[发明专利]深水水下定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及水声定位声纳设备领域，尤其涉及一种为深水海洋油气工程施工中提供监测定位服务、量测定位服务、参考定位服务以及跟踪定位服务的深水水下定位系统。

背景技术

海洋蕴含着大量的优质石油资源，成为新世纪中人类能源的重要来源。因而近年以海洋油气资源开发开采为目的的各类海洋工程施工技术迅猛发展，以满足人类日益增长的资源需求。随着海洋油气开发开采逐渐走向深水，采用了大量的基盘、管汇等水下结构物，输油管、跨接管等多种管线，ROV（Remote Operated Vehicle，即水下机器人）、AUV（Autonomous Under Vehicle，即水下自主机器人）等多种水下潜器，代替人工完成必须的工程作业，其中通常涉及水下结构物的安装沉放、管线长度的测量、管线与接口的对接、水下潜器的跟踪导航等几种典型作业，均需要水声定位设备提供绝对/相对、大范围/局部、高/低精度、垂直/水平、多目标等定位信息辅助完成，因此海洋油气工程施工中存在对水声定位设备的强烈需求。目前的超短基线或长基线定位系统单独应用于海洋油气工程中存在着作业模式单一、适应面窄、精度与便捷灵活度难以共存的问题，不能较好的适应实际作业需要。基于此背景，本发明公开的深水水下定位系统针对海洋油气施工典型作业的特点进行设计，弥补通用水声定位系统的不足，满足海洋油气工程作业中的相关需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术定位系统作业模式单一、适应面窄、精度与便捷灵活度难以共存的缺陷，提供一种作业模式多样、精确度与灵活度兼备的深水水下定位系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该系统包括水上平台控制跟踪子系统和水下平台量测示位子系统；其中，

所述水上平台控制跟踪子系统包括：

用于发送示位指令和/或量测指令并接收来自所述水下平台量测示位子系统的示位声信号和/或距离数据的多基元声学测量基阵，所述量测指令包含主、从配置指示；

与所述多基元声学测量基阵连接、用于对所述示位声信号和/或距离数据进行处理以获取所述水下平台量测示位子系统的位置信息和/或距离信息的控制跟踪管理单元；

所述水下平台量测示位子系统包括：

半球指向量测示位换能器，其接收来自所述水上平台控制跟踪子系统的所述示位指令和/或量测指令；

与所述半球指向量测示位换能器连接的量测示位管理单元；其中，

当接收到示位指令时，所述量测示位管理单元控制所述半球指向量测示位换能器发送示位声信号；

当接收到量测指令时，所述量测示位管理单元根据所述主/从配置指示控制所述半球指向量测示位换能器发送/接收量测声信号，并根据所述量测声信号得出距离数据，并控制所述半球指向量测示位换能器发送所述距离数据。

进一步，所述水下平台量测示位子系统包括顶端开放、底端封闭的水密外壳，所述量测示位管理单元设置于所述水密外壳中，所述半球指向量测示位换能器设置于水密外壳的顶端，所述水密外壳尾部封盖上设置有释放机构，在所述水密外壳上设置有通信及传感器接口，所述水密外壳的内部、量测示位管理单元下方还设置有能源包。

进一步，所述量测示位管理单元包括与所述半球指向量测示位换能器相连接的单通道钳制整形级，与所述单通道钳制整形级相连接的单通道变换级，与所述单通道变换级相连接的单通道综控解析级，与所述单通道综控解析级相连接的交互级、播送级以及释放驱动检测级；

所述交互级还与所述水密外壳底端的通信接口及传感器接口相连接，所述播送级还与所述水密外壳顶端的半球指向量测示位换能器相连接。

进一步，所述水下平台量测示位子系统包括声速传感器、姿态传感器和压力传感器，所述声速传感器、姿态传感器和压力传感器通过通信及传感器接口与所述量测示位管理单元连接。

进一步，所述水上平台控制跟踪子系统包括分别与所述控制跟踪管理单元相连的系统操控观测平台、GPS设备以及MRU设备相连，以及与所述系统操控观测平台相连的SVP设备。

进一步，所述多基元声学测量基阵为九基元声学测量基阵，九基元声学测量基阵包括八通道预置增益级、八个接收基元和一个发射基元，所述八通道预置增益级连接于八个接收基元。

进一步，所述控制跟踪管理单元包括外壳，设置于外壳内的八通道变增益滤过级，与所述八通道变增益滤过级相连接的八通道变换级，与八通道变换级相连接的八通道综控解析级，与八通道综控解析级相连接的交互级以及与八通道综控解析级相连接的播送级；