一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统的制作方法

本实用新型涉及船舶与海洋工程技术领域，尤其涉及一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统。

背景技术：

浮托安装现已经成为海上大型平台上部组块安装的主流方法，相比较于传统的海上吊装，浮托安装具有成本低，作业时间短，起重能力大，适用范围广等特点。但要确保搭载上万吨平台上部组块的拖船安全驶入两侧间隙只有几厘米的导管架中间，安装作业难度大，风险高，一旦发生事故，损失惨重。

为了使浮托安装作业顺利完成，需要对安装作业过程中拖船以及平台上部组块的运动的位置信息进行实时的监控，为现场安装指挥提供实时参考数据及监控画面。这就需要一套用于浮托安装过程中拖船运动定位的测量系统。区别于一般的运动监测系统，海上浮托安装监测量具有大尺度、环境条件恶劣、数据传输困难、测量精度要求高等特点。这对运动测量系统的精确性、稳定性和可靠性都提出了很高的要求。

因此，本领域的技术人员致力于实用新型一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，以期有效应对海上浮托安装作业时的各种突发情况，提高系统测量稳定性和可靠性。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是针对上述海上浮托安装现场监测的难点和要求，提供一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统。该系统的功能在于能够在浮托安装作业中能精确实时的测量拖船与平台上部组块的六自由度运动以及位置，并且具有高冗余度，能够应对海上浮托安装作业时的各种突发情况，保证安装过程监测系统安全可靠的运行。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，所述测量系统采用高冗余设计，包括主系统、备用系统1、备用系统2和RTK基站，所述主系统和备用系统1用于拖船精确位置、精确航向和姿态信息的测量，所述备用系统2用于拖船位置信息的测量，所述RTK基站用于站点坐标、伪距观测量、载波相位观测量、卫星跟踪状态等信息的测量，所述RTK基站与主系统、备用系统1和备用系统2之间通过无线方式进行通讯。

进一步地，所述主系统和备用系统1均由实时动态差分GPS系统和高精度惯性导航系统组成，所述实时动态差分GPS系统通过协议处理计算机与组合导航计算机通信，所述高精度惯性导航系统直接与组合导航计算机通信。

进一步地，所述备用系统2为高精度星站差分系统，包括基站和移动站，且都采用双频接收机。

进一步地，所述实时动态差分GPS系统使用载波相位动态差分实时差分技术，实时提供测量点的三维坐标并达到厘米级的定位精度。

进一步地，所述实时动态差分GPS系统包括GPS基站和GPS运动站。

进一步地，所述主系统和备用系统1共用一个GPS基站。

进一步地，所述GPS运动站均为双频GPS定位定向系统。

进一步地，所述高精度惯性导航系统是光纤惯导或激光惯导。

进一步地，所述双频GPS定位定向系统通过GPS天线接收卫星发布的信号，并根据星历表信息，获取每颗卫星发射时的位置，然后分别以三颗卫星为中心，以求得的三颗卫星分别到测点的距离为半径作三个球面，球面的交点即是观测点。

进一步地，所述双频GPS定位定向系统有两个天线，通过对这两个天线分别定位，进行定向。

本实用新型实现在浮托安装作业中能精确实时的测量拖船与平台上部组块的六自由度运动以及位置，并且具有高冗余度，能够应对海上浮托安装作业时的各种突发情况，保证安装过程监测系统安全可靠的运行。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型一个较佳实施例浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统结构示意图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本实用新型实施例浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其包括主系统、备用系统1、备用系统2和RTK基站。主系统和备用系统1均由实时动态差分GPS系统和高精度惯性导航系统组成，实时动态差分GPS系统包括GPS基站和GPS运动站，主系统和备用系统1共用一套GPS基站，GPS运动站均为双频GPS定位定向系统；高精度惯性导航系统使用光纤惯导或激光惯导测量拖船姿态，提供拖船姿态信息，实时动态差分GPS系统用于测量和提供拖船精确位置信息，双频GPS定位定向系统用于测量和提供拖船精确的航向信息；备用系统2是高精度星站差分系统，包括基站和移动站，且都采用双频接收机，用于测量和提供拖船位置信息。

本实施例采用实时动态差分GPS与高精度惯性导航系统组合测量方式，高精度惯性导航系统可以获得船体高精度姿态信息，但是惯导存在累计误差，会影响位置测量精度。而实时动态差分GPS系统测量采用的是差分定位方式，可以避免单点定位存在的卫星钟差，大气延迟，星历误差等因素，从而获得高精度的线速度和位移信息，综合这两种测量手段的优势可以增强系统的可靠性。

GPS运动站采用双频GPS系统进行定位定向，通过GPS天线接收卫星发布的信号，并根据星历表信息，获得每颗卫星发射卫星时的位置；然后分别以三颗卫星为中心，以求得的三颗卫星分别到测点的距离为半径作三个球面，球面的交点就是观测点。如果载体上有两个天线，则可对这两个天线分别定位，从而进行定向。

本实施例中，实时动态差分GPS系统采用载波相位动态差分实时差分技术。差分GPS系统中RTK基站将测得的站点坐标、伪距观测量，载波相位观测量、卫星跟踪状态等通过无线数据链发送给GPS移动站。GPS移动站先进行初始化，完成整周未知数搜索求解后，进入动态作业。GPS移动站在接收到来自RTK基站的数据时，同步观测采集GPS卫星载波相位数据，通过系统内差分处理求解载波相位整周模糊度，根据RTK基站和GPS移动站的相关性，得出GPS移动站的位置信息。实时动态差分系统能够实时的提供测量点的三维坐标并达到厘米级的定位精度。而高精度星站差分系统根据参考站的双频观测数据，能够精确计算GNSS卫星轨道改正和钟差改正。这些改正数通过国际海事卫星传输到移动站接收机。

本实用新型上述实施例通过运动定位测量系统的高冗余设计，采用实时动态差分GPS与高精度惯性导航系统组合测量方式，能够有效应对海上浮托安装作业时的各种突发情况，提高系统测量稳定性和可靠性。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。