的態度，保持清醒，不膨脹；堅持創新，不屈服；非常欣慰Dr.Chen與我理念相同，我們將一如既往地繼續努力，為廣大用戶提供更加優良的產品和服務，讓技術改變世界吧！
