CN105625287A - 海上固定平台位置与方位复测方法 - Google Patents
海上固定平台位置与方位复测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105625287A CN105625287A CN201511035485.9A CN201511035485A CN105625287A CN 105625287 A CN105625287 A CN 105625287A CN 201511035485 A CN201511035485 A CN 201511035485A CN 105625287 A CN105625287 A CN 105625287A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fixed platform
- measurement
- fixed
- platform
- orientation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种海上固定平台位置，方位复测方法，该方法步骤是：通过选取星基差分GPS天线位置，方位基准线的引测，供电布线，设备的安装，位置及方位测量以及测量数据的处理，实现海上固定平台的位置和方位复测。该方法应用过程简单，设备重量轻、体积小、携带方便，设备安装简单，避免因误差引起的重复性对接，缩短工期，提高工作效率，节约了成本。***定位精度高，可实现位置精度：0.15m，航向精度：0.05°，具有直观性、安全性、可靠性、实时性等方面优点。
Description
一、技术领域
本发明涉及的是一种海上固定平台在安装过程中对其位置、方位的测量方法，具体地说是一种海上固定平台位置与方位复测方法。
二、背景技术
目前海洋石油装备产业在海洋油气产业持续快速发展的带动下，正处于高速发展的新时期。海洋油气工程装备产业是直接关系到海洋油气资源开发，影响国家能源稳定和经济安全的战略产业。海洋油气工程装备已是造船业利润的新增长点，并成为主要海洋国家相争的目标。
钻井平台与海上固定平台对接定位是海洋油气工程中非常重要的一部分，对接的成功与否关系到海洋油气资源开发的生产进度及效益。钻井平台与海上固定平台对接定位的精度要求高、施工非常复杂，在对接定位过程中，提供给定位工程人员的海上固定平台位置、方位往往会出现较大的偏差，位置最大偏差会达到几十米，方位偏差最大会达到3°，这就严重影响了对接定位的精度及成功率，如果出现因误差过大引起对接定位的失败或井口覆盖不完全，必须进行第二次的对接定位，甚至会因为第一次就位时产生的桩穴而多次就位失败，这就会大大的浪费人力物力，影响工程进度及效益。
因此，在钻井平台与海上固定平台对接定位过程中，对海上固定平台的位置、方位进行复测就显得尤为重要。通过调研了解，海上固定平台在安装过程中对其位置、方位的传统测量方法比较简单，基本原理是采用差分GPS天线安装在固定平台中心，电罗经安装在固定平台轨道平行线上，进行长时间的测量，得到位置、方位结果。该方法存在以下不足：一是精度低，由于设备误差、安装误差及海上固定平台在吊装过程中产生的误差，最后的测量结果往往会有较大偏差；二是周期长，具有危险性，固定平台安装时由吊车从空中往海里打桩进行安装，安装位置需要不断校准，人员和设备长时间位于悬空的平台上，具有一定的安全隐患。
三、发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种海上固定平台位置与方位复测方法，该方法能够实现对海上固定平台位置、方位的高精度测量。
实现本发明的目的采用的技术方案是：该海上固定平台位置与方位复测方法的具体步骤是：
1)、进行作业时，工作人员首先到固定平台，为设备的安装选取合适的区域并进行供电布线。
2)、进行设备安装；星基差分GPS天线安装于固定平台井口中心；激光陀螺惯性导航***(INS)安装于固定平台方位基准线或引测线上；电罗经安装于固定平台方位基准线或引测线上；全站仪安装于固定平台轨道方位基准线上；接收机及数据录取设备同INS和电罗经安装在一起。
3)、所有设备安装完毕后，设备开机，设定相应的数据采样频率，在星基差分GPS、激光陀螺惯性导航***(INS)和电罗经工作状态稳定后，对固定平台位置和方位进行连续多次测量1-2个小时；利用星基差分GPS测量固定平台井口中心的位置，利用激光陀螺惯性导航***(INS)、电罗经、全站仪组合***测量钻井平台的方位，并将这些信息送入数据录取设备。
4)、数据录取设备通过软件对测量数据进行同步采集及存储后，对数据进行坐标转换和预处理，滤除由于各种随机噪声产生的影响，将可疑数据进行剔除，按照位置精度评定方法和方位精度评定方法对测量数据进行处理，得到固定平台精确的位置和方位，实现海上固定平台位置、方位的高精度测量。
所述的星基差分GPS利用星基差分技术，通过导航卫星发送的差分校正量，对海上固定平台井口中心位置进行测量；激光陀螺惯性导航***(INS)用于测量固定平台方位信息。电罗经用于测量固定平台方位信息；全站仪用于固定平台轨道方位基准线引测，以及不同高度轨道方位基准线引测，辅助电罗经、INS测量固定平台的方位；数据录取设备用于测量数据的实时采集及存储，并对测量数据进行精度分析。
本发明的有益效果是：该海上固定平台位置与方位复测方法能够全面、精确的测量固定平台的位置及方位，在海上实时作业过程中能够达到各种性能指标并且误差都能够控制在有效范围内，而且在事故发生、信号中断等情况下，由于***自身的高冗余度，使得无论是处于各种意外情况下都能够保证***准确无误的进行，***可靠性高。本方法设备安装使用简单可行。定位设备重量轻、体积小、携带方便，具有测量精度高、成本低、直观性、安全性、可靠性及实时性特点。
四、具体实施方式
本发明海上固定平台位置与方位复测方法应用的设备主要由星基差分GPS、激光陀螺惯性导航***(INS)、电罗经、全站仪合数据处理设备等组成。其工作原理是主要利用星基差分GPS、全站仪、电罗经、激光陀螺惯导等设备，采用组合导航技术、星基差分GPS技术、激光测距测角技术、杆臂测量技术和数据后处理等技术，实现海上固定平台位置、方位的高精度测量。
1、星基差分GPS天线位置的选取：在一般情况下，星基差分GPS天线位置应该选取在固定平台井口中心位置，但由于平台上实际情况比较复杂，会出现以下情况无法将天线直接安装于井口中心：一是井口中心位置处于悬空位置，定位人员无法进行测量及安装；二是井口中心位置未处于顶层甲板，上方被上层甲板完全遮挡。在这两种情况之下就需要定位人员采用杆臂原理精确测量计算出GPS天线与井口中心的相对位置，以满足固定平台位置测量需求。
2、方位基准线的引测：固定平台上的方位基准线一般以平台上的轨道为基准，但平台上的轨道位置基本都位于中层甲板上，且附近没有开阔的地带不便于设备安装，这就需要确定轨道的方位基准线后对其进行引测。一是轨道方位基准的水平引测，首先，用全站仪沿着轨道精确测量出方位基准线，然后利用激光测距仪将其引测至同一层甲板的开阔地带；二是在使用一台全站仪测量出方位基准线后，由于同一层甲板没有适于安装设备的开阔地带，那么就需要在具备开阔地带的上(下)层甲板上安装另一台全站仪，两台全站仪进行通视后，第二台全站仪旋转相同的角度，从而将轨道方位基准线引测至另一层甲板。
3、供电布线的方式：一般采取两种方式，一是当固定平台具备供电条件时，按照平台的安全要求及平台结构进行合理的布线供电；二是当固定平台不具备供电条件时，需要拖船在固定平台旁边进行抛锚，利用拖船上的交流电为平台上的定位设备进行供电，定位人员可根据拖船与固定平台的相对位置进行合理的布线。
4、设备安装：星基差分GPS天线安装在固定平台井口中心或是经过精确测量过的位置，接收机同INS和电罗经安装在一起；INS和电罗经安装在平台轨道方位基准线或引测基准线上，同时调整艏向线与方位基准线平行；全站仪安装在轨道方位基准线的基准点和引测位置的开阔地带；数据录取设备同接收机、INS和电罗经安装在一起。
5、所有设备安装完毕后，设备开机，设定相应的数据采样频率，在星基差分GPS、激光陀螺惯性导航***(INS)和电罗经工作状态稳定后，对固定平台位置和方位进行连续多次测量1-2个小时；利用星基差分GPS测量固定平台井口中心的位置，利用激光陀螺惯性导航***(INS)、电罗经、全站仪组合***测量钻井平台的方位，并将这些信息送入数据录取设备。
6、数据录取设备通过软件对测量数据进行同步采集及存储后，对数据进行坐标转换和预处理，滤除由于各种随机噪声产生的影响，将可疑数据进行剔除，按照位置精度评定方法和方位精度评定方法对测量数据进行处理，得到固定平台精确的位置和方位，实现海上固定平台位置、方位的高精度测量。
7、本方法应用设备的技术性能指标及软件功能
(1)星基差分GPS
定位精度：0.15米
测速精度：0.02米/秒
数据更新率：10Hz
(2)全站仪
测角精度：1″
测距精度：(1+1ppm×D)mm
连续工作时间：大于24小时
(3)电罗经
航向精度：静态＜0.05°secφ，动态＜0.2°secφ
(4)激光陀螺惯性导航***
航向精度：＜0.02°secφ
水平姿态精度：＜0.01°
动态对准时间：15min
(5)激光测距仪
测距精度：(1+1ppm×D)mm
(6)软件功能
1)星基差分GPS信息的解算；
2)INS、电罗经信息的解算及相关的预处理和误差修正；
3)INS、电罗经、全站仪的信息融合；
4)信息显示；
5)数据后处理功能。
8、关键技术及创新点
(1)数据采集过程严格按照时间同步的标准进行，参照各部分设备的性能，设定相应的频率，在数据录取设备中通过软件实现INS、电罗经等数据的同步采集与存储，并对数据进行预处理，滤除由于各种随机噪声产生的影响。
(2)针对***各设备采集到的数据，进入数据录取设备首先进行数据处理，并对INS、电罗经和全站仪测量数据在参与解算之前作必要的修正。参照国军标采用汤姆松(Thompson)奇异值剔除方法，检验数据中是否含有奇异值，采用5点拉格朗日插值方法可将INS、电罗经、全站仪丢失数据补出。
(3)在作业过程中，由于设备自身精度、安装位置、甲板变形、杆臂效应和海上作业环境的多边性、复杂性以及不确定性等原因，有效地实现了误差的分析和补偿。
(4)解决了多数据源的一致性和误差控制问题，实现了多传感器联邦信息融合，实时性高、容错性强。
(5)由于测量设备安装在不同的位置上，在统一解算时将会带来误差，利用惯导***和电罗经提供的船艏向以及其他设备的安装位置，对测量设备传感器的位置进行归心计算，可得到相对精确的结果。
Claims (2)
1.一种海上固定平台位置与方位复测方法，其特征在于：采用的具体方法步骤是：
1)、进行作业时，工作人员首先到固定平台，为设备的安装选取合适的区域并进行供电布线。
2)、进行设备安装；星基差分GPS天线安装于固定平台井口中心；激光陀螺惯性导航***(INS)安装于固定平台方位基准线或引测线上；电罗经安装于固定平台方位基准线或引测线上；全站仪安装于固定平台轨道方位基准线上；接收机及数据录取设备同INS和电罗经安装在一起。
3)、所有设备安装完毕后，设备开机，设定相应的数据采样频率，在星基差分GPS、激光陀螺惯性导航***(INS)和电罗经工作状态稳定后，对固定平台位置和方位进行连续多次测量1-2个小时；利用星基差分GPS测量固定平台井口中心的位置，利用激光陀螺惯性导航***(INS)、电罗经、全站仪组合***测量钻井平台的方位，并将这些信息送入数据录取设备。
4)、数据录取设备通过软件对测量数据进行同步采集及存储后，对数据进行坐标转换和预处理，滤除由于各种随机噪声产生的影响，将可疑数据进行剔除，按照位置精度评定方法和方位精度评定方法对测量数据进行处理，得到固定平台精确的位置和方位，实现海上固定平台位置、方位的高精度测量。
2.如权利要求1所述的海上固定平台位置与方位复测方法，其特征在于：所述的星基差分GPS利用星基差分技术，通过导航卫星发送的差分校正量，对海上固定平台井口中心位置进行测量；激光陀螺惯性导航***(INS)用于测量固定平台方位信息。电罗经用于测量固定平台方位信息；全站仪用于固定平台轨道方位基准线引测，以及不同高度轨道方位基准线引测，辅助电罗经、INS测量固定平台的方位；数据录取设备用于测量数据的实时采集及存储，并对测量数据进行精度分析。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511035485.9A CN105625287B (zh) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | 海上固定平台位置与方位复测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511035485.9A CN105625287B (zh) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | 海上固定平台位置与方位复测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105625287A true CN105625287A (zh) | 2016-06-01 |
| CN105625287B CN105625287B (zh) | 2018-01-26 |
Family
ID=56040597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201511035485.9A Expired - Fee Related CN105625287B (zh) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | 海上固定平台位置与方位复测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105625287B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110588877A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-20 | 广州黄船海洋工程有限公司 | 一种潜水月池安装工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060293853A1 (en) * | 2005-06-23 | 2006-12-28 | Raytheon Company | Aided INS/GPS/SAR navigation with other platforms |
| CN102975816A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-20 | 中国人民解放军92941部队 | 自升式钻井平台与海上固定平台对接定位引导方法 |
| CN103434610A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-11 | 哈尔滨工程大学 | 一种海上石油钻井平台对接定位引导方法 |
-
2015
- 2015-12-31 CN CN201511035485.9A patent/CN105625287B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060293853A1 (en) * | 2005-06-23 | 2006-12-28 | Raytheon Company | Aided INS/GPS/SAR navigation with other platforms |
| CN102975816A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-20 | 中国人民解放军92941部队 | 自升式钻井平台与海上固定平台对接定位引导方法 |
| CN103434610A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-11 | 哈尔滨工程大学 | 一种海上石油钻井平台对接定位引导方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孙庆祥等: ""基于天文观测的经纬仪基准方位测量功能拓展"", 《海洋测绘》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110588877A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-20 | 广州黄船海洋工程有限公司 | 一种潜水月池安装工艺 |
| CN110588877B (zh) * | 2019-09-30 | 2021-04-27 | 广州黄船海洋工程有限公司 | 一种潜水月池安装工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105625287B (zh) | 2018-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yi et al. | Recent research and applications of GPS based technology for bridge health monitoring | |
| DK2962063T3 (en) | Position and method of measuring position | |
| CN104075696B (zh) | 坐标测量方法 | |
| CN103754235B (zh) | 一种高铁测量用惯性定位定向装置及方法 | |
| CN101858748A (zh) | 高空长航无人机的多传感器容错自主导航方法 | |
| CN109373997A (zh) | 一种基于gis地图融合的地下工程自主式定位方法 | |
| CN103434610A (zh) | 一种海上石油钻井平台对接定位引导方法 | |
| CN112378399B (zh) | 基于捷联惯导和数字全站仪的煤矿巷道掘进机器人精确定位定向方法 | |
| CN102494699A (zh) | 捷联式航空重力仪测量参数置信度评估方法 | |
| CN102565766A (zh) | 一种空管监视雷达飞行校验方法 | |
| CN106123917B (zh) | 考虑外杆臂效应的捷联惯导***罗经对准方法 | |
| CN102975816B (zh) | 自升式钻井平台与海上固定平台对接定位引导方法 | |
| US10794692B2 (en) | Offshore positioning system and method | |
| Roberts et al. | Structural dynamic and deflection monitoring using integrated GPS and triaxial accelerometers | |
| CN106403990A (zh) | 一种光轴一致性标定装置 | |
| CN108221975A (zh) | 海上钢管复合桩高精度测量定位装置及使用方法 | |
| CN105625287A (zh) | 海上固定平台位置与方位复测方法 | |
| CN202928583U (zh) | 一种海洋钻井平台姿态监控及定位装置 | |
| Bogusz et al. | GNSS-based multi-sensor system for structural monitoring applications | |
| Hide et al. | An Investigation in the use of GPS and INS Sensors for Structural Health Monitoring | |
| Liu et al. | Research on the automatic laser navigation system of the tunnel boring machine | |
| Lewitowicz et al. | Selected aspects of implementing the requirements of WGS-84 standard in land navigation for precise determination of a railway vehicle route | |
| CN219798356U (zh) | 一种沉管管节水中三维姿态测量*** | |
| Li et al. | A New Alignment and Breakthrough Accuracy Optimization Strategy in Long Immersed Tunnel Surveys | |
| Wang et al. | A Field Monitoring System for Dynamic Positioning Floatover Installation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180126 Termination date: 20181231 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |