拖曳在水中的装备有仪器的缆线的动态定位方法和系统与流程

文档序号:12166821阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种拖曳在水中的装备有仪器的缆线(100)(比如海洋地震拖缆)和/或拖曳的装备有仪器的缆线阵列(拖缆阵列)的动态定位方法,控制设备(20)被布置到装备有仪器的缆线(100),以在形状和位置两方面相对于其它装备有仪器的缆线(100)控制各单独的装备有仪器的缆线(100),从而抵消影响拖曳在地震勘测船(110)之后的缆线阵列的横流和/或其它动态力,在船(110)上,布置用于控制装备有仪器的缆线(100)或缆线阵列的控制中心(111),控制中心(111)被布置成与装备有仪器的缆线(100)和控制设备(20)通信,所述方法包括:

-使用用于各个控制设备(20)的标称控制器(51)根据关于整个系统的性质的先前知识来控制装备有仪器的缆线(100),所述整个系统由带有推进装置/控制装置的船/艇(110)、装备有仪器的缆线(100)以及控制设备(20)组成,其特征在于所述方法还包括:

-使用用于各个控制设备(20)的模型预测自适应控制器(70),所述模型预测自适应控制器(70)具备缆线组运动预测器(71)和自适应规则(72),缆线组运动预测器(71)把所有的模型无把握性的总和集中在一个单个变量中,自适应规则(72)提供由预测误差(74)驱动的自适应估计(73),预测误差(74)由来自缆线组运动预测器(71)的预测运动估计与来自测量系统(63)的运动测量结果之间的偏差给出,自适应估计(73)用于补偿来自标称控制器(51)的给沿着装备有仪器的缆线(100)的控制设备(20)的功率控制输出,以便抵消未建模动力学、模型参数的无把握性以及影响装备有仪器的缆线(100)的力平衡的外力的影响。

2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于包括通过利用整个系统的动态预测模型、以及可能的关于来自大自然或运行设备的影响装备有仪器的缆线(100)的力平衡的外力的信息,使用用于整个系统的行为的实时模拟和预测的缆线组运动预测器(71)计算预测的运动估计。

3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于包括进行测量,所述测量包括下述中的一个或多个:

-基于声学的节点之间的相对位置测量,

-基于全球导航卫星系统的节点的绝对位置/速度测量,

-基于惯性传感器和磁力计的节点的角速度和取向的测量。

4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于通过缆线组运动预测器(71)中的反馈,使预测误差(74)稳定。

5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于通过利用预测误差(74)更新缆线组运动预测器(71)。

6.按照权利要求1所述的方法,其特征在于通过根据勘测计划(44)和/或关于深度基准和/或滚转基准(45)的人工设定生成的每个控制设备(20)的位置基准(41),驱动标称控制器(51)。

7.一种拖曳在水中的装备有仪器的缆线(100)(比如海洋地震拖缆)和/或拖曳的装备有仪器的缆线阵列(拖缆阵列)的动态定位系统,控制设备(20)被布置到装备有仪器的缆线(100),以在形状和位置两方面相对于其它装备有仪器的缆线(100)控制各单独的装备有仪器的缆线(100),从而抵消影响拖曳在地震勘测船(110)之后的缆线阵列的横流和/或其它动态力,在船(110)上,布置用于控制装备有仪器的缆线(100)或缆线阵列的控制中心(111),控制中心(111)被布置成与装备有仪器的缆线(100)和控制设备(20)通信,所述系统包括:用于各个控制设备(20)的根据关于整个系统的性质的先前知识来控制装备有仪器的缆线(100)的标称控制器(51),所述整个系统由带有推进装置/控制装置的船/艇(110)、装备有仪器的缆线(100)以及控制设备(20)组成,其特征在于所述系统还包括:

-用于各个控制设备(20)的模型预测自适应控制器(70),模型预测自适应控制器(70)具备缆线组运动预测器(71)和自适应规则(72),缆线组运动预测器(71)把所有的模型无把握性的总和集中在一个单个变量中,自适应规则(72)提供由预测误差(74)驱动的自适应估计(73),预测误差(74)由来自缆线组运动预测器(71)的预测运动估计与来自测量系统(63)的运动测量结果之间的偏差给出,自适应估计(73)用于补偿来自标称控制器(51)的给沿着装备有仪器的缆线(100)的控制设备(20)的功率控制输出,以便抵消未建模动力学、模型参数的无把握性以及影响装备有仪器的缆线(100)的力平衡的外力的影响。

8.按照权利要求7所述的系统,其特征在于缆线组运动预测器(71)具备整个系统的动态预测模型,并被布置成接收关于来自大自然或运行设备的影响装备有仪器的缆线(100)的力平衡的外力的信息,以便实时模拟和预测整个系统的行为。

9.按照权利要求7所述的系统,其特征在于系统包括测量系统(63),所述测量系统(63)包括下述系统或传感器中的一个或多个:

-用于节点之间的相对位置测量的声学设备,

-用于节点的绝对位置/速度测量的全球导航卫星系统,

-用于节点的角速度和取向的测量的惯性传感器和磁力计。

10.按照权利要求7-9任意之一所述的系统,其特征在于所述系统包括引导或基准系统(40),所述引导或基准系统(40)被布置成接收勘测计划(44)和/或关于深度基准和/或滚转基准(45)的人工设定,并被布置成生成缆线组的位置基准(42)、每个装备有仪器的缆线(100)的位置基准(43)以及每个控制设备(20)的位置基准(41)。

11.按照权利要求7-10任意之一所述的系统,其特征在于标称控制器(51)由每个控制设备(20)的位置基准(41)驱动。

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