[發(fā)明專利]基于單向水聲測距的海洋地震拖纜位置測量系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2010-04-01
• 公開（公告）號: CN101762823A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張維競;段磊;陳峻;張小卿;王春杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01V1/20
• 分類號: G01V1/20;G01V1/38
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 周文娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種海洋地震拖纜位置測量系統(tǒng)，尤其是一種基于單向水聲測距的海洋地震拖纜位置測量系統(tǒng)，屬于海洋地震勘探技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

海洋地震勘探系統(tǒng)通常由海洋地震勘探船、地震源、海洋地震拖纜和拖纜控制裝置組成。海洋地震勘探船通常為一艘或數(shù)艘水面船舶。地震源通常為氣槍或陣列氣槍。海洋地震拖纜，簡稱拖纜，通常為一根或數(shù)根長約數(shù)千米的水下電纜，其內(nèi)部安裝有水聽器陣列，用于接收地震反射波。拖纜控制裝置用于控制海洋地震拖纜的位置，按照安裝位置，其可以劃分為纜首導(dǎo)向器、拖纜控制器和纜尾浮標(biāo)，分別用于對拖纜首部、中部和尾部位置的控制。

在海洋地震勘探過程中，地震源和海洋地震拖纜由海洋地震勘探船拖曳，以3-5節(jié)的航速航行。地震源以一定時間間隔發(fā)射，產(chǎn)生的地震波通過海水傳播至海底地質(zhì)構(gòu)造中，在兩種地層的分界面上發(fā)生反射，地震反射波由安裝在拖纜中的水聽器陣列接收，形成地震數(shù)據(jù)。將上述地震數(shù)據(jù)連同拖纜的位置數(shù)據(jù)輸入海洋地震數(shù)據(jù)解釋系統(tǒng)中，便可以得到目標(biāo)海域的海底地質(zhì)構(gòu)造。

海洋地震拖纜的位置數(shù)據(jù)由海洋地震拖纜位置測量系統(tǒng)測得。但是，海洋地震拖纜長約數(shù)千米，任何拖纜位置測量系統(tǒng)都不可能對拖纜上各點(diǎn)實(shí)施測量，而只能對拖纜上某些興趣點(diǎn)實(shí)施測量，并使用插值的方法算出海洋地震拖纜各點(diǎn)的位置。

已有技術(shù)中，專利號為6839302B2的美國專利公開了一種海洋地震拖纜位置測量系統(tǒng)。該專利設(shè)計了一種水聲測距分段。該水聲測距分段沿拖纜長度方向，以一定間隔嵌裝在拖纜中，每個水聲測距分段內(nèi)部安裝有一個聲波發(fā)射器和一個聲波接收器。在測量過程中，各水聲測距分段中的聲波發(fā)射器向其它水聲測距分段中的聲波接收器發(fā)射特征聲波信號并記錄發(fā)射時間，各水聲測距分段中的聲波接收器接收其它水聲測距分段發(fā)射的特征聲波信號，識別后分別記錄各特征聲波信號的接收時間；根據(jù)各特征聲波信號的發(fā)射、接收時間差和水中聲速，可以得出各水聲測距分段之間的距離；將上述各水聲測距分段之間的距離進(jìn)行綜合計算，可以得出各水聲測距分段之間的相對位置；若已知任意一個或數(shù)個水聲測距分段的絕對位置，則可以得出各水聲測距分段的絕對位置，并由此算出拖纜各點(diǎn)的位置。但是，水聲測距分段是嵌裝在拖纜中的，其內(nèi)部空間有限，無法安裝大功率聲波發(fā)射器，導(dǎo)致水聲測距作用距離較短；水聲測距分段嵌裝在拖纜中，安裝在其內(nèi)部的聲波發(fā)射器在工作時會干擾臨近的水聽器陣列。

專利號為03811783.5的中國專利公開了一種海洋地震拖纜位置測量系統(tǒng)。該專利設(shè)計了一種表面裝置。該表面裝置由海洋地震勘探船拖曳航行，其內(nèi)部安裝有一個GPS接收機(jī)和一個聲波發(fā)射器。該專利還設(shè)計了一種聲波接收設(shè)備。該聲波接收設(shè)備沿拖纜長度方向，以一定間隔固定安裝在拖纜外部，其內(nèi)部安裝有一個聲波接收器。在測量過程中，各表面裝置接收GPS信號以確定自身的位置，并通過聲波信息信號將其自身的位置信息向水中發(fā)射，各聲波接收設(shè)備接收表面裝置發(fā)射的聲波信息信號；每個聲波接收設(shè)備僅需接收到三個不同的表面裝置發(fā)射的聲波信息信號，通過解碼、計算便可以得出其自身的位置，并由此算出拖纜各點(diǎn)的位置。這種拖纜位置測量系統(tǒng)使用聲波信息信號，在提高測量精度的同時，極大地增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度，使設(shè)備成本急劇升高；安裝在拖纜外部的聲波接收設(shè)備會導(dǎo)致水流流動噪聲，干擾臨近的水聽器陣列。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種基于單向水聲測距的海洋地震拖纜位置測量系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明包括海洋地震勘探船船載系統(tǒng)、水面單元、水下單元、數(shù)據(jù)電纜和供電電纜。

船載系統(tǒng)安裝在海洋地震勘探船上。船載系統(tǒng)由計算機(jī)硬件、控制軟件和數(shù)據(jù)處理軟件組成。控制軟件用于控制整個拖纜位置測量系統(tǒng)，特別是向各水面單元、水下單元發(fā)送控制指令。數(shù)據(jù)處理軟件用于處理、計算各水面單元、水下單元傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。