炮点响炮计算方法
【专利摘要】本发明提供了一种炮点响炮计算方法。涉及海上石油地震勘探技术；解决了当前炮点响炮算法准确性和稳定性低的问题。该方法包括：对DGPS数据进行预处理，获取正常的DGPS观测数据；对所述DGPS观测数据进行滤波处理，计算DGPS节点的位置；将所述DGPS节点的坐标传递至船参考点及炮点；根据所述DGPS节点的坐标，计算炮点。本发明提供的技术方案适用于海洋地震勘探，实现了适应性强、精度高、稳定性好的炮点计算。
【专利说明】炮点响炮计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及海上石油地震勘探【技术领域】，更具体地，涉及一种海上拖缆地震勘探 的炮点响炮计算方法，用于海洋勘探中的响炮计算。
【背景技术】
[0002] 海洋地震勘探中，拖缆勘探地震数据采集是常用的方法，物探船沿前绘测线进行 实时响炮，检波器实时采集反射的地震数据，炮点响炮算法需要有尽可能高的精度，即实际 响炮点沿测线方向的距离尽可能接近前绘炮点，越接近，则反映精度越高，响炮精度直接影 响施工精度和采集精度。
[0003] 在海上条件恶劣，如风浪大等各种意外情况，DGPS会存在丢数据的情况，电罗经值 也会出现较大的跳变，在数据丢失或者跳变较大的情况下当前炮点响炮算法无法精确地计 算响炮位置。如图1所示，预测响炮点的位置与实际响炮点的位置存在偏差。
[0004] 当前炮点响炮算法准确性不高，对客观环境、意外状况适应性弱，稳定性差，精度 低，实现一种精度高、稳定性好的炮点响炮算法成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种炮点响炮计算方法，解决了当前炮点响炮算法准确性和稳定性 低的问题。
[0006] 一种炮点响炮计算方法，包括：
[0007] 对DGPS数据进行预处理，获取正常的DGPS观测数据；
[0008] 对所述DGPS观测数据进行滤波处理，计算DGPS节点的位置；
[0009] 将所述DGPS节点的坐标传递至船参考点及炮点；
[0010] 根据所述DGPS节点的坐标，计算炮点。
[0011] 优选的，对DGPS数据进行预处理，获取正常的DGPS观测数据包括：
[0012] 根据存储数据中存储的正常的DGPS观测数据计算当前船体速度BSP与船航迹向 CMG ；
[0013] 如果当前历元有正常DGPS观测数据，根据存储的DGPS数据，一同计算当前船体加 速度A_BSP与航迹向改变量V_CMG，
[0014] 在所述A_BSP和所述V_CMG同时超过对应的门限时，认为当前的DGPS观测数据为 野值；
[0015] 如果当前历元未收到DGPS观测数据，或者接收到的DGPS观测数据被判断为野值， 则通过速度大小与方向的变化，递推得到当前时间点的DGPS节点的位置信息。
[0016] 优选的，该方法还包括：
[0017] 在接收到的DGPS观测数据正常时，将该DGPS观测数据推入所述存储数组，并删除 当前最先存储于所述存储数组中的DGPS观测数据，供下一历元检测使用。
[0018] 优选的，对所述DGPA观测数据进行滤波处理，计算DGPS节点包括：
[0019] 设置滤波窗口大小；
[0020] 存储所述滤波窗口内数个DGPS观测数据；
[0021] 根据以下表达式组为瞬时数据定权： d,
[0022] υ4=^- At d,.
[0023] yc = - ， At
【权利要求】
1. 一种炮点响炮计算方法，其特征在于，包括： 对DGPS数据进行预处理，获取正常的DGPS观测数据； 对所述DGPS观测数据进行滤波处理，计算DGPS节点的位置； 将所述DGPS节点的坐标传递至船参考点及炮点； 根据所述DGPS节点的坐标，计算炮点。
2. 根据权利要求1所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，对DGPS数据进行预处理，获 取正常的DGPS观测数据包括： 根据存储数据中存储的正常的DGPS观测数据计算当前船体速度BSP与船航迹向CMG ; 如果当前历元有正常DGPS观测数据，根据存储的DGPS数据，一同计算当前船体加速度 A_BSP与航迹向改变量V_CMG， 在所述A_BSP和所述V_CMG同时超过对应的门限时，认为当前的DGPS观测数据为野 值； 如果当前历元未收到DGPS观测数据，或者接收到的DGPS观测数据被判断为野值，则通 过速度大小与方向的变化，递推得到当前时间点的DGPS节点的位置信息。
3. 根据权利要求2所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，该方法还包括： 在接收到的DGPS观测数据正常时，将该DGPS观测数据推入所述存储数组，并删除当前 最先存储于所述存储数组中的DGPS观测数据，供下一历元检测使用。
4. 根据权利要求1所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，对所述DGPA观测数据进行 滤波处理，计算DGPS节点包括： 设置滤波窗口大小； 存储所述滤波窗口内数个DGPS观测数据； 根据以下表达式组为瞬时数据定权：
其中，^表示沿测线方向瞬时分速率，^表示垂直测线方向瞬时分速率，％表示瞬时 速度，dA表示该点沿测线方向距上一点的位移，dc表示该点垂直测线方向距上一点的位移， At表示相邻观测时间间隔； 根据以下表汰式纟目计算瞬时速度中误差： 9
1 ι I示DGPS节点的位置信息沿测线方向与垂直测线方向中误差， 表示Va的中误差，表示Vc的中误差，表示Vb的中误差，八七表示相邻观测时 间间隔； 根据以下表达式计算瞬时航向： 0=arctan -, d(, 其中，Θ表示瞬时航迹向； 根据以下表达式计算瞬时航向中误差：
其中，〇 〇表不瞬时航迹向中误差； 满足窗口大小后，进行滤波计算。
5. 根据权利要求4所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，满足窗口大小后，进行滤波 计算包括： 窗口内每个历元的DGPS数据都预测当前时刻DGPS节点的位置； 由数个预测值与当前DGPS节点的位置信息进行加权平均，得到当前时刻DGPS节点位 置与速度滤波值。
6. 根据权利要求5所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，窗口内每个历元的DGPS数 据都预测当前时刻DGPS节点的位置包括： 根据以下表达式组对DGPS节点的位置进行预测计算：
其中，（d4;，dc;)为窗口内某一时刻dgps节点观测值，表示这一时刻 DGPS节点速度值，（d /,d/)为其对当前时刻DGPS节点（dA，d。）的预测值； v ci / 枏据以下表汰式纟目计筧份置预涮倌中误差：
其中，
表示位置预测值中误差，
表示DGPS节点的位置信 息沿测线方向与垂直测线方向中误差。
7.根据权利要求6所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，由数个预测值与当前DGPS 节点的位置信息进行加权平均，得到当前时刻DGPS节点位置与速度滤波值包括： 根据以下表达式组为预测值与观测值定权：
其中， 表示第i个预测值沿（dA，d。）方向上的权，p，P )为当前DGPS节 d4 dC 点的位置信息沿（dA，dc)方向上的权； 根据以下表达式组进行加权平均，求当前时刻DGPS坐标：
8. 根据权利要求1所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，将所述DGPS节点的坐标传 递至船参考点及炮点包括： 通过大地坐标系（B，L，H)转换为空间直角坐标系（X，Y，Z)，求出DGPS节点在地固系下 的空间直角坐标：
其中Ν为经过该点卯酉图半径，e为椭球扁率，（B，L，Η)为DGPS节点大地坐标（大地 纬度，大地经度，大地高），（X，Y，Z)为DGPS节点空间直角坐标： 利用船参考点与DGPS节点之间的相对位置关系，将站心坐标系下坐标转换为地心坐 标系坐标，求出船参考点的空间直角坐标系坐标（XK，YK，ZK) :
其中（x，y，z)为船参考点在DGPS节点站心坐标系下的坐标，（B，L，H)为DGPS节点大 地坐标，（X，Y，Z)为DGPS节点空间直角坐标，（Χκ，Υκ，Ζκ)为船参考点空间直角坐标； 由独立坐标系内坐标转换得到炮点平面坐标： X1 = xcos Φ +ysin Φ y1 = ycos Φ - xsin Φ , 其中（x，y)为在独立坐标系内炮点坐标，（χ<，/)为以船参考点为坐标原点的直角 坐标系中炮点坐标，Φ为坐标系旋转角； 由船参考点的空间直角坐标推算炮点空间直角坐标：
其中，（xs，Ys，zs)为炮点空间系坐标，（χκ，γ κ，ζκ)为船参考点的空间直角系坐标， (x'，y'）为平移参数。
9. 根据权利要求1所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，根据所述DGPS节点的坐标， 计算炮点包括： 计算炮点沿测线方向距起点距离，记为根据当前船参考点位置信息，计算剩余 放炮时间：
其中τ表示剩余放炮时间，djy表示船参考点沿测线方向距起点距离，表示船参 考点沿测线方向速率； 根据以下表达式组进行放炮时刻炮点位置预测：
其中，（di;，dr.)表示凝固时间内某一时刻炮点沿测线和垂直测线方向距起点距离， (?4，\)表示其速度，At为其距响炮时刻时间间隔
为这一时刻对响炮时 刻炮点坐标预测值； 根据以下表达式组计算预测值标准差：
式中，（ad&，)为删值中误差； 根据以下表达式组为预测值定权：
其中，（厂％.，户％ )为这一预测值得权； 根据以下表达式组进行加权平均，求当前时刻DGPS坐标：
其中：
为放炮时刻炮点沿测线与垂直测线方向距起点的距离。
10. 根据权利要求1所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，该方法还包括： 当DGPS数据state不等于零或者超时时，判定接收到的DGPS数据为异常数据，根据之 前正确的DGPS数据递推当前时刻数据。
11. 根据权利要求1所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，该方法还包括： 在连续出现DGPS异常后再次接收到正常的DGPS观测数据时，将所述正常的DGPS观测 数据推入存储数组。
12. 根据权利要求1所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，该方法还包括： 当滞留的连续DGPS数据超过3个时，重新开始滤波。
13. 根据权利要求1所述的炮点响炮计算方法，其特征在于，该方法还包括： 当RGPS或者电罗经数据丢失，或者state不等于零时，认为数据异常，由相邻正常数据 内插或外推得到。
【文档编号】G01V1/28GK104101903SQ201410375267
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】王斌, 阮福明, 朱耀强, 张昊楠 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司