管道作为能源输送的重要载体,广泛应用于石油、天然气的运输。管道在运行过程中,因运送物料、自然环境和人为因素等影响,会产生腐蚀、裂纹等缺陷,定期进行管道检测并实现管道完整性管理,有利于保证管道安全运行、防止重大事故的发生。基于惯性导航技术的管道检测地理坐标定位,可与管道内检测或管道清管工作同时进行,测量整个管道的地理坐标定位信息,并通过结合管道缺陷检测系统的检测结果,实现对管道缺陷及特征的精准定位。在惯性导航系统输出的测量数据中,除了可以解算得到整条管道的轨迹外,还记录了整个管道检测过程中检测器运行状态发生改变的每一个细节,包含了大量潜在的管道特征信息有待进一步挖掘。本文研究了惯性导航技术基础理论和基于捷联式惯性导航技术的管道轨迹解算原理及相关算法,采用分段解算的手段对地理坐标定位误差进行修正。在此基础上,采用惯性导航技术进行独立的管道弯头和管道焊缝定位及相关参数解算。通过研究管道弯头和管道焊缝的特征,建立特征参数解算模型;利用惯性测量单元及里程计的输出信息,研究管道弯头和管道焊缝的定位方法;推导三维空间角度合成算法并给出管道弯头角度、曲率半径和曲率的计算方法;研究管道弯头起始处姿态解算算法和实现管道弯头走向提取的方法。结合工程实际需要,挖掘实现管道特征点定位的潜在价值并给出特征点匹配方案。在MATLAB平台上实现管道特征点定位与参数解算算法,依次完成含有标准弯头的管段实验和管道弯头与管道焊缝工程数据的解析。实验与数据解析结果表明:以管道内检测器为载体,以惯性导航系统为核心的测量系统,为能够改变检测器运行状态的管道特征点的定位和参数解算提供测量数据;利用MPU6500姿态传感器采集的测量数据进行解算,管道弯头定位方法可实现对管道弯头的准确定位;管道弯头参数解算方法可准确解算管道弯头走向,弯头角度计算综合误差在7%以内;由同步工作的缺陷检测设备提供管道弯头定位信息,管道弯头参数解算方法可对指定管道弯头进行参数解算;在检测器运行平稳段,管道焊缝定位方法可有效实现对管道焊缝的定位。