CN103453903A - 一种基于惯性测量组件的管道探伤系统导航定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于惯性测量组件的管道探伤系统导航定位方法。对于一套IMU输出数据同时进行两组惯导解算；管道探伤系统经过定点磁标时，接收定点磁标位置参考信号，当管道探伤系统接收到3组位置参考信号时，将接收到3组位置参考信号与相应时刻SINS1输出位置的差值作为量测量，进行SINS2系统重调：测量出航向误差和陀螺漂移ε^b并进行补偿，并校正SINS2位置误差；利用里程计信息和SINS2测量的航向与姿态进行航位递推，可以得到航位递推位置；将SINS2和航位递推进行位置误差组合得到误差方程，经卡尔曼滤波估计出管道探伤系统的位置、速度、姿态和里程计的刻度系数误差，并对SINS2进行输出校正，得到准确的航向、姿态、位置、速度测量值。

Description

一种基于惯性测量组件的管道探伤系统导航定位方法

技术领域

本发明涉及一种基于惯性测量组件(IMU)的管道探伤系统导航定位方法，该方法具有精度高、外部信息需求量少、不限制管道探伤系统运行的速度大小和纬度变化等机动方式的优点，对于石油管道探伤系统精度的提高具有很大的意义。

背景技术

在石油管道技术发展过程中，捷联惯导系统(Strapdown Inertial NavigationSystem，SINS)因具有完全自动的导航特性，可以连续、实时地提供位置、速度和姿态信息，以及短时精度高，不受气候条件限制等优点，成为管道探伤系统的核心部分，它主要是通过惯性测量装置(Inertial Measurement Unit，IMU)实时得到的量测信息经过惯导解算，从而完成导航定位。但是，捷联惯导系统误差随时间增长，而其误差主要是由陀螺漂移引起的，因此在长时间的工作过程中，需要周期性的对其进行校正。而基于惯性测量组件(IMU)的管道探伤系统导航定位方法，只需要每隔一段时间连续获得三次外部位置信息观测值，不需要限制管道探伤系统运行的速度大小和纬度变化等机动方式，便能够估计出陀螺漂移和航向并进行补偿，从而将系统的误差抑制到合适的精度范围。因此基于惯性测量组件(IMU)的管道探伤系统导航定位方法能够适用于石油管道探伤定位系统，并能有效提高管道探伤系统定位的精度。

对于油气管道探伤定位技术来说，目前借助里程计／INS组合导航的方式较为常见，但由于里程计本身的误差较大，其组合导航的精度偏低，已无法满足现有的油气管道探伤定位的要求；常用的系统校正方法也因其对系统使用条件的限制(低速，等纬度运行等)，而不适用于惯导探伤导航定位技术。

总而言之，无论是单独利用组合导航系统对管道探伤进行定位，还是利用常用的系统校正技术来限制系统误差，都难以满足目前油气管道探伤技术对于使用条件限制和定位精度的要求。

发明内容

本发明提供一种基于惯性测量组件(IMU)的管道探伤系统导航定位方法。

本发明的技术解决问题是：克服现有系统校正技术和里程计／INS组合导航精度偏低的不足，提出了一种基于惯性测量组件(IMU)的管道探伤系统导航定位方法，该方法具有精度高、外部信息需求量少、不限制管道探伤系统的速度变化和纬度变化等机动方式的优点，对于石油管道探伤定位精度的提高具有很大的意义。

本发明的技术解决方案为：

一种基于惯性测量组件的管道探伤系统导航定位方法，包括下列步骤：

(1)IMU进行预热准备，之后管道探伤系统启动，在管道内进行探伤作业；

(2)对于一套IMU输出数据同时进行两组惯导解算：惯导解算1，简称为SINS1，和惯导解算2，简称为SINS2；

(3)管道探伤系统经过定点磁标时，接收定点磁标位置参考信号，当管道探伤系统接收到3组位置参考信号时，将接收到的3组位置参考信号与相应时刻惯导解算1输出位置的差值作为量测量，进行惯导解算2系统重调：测量出航向误差δK(t_n+2)和陀螺漂移ε^b并进行补偿，并校正惯导解算2位置误差；

(4)利用里程计信息和惯导解算2测量的航向与姿态进行航位递推，得到航位递推位置；

(5)将惯导解算2和航位递推进行位置误差组合得到误差方程，经卡尔曼滤波估计出管道探伤系统的位置、速度、姿态和里程计的刻度系数误差，并对惯导解算2进行输出校正，得到准确的航向、姿态、位置、速度测量值。

所述的方法，所述的步骤(3)中，管道探伤系统在t_n时刻经过第一个定点磁标时，接收到的位置参考信号为(L(t_n)，λ(t_n))；在t_n+1时刻经过第二个定点磁标时，接收到的位置参考信号为(L(t_n+l)，λ(t_n+1))；在t_n+2时刻经过第三个定点磁标时，接收到的参考信号为(L(t_n+2)，λ(t_n+2))。在t_n时刻惯导解算1输出位置信息为(L_c(t_n)，λ_c(t_n))；在t_n+1时刻惯导解算1输出位置信息为(L_c(t_n+1)，λ_c(t_n+1))；在t_n+2时刻惯导解算1输出位置信息为(L_c(t_n+2)，λ_c(t_n+2))。进行系统重调时，t_n时刻的航向误差δK(t_n)，在t_n+2时刻的航向误差δK(t_n+2)和陀螺漂移ε^b在x、y和z轴的分量和

的计算方程为：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\δK}\left(t_n\right)\\ {\mathrm{\ϵ}}_x^b\\ {\mathrm{\ϵ}}_y^b\\ {\mathrm{\ϵ}}_z^b\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}{A}_1& R_1& R_2& R_3\\ 0& R_4& R_5& R_6\\ A_2& Q_1& Q_2& Q_3\\ 0& Q_4& Q_5& Q_6\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{L}_c\left(t_{n+1}\right)-L\left(t_{n+1}\right)\\ {\mathrm{\λ}}_c\left(t_{n+1}\right)-\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)\\ L_c\left(t_{n+1}\right)-L\left(t_{n+2}\right)\\ {\mathrm{\λ}}_c\left(t_{n+2}\right)-\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\end{array}\right]$

以及

$\mathrm{\δK}\left(t_{n+2}\right)=\cos \mathrm{\λ}\left(t_n\right)/\cos \mathrm{\λ}{\left(t_{n+2}\right)\cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)-\mathrm{\λ}\left(t_n\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}(t_{n+2}-t_n))\mathrm{\δK}\left(t_n\right)+Q}_7{\mathrm{\ϵ}}_x^b+Q_8{\mathrm{\ϵ}}_y^b+Q_9{\mathrm{\ϵ}}_z^b$

其中

A₁＝sin(λ(t_n+1)-λ(t_n)+ω_ie(t_n+1-t_n))，A₂＝sin(λ(t_n+2)-λ(t_n)+ω_ie(t_n+2-t_n))

$R=\left[\begin{array}{ccc}-\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& 0\\ \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)\cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& -1\\ \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)& \sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)& 0\end{array}\right]\·{{\∫}_{t_n}^{t_{n+1}}C}_b^i\mathrm{dt}$

$=\left[\begin{array}{ccc}{R}_1& R_2& R_3\\ R_4& R_5& R_6\\ R_7& R_8& R_9\end{array}\right],$

$Q=\left[\begin{array}{ccc}-\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& 0\\ \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& -1\\ \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)& \sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)& 0\end{array}\right]\·{\∫}_{t_n}^{t_{n+2}}{C}_b^i\mathrm{dt}$

$=\left[\begin{array}{ccc}{Q}_1& Q_2& Q_3\\ Q_4& Q_5& Q_6\\ Q_7& Q_8& Q_9\end{array}\right],$

且ω_ie为地球自转角速度，

为管道探伤系统载体坐标系与惯性坐标系之间的方向余弦矩阵，由陀螺输出实时获得。

所述的方法，所述的步骤(4)中航位递推位置的计算公式为：

${\stackrel{\·}{L}}_D=v_{\mathrm{DN}}^n/R$

${\stackrel{\·}{\mathrm{\λ}}}_D=v_{\mathrm{DE}}^n\·\sec L_D/R$

其中，L_D和λ_D为航位递推的纬度和经度，

和

为里程计在东向、北向测得的速度分量；R为地球半径。

所述的方法，所述的步骤(5)中误差方程的状态矢量为：

，观测矢量为： $Z={\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\δ}{L}_{c^{\′}}-\mathrm{\δ}{L}_D& \mathrm{\δ}{\mathrm{\λ}}_{c^{\′}}-\mathrm{\δ}{\mathrm{\λ}}_D\end{array}\right]}^T;$ 其中，

和

为东向、北向和天向平台失准角；

和为东向和北向速度误差；

和

为惯导解算2的纬度和经度误差；和

为东向和北向的加速度计零偏；

和

为航位递推的纬度和经度误差；δK_D为里程计刻度系数误差。

本发明的原理是：对惯性测量组件IMU先进行预热准备，之后管道探伤系统启动，在管道内进行探伤作业；对于一套IMU输出数据同时进行两组惯导解算——惯导解算1(简称为SINS1)和惯导解算2(简称为SINS2)；管道探伤系统经过定点磁标时，接收定点磁标位置参考信号，当管道探伤系统接收到3组位置参考信号时，将接收到3组位置参考信号与相应时刻惯导解算1输出位置的差值作为量测量，进行惯导解算2系统重调：测量出航向误差δK(t_n+2)和陀螺漂移δ^b并进行补偿，并校正惯导解算2位置误差；利用里程计信息和惯导解算2测量的航向与姿态进行航位递推，可以得到航位递推位置；将惯导解算2和航位递推进行位置误差组合得到误差方程，经卡尔曼滤波估计出管道探伤系统的位置、速度、姿态和里程计的刻度系数误差，并对惯导解算2进行输出校正，得到准确的航向、姿态、位置、速度测量值。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)基于惯性测量组件(IMU)的管道探伤系统导航定位方法，能够限制捷联惯导系统的误差发散，提高捷联惯导系统的精度，优化管道探伤导航定位系统。

(2)基于惯性测量组件(IMU)的管道探伤系统导航定位方法，不需要限制管道探伤系统的运行速度大小和纬度变化等机动方式，满足了管道探伤定位的使用条件。

(3)基于惯性测量组件(IMU)的管道探伤系统导航定位方法，仅需管道探伤系统经过定点磁标时，接收定点磁标位置参考信号，当连续接收到3组位置参考信号时，将接收到3组位置参考信号与相应时刻惯导解算1输出位置的差值作为量测量，进行惯导解算2系统重调，便提高了管道探伤系统的精度。

附图说明

图1为本发明基于惯性测量组件(IMU)的管道探伤系统导航定位方法的流程图；

图2为本发明的原理框图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

管道探伤系统主要由惯性测量组件和里程计构成。其中，惯性测量组件内部包含用于测量惯性数据的陀螺仪和加速度计，以及用于进行惯导解算、系统重调以及卡尔曼滤波的惯导计算机模块；里程计安装于惯性测量组件载车的尾部，紧贴管道内壁运动，从而可以得到载车在管道内部的运行距离及速度，并将此信息传输至惯导计算机模块中。除此以外，管壁上每隔1～2Km便建有—座定点磁标基站，当管道探伤系统经过当前的定点磁标时，便可直接获得该点的位置参考信号，并将该信号传输至惯导计算机模块中用于位置重调。当经过三座定点磁标基站，并获得三个时刻的位置参考信号之后，便可完成系统重调。

如图1、2所示，本发明的具体方法如下：

(1)对惯性测量组件IMU进行预热准备，之后管道探伤系统启动，在管道内进行探伤作业；

(2)对于一套IMU输出数据同时进行两组惯导解算——惯导解算1(简称为SINS1)和惯导解算2(简称为SINS2)；

(3)管道探伤系统经过定点磁标时，接收定点磁标位置参考信号，当管道探伤系统接收到3组位置参考信号时，将接收到的3组位置参考信号与相应时刻惯导解算1输出位置的差值作为量测量，进行惯导解算2系统重调：测量出航向误差δK(t_n+2)和陀螺漂移ε^b并进行补偿，并校正惯导解算2位置误差；

管道探伤系统在t_n时刻经过第一个定点磁标时，接收到的位置参考信号为(L(t_n)，λ(t_n))；在t_n+1时刻经过第二个定点磁标时，接收到的位置参考信号为(L(t_n+1，λ(t_n+1))；在t_n+2时刻经过第三个定点磁标时，接收到的参考信号为(L(t_n+2)，λ(t_n+2))。在t_n时刻惯导解算1输出位置信息为(L_c(t_n)，λ_c(t_n))；在t_n+1时刻惯导解算1输出位置信息为(L_c(t_n+1)，λ_c(t_n+1))；在t_n+2时刻惯导解算1输出位置信息为(L_c(t_n+2)，λ_c(t_n+1))。进行系统重调时，t_n时刻的航向误差δK(t_n)，在t_n+2时刻的航向误差δK(t_n+2)和陀螺漂移ε^b在x、y和z轴的分量

和

的计算方程如公式(1)和(2)所示。

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\δK}\left(t_n\right)\\ {\mathrm{\ϵ}}_x^b\\ {\mathrm{\ϵ}}_y^b\\ {\mathrm{\ϵ}}_z^b\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}{A}_1& R_1& R_2& R_3\\ 0& R_4& R_5& R_6\\ A_2& Q_1& Q_2& Q_3\\ 02& Q_4& Q_5& Q_6\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{L}_c\left(t_{n+1}\right)-L\left(t_{n+1}\right)\\ {\mathrm{\λ}}_c\left(t_{n+1}\right)-\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)\\ L_c\left(t_{n+2}\right)-L\left(t_{n+2}\right)\\ {\mathrm{\λ}}_c\left(t_{n+2}\right)-\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\end{array}\right]---\left(1\right)$

以及

$\mathrm{\δK}\left(t_{n+2}\right)=\cos \mathrm{\λ}\left(t_n\right)/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\cos \left(\mathrm{\λ}\right(t_{n+2})-\mathrm{\λ}\left(t_n\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}\left(t_{n+2}-t_n)\right)\mathrm{\δK}\left(t_n\right)+Q_7{\mathrm{\ϵ}}_x^b+Q_8{\mathrm{\ϵ}}_y^b+Q_9{\mathrm{\ϵ}}_z^b---\left(2\right)$

其中

A₁=sin(λ(t_n+1)-λ(t_n)+ω_ie(t_n+1-t_n))，A₂=sin(λ(t_n+2)-λ(t_n)+ω_ie(t_n+2-t_n))

$R=\left[\begin{array}{ccc}-\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& 0\\ \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)\cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& -1\\ \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)& \sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)& 0\end{array}\right]\·\∫\begin{array}{c}{t}_{n+1}\\ t_n\end{array}{C}_b^i\mathrm{dt}$

$=\left[\begin{array}{ccc}{R}_1& R_2& R_3\\ R_4& R_5& R_6\\ R_7& R_8& R_9\end{array}\right],$

$Q=\left[\begin{array}{ccc}-\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& 0\\ \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\cos (\mathrm{\λ}(t_{n+2})+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& -1\\ \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)& \sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)& 0\end{array}\right]\·\∫\begin{array}{c}{t}_{n+2}\\ t_n\end{array}{C}_b^i\mathrm{dt}$

$=\left[\begin{array}{ccc}{Q}_1& Q_2& Q_3\\ Q_4& Q_5& Q_6\\ Q_7& Q_8& Q_9\end{array}\right],$

且ω_ie为地球自转角速度，

为管道探伤系统载体坐标系与惯性坐标系之间的方向余弦矩阵，可由陀螺输出实时获得。

(4)利用里程计信息和惯导解算2测量的姿态和航向信息进行航位递推，可以得到航位递推位置；

航位递推位置的计算方程如公式(3)所示。 ${\stackrel{\·}{L}}_D{=v}_{\mathrm{DN}}^n/R$ ${\stackrel{\·}{\mathrm{\λ}}}_D=v_{\mathrm{DE}}^n\·\sec L_D/R--\left(3\right)$

其中，L_D和λ_D为航位递推的纬度和经度，

和

为里程计在东向、北向测得的速度分量；R为地球半径。

(5)将惯导解算2和航位递推进行位置误差组合得到误差方程，经卡尔曼滤波估计出管道探伤系统的位置、速度、姿态和里程计的刻度系数误差，并对惯导解算2进行输出校正，得到准确的航向、姿态、位置、速度测量值；

①惯导解算2和航位递推组合导航系统状态方程为：

$\stackrel{\·}{X}=\mathrm{FX}+W---\left(4\right)$

误差方程的状态矢量为：

，F为系统状态矩阵，W为系统噪声向量，它是均值为零的白噪声向量；

和

为东向、北向和天向平台失准角；

和

为东向和北向速度误差；δL_c′和δλ_c′为惯导解算2的纬度和经度误差；

和

分别为陀螺漂移ε^b在x、y和z轴的分量；

和

为东向和北向的加速度计零偏；δL_D和δλ_D为航位递推的纬度和经度误差；δK_D为里程计刻度系数误差。

②系统的量测方程：

$\stackrel{\·}{Z}=\mathrm{HX}+V---\left(5\right)$

其中，Z=[δλ_c′-δL_D δλ_c′-δλ_D]^T为观测矢量，H为观测矩阵，V=[σ_L σ_λ]^T为量测噪声矢量；δL_c′和δλ_c′为惯导解算2的纬度和经度误差；δL_D和δλ_D为航位递推的纬度和经度误差。

③卡尔曼滤波基本算法编排：

状态一步预测方程： ${\hat{X}}_{k,k-1}={\mathrm{\Φ}}_{k,k-1}{\hat{X}}_{k-1}---\left(6\right)$

状态估计计算方程： ${\hat{X}}_k={\hat{X}}_{k,k-1}+K_k[Z_k-H_k{\hat{X}}_{k,k-1}]---\left(7\right)$

滤波增益矩阵： ${\hat{K}}_k={\hat{P}}_{k,k-1}{H}_k^T{[H_k{\hat{P}}_{k,k-1}{H}_k^T+R_k]}^{-1}---\left(8\right)$

一步预测误差方差阵： ${\hat{P}}_{k,k-1}={\mathrm{\Φ}}_{k,k-1}{\hat{P}}_{k-1}{\mathrm{\Φ}}_{k,k-1}^T+{\mathrm{\Γ}}_{k,k-1}{Q}_{k-1}{\mathrm{\Γ}}_{k,k-1}^T---\left(9\right)$

估计误差方差阵： ${\hat{P}}_k=[I-{\hat{K}}_k{H}_k]{\hat{P}}_{k,k-1}{[I-{\hat{K}}_k{H}_k]}^T+{\hat{K}}_k{R}_k{\hat{K}}_k^T---\left(10\right)$

④最后把滤波估计出的状态矢量

对惯导解算2进行输出校正。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于惯性测量组件的管道探伤系统导航定位方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)IMU进行预热准备，之后管道探伤系统启动，在管道内进行探伤作业；

(2)对于一套IMU输出数据同时进行两组惯导解算：惯导解算1，简称为SINS1，和惯导解算2，简称为SINS2；

(3)管道探伤系统经过定点磁标时，接收定点磁标位置参考信号，当管道探伤系统接收到3组位置参考信号时，将接收到的3组位置参考信号与相应时刻惯导解算1输出位置的差值作为量测量，进行惯导解算2系统重调：测量出航向误差δK(t_n+2)和陀螺漂移ε^b并进行补偿，并校正惯导解算2位置误差；

(4)利用里程计信息和惯导解算2测量的航向与姿态进行航位递推，得到航位递推位置；

(5)将惯导解算2和航位递推进行位置误差组合得到误差方程，经卡尔曼滤波估计出管道探伤系统的位置、速度、姿态和里程计的刻度系数误差，并对惯导解算2进行输出校正，得到准确的航向、姿态、位置、速度测量值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，管道探伤系统在t_n时刻经过第一个定点磁标时，接收到的位置参考信号为(L(t_n)，λ(t_n))；在t_n+1时刻经过第二个定点磁标时，接收到的位置参考信号为(L(t_n+1)，λ(t_n+1))；在t_n+2时刻经过第三个定点磁标时，接收到的参考信号为(L(t_n+2)，λ(t_n+2))。在t_n时刻惯导解算1输出位置信息为(L_c(t_n)，λ_c(t_n))；在t_n+1时刻惯导解算1输出位置信息为(L_c(t_n+1)，λ_c(t_n+1))；在t_n+2时刻惯导解算1输出位置信息为(L_c(t_n+2)，λ_c(t_n+2))，进行系统重调时，t_n时刻的航向误差δK(t_n)，在t_n+2时刻的航向误差δK(t_n+2)和陀螺漂移ε^b在x、y和z轴的分量

和的计算方程为：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\δK}\left(t_n\right)\\ {\mathrm{\ϵ}}_x^b\\ {\mathrm{\ϵ}}_y^b\\ {\mathrm{\ϵ}}_z^b\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}{A}_1& R_1& R_2& R_3\\ 0& R_4& R_5& R_6\\ A_2& Q_1& Q_2& Q_3\\ 0& Q_4& Q_5& Q_6\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{L}_c\left(t_{n+1}\right)-L\left(t_{n+1}\right)\\ {\mathrm{\λ}}_c\left(t_{n+1}\right)-\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)\\ L_c\left(t_{n+2}\right)-L\left(t_{n+2}\right)\\ {\mathrm{\λ}}_c\left(t_{n+2}\right)-\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\end{array}\right]$

以及

$\mathrm{\δK}\left(t_{n+2}\right)=\cos \mathrm{\λ}\left(t_n\right)/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)-\mathrm{\λ}\left(t_n\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}(t_{n+2}-t_n))\mathrm{\δK}\left(t_n\right)+Q_7{\mathrm{\ϵ}}_x^b+Q_8{\mathrm{\ϵ}}_y^b+Q_9{\mathrm{\ϵ}}_z^b$

其中

A₁=sin(λ(t_n+1)-λ(t_n)+ω_ie(t_n+1-t_n))，A₂=sin(λ(t_n+2)-λ(t_n)+ω_ie(t_n+2-t_n))

$R=\left[\begin{array}{ccc}-\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& 0\\ \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)\cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})& -1\\ \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)& \sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+1})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+1}\right)& 0\end{array}\right]\·{\∫}_{t_n}^{t_{n+1}}{C}_b^i\mathrm{dt}$

$=\left[\begin{array}{ccc}{R}_1& R_2& R_3\\ R_4& R_5& R_6\\ R_7& R_8& R_9\end{array}\right],$

$Q=\left[\begin{array}{ccc}-\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& 0\\ \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& \tan \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)\sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})& -1\\ \cos (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)& \sin (\mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ie}}{t}_{n+2})/\cos \mathrm{\λ}\left(t_{n+2}\right)& 0\end{array}\right]\·{\∫}_{t_n}^{t_{n+2}}{C}_b^i\mathrm{dt}$

$=\left[\begin{array}{ccc}{Q}_1& Q_2& Q_3\\ Q_4& Q_5& Q_6\\ Q_7& Q_8& Q_9\end{array}\right],$

且ω_ie为地球自转角速度，

为管道探伤系统载体坐标系与惯性坐标系之间的方向余弦矩阵，由陀螺输出实时获得。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中航位递推位置的计算公式为：

${\stackrel{\·}{L}}_D=v_{\mathrm{DN}}^n/R$

${\stackrel{\·}{\mathrm{\λ}}}_D=v_{\mathrm{DE}}^n\·\sec L_D/R$

其中，L_D和λ_D为航位递推的纬度和经度，和

为里程计在东向、北向测得的速度分量；R为地球半径。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中误差方程的状态矢量为：，观测矢量为：Z=[δL_c′-δL_D δλ_C′-δλ_D]^T；其中，

和为东向、北向和天向平台失准角；

和为东向和北向速度误差；δL_c′和δλ_c′为惯导解算2的纬度和经度误差；

和

为东向和北向的加速度计零偏；δL_D和δλ_D为航位递推的纬度和经度误差；δK_D为里程计刻度系数误差。