[发明专利]一种海底管线探测与测量声学系统与方法

摘要

本发明提供了一种海底管线探测与测量方法及系统，所述方法包含步骤101)探测并跟踪管线轨迹的步骤；步骤102)基于探测的管线轨迹初步确定管线上存在的裸露点和悬跨点；步骤103)筛选初步确定的裸露点和悬跨点，进而得到精确的裸露点和悬跨点的位置并同时确定裸露点的裸露距离和悬跨点的悬跨距离。本发明涉及一种海底管线探测与测量系统与方法，是一种用于对海底铺设管线(如输油管线、输气管线等)被海流等冲刷、裸露情况的测量装置和方法。该系统是由换能器阵、水密电子舱(控制和处理单元)和算法软件构成的声学测量系统，安装在工作船龙骨、可以拖曳方式或者安装在水下无人平台(UUV)上。

主权项

一种海底管线探测与测量方法，所述方法包含：步骤101)探测并跟踪管线轨迹的步骤；步骤102)基于探测的管线轨迹初步确定管线上存在的裸露点和悬跨点；步骤103)筛选初步确定的裸露点和悬跨点，进而得到精确的裸露点和悬跨点的位置并同时确定裸露点的裸露距离和悬跨点的悬跨距离；所述步骤101)进一步包含：步骤101‑1，根据海底管线铺设位置，设计工作船或UUV的探测路线；步骤101‑2，工作船或UUV沿着探测线路的方向前进，并向海底发射声波，然后接收海底的散射回波数据，其中将每次接收的散射回波数据作为一帧；步骤101‑3，根据已知管线的半径，对管线进行增强处理，进而减少回波中的海洋环境噪声和干扰信号；步骤101‑4，当接收的散射回波数据的强度大于设定的检测阈值时，则判断对应的管线上存在裸露或者悬跨；其中，每一帧散射回波数据对应的检测阈值由海底回波的平均强度计算确定；步骤101‑5，利用卡尔曼滤波进行管线跟踪，如果当前帧的检测结果与前帧检测结果相关联，则更新管线轨迹，并进行轨迹修正，否则，新建管线轨迹；然后结合GPS导航信息获得并输出每一帧散射回波数据对应的精确的管线位置；所述步骤102)进一步包含：步骤102‑1，根据更新后的海底管线的位置，建立海底的管线与换能器位置的相对几何关系；步骤102‑2，首先，根据管线半径和管线的回波时延，确定管线的回波头A和回波尾B，其中，所述回波头A对应管线前沿位置，所述回波尾B对应海底平面位置；然后，根据几何关系和三角原理，计算管线底部到海底的高度H；最后，根据高度H初步判断管线是否存在裸露点或悬跨点，并同时记录悬跨点和裸露点的位置，即得到了初步确定的悬跨点和裸露点的管线位置，其中具体的判断规则为：当H>0，则管线处于悬跨状态；当H<0，则管线处于裸露状态。