CN115031785B - 一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法，属于岩土工程和惯性传感领域。同步采集软土贯入仪中的多传感器的输出数据并预处理；初始对准，得到贯入仪的载体坐标系到地理坐标系的姿态矩阵；将软土贯入仪内的多传感器与软土贯入仪的重心重合，多传感器的Z轴与重力方向平行，将软土贯入仪悬挂在待测软土表面上方的预设高度；释放软土贯入仪，使其做自由落体运动并贯入软土中，直至进入静止状态；通过压力计测量贯入仪周边软土的压力情况，并根据惯性测量单元中的输出结果解算贯入仪在不同时刻的位置姿态信息；根据获得的不同时刻位置姿态信息反演软土强度。本发明可以实现更高精度的位姿解算，进而获得更加精度的海洋软土强度特性。

Description

一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法

技术领域

本发明涉及岩土工程和惯性传感领域，具体涉及一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法。

技术背景

随着海上油气等资源的战略意义不断提高，世界各国也越发重视对海洋的开发。海洋基础设施建设相关的岩土工程通常涉及到复杂的土壤性质评估,实现软土强度准确而又便捷的测量对海洋基础设施项目建设有重要的意义。

贯入法通过将测量装置以恒定的速度压入土中，通过测得的土体阻力以及其他数据，分析得到土体的相关参数，可以直接进行现场的测量实验，相比于传统方法更加方便快捷，目前常见的基于贯入法的仪器包括锥形贯入仪、T形贯入仪、球形贯入仪和自由落体贯入仪。圆形贯入仪可以避免上覆土压力较大所产生的测量误差，而自由落体贯入仪则是通过侧有裸体方式贯入软土进行测量，相比于传统方法无需额外的加载装置，操作便捷。因此目前自由落体球形贯入仪凭借着其独特的优势，成为目前研究应用的热点。而传统的自由落体球形贯入仪通常采用加速度传感器，实现贯入阻力的测量，由于贯入阻力与剪切强度之间具有严格的塑性解，进而可以实现软土强度参数的反演。但由于球形贯入仪在贯入土中的过程中会产生旋转，导致传统基于加速度传感器的测量方案效果并不理想。

综上所述，目前现有的测量方法无法同时满足海洋软体勘测领域所需要的高高精度与高适应性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多传感器融合技术的软土强度勘测方法，利用MEMS惯性测量单元、三轴磁强计和压力计等多传感器，可以获得不同时刻贯入仪的位置姿态和表面的压力信息，进而实现软土参数的解算。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法，包括以下步骤：

步骤1：同步采集软土贯入仪中的多传感器的输出数据，并使用卡尔曼滤波对传感器数据进行预处理；所述的多传感器包括MEMS惯性测量单元、三轴磁强计和压力计；

步骤2：对MEMS惯性测量单元和三轴磁强计的输出结果进行初始对准，得到贯入仪的载体坐标系到地理坐标系的姿态矩阵；

步骤3：将软土贯入仪内的多传感器与软土贯入仪的重心重合，多传感器的Z轴与重力方向平行，将软土贯入仪悬挂在待测软土表面上方的预设高度；

步骤4：释放软土贯入仪，使其做自由落体运动并贯入软土中，直至进入静止状态；通过软土贯入仪内的压力计测量贯入仪周边软土的压力情况，并根据MEMS惯性测量单元中的输出结果解算出贯入仪在不同时刻的位置姿态信息；

步骤5：根据贯入仪在不同时刻的位置姿态信息反演软土强度。

进一步地，所述的MEMS惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

进一步地，所述的步骤2包括：

步骤2-1：利用MEMS惯性测量单元中的三轴加速度信息，计算初始俯仰角a₀和初始横滚角β₀：

式中：

和

分別是MEMS惯性测量单元的x、y轴的加速度，g表示地球重力加速度；

步骤2-2：根据三轴磁强计输出结果、初始俯仰角a₀和初始横滚角β₀，计算初始航向角γ₀：

式中：m_x、m_y和m_z分别为三轴磁强计x、y和z轴的输出值；

步骤2-3：使用解析法对MEMS惯性测量单元和三轴磁强计的输出结果进行粗对准，得到贯入仪的载体坐标系到地理坐标系的初始姿态矩阵

进一步地，所述的步骤4中，解算贯入仪在不同时刻的位置姿态信息包括实时更新姿态信息和位置信息两部分，具体为：

步骤4-1：使用四元数表示载体坐标系转换到地理坐标系的过程，即：

Q＝q₀+q₁i_b+q₂j_b+q₃k_b

其中，q₀、q₁、q₂、q₃为实数；i_b、j_b、k_b为单位向量且相互正交，Q为载体坐标系到地理坐标系的转动角度；

步骤4-2：根据姿态角、姿态矩阵和四元数之间的关系，得到：

步骤4-3：根据MEMS惯性测量单元的三轴陀螺仪输出的角增量信息，计算四元数微分方程：

其中，Q(t_k+1)表示k+1时刻的四元数，I表示单位矩阵，Q(t_k)表示k时刻的四元数，ΔΘ表示角增量信息；

步骤4-4：根据计算得到的k+1时刻的四元数Q(t_k+1)实时更新姿态矩阵

并将姿态矩阵

表示为：

步骤4-5：根据步骤4-4得到的姿态矩阵

计算姿态角信息：

α_m＝sin^-1(T₃₂)

根据姿态角信息和姿态矩阵

获得实时姿态信息：

α＝α_m

其中，α_m、β_m、γ_m为计算得到的姿态角信息，α、β、γ为实时姿态信息；

步骤4-6：将MEMS惯性测量单元中原始输出的三轴加速度信息

通过更新后的姿态矩阵

转换到地理坐标系中：

其中，

为贯入仪相对于地球坐标系的速度增量在地理坐标系下的投影，gⁿ为重力加速度在地理坐标系的投影，

为地球自转角度率在地理坐标系的投影，

为贯入仪相对于地球坐标系的自转角速率在地理坐标系的投影，

为贯入仪相对于地球坐标系的速度在地理坐标系下的投影；

将上述公式展开，得到：

其中，f_E、f_N、f_U分别为由三轴加速度计测得的比力在地理坐标系下的三轴映射，随着姿态矩阵而更新；

分别为

在x_n、y_n、z_n上的分量，即更新后的贯入仪在东向、北向、天向上的速度增量；ω_ie为地球自转角度率，R_M、R_N分别为载体所在地沿地球子午圈和卯酉圈的曲率半径，V_E、V_N、V_U分别为

在x_n、y_n、z_n上的分量，即更新后的贯入仪在东向、北向、天向上的速度信息；L为纬度，g表示地球重力加速度；

步骤4-7：根据速度信息，实时更新位置，计算公式为：

其中，

表示贯入仪的位置增量，X表示贯入仪的位置，λ、h表示经度和高度。

进一步地，在所述的步骤4中，还包括对三轴陀螺仪进行修正的步骤，具体为：

根据三轴加速度计测量到的加速度值和当前姿态矩阵，计算三轴加速度计反馈的角速度误差e，计算公式为：

式中，

为所在地的重力加速度在地理坐标系下的投影值，‖.‖为取模运算，

为MEMS惯性测量单元中原始输出的三轴加速度信息，

为当前姿态矩阵；

对角速度误差e进行增益和积分运算补偿，得到补偿后角速度误差量为：

式中，K_p为比例增益调整权值，K_I为积分增益调整权值，S为复数域变量，Δω_f为角速度误差量；

计算角速度的修正值为：

利用修正后的角速度计算角增量信息，进而更新姿态矩阵。

进一步地，所述的比例增益调整权值K_p和积分增益调整权值K_I根据贯入仪的不同状态进行调节，分为四个阶段，具体为：

Z轴加速度

时，表明贯入仪处于待释放状态，此时K_p的值为1，K_I的值为0.001；

Z轴加速度

时，表明贯入仪处于释放后自由落地状态，此时K_p的值为1.5，K_I的值为0.001；

Z轴加速度变化率大于0.1g后，表明贯入仪正在贯入软土，此时K_p与K_I的值为0；

Z轴加速度

且持续1s后，表明贯入仪已经结束贯入，此时K_p的值为1.3，K_I的值为0.002。

进一步地，所述的反演软土强度的公式为：

式中，W_b为贯入仪在水中的浮重量，F_m为位于贯入仪下方的压力值，m为贯入仪质量，V为贯入仪体积，ρ_soil为软土密度，f₁为贯入仪率效应函数，f₂为摩擦阻力函数，f₃为拖曳阻力函数，A_t为贯入仪投影面积，F_b为位于贯入仪上方的压力值，s_u为软土强度，A,B为拟合参数，可以通过最小二乘法解算得到；V_U为贯入仪在天向上的速度信息，

为贯入仪在天向上的速度增量。

本发明的有益效果是：传统基于惯性测量装置的贯入仪无法获取贯入仪的初始姿态信息，只能近似获得竖直方向的运动信息，精度有限，没有充分考虑可能发生的旋转等运动，而本发明提出的基于多传感器融合技术的软土强度勘测方法可以获得贯入仪的初始姿态信息，并且针对不同运动状态下的数据特性，提出了自适应的互补滤波，可以实现更高精度的位姿解算，进而获得更加精度的海洋软土强度特性。

附图说明

图1是本发明的基于多传感器融合技术的软土勘测方法的流程示意图；

图2是本实施例中贯入仪贯入软土过程中的加速度、速度与位移测量结果。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。

一种基于多传感器融合技术的软土强度勘测方法，如图1所示，步骤如下：

步骤1：将MEMS惯性测量单元和三轴磁强计从自由落体球形贯入仪内取出，同步采集MEMS惯性测量单元和三轴磁强计的输出数据，并使用卡尔曼滤波对传感器数据进行预处理；所述MEMS惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

步骤2：利用MEMS惯性测量单元和三轴磁强计输出进行初始对准，得到贯入仪的载体坐标系到地理坐标系的姿态矩阵。

本实施例中，步骤2中初始对准的方法为：

步骤2-1：利用MEMS惯性测量单元中的三轴加速度信息，计算初始俯仰角a₀和初始横滚角β₀：

式中：

和

分別是MEMS惯性测量单元的x、y轴的加速度，是从MEMS惯性测量单元中原始输出的三轴加速度信息

中分解得到的；g表示地球重力加速度；

步骤2-2：结合三轴磁强计输出，可以计算出初始航向角γ₀：

式中：m_x、m_y和m_z分别为三轴磁强计x、y和z轴的输出值；

步骤2-3：使用解析法进行系统的粗对准，可以得到贯入仪的载体坐标系(b系)到地理坐标系(n系)的姿态矩阵

得到初始姿态矩阵后，可以根据MEMS惯性测量单元的输出信息更新载体的姿态角、姿态矩阵。依据更新后的姿态矩阵，将三轴加速度计测量的载体加速度信息转换到地理坐标系中，通过比力方程计算出载体在地理坐标系中的速度与位置信息。

步骤3：根据MEMS惯性测量单元中三轴加速度信息和三轴角速度信息解算出自由落体球形贯入仪在不同时刻的位置姿态信息；将多传感器安装于自由落体球形贯入仪内，所述的多传感器包括MEMS惯性测量单元、三轴磁强计和压力计；所述的多传感器的重心与自由落体球形贯入仪的重心重合，多传感器的Z轴与重力方向平行，此时开始采集压力计的输出数据，测量自由落体球形贯入仪上表面与下表面的压力变化情况，随后通过自动脱钩装置和安装绳将组装好的自由落体球形贯入仪悬挂在软土表面预定高度。

本实施例中，步骤3中计算自由落体球形贯入仪在不同时刻的位置姿态信息，包括实时更新姿态信息和位置信息两部分。

姿态信息的更新方法为：

使用四元数表示载体坐标系(b系)转换到地理坐标系(n系)的过程，即：

Q＝q₀+q₁i_b+q₂j_b+q₃k_b

其中，q₀、q₁、q₂、q₃为实数；i_b、j_b、k_b为单位向量且相互正交，Q为载体坐标系到地理坐标系的转动角度；四元数微分方程对b系到n系的转动角速率

表达式为：

式中，

为三轴陀螺仪输出角速度，

为地球自转角度率在n系上的投影，

为载体相当于地球自转角速率在n系上的投影，

表示载体坐标系下的角速率。

其中，L为纬度，V_E、V_N分别为贯入仪在东向、北向上的速度，R_M、R_N分别为载体所在地沿地球子午圈和卯酉圈的曲率半径，ω_ie为地球自转角度率。

根据姿态角、姿态矩阵和四元数之间的关系，计算矩阵

式中，α、β、γ表示俯仰角、横滚角和航向角；

可以根据初始姿态角计算得出初始四元数为：

q₀(0)＝cos(γ₀/2)cos(α₀/2)cos(β₀/2)-sin(γ₀/2)sin(α₀/2)sin(β₀/2)

q₁(0)＝cos(γ₀/2)sin(α₀/2)cos(β₀/2)-sin(γ₀/2)cos(α₀/2)sin(β₀/2)

q₂(0)＝cos(γ₀/2)cos(α₀/2)sin(β₀/2)+sin(γ₀/2)sin(α₀/2)cos(β₀/2)

q₃(0)＝cos(γ₀/2)sin(α₀/2)sin(β₀/2)+sin(γ₀/2)cos(α₀/2)cos(β₀/2)

MEMS惯性测量单元中陀螺仪的输出形式通常是角增量，根据角增量信息来计算四元数微分方程，一阶近似解表示为：

其中，Δθ_x、Δθ_y和Δθ_z为陀螺仪三轴在时间间隔(t_k+1-t_k)中输出的角增量(

信息已被补偿)，Q(t_k+1)表示k+1时刻的四元数，I表示3行3列的单位矩阵，ΔΘ表示角增量信息。

用计算得到的四元数Q实时更新矩阵

即

由上式中所表示的矩阵T的元素计算下式可得：

α_m＝sin^-1(T₃₂)

根据姿态角θ_m、γ_m和ψ_m判断其真值的具体数值，即：

α＝α_m

由此，根据更新后的姿态角信息θ_m、γ_m和ψ_m，即可得到实时姿态信息α、β、γ。

位置信息的更新方法为：

由于三轴加速度计固连在MEMS惯性测量器件上，其输出信息是载体相对于惯性空间的比力在载体坐标系中的投影。因此，需要根据更新后的姿态矩阵信息，将三轴加速度计原始输出

通过姿态矩阵

转换到地理坐标系中，再进行速度更新。

根据哥式定理，可将载体相对惯性系的运动速度表示如下：

其中，R为位置矢量；

为惯性系(i系)中的速度；

称为地球坐标系(e系)中的速度；ω_ie×R为惯性系中的速度。

对上式求微分并且改写成向量形式，即可得到捷联惯性导航系统的比力方程：

其中，其中，

为贯入仪相对于地球坐标系的速度增量在地理坐标系下的投影，gⁿ为重力加速度在地理坐标系的投影，

为地球自转角度率在地理坐标系的投影，

为贯入仪相对于地球坐标系的自转角速率在地理坐标系的投影，

为贯入仪相对于地球坐标系的速度在地理坐标系下的投影；

为三轴加速度计输出的原始信息。

将上式展开，可以表示为：

其中，f_E、f_N、f_U分别为由三轴加速度计测得的比力在地理坐标系下的三轴映射，随着姿态矩阵而更新；

分别为

在x_n、y_n、z_n上的分量，即更新后的贯入仪在东向、北向、天向上的速度增量；ω_ie为地球自转角度率，R_M、R_N分别为载体所在地沿地球子午圈和卯酉圈的曲率半径，V_E、V_N、V_U分别为

在x_n、y_n、z_n上的分量，即更新后的贯入仪在东向、北向、天向上的速度信息；L为纬度，g表示地球重力加速度。

计算位置信息：

其中，

表示贯入仪的位置增量，X表示贯入仪的位置，λ、h表示经度和高度。

步骤4：通过自动脱钩装置释放自由落体球形贯入仪，使自由落体球形贯入仪开始自由落体并贯入软土中，最终静置，在此期间根据三轴加速度计的输出值对三轴陀螺仪进行修正。

本实施例中，步骤4中对三轴陀螺仪进行修正的方法为：

根据三轴加速度计测量到的归一化加速度值和当前姿态矩阵

计算三轴加速度计反馈的的角速度误差e；

式中，

为所在地的重力加速度在地理坐标系下的投影值；

对e进行增益和积分运算补偿，得到e对应的补偿后角速度误差量为：

式中，K_p为比例增益调整权值，K_I为积分增益调整权值，S为复数域变量，Δω_f为角速度误差量；

计算角速度的修正值为：

利用角速度修正值进行姿态更新。根据Z轴加速度值

判断软土强度勘测过程中的运动状态，进而调节上述K_p与K_I的值，分为四个阶段，具体为：

Z轴加速度

时，表明贯入仪处于待释放状态，此时K_p的值为1，K_I的值为0.001；

Z轴加速度

时，表明贯入仪处于释放后自由落地状态，此时K_p的值为1.5，K_I的值为0.001；

Z轴加速度变化率大于0.1g后，表明贯入仪正在贯入软土，此时K_p与K_I的值为0；

Z轴加速度

且持续1s后，表明贯入仪已经结束贯入，此时K_p的值为1.3，K_I的值为0.002。

从图2中可以看到，前0.8s为悬挂至一定高度待释放状态，0.8s-1.38s为释放后自由落体状态，1.38s-1.6s为贯入软土的过程，1.6s后为静止状态，可以看到贯入深度为2.2m。

步骤5：自由落体球形贯入仪进入静止状态10s后，回收装置，分析数据，反演软土强度等信息。

具体反演软土强度的公式为：

式中，W_b为贯入仪在水中的浮重量，F_m为位于贯入仪下方的压力值，m为贯入仪质量，V为贯入仪体积，ρ_soil为软土密度，f₁为贯入仪率效应函数，f₂为摩擦阻力函数，f₃为拖曳阻力函数，A_t为贯入仪投影面积，F_b为位于贯入仪上方的压力值，s_u为软土强度，A,B为拟合参数，利用最小二乘法对贯入仪贯入的过程中所获得的数据进行拟合即可获得；V_U为贯入仪在天向上的速度信息，

为贯入仪在天向上的速度增量。

本发明的技术内容及技术特种已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换和修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换和修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：同步采集软土贯入仪中的多传感器的输出数据，并使用卡尔曼滤波对传感器数据进行预处理；所述的多传感器包括MEMS惯性测量单元、三轴磁强计和压力计；

步骤2：对MEMS惯性测量单元和三轴磁强计的输出结果进行初始对准，得到贯入仪的载体坐标系到地理坐标系的姿态矩阵；

步骤3：将软土贯入仪内的多传感器与软土贯入仪的重心重合，多传感器的Z轴与重力方向平行，将软土贯入仪悬挂在待测软土表面上方的预设高度；

步骤4：释放软土贯入仪，使其做自由落体运动并贯入软土中，直至进入静止状态；通过软土贯入仪内的压力计测量贯入仪周边软土的压力情况，并根据MEMS惯性测量单元中的输出结果解算出贯入仪在不同时刻的位置姿态信息；

所述的步骤4中，解算贯入仪在不同时刻的位置姿态信息包括实时更新姿态信息和位置信息两部分，具体为：

步骤4-1：使用四元数表示载体坐标系转换到地理坐标系的过程，即：

Q＝q₀+q₁i_b+q₂j_b+q₃k_b

其中，q₀、q₁、q₂、q₃为实数；i_b、j_b、k_b为单位向量且相互正交，Q为载体坐标系到地理坐标系的转动角度；

步骤4-2：根据姿态角、姿态矩阵和四元数之间的关系，得到：

步骤4-3：根据MEMS惯性测量单元的三轴陀螺仪输出的角增量信息，计算四元数微分方程：

其中，Q(t_k+1)表示k+1时刻的四元数，I表示单位矩阵，Q(t_k)表示k时刻的四元数，ΔΘ表示角增量信息；

步骤4-4：根据计算得到的k+1时刻的四元数Q(t_k+1)实时更新姿态矩阵

并将姿态矩阵

表示为：

步骤4-5：根据步骤4-4得到的姿态矩阵

计算姿态角信息：

α_m＝sin^-1(T₃₂)

根据姿态角信息和姿态矩阵

获得实时姿态信息：

α＝α_m

其中，α_m、β_m、γ_m为计算得到的姿态角信息，α、β、γ为实时姿态信息；

步骤4-6：将MEMS惯性测量单元中原始输出的三轴加速度信息

通过更新后的姿态矩阵

转换到地理坐标系中：

其中，

为贯入仪相对于地球坐标系的速度增量在地理坐标系下的投影，gⁿ为重力加速度在地理坐标系的投影，

为地球自转角度率在地理坐标系的投影，

为贯入仪相对于地球坐标系的自转角速率在地理坐标系的投影，

为贯入仪相对于地球坐标系的速度在地理坐标系下的投影；

将上述公式展开，得到：

其中，f_E、f_N、f_U分别为由三轴加速度计测得的比力在地理坐标系下的三轴映射，随着姿态矩阵而更新；

分别为

在x_n、y_n、z_n上的分量，即更新后的贯入仪在东向、北向、天向上的速度增量；ω_ie为地球自转角度率，R_M、R_N分别为载体所在地沿地球子午圈和卯酉圈的曲率半径，V_E、V_N、V_U分别为

在x_n、y_n、z_n上的分量，即更新后的贯入仪在东向、北向、天向上的速度信息；L为纬度，g表示地球重力加速度；

步骤4-7：根据速度信息，实时更新位置，计算公式为：

其中，

表示贯入仪的位置增量，X表示贯入仪的位置，λ、h表示经度和高度；

步骤5：根据贯入仪在不同时刻的位置姿态信息反演软土强度。

2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法，其特征在于，所述的MEMS惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

3.根据权利要求2所述的一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法，其特征在于，所述的步骤2包括：

步骤2-1：利用MEMS惯性测量单元中的三轴加速度信息，计算初始俯仰角a₀和初始横滚角β₀：

式中：

和

分別是MEMS惯性测量单元的x、y轴的加速度，g表示地球重力加速度；

步骤2-2：根据三轴磁强计输出结果、初始俯仰角a₀和初始横滚角β₀，计算初始航向角γ₀：

式中：m_x、m_y和m_z分别为三轴磁强计x、y和z轴的输出值；

步骤2-3：使用解析法对MEMS惯性测量单元和三轴磁强计的输出结果进行粗对准，得到贯入仪的载体坐标系到地理坐标系的初始姿态矩阵

4.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法，其特征在于，在所述的步骤4中，还包括对三轴陀螺仪进行修正的步骤，具体为：

根据三轴加速度计测量到的加速度值和当前姿态矩阵，计算三轴加速度计反馈的角速度误差e，计算公式为：

式中，

为所在地的重力加速度在地理坐标系下的投影值，||.||为取模运算，

为MEMS惯性测量单元中原始输出的三轴加速度信息，

为当前姿态矩阵；

对角速度误差e进行增益和积分运算补偿，得到补偿后角速度误差量为：

式中，K_p为比例增益调整权值，K_I为积分增益调整权值，S为复数域变量，Δω_f为角速度误差量；

计算角速度的修正值为：

利用修正后的角速度计算角增量信息，进而更新姿态矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法，其特征在于，所述的比例增益调整权值K_p和积分增益调整权值K_I根据贯入仪的不同状态进行调节，分为四个阶段，具体为：

Z轴加速度

时，表明贯入仪处于待释放状态，此时K_p的值为1，K_I的值为0.001；

Z轴加速度

时，表明贯入仪处于释放后自由落地状态，此时K_p的值为1.5，K_I的值为0.001；

Z轴加速度变化率大于0.1g后，表明贯入仪正在贯入软土，此时K_p与K_I的值为0；

Z轴加速度

且持续1s后，表明贯入仪已经结束贯入，此时K_p的值为1.3，K_I的值为0.002。

6.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合技术的软土勘测方法，其特征在于，所述的反演软土强度的公式为：

式中，W_b为贯入仪在水中的浮重量，F_m为位于贯入仪下方的压力值，m为贯入仪质量，V为贯入仪体积，ρ_soil为软土密度，f₁为贯入仪率效应函数，f₂为摩擦阻力函数，f₃为拖曳阻力函数，A_t为贯入仪投影面积，F_b为位于贯入仪上方的压力值，s_u为软土强度，A,B为拟合参数；V_U为贯入仪在天向上的速度信息，

为贯入仪在天向上的速度增量。

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