開孔定向儀中陀螺隨機漂移誤差處理與分析

燕 斌

(中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安 710077)

瓦斯抽放是煤礦井下瓦斯治理最有效的方法，通常利用鉆機在巖巷中打穿層鉆孔和煤巷中打順層鉆孔以實現瓦斯抽放。按照預定設計的軌跡實現瓦斯抽放，一方面需要重點解決鉆進過程中的軌跡測量和控制的問題，另一方面需要解決鉆機開孔定位精度、鉆機開孔定向裝置問題[1-2]。陀螺慣性傳感器由于不受鐵磁性環境的影響特點，因而被廣泛應用于慣性導航、石油測井技術、煤田地質勘探和自動駕駛等領域。陀螺傳感器的類型較多，且具有各自特點[3]。光纖陀螺傳感器具有精度較高、體積較大、價格較高等特點，而微機電(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)陀螺具有體積較小、成本較低、但精度較低等特點[4]。

為了獲得較高的鉆機開孔測量精度，必須對裝置中的陀螺傳感器進行誤差補償及修正。確定性誤差及隨機漂移性誤差是陀螺儀中最主要的2種誤差[5]。一般情況下，陀螺傳感器的確定性誤差主要包括零偏、靈敏度、坐標軸不正交及安裝不重合，通常可以建立確定性誤差模型，通過標定方法進行消除。而隨機漂移性誤差長時間工作過程中會隨時間發生變化，對鉆機開孔定位精度也會產生影響，必須對系統中陀螺慣性傳感器中的隨機漂移誤差進行分析與補償，常用的方法為時間序列分析方法。

時間序列是按照時間順序獲取的一系列觀測值，序列觀測值之間具有相互依賴性和隨機性特點[6]。時間序列分析方法就是從時序領域分析數據中存在的規律，對其建模研究，預測走勢或實施控制。……