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龙图腾网获悉西安石油大学申请的专利基于虚拟仪器的姿态测量系统及测试方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114526055B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-09发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210155809.6，技术领域涉及：E21B47/022；该发明授权基于虚拟仪器的姿态测量系统及测试方法是由李飞;李灵芝;雷戈设计研发完成，并于2022-02-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于虚拟仪器的姿态测量系统及测试方法在说明书摘要公布了：本发明公开了基于虚拟仪器的姿态测量系统及测试方法，系统包括：姿态显示与控制单元，用于生成用于控制虚拟仪器的传感器输入信号，并获取解算后的姿态参数，以及对姿态参数进行存储和显示；仿真单元，用于在上位机设定的数据控制下，根据传感器输入信号进行仿真，获得虚拟仪器输出参数；数据采集与解算单元，用于获取虚拟仪器输出参数并进行解算，获得姿态参数。本发明实现了虚拟仪器参数的实时输出，通过自动化姿态测量方法，解决了旋转导向钻井系统中，姿态测量系统测试成本高，耗时长等问题，并能够有效提高姿态校正算法测试效率。

本发明授权基于虚拟仪器的姿态测量系统及测试方法在权利要求书中公布了：1.基于虚拟仪器的姿态测量系统，其特征在于，包括： 姿态显示与控制单元1，用于生成用于控制虚拟仪器的传感器输入信号，并获取解算后的姿态参数，以及对所述姿态参数进行存储和显示； 仿真单元2，用于在上位机设定的数据控制下，根据所述传感器输入信号进行仿真，获得虚拟仪器输出参数； 数据采集与解算单元3，用于获取所述虚拟仪器输出参数并进行解算，获得所述姿态参数； 所述姿态显示与控制单元1包括： 控制模块1-1，用于生成所述传感器输入信号； 通讯模块1-2，用于获取所述姿态参数； 存储模块1-3，用于存储所述姿态参数； 显示模块1-4，用于显示所述姿态参数； 所述仿真单元2包括： 传感器仿真模块2-1，用于在上位机设定的数据控制下，根据所述传感器输入信号，模拟真实钻具在井下钻进过程中虚拟仪器的输出信号； 信号输出设备2-2，用于将所述输出信号转换为模拟量的电压信号； 信号调理板2-3，用于将虚拟加速度计及陀螺仪的电压信号转换为电流信号，该电流信号结合磁强计的电压信号作为所述虚拟仪器输出参数； 所述传感器仿真模块2-1在所述传感器输入信号中添加机械校正误差数据、温度校正误差数据和振动误差数据，形成钻具在井下钻进过程中虚拟仪器的输出信号，包括： 所述传感器仿真模块2-1接收所述控制模块1-1发送的初始井斜角、方位角、工具面角、转速及温度； 根据欧拉旋转和坐标变换原理，实现所述姿态参数与虚拟仪器输出参数之间的转换； 根据建立的机械误差模型，添加至解算出的三轴加速度计以及三轴磁强计数据上； 添加传感器温度误差数据，温度误差模型为根据传感器用户手册获取的8组不同温度下的数据进行三阶多项式曲线拟合，获取拟合公式以及偏置公式，结合得出温度校正矩阵； 添加随机振动误差数据； 其中，传感器的所述机械误差模型中机械误差校正矩阵通过12组姿态数据获取，计算公式为： 式中，Tx、Ty、Tz为姿态信号理论值；Vx、Vy、Vz为测量信号；Bias为零点漂移； 所述拟合公式为： 所述偏置公式为： 式中，SF0、SF1、SF2、SF3为不同温度下的温度拟合矩阵的拟合系数；Bias0、Bias1、Bias2、Bias3为不同温度下的偏置拟合矩阵的拟合系数； 温度误差计算公式为： 式中，HT为传感器校正值；SFT为传感器温度拟合矩阵；V为传感器测量值；BiasT为偏置拟合矩阵； 振动误差模型分为轴向振动以及侧向振动，其中轴向振动为传感器在X轴所受到的冲击信号；侧向振动为传感器在Y、Z轴方向受到的轴向振动，其计算公式为： 式中，lat为Y轴振动混叠值；lat为Z轴振动混叠值；latyy为Y轴单向振动值；latzz为Z轴单向振动值。

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