專利名稱：圓筒型海工平臺動態(tài)實(shí)時定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋工程裝備的檢測技術(shù)領(lǐng)域，特指一種圓筒型海工平臺動態(tài)實(shí)時定 位方法。
背景技術(shù)：
圓筒型海工平臺為用于海上油氣開發(fā)的海工設(shè)備，平臺呈圓柱形，且尺寸較大，在 海上遇到風(fēng)浪時，平臺的位置會發(fā)生改變，平臺位置的改變會導(dǎo)致管道的位置發(fā)生改變，從 而給采油作業(yè)帶來危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種保證在作業(yè)過程中平臺的可靠性 與安全性的圓筒型海工平臺動態(tài)實(shí)時定位方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種圓筒型海工平臺動態(tài)實(shí)時定位方 法，包括以下步驟GPS接收器的安裝、平臺坐標(biāo)的選取、平臺坐標(biāo)和工程坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換A、GPS接收器的安裝在圓筒型海工平臺上安裝3臺GPS接收器用于測定平臺的 位置，并針對圓筒型海工平臺的形狀，將GPSa接收器和GPSb接收器對稱安裝在過平臺圓心 的直徑線上，且保證GPSc接收器與GPSa接收器之間的夾角大于0°，GPSc接收器與GPSb 接收器之間的夾角大于0° ；B、平臺坐標(biāo)的選取在平臺水平的狀態(tài)下，選定過任意點(diǎn)的水平面為平臺的高程 基準(zhǔn)面，平臺縱軸線定義在船體高程基準(zhǔn)面內(nèi)，定義兩臺GPS接收器的連線為平臺坐標(biāo)的 縱軸線即Y軸線，且縱軸線也是平臺的直徑線，兩臺GPS接收器的天線位置在平臺高程基準(zhǔn) 面上的水平投影與平臺的縱軸線對稱，平臺圓心為平臺坐標(biāo)的原點(diǎn)，縱軸線的垂線為橫軸 線即X軸線；C、平臺坐標(biāo)和工程坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換工程坐標(biāo)系統(tǒng)xoy與平臺坐標(biāo)系統(tǒng)X0Y之間的坐 標(biāo)變換采用相似變換法，使一個坐標(biāo)系下的點(diǎn)經(jīng)過平移、旋轉(zhuǎn)和尺度因子改正，變換到新的 坐標(biāo)系下，變換方程為 其中a為X軸逆時針旋轉(zhuǎn)到x軸的角度，x0, y0為平移量，k為尺度因子；D、確定平臺實(shí)時偏移的方向和距離當(dāng)平臺在標(biāo)準(zhǔn)位置時，根據(jù)GPS接收器測得 的數(shù)值和工程坐標(biāo)與平臺坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)位置與工程坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)值，即平 移量(X(l，y。)和偏移角a，平臺移動后，再根據(jù)GPS接收器實(shí)時測得數(shù)值和工程坐標(biāo)與平臺 坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換方法計(jì)算出實(shí)時的轉(zhuǎn)換參數(shù)值(X' o，y' J、a'，比較平臺移動前后的轉(zhuǎn)換參 數(shù)值，從而確定平臺方向變換了 I a ’ -a |的角度，平臺中心位置也可以根據(jù)平移量的變換確定，在工程坐標(biāo)下的位移值為 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)利用GPS定位系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測平臺的位置， 并在位置發(fā)生變化時實(shí)時復(fù)位，GPS的動態(tài)實(shí)時定位技術(shù)的精度已經(jīng)達(dá)到了一二十公里的 范圍，誤差在厘米量級，而且GPS具有實(shí)時性高、較高的定位精度和自動化等優(yōu)點(diǎn)，能很好 的應(yīng)用于在海工平臺定位中。


圖1是圓筒型海工平臺GPS接收器的放置及平臺坐標(biāo)的選取圖。圖2是工程坐標(biāo)與平臺坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換圖。1 -推進(jìn)器、2-GPSa接收器、3_GPSb接收器、4_GPSc接收器、5_推進(jìn)器的夾角、6_標(biāo) 準(zhǔn)位置時的平臺坐標(biāo)系、7-工程坐標(biāo)系。
-步詳述,該
具體實(shí)施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn) 實(shí)施例和附圖僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。如圖1和圖2示出了本發(fā)明圓筒型海工平臺動態(tài)實(shí)時定位方法的一種具體實(shí)施方 式，包括以下步驟GPS接收器的安裝、平臺坐標(biāo)的選取、平臺坐標(biāo)和工程坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換A、GPS接收器的安裝在圓筒型海工平臺上安裝3臺GPS接收器用于測定平臺的 位置，并針對圓筒型海工平臺的形狀，將GPSa接收器2和GPSb接收器3對稱安裝在過平臺 圓心的直徑線上，且保證GPSc接收器4與GPSa接收器2之間的夾角大于0°，GPSc接收器 與GPSb接收器之間的夾角大于0°，先采用將GPSc接收器4與GPSa接收器2沿逆時針方 向成45°擺放，具體3臺GPS接收器的安裝位置如圖1所示；B、平臺坐標(biāo)的選取在平臺水平的狀態(tài)下，選定過某點(diǎn)的水平面為平臺的高程基 準(zhǔn)面，平臺縱軸線定義在船體高程基準(zhǔn)面內(nèi)，定義GPSa接收器2和GPSb接收器3的連線為 平臺坐標(biāo)6的縱軸線即Y軸線，這條連線也是平臺的直徑線，GPSa接收器2和GPSb接收器 3的天線位置在平臺高程基準(zhǔn)面上的水平投影應(yīng)盡量與平臺的縱軸線對稱，平臺圓心為平 臺坐標(biāo)6的原點(diǎn)，縱軸線的垂線為橫軸線即為X軸線，X軸和Y軸的方向定義如圖1所示， 平臺坐標(biāo)6確定以后，將3臺GPS接收器和8個推進(jìn)器1分別標(biāo)記以示區(qū)別，標(biāo)記如圖1所 示；C、平臺坐標(biāo)和工程坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換工程坐標(biāo)系統(tǒng)xoy與平臺坐標(biāo)系統(tǒng)X0Y之間的坐 標(biāo)變換采用相似變換法，使一個坐標(biāo)系下的點(diǎn)經(jīng)過平移、旋轉(zhuǎn)和尺度因子改正，變換到新的 坐標(biāo)系下，變換方程為 其中a為X軸逆時針旋轉(zhuǎn)到x軸的角度，x0, y0為平移量，k為尺度因子；D、確定平臺實(shí)時偏移的方向和距離當(dāng)平臺在標(biāo)準(zhǔn)位置時，根據(jù)GPS接收器測得 的數(shù)值和工程坐標(biāo)7與平臺坐標(biāo)6的轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)位置與工程坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)值，即平移量(Xo，y。)和偏移角a，平臺移動后，再根據(jù)GPS接收器實(shí)時測得數(shù)值和工程坐標(biāo)7 與平臺坐標(biāo)6的轉(zhuǎn)換方法計(jì)算出實(shí)時的轉(zhuǎn)換參數(shù)值(x' 0,y' J、a'，通過比較平臺移動 前后的轉(zhuǎn)換參數(shù)值，從而確定平臺方向變換了 I a ‘ -a |的角度，平臺中心位置也可以根
據(jù)平移量的變換確定，在工程坐標(biāo)7下的位移值為-x。)2 -y0)2。
為保證平臺始終處于制定位置，利用GPS定位系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測平臺的位置，并在位 置發(fā)生變化時實(shí)時復(fù)位，GPS的動態(tài)實(shí)時定位技術(shù)的精度已經(jīng)達(dá)到了一二十公里的范圍，誤 差在厘米量級，而且GPS具有實(shí)時性高、較高的定位精度和自動化等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種圓筒型海工平臺動態(tài)實(shí)時定位方法，其特征在于，包括以下步驟GPS接收器的安裝、平臺坐標(biāo)的選取、平臺坐標(biāo)和工程坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換A、GPS接收器的安裝在圓筒型海工平臺上安裝3臺GPS接收器用于測定平臺的位置，并針對圓筒型海工平臺的形狀，將GPSa接收器和GPSb接收器對稱安裝在過平臺圓心的直徑線上，且保證GPSc接收器與GPSa接收器之間的夾角大于0°，GPSc接收器與GPSb接收器之間的夾角大于0°；B、平臺坐標(biāo)的選取在平臺水平的狀態(tài)下，選定過任意點(diǎn)的水平面為平臺的高程基準(zhǔn)面，平臺縱軸線定義在船體高程基準(zhǔn)面內(nèi)，定義兩臺GPS接收器的連線為平臺坐標(biāo)的縱軸線即Y軸線，且縱軸線也是平臺的直徑線，兩臺GPS接收器的天線位置在平臺高程基準(zhǔn)面上的水平投影與平臺的縱軸線對稱，平臺圓心為平臺坐標(biāo)的原點(diǎn)，縱軸線的垂線為橫軸線即X軸線；C、平臺坐標(biāo)和工程坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換工程坐標(biāo)系統(tǒng)xoy與平臺坐標(biāo)系統(tǒng)XOY之間的坐標(biāo)變換采用相似變換法，使一個坐標(biāo)系下的點(diǎn)經(jīng)過平移、旋轉(zhuǎn)和尺度因子改正，變換到新的坐標(biāo)系下；D、確定平臺實(shí)時偏移的方向和距離當(dāng)平臺在標(biāo)準(zhǔn)位置時，根據(jù)GPS接收器測得的數(shù)值和工程坐標(biāo)與平臺坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)位置與工程坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)值，即平移量(x0，y0)和偏移角α，平臺移動后，再根據(jù)GPS接收器實(shí)時測得數(shù)值和工程坐標(biāo)與平臺坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換方法計(jì)算出實(shí)時的轉(zhuǎn)換參數(shù)值(x′0，y′0)、α′，比較平臺移動前后的轉(zhuǎn)換參數(shù)值，從而確定平臺方向變換了|α′-α|的角度，平臺中心位置也可以根據(jù)平移量的變換確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圓筒型海工平臺動態(tài)實(shí)時定位，包括GPS接收器的安裝、平臺坐標(biāo)系的選取、平臺坐標(biāo)和工程坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換、確定平臺實(shí)時偏移的方向和距離。本發(fā)明具有定位準(zhǔn)確、快速、精度高的優(yōu)點(diǎn)，解決了海工平臺漂移量大的問題。
文檔編號G01S19/42GK101872022SQ201010188210
公開日2010年10月27日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者唐盛弢, 屠燕, 莊建軍, 張永康, 徐秀龍, 楊超君, 許冉冉, 許楨英, 郭曉東 申請人:南通中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司;江蘇大學(xué)