CN111220113B - 一种管道拐弯角检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管道拐弯角检测方法，包括：通过检测装置在管道中的运动，利用三轴加速度计、三轴陀螺仪和多里程仪分别采三轴加速度、三轴角速率和轴向速度。同时，数据处理单元对采集到的测量值进行处理并存储在数据存储单元中。检测完成后，离线条件下结合三轴加速度计、三轴陀螺仪和多里程仪的输出信息，在检测装置检测前的初始姿态、速度和位置已知的条件下，采用捷联惯性导航算法计算出小径管道检测机器人在管道内运动的姿态、速度和位置信息；根据多里程仪测量信息分别对检测装置在管道内运动时的速度信息进行修正，进而提高定位精度。本发明的检测结果可适用于城市高楼、高架桥、隧道、室内等GPS无法定位的环境下提高管道检测及定位精度。

Description

一种管道拐弯角检测方法

技术领域

本发明属于管道测绘技术领域，涉及一种管道拐弯角检测方法，特别是一种基于多里程仪及微惯性测量单元的管道拐弯角检测方法。

背景技术

目前，大量铺设的各类油气资源、水资源和化学物质运输管道，由于腐蚀、泄漏等导致的事故及各类安全问题引起了广泛的社会关注。近年来国内公开报道的海底管道泄漏事故上百起，陆地管道泄漏事故更是频繁发生，每年可达上百起。这些泄漏不仅会影响正常的油气田生产，造成重大经济损失；还会引起环境污染和生态灾难；甚至威胁人类生命安全。管道检测相关的有效检测技术主要掌握在国外部分公司手中，提供服务的费用昂贵。此外，国内外对大量分布于城市地下的小径管道的检测技术还存在很多问题。小径管道的检测对现有检测设备体积要求更严苛，密集的城市地下管网对定位设备的精度要求更高，这使得现有设备在进行城市地下管道检测时困难重重。而且长期以来，国外对我国在相关关键技术实行长期封锁，相关设备一直处于禁运状态，只提供价格高昂的检测服务，这使得我国油气管道定位技术的研究和应用更是困难重重。因此，自主掌握管道机器人检测相关关键技术是我国能源大战略的重中之重，因此研究小径检测管道机器人也是大势所趋，机器人早日投入实际生产应用也能够有效解决我国城市地下小径管道检测时会出现的种种问题。

基于此目的设计的小径管道检测机器人及检测方法可以有效提高管道内检测的精度，目前国内外管道检测服务公司普遍采用基于捷联惯性导航系统/里程仪/地表(水下)磁标记点的管道检测机器人，这种已有的管道检测机器人在进行检测前必须人工铺设多个地表(水下)磁标记点，既延长了检测服务时间，又额外增加了巨额的检测成本。本发明提出的管道检测机器人的检测方式可以做到不依赖外部信息，而且检测时间短，成本低，适用于无GPS信号的城市地下管网系统的自主检测，此外GPS信号易受城市高楼，树木等影响，在城市地下应用的精度会显著降低。

多里程仪和微惯性测量单元的结合对管道拐弯角的检测意义在于可以对解算出的姿态变换矩阵中的导航信息进行修正，提高所获得姿态信息的精度，进而提高积分得到的速度、位置的精度，使得到的导航信息更加准确可靠。

现有技术中通常采用多传感器信息融合技术对管道进行检测，这种检测方式对传感器的要求很高，而且在小径管道内由于尺寸、功耗等受限，传感器的选型也因而受到限制；此外，采用低成本的微惯性测量单元对方向角的检测误差比较大，这也使得低成本的微惯性测量单元在小径管道的检测中无法保证检测精度，并且现有技术并没有提出管道检测机器人在拐弯时有效的自主检测方法。

目前在核心期刊与专利查询中均未发现与此发明类似的方法介绍。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种不依赖外部信息，而且检测时间短，成本低，适用于无GPS信号的城市地下管网系统的自主检测的管道拐弯角检测方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种管道拐弯角检测方法，包括以下步骤：

步骤一：开启电源模块，对检测装置进行初始化设置；

步骤二：在检测装置行进过程中，采集里程仪输出的速度信息和微惯性测量模块输出的水平加速度和方位角速度信息，通过数据处理单元对采集到的测量值进行卡尔曼滤波处理，通过数据存储单元对处理后的数据进行保存；

步骤三：根据三轴加速度计、三轴陀螺仪和里程仪的输出信息，并结合检测装置的初始姿态、速度和位置信息，采用捷联惯性导航算法计算出检测装置在管道内运动的姿态、速度和位置信息；

步骤四：通过三轴陀螺仪和里程仪输出信息检测管道拐弯角处位置姿态信息；

步骤五：通过卡尔曼滤波技术对检测装置位置姿态信息进行误差修正，进而计算出通过弯管时的拐弯角和俯仰角，并结合捷联惯性导航算法计算得到的姿态、速度和位置信息以及三轴行进距离差判断出检测装置的转弯方向；

步骤六：采用数据平滑技术离线估计系统误差，获得管道拐弯角信息；

本发明还包括：

1.检测装置包括电源模块、三个里程仪、三个支撑轮、微惯性测量单元、数据存储单元、数据处理单元、密封圈；检测装置主体具有密封空腔，密封空腔内依次设置有电源模块、数据处理单元、数据存储单元和微惯性测量模块；主体前端分布着带有里程仪的里程轮；运动时三个里程轮沿管道内壁等间距分布；

电源模块为检测装置提供电能；

里程仪位于里程轮上，用于测量检测装置在管内轴向的行进速度和行进距离；

微惯性测量模块包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，三轴加速度计用于测量检测装置的三轴加速度，三轴陀螺仪用于敏感检测装置的三轴角运动；

数据存储单元用于存储管内采集到的信息数据；

数据处理单元使用卡尔曼滤波技术处理微惯性测量模块和里程仪采集到的管内信息数据。

2.步骤五中计算出通过弯管时的拐弯角和俯仰角具体为：

当横滚角η＝0的情况：

检测装置沿前进方向左转时，拐弯角ΔA满足：

检测装置沿前进方向右转时，拐弯角ΔA满足：

检测装置沿前进方向向下运动时，俯仰角ΔP满足：

检测装置沿前进方向向上运动时，俯仰角ΔP满足：

当横滚角η≠0的情况：

检测装置沿前进方向左转时，拐弯角ΔA满足：

当0°<η≤30°时：

当30°<η≤60°时：

当60°<η≤90°时：

检测装置沿前进方向右转时，拐弯角ΔA满足：

当0°<η≤30°时：

当30°<η≤60°时：

当60°<η≤90°时：

当检测装置沿前进方向向下运动时，俯仰角ΔP满足：

当检测装置沿前进方向右转时：

当0°<η≤30°：

当30°<η≤60°：

当0°<η≤90°：

当小径管道检测机器人沿前进方向左转：

当0°<η≤30°：

当30°<η≤60°：

当60°<η≤90°：

当检测装置沿前进方向向上运动时，俯仰角ΔP满足：

当检测装置沿前进方向右转：

当0°<η≤30°：

当30°<η≤60°：

当60°<η≤90°：

当检测装置沿前进方向左转：

当0°<η≤30°：

当30°<η≤60°：

当60°<η≤90°：

其中，v₁，v₂，v₃分别代表三个前里程轮的轮速，t代表时间，d代表管道内径，r₁，r₂，r₃分别代表三个前里程轮的转弯曲率半径，R表示管道中心到里程轮轮心的距离。

发明的有益效果：

第一，本发明中多里程仪小径管道检测机器人拐弯角检测方法时无需任何硬件成本。拐弯角检测的实现不需要在小径管道检测机器人中安装诸如磁通漏磁传感器等其他类型的传感器，用于检测的信号是对微惯性测量单元中的惯性传感器数据的再次利用。此外，管道拐弯角的检测是在对整个管道检测完成后进行的，无需同时进行，因此对管道检测数据的分析、计算管道地理坐标和管道测绘工作都是离线进行的，所以不会对现有的管道段检测和评估产生影响；

第二，本发明中微惯性测量模块采用里程仪对误差进行修正，避免了误差积累，能够适用于长距离的管道拐弯角检测工作；

第三，本发明的检测方法能够实现方向角误差修正，保证小径管道检测机器人在小径管道中检测时的测量精度；

第四，本发明的对管道拐弯角的误差测量更新是基于微惯性测量模块的，无需安装磁方位角和地表磁标记，也不依赖GPS和其他外部信息，具有较强的自主性，适用于无GPS信号的城市地下管网系统的检测，而且还在不影响检测精度的前提下大大降低了微惯性测量模块的成本和功耗；

第五，本发明的小径管道检测机器人采用里程轮对速度加以控制，用来保证机器人的稳定性，提高测量的准确性和检测精度。

附图说明

图1为基于多里程仪及微惯性测量单元的管道拐弯角检测方法整体流程图；

图2为多里程仪检测管道拐弯角流程图；

图3为微惯性测量模块检测管道拐弯角流程图；

图4为基于多里程仪及微惯性测量单元的管道机器人定位方法；

图5-1为无横滚左转时拐弯角示意图；

图5-2为无横滚右转时拐弯角示意图；

图5-3为无横滚向下时俯仰角示意图；

图5-4为无横滚向上时俯仰角示意图；

图5-5为有横滚左转时拐弯角示意图(0°<η≤30°)；

图5-6为有横滚左转时拐弯角示意图(30°<η≤60°)；

图5-7为有横滚左转时拐弯角示意图(60°<η≤90°)；

图5-8为有横滚右转时拐弯角示意图(0°<η≤30°)；

图5-9为有横滚右转时拐弯角示意图(30°<η≤60°)；

图5-10为有横滚右转时拐弯角示意图(60°<η≤90°)；

图5-11为有横滚右转向下时俯仰角示意图(0°<η≤30°)；

图5-12为有横滚右转向下时俯仰角示意图(30°<η≤60°)；

图5-13为有横滚右转向下时俯仰角示意图(60°<η≤90°)；

图5-14为有横滚左转向下时俯仰角示意图(0°<η≤30°)；

图5-15为有横滚左转向下时俯仰角示意图(30°<η≤60°)；

图5-16为有横滚左转向下时俯仰角示意图(60°<η≤90°)；

图5-17为有横滚右转向上时俯仰角示意图(0°<η≤30°)；

图5-18为有横滚右转向上时俯仰角示意图(30°<η≤60°)；

图5-19为有横滚右转向上时俯仰角示意图(60°<η≤90°)；

图5-20为有横滚左转向上时俯仰角示意图(0°<η≤30°)；

图5-21为有横滚左转向上时俯仰角示意图(30°<η≤60°)；

图5-22为有横滚左转向上时俯仰角示意图(60°<η≤90°)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步说明。

本发明具体检测方法包括：通过小径管道检测机器人在管道中的运动，利用三轴加速度计、三轴陀螺仪和多里程仪分别采集小径管道检测机器人的三轴加速度、三轴角速率和轴向速度。同时，数据处理单元对采集到的测量值进行处理并存储在数据存储单元中。检测完成后，离线条件下结合三轴加速度计、三轴陀螺仪和多里程仪的输出信息，在小径管道检测机器人检测前的初始姿态、速度和位置已知的条件下，采用捷联惯性导航算法计算出小径管道检测机器人在管道内运动的姿态、速度和位置信息；同时，根据多里程仪测量信息分别对管道机器人在管道内运动时的速度信息进行修正，进而提高定位精度。

本发明的检测结果可适用于城市高楼、高架桥、隧道、室内等GPS无法定位的环境下提高管道检测及定位精度。该方法中涉及的陀螺仪、加速度计和捷联惯性导航系统均为典型惯性器件和导航定位系统，管道测量装置为典型的管道检测系统。本发明采用管道机器人尾部多里程仪在拐弯角处测量的速度差值计算管道的拐弯角大小，同时结合管道机器人中陀螺仪测量的加速率信息判断拐弯角方向信息，最后拐弯角用于修正微惯性辅助的管道机器人定位系统，提高管道机器人轨迹测量精度。对上述测量信息的再次利用，用于提高管道机器人在管道内定位精度。旨在解决城市高楼、高架桥、隧道、室内等GPS无法定位的环境下提高管道检测及定位精度。本发明既不会增加任何成本，也不会对原有的管道测量装置的硬件系统有任何改动。

结合图1，基于多里程仪及微惯性测量单元的管道拐弯角检测方法整体流程图，具体步骤包括：

步骤1、开启电源模块，对小径管道检测机器人进行初始化设置；

步骤2、使小径管道检测机器人遍历整个管道，并通过数据处理单元将各测量值数据进行简单的平滑和滤波处理；

步骤3、将处理后的数据存储到数据存储单元中；

步骤4、采集里程仪输出的速度信息和微惯性测量模块的输出的水平加速度和方位角速度信息；

步骤5、通过采集到的里程仪输出的速度信息和微惯性测量模块输出的水平加速度和方位角速度信息完成小径管道检测机器人在通过弯管时拐弯角和俯仰角的计算；

步骤6、通过计算得到的弯管处的姿态、速度和位置信息以及陀螺仪输出的旋转角速率方向以及三轴行进距离差判断出小径管道检测机器人的转弯方向；

步骤7、结合加速度计积分得到的行进距离信息和里程仪输出的行进距离信息通过使用卡尔曼滤波技术对行进距离信息进行修正，进而对微惯性测量模块和里程仪的输出信息进行综合处理；

步骤8、计算小径管道检测机器人的拐弯角并通过采集到的数据绘制管道测绘三维图，完成管道的测绘工作；

具体的，步骤4和步骤5中里程仪的输出信息采用如图2的方式处理，步骤包括：

步骤1、采集里程仪的输出信息；

步骤2、通过采集到的里程仪的输出信息完成小径管道检测机器人在通过弯管时的速度和位置的计算；

步骤3、通过计算得到的弯管处的速度和位置信息以及三轴行进距离差判断出小径管道检测机器人的转弯方向；

步骤4、结合里程仪输出的行进距离信息计算小径管道检测机器人的拐弯角；

具体的，步骤4和步骤5中微惯性测量模块的输出信息采用如图3的方式处理，步骤包括：

步骤1、采集微惯性测量模块的输出的水平加速度和方位角速度信息；

步骤2、通过采集到的微惯性测量模块的输出信息完成小径管道检测机器人在通过弯管时的速度和位置的计算；

步骤3、通过计算得到的弯管处的姿态、速度和位置信息以及陀螺仪输出的旋转角速率方向判断出小径管道检测机器人的转弯方向；

步骤4、结合加速度计积分得到的行进距离信息计算小径管道检测机器人的拐弯角；

结合图4，基于多里程仪及微惯性测量单元的管道机器人定位方法框图，进行说明：

通过对多里程仪采集到的信息进行融合，再对融合后的信息进行预处理，将得到的信息与经过捷联惯导解算的微惯性测量单元的输出信息融合进行卡尔曼滤波处理，就能得到管道机器人在管道运行时精度可靠的导航信息。

进一步的，整体流程图中所述步骤5的具体过程为：

在步骤5中，求拐弯角ΔA和俯仰角ΔP时需要分为横滚角η是否为零两种情况进行讨论。图示中v₁，v₂，v₃分别代表三个前里程轮的轮速，t代表时间，d代表管道内径，r₁，r₂，r₃分别代表三个前里程轮的转弯曲率半径。

首先讨论η＝0的情况：

步骤5a、小径管道检测机器人沿前进方向左转时求解ΔA，如图5-1(η＝0)：

步骤5b、小径管道检测机器人沿前进方向右转时求解ΔA，如图5-2(η＝0)：

步骤5c、小径管道检测机器人沿前进方向向下运动时求解ΔP，如图5-3(η＝0)：

步骤5d、小径管道检测机器人沿前进方向向上运动时求解ΔP，如图5-4(η＝0)：

下面讨论η≠0的情况：

步骤5e、小径管道检测机器人沿前进方向左转时求解ΔA：(η≠0)：

1. 0°<η≤30°，如图5-5所示：

其中，

2. 30°<η≤60°，如图5-6所示：

其中，

3. 60°<η≤90°，如图5-7所示：

其中，

步骤5f、小径管道检测机器人沿前进方向右转时求解ΔA：(η≠0)：

1. 0°<η≤30°，如图5-8所示：

其中，

2. 30°<η≤60°，如图5-9所示：

其中，

3. 60°<η≤90°，如图5-10所示：

其中，

步骤5g、小径管道检测机器人沿前进方向向下运动时求解ΔP：(η≠0)：

(1).小径管道检测机器人沿前进方向右转：

1. 0°<η≤30°，如图5-11所示：

其中，

2. 30°<η≤60°，如图5-12所示：

其中，

3. 60°<η≤90°，如图5-13所示：

其中，

(2)小径管道检测机器人沿前进方向左转：

1. 0°<η≤30°，如图5-14所示：

其中，

2. 30°<η≤60°，如图5-15所示：

其中，

3. 60°<η≤90°，如图5-16所示：

其中，

步骤5h、小径管道检测机器人沿前进方向向上运动时求解ΔP：(η≠0)：

(1)小径管道检测机器人沿前进方向右转：

1. 0°<η≤30°，如图5-17所示：

其中，

2. 30°<η≤60°，如图5-18所示：

其中，

3. 60°<η≤90°，如图5-19所示：

其中，

(2)小径管道检测机器人沿前进方向左转：

1. 0°<η≤30°，如图5-20所示：

其中，

2. 30°<η≤60°，如图5-21所示：

其中，

3. 60°<η≤90°，如图5-22所示：

其中，

具体的，经过上述分析，能够得到以下三条结论：

(1)小径管道检测机器人长度随着弯道曲率半径的增加而增加，单元体直径的增加而减小。即小径管道检测机器人能够较容易地通过大曲率半径的弯道，且在小径管道检测机器人长度一定的前提下，小径管道检测机器人的主体部分直径越大，其长度越小。

(2)小径管道检测机器人通过弯道时的姿态是其弯道导航设计的重要参数,必须预知此参数，且在通过弯道时保持不变,否则,不能得到优良的弯道通过性。且小径管道检测机器人行走轮的结构必须是弹性结构,这与弯道通过性是紧密相关的。

(3)对弯道通过性而言,小径管道检测机器人若不满足对机器人长度的约束,则根本不可能通过弯道。

本发明的具体实施方式还包括：

本发明是为了解决上述技术问题，进而提供了一种多里程仪结合小径管道检测机器人管道拐弯角的自主检测方法。

所述的多里程仪结合的小径管道检测装置包括：电源模块、三个里程仪、三个支撑轮、微惯性测量单元、数据存储单元、数据处理单元、密封圈和机器人主体组成；

所述主体由密封空腔组成，密封空腔内依次装有电源模块、数据处理单元、数据存储单元和微惯性测量模块；主体前端分布着带有里程仪的里程轮，主体部分与里程轮部分由密封圈分隔开；

所述电源模块为小径管道检测机器人提供电能用以保证管道机器人能够正常运行对被测管道的拐弯角进行检测；

所述里程仪位于所述小径管道检测机器人的里程轮上，用于测量小径管道检测机器人在管内轴向的行进速度和行进距离；

所述微惯性测量模块包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，所述三轴加速度计用于测量小径管道检测机器人的三轴加速度，所述三轴陀螺仪用于敏感小径管道检测机器人的三轴角运动；

所述数据存储单元用于存储管内采集到的信息数据；

所述数据处理单元使用卡尔曼滤波技术处理微惯性测量模块和里程仪采集到的管内信息数据；

所述的多里程仪结合小径管道检测机器人管道拐弯角的检测方法包括以下步骤：

步骤一、开启电源模块，对小径管道检测机器人进行初始化设置；

步骤二、在小径管道检测机器人行进过程中，采集里程仪输出的速度信息和微惯性测量模块的输出的水平加速度和方位角速度信息，通过数据处理单元对采集到的测量值进行卡尔曼滤波处理，通过数据存储单元对处理后的数据进行保存；

步骤三、结合三轴加速度计、三轴陀螺仪和里程仪的输出信息，并结合小径管道检测机器人的初始姿态、速度和位置信息，采用捷联惯性导航算法计算出小径管道检测机器人在管道内运动的姿态、速度和位置信息；

步骤四、通过三轴陀螺仪和里程仪输出信息检测管道拐弯角处位置姿态信息；

步骤五、通过卡尔曼滤波技术实现对小径管道检测机器人位置姿态信息进行有效的误差修正，进而计算出通过弯管时的拐弯角和俯仰角，并结合捷联惯性导航算法计算得到的姿态、速度和位置信息以及三轴行进距离差判断出机器人的转弯方向；

步骤六、由于管道检测的非实时性，采用数据平滑技术离线估计系统误差用以提高小径管道检测机器人的检测精度，可以获得精确的管道拐弯角信息；

步骤七、经过步骤六的数据平滑技术处理后，可以获得精确的管道拐弯角等信息用以实现后续的管道测绘工作。

进一步的，所述步骤四的具体步骤包括：

步骤一、在小径管道机器人检测工作完成后，从数据存储单元中读取微惯性测量模块的数据；

步骤二、由小径管道检测机器人内安装的陀螺仪和加速度计分别敏感小径管道检测机器人在管道内运动时的旋转角速率和线性加速度；

步骤三、通过陀螺仪得到的旋转角速率测量值判断小径管道检测机器人是否通过弯管；

步骤四、通过里程仪获取过弯时小径管道检测机器人左右轮子的转速，从而计算出机器人前进的距离，在很短的采样周期内，通过对不同轮子行进的距离做差得到的距离差除以不同轮子间的轴距就可以得到机器人的拐弯角；

进一步的，所述步骤五的具体方法为：通过步骤三和捷联惯导算法可以计算出小径管道检测机器人在管道内运动的姿态、速度和位置信息，由于惯性传感器本身的测量误差，会导致微惯性测量模块输出误差随着管道检测距离的增长而增大。通过小径管道检测机器人安装的里程仪及其在管道内运动的非完整性约束对微惯性测量模块进行实时连续的速度修正；在卡尔曼滤波估计的作用下能够估计出微惯性测量模块的误差，这些误差可以通过反馈校正提高小径管道检测机器人的检测定位精度。

Claims (2)

1.一种管道拐弯角检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：开启电源模块，对检测装置进行初始化设置；

步骤二：在检测装置行进过程中，采集里程仪输出的速度信息和微惯性测量模块输出的水平加速度和方位角速度信息，通过数据处理单元对采集到的测量值进行卡尔曼滤波处理，通过数据存储单元对处理后的数据进行保存；

步骤三：根据三轴加速度计、三轴陀螺仪和里程仪的输出信息，并结合检测装置的初始姿态、速度和位置信息，采用捷联惯性导航算法计算出检测装置在管道内运动的姿态、速度和位置信息；

步骤四：通过三轴陀螺仪和里程仪输出信息检测管道拐弯角处位置姿态信息；

步骤五：通过卡尔曼滤波技术对检测装置位置姿态信息进行误差修正，进而计算出通过弯管时的拐弯角和俯仰角，并结合捷联惯性导航算法计算得到的姿态、速度和位置信息以及三轴行进距离差判断出检测装置的转弯方向；

步骤六：采用数据平滑技术离线估计系统误差，获得管道拐弯角信息；

步骤五所述计算出通过弯管时的拐弯角和俯仰角具体为：

当横滚角η＝0的情况：

检测装置沿前进方向左转时，拐弯角ΔA满足：

检测装置沿前进方向右转时，拐弯角ΔA满足：

检测装置沿前进方向向下运动时，俯仰角ΔP满足：

检测装置沿前进方向向上运动时，俯仰角ΔP满足：

当横滚角η≠0的情况：

检测装置沿前进方向左转时，拐弯角ΔA满足：

当0°<η≤30°时：

当30°<η≤60°时：

当60°<η≤90°时：

检测装置沿前进方向右转时，拐弯角ΔA满足：

当0°<η≤30°时：

当30°<η≤60°时：

当60°<η≤90°时：

当检测装置沿前进方向向下运动时，俯仰角ΔP满足：当检测装置沿前进方向右转时：

当0°<η≤30°：

当30°<η≤60°：

当0°<η≤90°：

当小径管道检测机器人沿前进方向左转：

当0°<η≤30°：

当30°<η≤60°：

当60°<η≤90°：

当检测装置沿前进方向向上运动时，俯仰角ΔP满足：

当检测装置沿前进方向右转：

当0°<η≤30°：

当30°<η≤60°：

当60°<η≤90°：

当检测装置沿前进方向左转：

当0°<η≤30°：

当30°<η≤60°：

当60°<η≤90°：

其中，v₁，v₂，v₃分别代表三个前里程轮的轮速，t代表时间，d代表管道内径，r₁，r₂，r₃分别代表三个前里程轮的转弯曲率半径，R表示管道中心到里程轮轮心的距离。

2.根据权利要求1所述的一种管道拐弯角检测方法，其特征在于：所述检测装置包括电源模块、三个里程仪、三个支撑轮、微惯性测量单元、数据存储单元、数据处理单元、密封圈；检测装置主体具有密封空腔，密封空腔内依次设置有电源模块、数据处理单元、数据存储单元和微惯性测量模块；主体前端分布着带有里程仪的里程轮；运动时三个里程轮沿管道内壁等间距分布；

所述电源模块为检测装置提供电能；

所述里程仪位于里程轮上，用于测量检测装置在管内轴向的行进速度和行进距离；

所述微惯性测量模块包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，三轴加速度计用于测量检测装置的三轴加速度，三轴陀螺仪用于敏感检测装置的三轴角运动；

数据存储单元用于存储管内采集到的信息数据；

数据处理单元使用卡尔曼滤波技术处理微惯性测量模块和里程仪采集到的管内信息数据。

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