導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)和方法，包括組合測(cè)量模塊、水密模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、供電模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、GPS天線和射頻信號(hào)傳輸線；其中所述組合量測(cè)模塊包括GPS量測(cè)系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，所述組合量測(cè)模塊、所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和所述供電模塊設(shè)置于所述水密模塊中。本發(fā)明采用了組合測(cè)量系統(tǒng)，將GPS系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組合，當(dāng)GPS系統(tǒng)有信號(hào)時(shí)，它可以實(shí)時(shí)的將位置信號(hào)輸出給慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，修正慣性導(dǎo)航系統(tǒng)由于二次積分引起的誤差，保證了測(cè)量精度，解決了導(dǎo)管架下水過(guò)程中實(shí)際參數(shù)測(cè)量的難題。
【專利說(shuō)明】導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船舶與海洋工程領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程中導(dǎo)管架和駁船運(yùn)動(dòng)的測(cè)量和采集方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海上實(shí)際測(cè)量作為船舶與海洋工程領(lǐng)域的一種重要的研究手段，近年來(lái)愈發(fā)受到重視。實(shí)測(cè)結(jié)果真實(shí)的反應(yīng)出船舶以及海洋結(jié)構(gòu)物在實(shí)際海況中運(yùn)動(dòng)，它往往作為最原始和可靠的數(shù)據(jù)，廣泛的用于科研工作中數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證工作。或者在船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)階段，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也往往能提供很好的參考價(jià)值。
[0003]鋼質(zhì)導(dǎo)管架式結(jié)構(gòu)是目前海上油氣田使用最廣泛的一種平臺(tái)結(jié)構(gòu)，相對(duì)于其他類型的海洋平臺(tái)，它的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、造價(jià)相對(duì)低廉、適應(yīng)性強(qiáng)。導(dǎo)管架平臺(tái)有很長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，其相關(guān)的設(shè)計(jì)，建造等工藝技術(shù)都十分成熟。導(dǎo)管架平臺(tái)自身的體積都比較大，重量從幾千噸到幾萬(wàn)噸不等。導(dǎo)管架平臺(tái)都是現(xiàn)在陸地上進(jìn)行制造和總裝，然后由駁船運(yùn)輸?shù)桨惭b地點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)管架下水。
[0004]滑移下水是安裝導(dǎo)管架平臺(tái)一種常見的方式。導(dǎo)管架的滑移下水是將導(dǎo)管架平臺(tái)放置在駁船上，調(diào)節(jié)駁船的壓載水，使駁船產(chǎn)生一定的縱傾，再通過(guò)其他輔助設(shè)施(牽引系統(tǒng))引導(dǎo)導(dǎo)管架平臺(tái)靠自重滑移入水，直至與駁船分離并在水中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程。在下水的過(guò)程中駁船和導(dǎo)管架的運(yùn)動(dòng)方向相反。
[0005]導(dǎo)管架下水系統(tǒng)包括:導(dǎo)管架、運(yùn)輸駁船、駁船滑道和搖臂、牽引系統(tǒng)、駁船壓載系統(tǒng)等。
[0006]與其他海洋結(jié)構(gòu)物實(shí)際測(cè)量不同，導(dǎo)管架下水過(guò)程的測(cè)量十分特殊，其難點(diǎn)主要在于，首先，導(dǎo)管架下水過(guò)程十分短暫，一般一個(gè)導(dǎo)管架下水從開始到導(dǎo)管架和駁船都靜止大約持續(xù)1-2分鐘，所以其運(yùn)動(dòng)的測(cè)量系統(tǒng)必須具備相當(dāng)?shù)撵`敏度和精度；其次，由于導(dǎo)管架在下水前期是在水面以上，之后導(dǎo)管架會(huì)沒(méi)入水中，這就要求了測(cè)量系統(tǒng)既能在陸上使用，還能在水下使用。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)資料檢索，暫未發(fā)現(xiàn)用于導(dǎo)管架下水過(guò)程實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)的相關(guān)專利。
[0007]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)方法及系統(tǒng)，解決導(dǎo)管架下水過(guò)程中實(shí)際參數(shù)測(cè)量的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)方法及系統(tǒng)，使得導(dǎo)管架下水過(guò)程的測(cè)量成為可能，解決導(dǎo)管架下水過(guò)程中實(shí)際參數(shù)測(cè)量的難題。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)，包括組合測(cè)量模塊、水密模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、供電模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、GPS天線和射頻信號(hào)傳輸線；其中所述組合量測(cè)模塊包括GPS量測(cè)系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，所述組合量測(cè)模塊、所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和所述供電模塊設(shè)置于所述水密模塊中，所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊與所述組合量測(cè)模塊相連接，用于儲(chǔ)存所述組合測(cè)量模塊的量測(cè)結(jié)果，所述供電模塊與所述組合量測(cè)模塊相連接，為所述組合測(cè)量模塊及所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊提供電力，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)與所述組合量測(cè)模塊相連接，用于實(shí)時(shí)讀取和顯示所述組合測(cè)量模塊測(cè)得的所述導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的數(shù)據(jù)，所述射頻信號(hào)傳輸線分別與所述GPS天線和所述組合量測(cè)模塊相連接，用于將所述GPS天線接收的GPS信號(hào)傳輸給所述組合量測(cè)模塊的所述GPS量測(cè)系統(tǒng)。
[0010]在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，所述GPS測(cè)量系統(tǒng)GPS主站、GPS從站和GPS航向解算計(jì)算機(jī)。
[0011]在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施方式中，所述GPS天線包括前天線和后天線，分別安裝在所述導(dǎo)管架上。
[0012]在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，所述GPS主站與所述前天線相連接，所述GPS從站與所述后天線相連接，所述GPS航向解算計(jì)算機(jī)與所述GPS主站和所述GPS從站分別相連接，用于獲得GPS位置信息。
[0013]在本發(fā)明另一較佳實(shí)施例中，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)包括陀螺數(shù)據(jù)采集單元及加速度計(jì)采集單元，所述組合量測(cè)模塊還包括IMU航向解算計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元及組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)；所述螺數(shù)據(jù)采集單元及所述加速度計(jì)采集單元與所述IMU航向解算計(jì)算機(jī)相連接，用于獲得慣性導(dǎo)航位置信息；所述IMU航向解算計(jì)算機(jī)及所述GPS航向解算計(jì)算機(jī)分別與所述組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)相連接，用于向所述組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)傳輸所述慣性導(dǎo)航位置信息及所述GPS位置信息；所述組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)分別與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元及所述協(xié)議處理計(jì)算機(jī)相連接。
[0014]在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，所述水密模塊包括水密桶、水密插件、水密桶蓋、前后天線連接線和串口連接線，所述水密桶為一端密封一端開口，且所述開口用所述水密桶蓋密封，所述水密插件穿過(guò)所述水密桶蓋并固定于所述水密桶蓋，所述前后天線連接線和所述串口連接線穿過(guò)所述水密插件。
[0015]在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施方式中，所述水密模塊還包括硫化接頭，所述硫化接頭兩端分別連接在所述水密桶蓋外部的所述前后天線連接線上。
[0016]在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，所述導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)包括三個(gè)所述組合測(cè)量模塊、三個(gè)所述水密模塊、三個(gè)所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊和三個(gè)所述供電模塊；其中二個(gè)所述測(cè)量模塊、二個(gè)所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊和二個(gè)所述供電模塊分別放置于所述二個(gè)水密模塊中，安裝在所述導(dǎo)管架上；另外一個(gè)所述測(cè)量模塊、一個(gè)所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊和一個(gè)所述供電模塊放置于所述水密模塊中，安裝在下水駁船上。
[0017]在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施方式中，所述安裝在導(dǎo)管架平臺(tái)上的兩套組合測(cè)量模塊分別安裝在所述導(dǎo)管架固定滑道的兩根樁腿上。
[0018]本發(fā)明提供一種導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)方法，包括如下步驟:
[0019]安裝步驟:在導(dǎo)管架下水前將兩個(gè)所述水密模塊分別安裝固定在所述導(dǎo)管架上，一個(gè)所述水密模塊安裝在駁船上，所述水密模塊各包括一個(gè)所述組合測(cè)量模塊、一個(gè)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和一個(gè)所述供電模塊；
[0020]測(cè)試步驟:為了確保能采集到數(shù)據(jù)，在下水前對(duì)所述組合測(cè)量模塊的所述GPS量測(cè)系統(tǒng)和所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，保證其正常工作；[0021 ] 采集步驟:當(dāng)所述GPS天線在水面以上時(shí)，通過(guò)所述組合量測(cè)模塊的所述GPS量測(cè)系統(tǒng)及所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)所述導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)行定位；當(dāng)所述導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)入水里時(shí)，通過(guò)所述組合量測(cè)模塊的所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)所述導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)行定位；以及
[0022]打撈回收步驟:完成采集后對(duì)所述水密模塊進(jìn)行打撈回收，并將采集到的位置信息導(dǎo)出到所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行處理和分析。
[0023]在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，所述采集步驟還包括當(dāng)所述GPS天線在水面以上時(shí)，通過(guò)所述GPS量測(cè)系統(tǒng)及所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)分別采集GPS位置信息及慣性導(dǎo)航位置信息，并將所述GPS位置信息和所述慣性導(dǎo)航位置信息匯入到所述組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)中，并且用所述GPS位置信息對(duì)所述慣性導(dǎo)航位置信息進(jìn)行修正，根據(jù)修正結(jié)果，對(duì)所述導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)行定位。
[0024]本發(fā)明采用了組合測(cè)量系統(tǒng)，將GPS系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組合，當(dāng)GPS系統(tǒng)有信號(hào)時(shí)，它可以實(shí)時(shí)的將位置信號(hào)輸出給慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，修正慣性導(dǎo)航系統(tǒng)由于二次積分引起的誤差，保證了測(cè)量精度。
[0025]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的組合測(cè)量模塊工作原理圖；
[0028]圖3是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的水密模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1所示，導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)包括組合測(cè)量模塊1、水密模塊
2、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊3、供電模塊4、實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)5、GPS天線6和射頻信號(hào)傳輸線7，組合量測(cè)模塊I包括一套GPS量測(cè)系統(tǒng)和一套慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，組合量測(cè)模塊1、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3和供電模塊4設(shè)置于水密模塊2中，確保了導(dǎo)管架平臺(tái)下水時(shí)系統(tǒng)的各模塊能正常工作，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊3與組合量測(cè)模塊I相連接，用于儲(chǔ)存組合測(cè)量模塊I的測(cè)量結(jié)果，供電模塊4與組合量測(cè)模塊I相連接，為組合量測(cè)模塊I和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊3提供電力，實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)5與組合量測(cè)模塊I相連接，用于實(shí)時(shí)讀取和顯示組合測(cè)量模塊I測(cè)得的導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的數(shù)據(jù)，射頻信號(hào)傳輸線7分別與所述GPS天線6和組合量測(cè)模塊I相連接，用于將GPS天線6接收的GPS信號(hào)傳輸給組合量測(cè)模塊I的GPS量測(cè)系統(tǒng)。
[0030]GPS測(cè)量系統(tǒng)包括GPS主站、GPS從站和GPS航向解算計(jì)算機(jī)。GPS天線6接收衛(wèi)星發(fā)布的信號(hào)，通過(guò)射頻信號(hào)傳輸線7傳送給GPS量測(cè)系統(tǒng)的GPS主站和GPS從站，根據(jù)星歷表信息，可求得每顆衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)的位置。這時(shí)分別以三顆衛(wèi)星為中心，以求得的三顆衛(wèi)星分別到測(cè)點(diǎn)的距離為半徑，作三個(gè)球面，球面的交點(diǎn)就是觀測(cè)點(diǎn)。如果載體上裝有兩個(gè)天線，即可對(duì)這兩個(gè)天線位置分別定位，從而達(dá)到定向的目的。對(duì)于導(dǎo)管架，可以將它看成剛體，兩個(gè)點(diǎn)的位置信息即可描述它六自由度的運(yùn)動(dòng)。
[0031]慣性導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)牛頓慣性定律，當(dāng)載體相對(duì)慣性空間以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以用載體中的加速度計(jì)測(cè)出作用在單位質(zhì)量上慣性力和引力的矢量和的大小，即比力的大小。通過(guò)載體上加速度計(jì)測(cè)出比力后，在載體內(nèi)部不必依賴外界信息而只是通過(guò)慣性元件即可測(cè)得載體相對(duì)慣性坐標(biāo)系的加速度。當(dāng)知道了載體的初始位置和初始速度后，只要對(duì)該加速度進(jìn)行兩次積分便可以分別先后獲取該載體定位所需要的速度和位置信息。
[0032]GPS量測(cè)系統(tǒng)定位信息精度高，價(jià)格便宜，但無(wú)法再水下工作；而慣性導(dǎo)航是自主的，不依賴于任何的外部幫助或視界條件，能夠連續(xù)提供定位和姿態(tài)等多種導(dǎo)航信息，但誤差隨時(shí)間積累增加，無(wú)法單獨(dú)長(zhǎng)期工作，必須不斷加以校準(zhǔn)。因此，本較佳實(shí)施例同時(shí)使用了這兩種系統(tǒng)，在GPS天線在水面以上，能夠正常接收信號(hào)時(shí)，通過(guò)GPS量測(cè)系統(tǒng)對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行修正，能達(dá)到較高精度；當(dāng)GPS天線入水無(wú)法工作時(shí)，通過(guò)慣導(dǎo)記錄的信息對(duì)軌跡進(jìn)行計(jì)算?？紤]到下水過(guò)程比較短，只有一分多鐘，GPS失效的時(shí)間很短，該方法能夠滿足導(dǎo)管架下水的測(cè)量需求。
[0033]組合量測(cè)模塊I的工作原理如圖2所示。組合量測(cè)模塊I包括陀螺數(shù)據(jù)采集單元、加速度計(jì)采集單元、IMU航向解算計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、GPS航向解算計(jì)算機(jī)、GPS主站及GPS從站。
[0034]當(dāng)GPS有信號(hào)時(shí)，GPS主站和從站接受GPS信號(hào)，確定導(dǎo)管架位置并將所接收到的信號(hào)發(fā)送至GPS航向解算計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算后獲得GPS位置信息，并將GPS位置信息傳送至組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。與此同時(shí)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中陀螺數(shù)據(jù)采集單元和加速度計(jì)采集單元分別利用三軸陀螺和三軸加速度計(jì)分別獲取位置信息，并將所獲得的位置信息發(fā)送至IMU航向解算計(jì)算機(jī)，通過(guò)積分求得導(dǎo)管架的慣性導(dǎo)航位置信息，繼而將慣性導(dǎo)航位置信息傳送至組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。GPS位置信息和慣性導(dǎo)航位置信息皆匯入到組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)中，并且用GPS位置信息對(duì)慣性導(dǎo)航位置信息進(jìn)行修正，并將修正后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。
[0035]當(dāng)GPS無(wú)信號(hào)時(shí)，整個(gè)組合量測(cè)模塊I僅通過(guò)慣性導(dǎo)航位置信息測(cè)得導(dǎo)管架的位置。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊單元內(nèi)。
[0036]如圖3所不，水吳塊2包括水S桶21、水乾'插件22和、硫化接頭23、水乾'桶蓋24、前后天線連接線25和串口連接線26，水密桶21外形為圓筒形，一端密封一端開口。整個(gè)水密桶用水密桶蓋24密封起來(lái)。水密插件22在水下具有優(yōu)秀的絕緣性能和接插可靠性，可以在水下環(huán)境中直接插拔，能有效防止水進(jìn)入到水密桶21內(nèi)部，水密接插件22穿過(guò)水密蓋24，連接在水密桶21上。前后天線連接線25穿過(guò)水密插件22，與水密桶21內(nèi)的組合量測(cè)模塊I相連接，安裝在導(dǎo)管架上的GPS前后天線6實(shí)時(shí)收集GPS信號(hào)通過(guò)前后天線連接線25傳輸?shù)剿芡皟?nèi)組合量測(cè)模塊I的GPS量測(cè)系統(tǒng)，并通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3儲(chǔ)存起來(lái)，串口連接線26穿過(guò)水密插件22，與水密桶21內(nèi)的組合測(cè)量模塊I連接，將組合測(cè)量模塊I的GPS量測(cè)系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)采集的信息通過(guò)串口連接線26傳送到實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)5上，以便測(cè)試水密桶內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。硫化接頭23兩端與水密桶蓋24外部的前后天線連接線25連接，防止導(dǎo)管架上的前、后天線在打撈回收過(guò)程中，防止導(dǎo)管架上的前、后天線6剪斷后，水通過(guò)前后天線連接線25的內(nèi)部流入水密桶I。水密桶21、水密接插件22以及硫化接頭23三者共同保證了整個(gè)導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)的水密性。水密模塊2確保了導(dǎo)管架在水下時(shí)，組合測(cè)量模塊1、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊3和供電模塊4能正常工作。
[0037]供電模塊4采用鋰電池為整套系統(tǒng)提供電力；組合測(cè)量模塊I的結(jié)果儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊3中，從而完成了數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、回收，很好的滿足實(shí)際測(cè)量要求。[0038]本發(fā)明一較佳實(shí)施例提供的導(dǎo)管架平臺(tái)下水運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)包括三套組合測(cè)量模塊1、水密模塊2、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊3和供電模塊4，每一套系統(tǒng)的測(cè)量模塊1、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊3和供電模塊4設(shè)置于水密模塊2中，其中兩套系統(tǒng)安裝在導(dǎo)管架平臺(tái)上，另外一套系統(tǒng)安裝在下水駁船上。三套系統(tǒng)同時(shí)工作，確保最后能獲得可靠的數(shù)據(jù)。
[0039]導(dǎo)管架平臺(tái)上需要安裝的兩套系統(tǒng)的組合測(cè)量模塊1、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊3和供電模塊4放置于水密模塊2的水密桶21中，水密桶21分別安裝在導(dǎo)管架固定滑道的兩根樁腿上。
[0040]導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)測(cè)量方法步驟如下:
[0041]a)安裝過(guò)程，在導(dǎo)管架下水前將兩個(gè)水密模塊2分別安裝固定在導(dǎo)管架上，一個(gè)水密模塊2放在駁船上，所述三個(gè)水密模塊各包括一組合測(cè)量模塊1、一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3和一供電模塊4，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3分別與組合測(cè)量模塊I和供電模塊4相連接；
[0042]b)測(cè)試步驟，為了確保能采集到數(shù)據(jù)，在下水前對(duì)組合測(cè)量模塊I的GPS量測(cè)系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，保證其正常工作；
[0043]c)采集過(guò)程，當(dāng)GPS天線在水面以上時(shí)，通過(guò)GPS天線和組合量測(cè)模塊I的GPS量測(cè)系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)行定位，當(dāng)GPS天線入水無(wú)法工作時(shí)，通過(guò)組合量測(cè)模塊I的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)行定位，并對(duì)導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)入水里時(shí)，通過(guò)組合量測(cè)模塊I的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)管架平臺(tái)運(yùn)動(dòng)估計(jì)進(jìn)行計(jì)算，獲取運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)5對(duì)獲取的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控；
[0044]d)打撈回收過(guò)程，完成采集后對(duì)水密桶21進(jìn)行打撈回收，并將采集到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)導(dǎo)出到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊3進(jìn)行處理和分析。
[0045]本發(fā)明提供的導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能明確:通過(guò)“GPS +慣性導(dǎo)航”的組合，使得駁船運(yùn)動(dòng)軌跡，以及導(dǎo)管架在水上水下的運(yùn)動(dòng)軌跡均可以被有效的測(cè)量。
[0046]本發(fā)明較佳實(shí)施例中提到的以上所有裝置均已經(jīng)過(guò)測(cè)試，并用于實(shí)際測(cè)量，結(jié)果顯示，整個(gè)實(shí)測(cè)系統(tǒng)和方法均很好的滿足要求。
[0047]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括組合測(cè)量模塊、水密模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、供電模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、GPS天線和射頻信號(hào)傳輸線；其中所述組合量測(cè)模塊包括GPS量測(cè)系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，所述組合量測(cè)模塊、所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和所述供電模塊設(shè)置于所述水密模塊中，所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊與所述組合量測(cè)模塊相連接，用于儲(chǔ)存所述組合測(cè)量模塊的量測(cè)結(jié)果，所述供電模塊與所述組合量測(cè)模塊相連接，為所述組合測(cè)量模塊及所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊提供電力，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)與所述組合量測(cè)模塊相連接，用于實(shí)時(shí)讀取和顯示所述組合測(cè)量模塊測(cè)得的所述導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的數(shù)據(jù)，所述射頻信號(hào)傳輸線分別與所述GPS天線和所述組合量測(cè)模塊相連接，用于將所述GPS天線接收的GPS信號(hào)傳輸給所述組合量測(cè)模塊的所述GPS量測(cè)系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述GPS測(cè)量系統(tǒng)包括GPS主站、GPS從站和GPS航向解算計(jì)算機(jī)。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述GPS天線包括前天線和后天線，分別安裝在所述導(dǎo)管架上。
4.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述GPS主站與所述前天線相連接，所述GPS從站與所述后天線相連接,所述GPS航向解算計(jì)算機(jī)與所述GPS主站和所述GPS從站分別相連接，用于獲得GPS位置信息。
5.如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)包括陀螺數(shù)據(jù)采集單元及加速度計(jì)采集單元，所述組合量測(cè)模塊還包括IMU航向解算計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元及組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)；所述陀螺數(shù)據(jù)采集單元及所述加速度計(jì)采集單元與所述MU航向解算計(jì)算機(jī)相連接，用于獲得慣性導(dǎo)航位置信息；所述IMU航向解算計(jì)算機(jī)及所述GPS航向解算計(jì)算機(jī)分別與所述組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)相連接,用于向所述組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)傳輸所述慣性導(dǎo)航位置信息及所述GPS位置信息；所述組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元相連接。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述水密模塊包括水密桶、水密插件、水密桶蓋、前后天線連接線和串口連接線，所述水密桶為一端密封一端開口，且所述開口用所述水密桶蓋密封，所述水密插件穿過(guò)所述水密桶蓋并固定于所述水密桶蓋，所述前后天線連接線和所述串口連接線穿過(guò)所述水密插件。
7.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述水密模塊還包括硫化接頭，所述硫化接頭兩端分別連接在所述水密桶蓋外部的所述前后天線連接線上。
8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)包括三個(gè)所述組合測(cè)量模塊、三個(gè)所述水密模塊、三個(gè)所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊和三個(gè)所述供電模塊；其中二個(gè)所述測(cè)量模塊、二個(gè)所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊和二個(gè)所述供電模塊分別放置于所述二個(gè)水密模塊中，安裝在所述導(dǎo)管架上；另外一個(gè)所述測(cè)量模塊、一個(gè)所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊和一個(gè)所述供電模塊放置于所述水密模塊中，安裝在下水駁船上。
9.一種導(dǎo)管架平臺(tái)下水過(guò)程的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)方法，其特征在于，使用了如權(quán)利要求5所述的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)，包括如下步驟: 安裝步驟:在導(dǎo)管架下水前將兩個(gè)所述水密模塊分別安裝固定在所述導(dǎo)管架上，一個(gè)所述水密模塊安裝在駁船上，所述水密模塊各包括一個(gè)所述組合測(cè)量模塊、一個(gè)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和一個(gè)所述供電模塊； 測(cè)試步驟:為了確保能采集到數(shù)據(jù)，在下水前對(duì)所述組合測(cè)量模塊的所述GPS量測(cè)系統(tǒng)和所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，保證其正常工作； 采集步驟:當(dāng)所述GPS天線在水面以上時(shí)，通過(guò)所述組合量測(cè)模塊的所述GPS量測(cè)系統(tǒng)及所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)所述導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)行定位；當(dāng)所述導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)入水里時(shí)，通過(guò)所述組合量測(cè)模塊的所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)所述導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn)行定位；以及 打撈回收步驟:完成采集后對(duì)所述水密模塊進(jìn)行打撈回收，并將采集到的位置信息導(dǎo)出到所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行處理和分析。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)方法，其特征在于，所述采集步驟還包括當(dāng)所述GPS天線在水面以上時(shí)，通過(guò)所述GPS量測(cè)系統(tǒng)及所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)分別采集GPS位置信息及慣性導(dǎo)航位置信息，并將所述GPS位置信息和所述慣性導(dǎo)航位置信息匯入到所述組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)中，并且用所述GPS位置信息對(duì)所述慣性導(dǎo)航位置信息進(jìn)行修正，根據(jù)修正結(jié)果，對(duì)所述導(dǎo)管架平臺(tái)進(jìn) 行定位。
【文檔編號(hào)】G01S19/49GK103616709SQ201310548608
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】楊建民, 陳憶寧, 張鼎, 李欣, 李俊, 許鑫, 熊凌志 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)