一種用于深海導(dǎo)管架安裝的無人高精度定位系統(tǒng)及定位方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于深海導(dǎo)管架安裝的無人高精度定位系統(tǒng)，其特征在于：所述的定位系統(tǒng)包括GPS、電羅經(jīng)、計算機、顯示器及全站儀，其中所述的GPS與計算機相連接，所述的電羅經(jīng)與計算機相連接，所述的顯示器與計算機相連接，所述的全站儀與計算機相連接。本發(fā)明的有益效果是由于采用上述技術(shù)方案，解決了由于深海導(dǎo)管架安裝的特點所帶來的不便，對導(dǎo)管架安裝定位更加方便，同時也提高了導(dǎo)管架安裝定位的精度。
【專利說明】一種用于深海導(dǎo)管架安裝的無人高精度定位系統(tǒng)及定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海上測量定位領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于深海導(dǎo)管架安裝的無人高精度定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的海上采油平臺的導(dǎo)管架安裝定位是通過GPS定位加電羅經(jīng)定向?qū)崿F(xiàn)的，需要在導(dǎo)管架安裝過程中將GPS與電羅經(jīng)安裝在導(dǎo)管架上，在吊裝過程中實時測算GPS天線位置。此種方式雖然較直觀，但也存在著很大的問題，特別是在深水導(dǎo)管架安裝時，主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
[0003]1.在導(dǎo)管架安裝過程中，作業(yè)船的拔桿及吊機底座對GPS的信號空間產(chǎn)生了遮擋，大約會產(chǎn)生30% -40%的信號空域，影響GPS的測量精度。
[0004]2.深水導(dǎo)管架的安裝一般都采用滑移下水的方式進行安裝，最終安裝前進行扶正操作，使得導(dǎo)管架頂部沒有空間放置GPS與電羅經(jīng)。
[0005]3.由于深水作業(yè)時作業(yè)水深一般都在200米以上，涌浪較大，如果人員和設(shè)備上下于導(dǎo)管架都比較困難，存在著一定的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的問題是提供一種導(dǎo)管架安裝的無人高精度定位系統(tǒng)，尤其適合于深海導(dǎo)管架，且工作現(xiàn)場海況復(fù)雜的地區(qū)使用。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于深海導(dǎo)管架安裝的無人高精度定位系統(tǒng)，所述的定位系統(tǒng)包括GPS、電羅經(jīng)、計算機、顯示器及全站儀，其中所述的GPS與計算機相連接，所述的電羅經(jīng)與計算機相連接，所述的顯示器與計算機相連接，所述的全站儀與計算機相連接。
[0008]進一步的，所述的定位系統(tǒng)包括無線傳輸數(shù)據(jù)鏈，所述的無線傳輸數(shù)據(jù)鏈分別與全站儀及計算機相連接。
[0009]進一步的，所述的定位系統(tǒng)包括兩臺全站儀。
[0010]進一步的，所述的全站儀擺放在導(dǎo)管架安裝時所對應(yīng)的作業(yè)船的一側(cè)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種用于深海導(dǎo)管架安裝的無人高精度定位系統(tǒng)的定位方法，包括:
[0012]I)作業(yè)船上任一點為原點，以船艏向為X軸或Y軸方向以建立二維坐標系；
[0013]2)確定GPS點及全站儀位置的坐標；
[0014]3)以導(dǎo)管架上露出水面的一層建立坐標系，所述的坐標系以導(dǎo)管架上露出水面的一層任一點為原點，以導(dǎo)管架北方向為X方向或者Y方向；
[0015]4)根據(jù)上一步驟確定的坐標系確定參考測量點和全站儀測量點的坐標；
[0016]5)根據(jù)GPS和電羅經(jīng)得出實際的船位以及第二步驟所確定的個關(guān)鍵點的實際位置；
[0017]6)全站儀測量對應(yīng)的測量點的距離和角度。
[0018]7)計算出導(dǎo)管架的實際位置和方位。
[0019]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:由于采用上述技術(shù)方案，解決了由于深海導(dǎo)管架安裝的特點所帶來的不便，對導(dǎo)管架安裝定位更加方便，同時也提高了導(dǎo)管架安裝定位的精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖2是本發(fā)明的一個實例中設(shè)備安裝位置示意圖
[0022]圖3是本實例中建立作業(yè)船坐標系示意圖
[0023]圖4是本實例中建立導(dǎo)管架坐標系示意圖
[0024]圖中，
[0025]UGPS2、全站儀3、導(dǎo)管架【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，本發(fā)明包括了 GPS、電羅經(jīng)、計算機、顯示器及全站儀，由圖中可以看出，所有的其它設(shè)備都與計算機相連接，由計算機綜合處理各種設(shè)備的信息，為了解決其他設(shè)備在空間中并不相近的問題，本發(fā)明還包括了無線數(shù)據(jù)鏈，用于各設(shè)備與計算機較遠，不方便直接通信的問題，為了能夠有效定位導(dǎo)管架的方位和位置，在本發(fā)明中還包括了兩臺全站儀。
[0027]下面結(jié)合附圖和本實例的工作過程對本發(fā)明作進一步的闡述；
[0028]如圖2所示，導(dǎo)管架安裝定位系統(tǒng)安裝按照如下步驟:
[0029]1、根據(jù)導(dǎo)管架安裝的位置確定導(dǎo)管架安裝定位系統(tǒng)中的兩臺全站儀的安裝位置:①如進行舷側(cè)安裝，兩臺全站儀將安裝在導(dǎo)管架安裝的船舷一側(cè)；②如進行船艉安裝，則兩臺全站儀將安裝在船艉位置。
[0030]2、根據(jù)導(dǎo)管架的水面部分的尺寸確定兩臺全站儀安裝的間距，一般其間距要大于導(dǎo)管架上部定位定向基線2到3米。
[0031]3、導(dǎo)管架安裝定位系統(tǒng)(電腦與顯示系統(tǒng))安裝在便于指揮導(dǎo)管架安裝的地方并方便電源供應(yīng)。
[0032]4、通過無線數(shù)據(jù)鏈接收主船導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)送的船位數(shù)據(jù)。
[0033]5、導(dǎo)管架導(dǎo)航定位系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線與兩臺全站儀與無線數(shù)據(jù)鏈連接，用于數(shù)據(jù)通訊與交換
[0034]如圖3所示，對于作業(yè)船工作點位置參數(shù)的測量，應(yīng)該首先建立作業(yè)船位置坐標系，為了測量計算的方便，一般可將坐標原點設(shè)于船艉中心，X方向指向船艏方向，Y方向指向右舷方向，測量各相關(guān)工作點的位置，包括GPS天線點、作業(yè)船各角點、各工作錨出纜孔的位置、全站儀 設(shè)站點等。
[0035]如圖4所示，與作業(yè)船參數(shù)相似，首先建立導(dǎo)管架位置坐標系，坐標可以原點設(shè)于導(dǎo)管架中心，也可以設(shè)于其他位置，在本實例中將原點設(shè)置在了導(dǎo)管架底邊的中心，X方向指向?qū)Ч芗鼙狈较颍琘方向指向?qū)Ч芗軚|方向，根據(jù)導(dǎo)管架詳設(shè)尺寸計算導(dǎo)管架上各輪廓點坐標和定位參考點坐標，另確立兩個全站儀目標點位置。
[0036]當就位作業(yè)開始時，導(dǎo)管架安裝定位系統(tǒng)開始接收主作業(yè)船的位置，并實時顯示在導(dǎo)管架安裝定位系統(tǒng)顯示系統(tǒng)上。兩臺全站儀開始瞄準兩個對應(yīng)的目標點，導(dǎo)管架安裝定位系統(tǒng)向全站儀發(fā)出測量指令，全站儀進行距離和角度的測量，測量數(shù)據(jù)傳回導(dǎo)管架安裝定位系統(tǒng)。
[0037]導(dǎo)管架安裝定位系統(tǒng)根據(jù)兩個測站點的實時位置和該時刻獲得的全站儀測量數(shù)據(jù)，實時計算導(dǎo)管架兩個目標點的位置，通過全站儀建立起作業(yè)船和導(dǎo)管架兩個坐標系的連接，可以同時根據(jù)兩個目標點和定位參考點的相對位置自動計算，得出導(dǎo)管架的實際位置及方位，并顯示和設(shè)計點的位置及角度偏差。
[0038]以上對本發(fā)明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于深海導(dǎo)管架安裝的無人高精度定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的定位系統(tǒng)包括GPS、電羅經(jīng)、計算機、顯示器及全站儀，其中所述的GPS與計算機相連接，所述的電羅經(jīng)與計算機相連接，所述的顯示器與計算機相連接，所述的全站儀與計算機相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的定位系統(tǒng)包括無線傳輸數(shù)據(jù)鏈，所述的無線傳輸數(shù)據(jù)鏈分別與全站儀及計算機相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 高精度定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的定位系統(tǒng)包括兩臺全站儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的全站儀擺放在導(dǎo)管架安裝時所對應(yīng)的作業(yè)船的一側(cè)。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深海導(dǎo)管架安裝的無人高精度定位系統(tǒng)的定位方法，包括: 1)作業(yè)船上任一點為原點，以船艏向為X軸或Y軸方向以建立二維坐標系； 2)確定GPS點及全站儀位置的坐標； 3)以導(dǎo)管架上露出水面的一層建立坐標系，所述的坐標系以導(dǎo)管架上露出水面的一層任一點為原點，以導(dǎo)管架北方向為X方向或者Y方向； 4)根據(jù)上一步驟確定的坐標系確定參考測量點和全站儀測量點的坐標； 5)根據(jù)GPS和電羅經(jīng)得出實際的船位以及第二步驟所確定的個關(guān)鍵點的實際位置； 6)全站儀測量對應(yīng)的測量點的距離和角度。 7)計算出導(dǎo)管架的實際位置和方位。
【文檔編號】G01S19/45GK103901457SQ201210587521
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月30日
【發(fā)明者】胡崗, 王仕強, 雷龍濤, 馬云 申請人:天津港灣水運工程有限公司