1.一种基于RFID信号的油田钻杆位姿估计方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、在每个钻杆上均设置两个RFID标签,且在钻杆周围设置多个固定位置的天线;
步骤2、采集每个钻杆上的两个RFID标签与天线之间的RFID信号强度数据;每个钻杆上的两个RFID标签,在地理坐标系中的未知位置记为x1和x2,且x1和x2之间的距离为已知的l;
天线在地理坐标系中的位置为已知的yj,j=1,2,...,n;采集每个钻杆上的两个RFID标签与天线之间的RFID信号强度数据 且Pi,j满足以下对数路径损失模型其中,Pi,j为第i个标签对第j个天线所采集的信号强度量测,P0为已知的参考功率,d0为参考距离,β为已知的路径损失因子,d(xi,yj)为RFID标签i与天线j之间的距离,ni,j为零均值独立同分布的高斯噪声;
步骤3、利用采集到的RFID信号强度数据,建立关于两个RFID标签位置的极大似然估计问题;根据所采集的RFID信号强度数据 在式(1)的基础上,建立关于标签位置的极大似然估计问题,其中,两个RFID标签之间的距离d(x1,x2)=l作为估计问题的约束条件;
步骤4、采用近似以及松弛的数学方法将非凸的关于两个RFID标签位置的极大似然估计问题转化为凸的半正定规划问题;采用等价变形、一阶泰勒展开近似、引入辅助变量并进行松弛等方法,将式(2)所示的非凸的关于两个RFID标签位置的问题转为以下半正定规划问题,其中,ti,j,μi,j,zi,xi均为优化变量,d(x1,x2)为x1和x2之间的距离,步骤5、计算半正定规划问题,获得两个RFID标签的位置估计;采用内点法有效求解公式(3)所示的半正定规划问题,得到钻杆上两个标签的位置估计,分别记为 和步骤6、根据两个RFID标签的位置估计,计算钻杆的位姿;按照以下公式分别计算钻杆的俯仰角θp,即钻杆与YZ平面夹角和方位角θa,即钻杆与X轴夹角,得到钻杆的位姿估计,其中,arcsin为反正弦函数,arccos为反余弦函数,a1,b1,c1为 的各维量,a2,b2,c2为的各维量。
2.根据权利要求1所述的一种基于RFID信号的油田钻杆位姿估计方法,其特征在于:所述步骤1中在每个钻杆上均设置两个RFID标签时,每个钻杆上的两个RFID标签的连线与钻杆的轴线平行。