本文设计了基于姿态传感和无线通信技术的姿态监测系统。硬件系统设计方面，同时为适应钻具的结构和随钻测量的要求，自主设计了小型化的系统电路，其长、宽、高尺寸为70×25×7 mm；软件设计方面，通过滤波算法与参数调节对传感器获取的数据进行处理，建立了钻具姿态解算误差补偿模型，设计上位机实现钻具姿态的实时展示；最后，通过强电磁干扰环境的模拟测试对硬件和软件的可靠性与准确性进行了验证，结果表明，设计的系统有效地抑制了惯性传感组件的漂移、累积误差以及噪声，能够实现持续、稳定地对钻具姿态进行实时监测，为实现定向钻进连续取心钻具的姿态监测提供了一种新思路。

指出进一步攻关方向：如设计恒温仓以适应宽温地质环境并减小温度漂移，设计缓震结构以进一步改善实测信号信噪比，拓展姿态监测技术在钻探和物探领域的普适性。

3.1 主控芯片

3.2 姿态传感器模块

3.3 无线通信模块

3.4 锂电池与电源模块

3.5 小型化系统电路设计

4.1 软件流程

4.2 姿态解算

4.3 四元数理论

4.4 零点漂移的校准

4.5 互补滤波

4.6 卡尔曼滤波

4.6.1 卡尔曼滤波理论

4.6.2 实测验证

4.7 上位机设计

5.1 区域地质概况

5.2 测试结果

林婷婷（1983.6），女，汉族，吉林长春人，博士，吉林大学教授，博士研究生导师，现任吉林大学仪器科学与电气工程学院副院长。教育部长江学者奖励计划特聘教授、国家自然科学基金优秀青年基金项目获得者、自然资源部杰出青年科技人才、教育部霍英东基金青年教师奖获得者、吉林省高端人才奖励计划入选者、吉林大学唐敖庆学者卓越教授。主持研制了我国第一台主动场地面核磁共振探测装备、多通道阵列式核磁共振探测装备、核磁共振-瞬变电磁联合探测系统，研究成果辐射吉、冀、晋等8省市36个水患矿区、高风险隧道及地铁，产生了具有影响力的经济及社会效益。曾主持省部级以上科研项目20余项，包括国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点支持项目、优秀青年基金项目及面上项目、十二五国家重大仪器专项课题、国家十三五重点研发计划子课题、十四五重点研发计划子课题，吉林省重点科技攻关项目、吉林省科技厅国际合作专项项目等。获吉林省自然科学一等奖1项（2018）、吉林省科技进步一等奖1项（2023）、吉林省安全技术成果一等奖1项（2017）及中国煤炭科学技术协会一等奖1项（2021）。在仪器科学及地球物理高水平杂志发表第一责任作者SCI收录论文60余篇，第一完成人授权国家利发明专利40余项、国际专利4项、软件著作权5项。