一种用于深海导管架安装的无人高精度定位系统及定位方法
【专利摘要】本发明提供一种用于深海导管架安装的无人高精度定位系统，其特征在于：所述的定位系统包括GPS、电罗经、计算机、显示器及全站仪，其中所述的GPS与计算机相连接，所述的电罗经与计算机相连接，所述的显示器与计算机相连接，所述的全站仪与计算机相连接。本发明的有益效果是由于采用上述技术方案，解决了由于深海导管架安装的特点所带来的不便，对导管架安装定位更加方便，同时也提高了导管架安装定位的精度。
【专利说明】一种用于深海导管架安装的无人高精度定位系统及定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海上测量定位领域，尤其是涉及一种用于深海导管架安装的无人高精度定位系统。
【背景技术】
[0002]传统的海上采油平台的导管架安装定位是通过GPS定位加电罗经定向实现的，需要在导管架安装过程中将GPS与电罗经安装在导管架上，在吊装过程中实时测算GPS天线位置。此种方式虽然较直观，但也存在着很大的问题，特别是在深水导管架安装时，主要体现在以下几个方面:
[0003]1.在导管架安装过程中，作业船的拔杆及吊机底座对GPS的信号空间产生了遮挡，大约会产生30% -40%的信号空域，影响GPS的测量精度。
[0004]2.深水导管架的安装一般都采用滑移下水的方式进行安装，最终安装前进行扶正操作，使得导管架顶部没有空间放置GPS与电罗经。
[0005]3.由于深水作业时作业水深一般都在200米以上，涌浪较大，如果人员和设备上下于导管架都比较困难，存在着一定的安全隐患。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的问题是提供一种导管架安装的无人高精度定位系统，尤其适合于深海导管架，且工作现场海况复杂的地区使用。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种用于深海导管架安装的无人高精度定位系统，所述的定位系统包括GPS、电罗经、计算机、显示器及全站仪，其中所述的GPS与计算机相连接，所述的电罗经与计算机相连接，所述的显示器与计算机相连接，所述的全站仪与计算机相连接。
[0008]进一步的，所述的定位系统包括无线传输数据链，所述的无线传输数据链分别与全站仪及计算机相连接。
[0009]进一步的，所述的定位系统包括两台全站仪。
[0010]进一步的，所述的全站仪摆放在导管架安装时所对应的作业船的一侧。
[0011]根据本发明的另一方面，还提供了一种用于深海导管架安装的无人高精度定位系统的定位方法，包括:
[0012]I)作业船上任一点为原点，以船艏向为X轴或Y轴方向以建立二维坐标系；
[0013]2)确定GPS点及全站仪位置的坐标；
[0014]3)以导管架上露出水面的一层建立坐标系，所述的坐标系以导管架上露出水面的一层任一点为原点，以导管架北方向为X方向或者Y方向；
[0015]4)根据上一步骤确定的坐标系确定参考测量点和全站仪测量点的坐标；
[0016]5)根据GPS和电罗经得出实际的船位以及第二步骤所确定的个关键点的实际位置；
[0017]6)全站仪测量对应的测量点的距离和角度。
[0018]7)计算出导管架的实际位置和方位。
[0019]本发明具有的优点和积极效果是:由于采用上述技术方案，解决了由于深海导管架安装的特点所带来的不便，对导管架安装定位更加方便，同时也提高了导管架安装定位的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的结构示意图
[0021]图2是本发明的一个实例中设备安装位置示意图
[0022]图3是本实例中建立作业船坐标系示意图
[0023]图4是本实例中建立导管架坐标系示意图
[0024]图中，
[0025]UGPS2、全站仪3、导管架【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本发明包括了 GPS、电罗经、计算机、显示器及全站仪，由图中可以看出，所有的其它设备都与计算机相连接，由计算机综合处理各种设备的信息，为了解决其他设备在空间中并不相近的问题，本发明还包括了无线数据链，用于各设备与计算机较远，不方便直接通信的问题，为了能够有效定位导管架的方位和位置，在本发明中还包括了两台全站仪。
[0027]下面结合附图和本实例的工作过程对本发明作进一步的阐述；
[0028]如图2所示，导管架安装定位系统安装按照如下步骤:
[0029]1、根据导管架安装的位置确定导管架安装定位系统中的两台全站仪的安装位置:①如进行舷侧安装，两台全站仪将安装在导管架安装的船舷一侧；②如进行船艉安装，则两台全站仪将安装在船艉位置。
[0030]2、根据导管架的水面部分的尺寸确定两台全站仪安装的间距，一般其间距要大于导管架上部定位定向基线2到3米。
[0031]3、导管架安装定位系统(电脑与显示系统)安装在便于指挥导管架安装的地方并方便电源供应。
[0032]4、通过无线数据链接收主船导航定位系统发送的船位数据。
[0033]5、导管架导航定位系统通过数据线与两台全站仪与无线数据链连接，用于数据通讯与交换
[0034]如图3所示，对于作业船工作点位置参数的测量，应该首先建立作业船位置坐标系，为了测量计算的方便，一般可将坐标原点设于船艉中心，X方向指向船艏方向，Y方向指向右舷方向，测量各相关工作点的位置，包括GPS天线点、作业船各角点、各工作锚出缆孔的位置、全站仪 设站点等。
[0035]如图4所示，与作业船参数相似，首先建立导管架位置坐标系，坐标可以原点设于导管架中心，也可以设于其他位置，在本实例中将原点设置在了导管架底边的中心，X方向指向导管架北方向，Y方向指向导管架东方向，根据导管架详设尺寸计算导管架上各轮廓点坐标和定位参考点坐标，另确立两个全站仪目标点位置。
[0036]当就位作业开始时，导管架安装定位系统开始接收主作业船的位置，并实时显示在导管架安装定位系统显示系统上。两台全站仪开始瞄准两个对应的目标点，导管架安装定位系统向全站仪发出测量指令，全站仪进行距离和角度的测量，测量数据传回导管架安装定位系统。
[0037]导管架安装定位系统根据两个测站点的实时位置和该时刻获得的全站仪测量数据，实时计算导管架两个目标点的位置，通过全站仪建立起作业船和导管架两个坐标系的连接，可以同时根据两个目标点和定位参考点的相对位置自动计算，得出导管架的实际位置及方位，并显示和设计点的位置及角度偏差。
[0038]以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种用于深海导管架安装的无人高精度定位系统，其特征在于:所述的定位系统包括GPS、电罗经、计算机、显示器及全站仪，其中所述的GPS与计算机相连接，所述的电罗经与计算机相连接，所述的显示器与计算机相连接，所述的全站仪与计算机相连接。
2.根据权利要求1所述的高精度定位系统，其特征在于:所述的定位系统包括无线传输数据链，所述的无线传输数据链分别与全站仪及计算机相连接。
3.根据权利要求1所述的 高精度定位系统，其特征在于:所述的定位系统包括两台全站仪。
4.根据权利要求1所述的高精度定位系统，其特征在于:所述的全站仪摆放在导管架安装时所对应的作业船的一侧。
5.一种根据权利要求1所述的用于深海导管架安装的无人高精度定位系统的定位方法，包括: 1)作业船上任一点为原点，以船艏向为X轴或Y轴方向以建立二维坐标系； 2)确定GPS点及全站仪位置的坐标； 3)以导管架上露出水面的一层建立坐标系，所述的坐标系以导管架上露出水面的一层任一点为原点，以导管架北方向为X方向或者Y方向； 4)根据上一步骤确定的坐标系确定参考测量点和全站仪测量点的坐标； 5)根据GPS和电罗经得出实际的船位以及第二步骤所确定的个关键点的实际位置； 6)全站仪测量对应的测量点的距离和角度。 7)计算出导管架的实际位置和方位。
【文档编号】G01S19/45GK103901457SQ201210587521
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月30日 优先权日:2012年12月30日
【发明者】胡岗, 王仕强, 雷龙涛, 马云 申请人:天津港湾水运工程有限公司