一種用于海上拖纜勘探收放纜的網(wǎng)絡解算方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及海上石油地震勘探技術領域，具體涉及一種用于海上拖纜勘探收放纜 的網(wǎng)絡解算方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 海上石油地震勘探技術中，拖纜勘探地震數(shù)據(jù)采集是常用的方法，放纜和收纜是 拖纜勘探開始與結尾時的必要工作，在放纜、收纜作業(yè)時相鄰各纜易相互打結，為監(jiān)控各纜 狀態(tài)并防止電纜相互打結需實時解算出各纜形態(tài)及電纜間距。
[0003] 當前海上拖纜勘探作業(yè)纜形解算都是在拖纜系統(tǒng)正常作業(yè)時進行，無法實時獲得 收放纜時穩(wěn)定、精確的電纜形態(tài)及電纜間距。急需一套完整、有效的解算方法，為收放纜時 的網(wǎng)絡解算提供理論支持。
【發(fā)明內容】
[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種用于海上拖纜勘探收放纜的網(wǎng)絡解算方法 和裝置，能夠實時獲得穩(wěn)定、精確的電纜狀態(tài)和電纜間距。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明提出了一種用于海上拖纜勘探收放纜的網(wǎng)絡解算方 法，該方法包括：
[0006] 獲得物探船、拖帶體上各節(jié)點的初始相對位置關系。
[0007] 對觀測數(shù)據(jù)進行包括粗差處理，數(shù)據(jù)修復和濾波平滑的預處理。
[0008] 將拖纜參考點和尾標節(jié)點作為網(wǎng)絡解算的基準點并根據(jù)所述預處理后的數(shù)據(jù)解 算所述基準點的坐標。
[0009] 基于所述拖纜參考點的坐標，使用弧段法初步確定電纜的形狀。
[0010] 獲得所有所述拖纜網(wǎng)絡中節(jié)點的準確坐標信息，對網(wǎng)絡節(jié)點進行定位。
[0011] 根據(jù)所述網(wǎng)絡節(jié)點的定位，確定電纜間距。
[0012] 優(yōu)選地，該方法還包括：在尾標具有相對全球定位系統(tǒng)RGPS時，將所述RGPS計算 尾標作為基準點帶入拖纜網(wǎng)絡中進行網(wǎng)絡平差，得到電纜的拉伸量和旋轉量；并調整電纜 形狀。
[0013] 優(yōu)選地，物探船、拖帶體上各節(jié)點包括：差分全球定位系統(tǒng)DGPS節(jié)點、RGPS節(jié)點、 電羅經(jīng)節(jié)點、羅經(jīng)鳥節(jié)點、檢波器節(jié)點、尾標節(jié)點。
[0014] 優(yōu)選地，觀測數(shù)據(jù)包括：DGPS數(shù)據(jù)、電羅經(jīng)數(shù)據(jù)、羅經(jīng)鳥數(shù)據(jù)、RGPS數(shù)據(jù)。
[0015] 優(yōu)選地，粗差處理是指：
[0016] 設置粗差剔除閾值。計算當前時刻所述觀測數(shù)據(jù)與之前序列數(shù)據(jù)之間差值及變化 率；若此羅經(jīng)鳥為剛入水羅經(jīng)鳥，無所述之前序列數(shù)據(jù)，則將當前時刻所述羅經(jīng)鳥的觀測值 與纜上相鄰羅經(jīng)鳥觀測數(shù)據(jù)比較。將差值及變化率都超出設定閾值的數(shù)據(jù)剔除。
[0017] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)修復是指：判斷當前觀測數(shù)據(jù)是否被當作粗差剔除；若被剔除， 采用拉格朗日插值法獲得當前時刻的計算值；將計算值插入觀測序列，保證序列的完整性。
[0018] 優(yōu)選地，濾波平滑是指：
[0019] 設置濾波窗口大??；為濾波窗口內數(shù)據(jù)依據(jù)下式進行一階滯后濾波，
【主權項】
1. 一種用于海上拖纜勘探收放纜的網(wǎng)絡解算方法，其特征在于，所述方法包括； 獲得物探船、拖帶體上各節(jié)點的初始相對位置關系； 對觀測數(shù)據(jù)進行包括粗差處理，數(shù)據(jù)修復和濾波平滑的預處理； 將拖纜參考點和尾標節(jié)點作為網(wǎng)絡解算的基準點并根據(jù)所述預處理后的數(shù)據(jù)解算所 述基準點的坐標； 基于所述拖纜參考點的坐標，使用弧段法初步確定電纜的形狀； 獲得所有所述拖纜網(wǎng)絡中節(jié)點的準確坐標信息，對網(wǎng)絡節(jié)點進行定位； 根據(jù)所述網(wǎng)絡節(jié)點的定位，確定電纜間距。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括；在尾標具有相對全球定位 系統(tǒng)RGI^S時，將所述RGI^S計算尾標作為基準點帶入拖纜網(wǎng)絡中進行網(wǎng)絡平差，得到電纜的 拉伸量和旋轉量；并調整電纜形狀。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述物探船、拖帶體上各節(jié)點包括；差分全 球定位系統(tǒng)DGI^S節(jié)點、RGI^S節(jié)點、電羅經(jīng)節(jié)點、羅經(jīng)鳥節(jié)點、檢波器節(jié)點、尾標節(jié)點。
4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述觀測數(shù)據(jù)包括；DGI^S數(shù)據(jù)、電羅經(jīng)數(shù)據(jù)、 羅經(jīng)鳥數(shù)據(jù)、RGI^S數(shù)據(jù)。
5. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗差處理是指： 設置粗差剔除闊值； 計算當前時刻所述觀測數(shù)據(jù)與之前序列數(shù)據(jù)之間差值及變化率；若此羅經(jīng)鳥為剛入水 羅經(jīng)鳥，無所述之前序列數(shù)據(jù)，則將當前時刻所述羅經(jīng)鳥的觀測值與纜上相鄰羅經(jīng)鳥觀測 數(shù)據(jù)比較； 將差值及變化率都超出設定闊值的數(shù)據(jù)剔除。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)修復是指： 判斷當前所述觀測數(shù)據(jù)是否被當作粗差剔除；若被剔除，采用拉格朗日插值法獲得當 前時刻的計算值；將所述計算值插入觀測序列，保證序列的完整性。
7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述濾波平滑是指： 設置濾波窗口大小 為濾波窗口內數(shù)據(jù)依據(jù)下式進行一階滯后濾波，
式中為±-時刻濾波值；Xk為當前時刻觀測值；xg為當前時刻濾波值；Pt為時間 權因子，距上一時刻時間越長，Pt值越??；P，為波動權因子，風浪影響越大，P，值越小。
8. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述拖纜參考點為海中第一個羅經(jīng)鳥節(jié)點。
9. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述預處理后的數(shù)據(jù)解算所述基 準點的坐標的步驟包括： 由所述DGI^S觀測值得到DGPS節(jié)點坐標； 由所述DGI^S節(jié)點坐標、所述初始相對位置關系通過下式計算所述拖纜參考點坐標及 基準RGPS節(jié)點坐標；
式中狂。，Y。）為拖纜參考點平面坐標或基準RGI^S節(jié)點坐標；狂D，Yd)為DGI^S節(jié)點的平 面坐標；S為DGI^S節(jié)點距放纜點的距離；0為海中第一個羅經(jīng)鳥的觀測值； 由RGI^S觀測值、基準RGPS節(jié)點坐標推算尾標RGPS節(jié)點坐標。
10. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用弧段法初步確定電纜的形狀的步 驟包括： 視為電纜段被羅經(jīng)鳥節(jié)點分割為各個圓弧弧段，所述圓弧弧段中包含檢波器節(jié)點； W所述拖纜參考點為基準點，W所述圓弧弧段連接各所述檢波器節(jié)點，組成完整的電 纜形狀； 其中，所述羅經(jīng)鳥節(jié)點坐標為：
式中狂k_i，Yk_i)為前一羅經(jīng)鳥平面坐標；狂k，Yk)為當前羅經(jīng)鳥平面坐標；0 k_i為前一 羅經(jīng)鳥觀測值；0 k為當前羅經(jīng)鳥觀測值；D為兩羅經(jīng)鳥間直線距離，由初始偏差推算獲得； 所述檢波器節(jié)點坐標，W所述檢波器節(jié)點在此電纜段中的初始位置為條件內插而獲 得。
11. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述RGI^S計算尾標作為基準點帶入 拖纜網(wǎng)絡中進行網(wǎng)絡平差，得到電纜的拉伸量和旋轉量，并調整電纜形狀，具體包括W下步 驟： 由初步電纜形狀推算所述尾標節(jié)點坐標，將推算出的所述尾標節(jié)點坐標與RGI^S計算 坐標進行對比，得到電纜拉伸量與旋轉量； 依據(jù)各電纜段所受拉力不同，將所述電纜拉伸量依據(jù)受力情況線性分布至各段電纜 上； 將所述旋轉量統(tǒng)一加入各個節(jié)點方位角中，使電纜整體旋轉，推算尾標旋轉至RGI^S計 算尾標上時，完成電纜形狀的調整。
12. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲得所有所述拖纜網(wǎng)絡中節(jié)點的準確 坐標信息，對網(wǎng)絡節(jié)點進行定位，包括W下步驟： 從調整電纜形狀后的電纜網(wǎng)絡中讀取所有所述羅經(jīng)鳥和所述尾標的坐標信息； 將由于電纜拉伸調整后纜上各節(jié)點相對位置發(fā)生改變而產(chǎn)生的改變量加入初始電纜 位置中，得到所述各節(jié)點在電纜上相對于所述拖纜參考點的偏移值； 將同一條電纜上相鄰的羅經(jīng)鳥之間的電纜段視為弧段，依據(jù)已知的所述弧段節(jié)點羅經(jīng) 鳥的坐標和所述檢波器節(jié)點在所述弧段上的位置，內插獲得所有所述檢波器節(jié)點坐標。
13. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述網(wǎng)絡節(jié)點的定位確定電纜間 距，包括W下步驟： 讀取調整電纜形狀后所有所述檢波器節(jié)點的坐標；
將需要計算所述電纜間距的兩條電纜分為前、中、后=段； 分別對所述=段電纜依據(jù)W下方法獲得所述電纜間距： 對于任意一段電纜，取第一條電纜上的第一個檢波器，計算其與第二條電纜中所有檢 波器的距離，得到第一最小值。再取所述第一條電纜的第二個檢波器，計算其與所述第二條 電纜中所有檢波器的距離，得到第二最小值。依據(jù)上述方法，直至遍歷完所述第一條電纜上 該段電纜的所有檢波器，得到與所述第一條電纜上該段電纜的檢波器數(shù)目N相同的N個最 小值，比較所述N個最小值，取其中數(shù)值最小的作為該段電纜的電纜間距； 在獲得所述前、中、后=段電纜的所述電纜間距后，取所述前、中、后=段電纜的電纜間 距中數(shù)值最小值的作為兩條電纜的電纜間距。
14. 一種用于海上拖纜勘探收放纜的網(wǎng)絡解算裝置，其特征在于，所述裝置包括；測量 模塊、預處理模塊、基準點解算模塊、電纜形狀確定模塊、網(wǎng)絡節(jié)點定位模塊； 所述測量模塊，用于獲得物探船、拖帶體上各節(jié)點的初始相對位置關系； 所述預處理模塊，用于對觀測數(shù)據(jù)進行包括粗差處理，數(shù)據(jù)修復和濾波平滑的預處 理； 所述基準點解算模塊，用于將拖纜參考點和尾標節(jié)點作為網(wǎng)絡解算的基準點并根據(jù)所 述預處理后的數(shù)據(jù)解算所述基準點的坐標； 所述電纜形狀確定模塊，用于基于所述拖纜參考點的坐標，使用弧段法初步確定電纜 的形狀； 所述網(wǎng)絡節(jié)點定位模塊，用于獲得所有所述拖纜網(wǎng)絡中節(jié)點的準確坐標信息，對網(wǎng)絡 節(jié)點進行定位；并根據(jù)所述網(wǎng)絡節(jié)點的定位，確定電纜間距。
15. 如權利要求14所述的網(wǎng)絡解算裝置，其特征在于，所述電纜形狀確定模塊，還用于 在尾標具有RGI^S時，將所述RGI^S計算尾標作為基準點帶入拖纜網(wǎng)絡中進行網(wǎng)絡平差，得到 電纜的拉伸量和旋轉量；并調整電纜形狀。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于海上拖纜勘探收放纜的網(wǎng)絡解算方法和裝置，包括獲得物探船、拖帶體上各節(jié)點初始相對位置關系；獲得傳感器觀測數(shù)據(jù)并對該觀測數(shù)據(jù)進行預處理；根據(jù)處理結果獲得拖纜網(wǎng)絡基準節(jié)點的坐標；基于該坐標初步確定電纜形狀；并在尾標具有相對全球定位系統(tǒng)RGPS時，將RGPS計算尾標作為基準點帶入拖纜網(wǎng)絡中進行網(wǎng)絡平差并調整電纜形狀；獲得所有拖纜網(wǎng)絡中節(jié)點的準確坐標信息，對網(wǎng)絡節(jié)點進行定位并計算電纜間距。通過本發(fā)明的方案，可在放纜時提供纜形解算結果、節(jié)點定位信息和電纜間距，更為方便地在放纜、收纜時監(jiān)控整個拖纜網(wǎng)絡狀態(tài)。
【IPC分類】G01B21-20, G01B21-16, G01V1-38
【公開號】CN104597503
【申請?zhí)枴緾N201510059875
【發(fā)明人】阮福明, 王斌, 朱耀強, 彭江, 張昊楠, 黃勁松
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月4日