[发明专利]挖泥船抽吸管的位置测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定将抽吸管连接到挖泥船上的线缆的运动学参数Q的方法，其中抽吸管在管道悬挂点上由线缆连接到挖泥船上的线缆悬挂点E。

并且，本发明涉及一种计算机程序产品，其被配置用于提供执行确定抽吸管运动学参数Q的方法的指令。

另外，本发明涉及一种挖泥船，其包括抽吸管，所述抽吸管在管道悬挂点上由线缆连接到挖泥船上的线缆悬挂点E。

背景技术

采用挖泥船进行挖泥作业过程中，期望获知挖泥船的抽吸管外端的抽吸耙头位置的准确信息。利用所述信息可以提高挖泥准确度，并且防止抽吸管和耙头受到不期望的撞击而损伤。如这样一个实例，在不期望的下层逆流或者水面起伏的影响下，抽吸管可能会在横过船方向上向挖泥船的船身弯曲。无论如何必须避免抽吸管相对于船身的弯曲。

根据已知的用于确定抽吸管和抽吸头位置的方法，挖泥船包括抽吸管，所述抽吸管在管道悬挂点上由长度为L的线缆连接到挖泥船上的线缆悬挂点E。该线缆悬挂点E位于承载着线缆的台架上，通过所述台架抽吸管可以在基本水平的搁置位置和倾斜管道位置之间移置。线缆在线缆悬挂点E穿过万向接头，所述万向接头可以在横跨横过船方向X和竖直方向Z的一个平面内自由移动。该平面内的万向接头的角度由电位计进行测量并且传送到计算机，产生线缆方位的指示。线缆长度L由输出计数器测量，并且也被传送到计算机。线缆上被施加持续张力，从而保持其紧绷。(参见实例http://dieselship.com/free-articles/11-ship-construction-and-naval-architecture/259-dp-systems.html，最近更新于2009年11月11日)。

这类线缆机械角度测量的问题在于，万向接头和电位计易于产生机械疲劳和故障，从而降低了方法的准确度和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供在一种方法，由该方法能够以更耐用的方式确定承载着挖泥船的抽吸管的线缆的运动学参数，并且提供了一种能够执行该方法的挖泥船。

该目的通过以下步骤实现：第一方面，提供一种根据权利要求1前序部分的方法，其特征在于：-在挖泥船上安装雷达源和雷达探测器，雷达源具有大致指向线缆的雷达发射场；-使用雷达发射场照射线缆；-使用雷达探测器接收线缆反射的雷达反射场，以及-由雷达反射场确定运动学参数Q。

通过安装雷达源和雷达探测器，由所测得的雷达信号可以获得线缆的方位。假定船身上的枢轴连接位置以及抽吸管的长度为已知的参数，其与线缆和/或抽吸管的其他参数相结合可以产生抽吸头位置的准确信息。有利地，雷达测量在船甲板上、即水面以上执行。更通用地，线缆的不同运动学参数Q(例如，位置和/或速度分量，径向速度，和/或加速度分量)可以由吃水线以上的雷达源和探测器获得，从而线缆方位测量系统更不易受水致磨损影响。根据雷达源和探测器的布置方式(即雷达阵列的布局和操作特性)，雷达测量可以包括仅最接近距离点测量、线测量、或者甚至三维线缆位置成像。

在该方法的其他实施例中，构成线缆的运动学参数Q的限制条件或者边界条件的其他参数被测量。将雷达测量中获得的线缆运动学参数与其他(线性独立的)测量值相结合，最终可以确定抽吸管和抽吸头的位置。在必需的计算中可以使用迭代三维计算方法，其可由平均或者滤波算法可选择地补充，从而补偿测量误差。

特别地，根据该方法的另外一个实施例，挖泥船具有用于确定管道悬挂点和线缆悬挂点E之间的线缆长度L的装置，其中确定运动学参数Q包括：-确定线缆的线缆长度L。

有利地，线缆悬挂点和管道悬挂点之间的线缆长度L为确定线缆的运动学参数Q提供了附加信息。线缆的运动学参数Q以及线缆长度L可构成足以用于计算抽吸管和抽吸头位置信息的参数集。已知的测角转换被用于将雷达测量与线缆长度L测量相结合，从而确定运动学参数Q。

并且，根据该方法的另一个实施例，抽吸管具有至少一个管道角度计，其中确定运动学参数Q包括：-在抽吸管的纵向管道轴线S1和挖泥船船身的纵向船轴线S2之间确定至少一个倾角χ。

有利地，倾角χ提供了用于提高运动学参数Q确定精度的附加信息。在确定运动学参数Q中，倾角χ的测量可以替代或者补充线缆长度L的测量。线缆的运动学参数Q以及至少抽吸管的倾角χ可以构成足以计算抽吸管和抽吸头位置信息的参数集。已知的测角转换可以被用于将雷达测量与倾角χ测量相结合，从而确定运动学参数Q。