一種海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)涉及一種海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位裝置，用于海洋鉆井平臺的姿態(tài)監(jiān)控及定位，包括捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、地磁導(dǎo)航系統(tǒng)、測深測潛儀、多普勒速度聲納以及信息融合模塊。本實用新型專利技術(shù)不僅能實現(xiàn)高精度的海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位導(dǎo)航的要求，而且提高了海洋鉆井平臺航行的可靠性和實用性。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位的裝置，特別是一種適合遠洋深海石油鉆井平臺高精度姿態(tài)監(jiān)控以及導(dǎo)航定位的裝置。
技術(shù)介紹
精確姿態(tài)監(jiān)控及導(dǎo)航定位是海洋開發(fā)活動和海洋高技術(shù)發(fā)展的基本前提，海洋開發(fā)需要獲取大范圍、高精度的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，需要進行海底勘探、水下測量及水下工程等，現(xiàn)代海戰(zhàn)也逐漸發(fā)展成為涉及太空、天空、陸地、海面、水下及海底多層空間的立體開發(fā)。所有這些都需要有海面與水下姿態(tài)監(jiān)控及導(dǎo)航定位的支撐。精確姿態(tài)監(jiān)控及導(dǎo)航定位技術(shù)是移動式海洋鉆井平臺所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)之一。導(dǎo)航系統(tǒng)必須提供遠距離及長時間的高度位置、速度和姿態(tài)信息。精確導(dǎo)航技術(shù)是海洋鉆井平臺有效安全作業(yè)的關(guān)鍵，但是受遠洋環(huán)境的復(fù)雜性、海洋鉆井平臺自身體積、重量、能源等因素的影響，現(xiàn)有裝置實現(xiàn)高精度的海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位導(dǎo)航的要求很困難。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)針對上述問題的不足，提出一種水下海洋鉆井平臺高精度姿態(tài)以及定位導(dǎo)航的海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位裝置。本技術(shù)為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是:一種海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位裝置，用于海洋鉆井平臺的姿態(tài)監(jiān)控及定位，包括捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、地磁導(dǎo)航系統(tǒng)、測深測潛儀、多普勒速度聲納以及信息融合模塊，所述捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)用于測量海洋鉆井平臺的位置、速度以及姿態(tài)航向信息，并將該位置、速度以及姿態(tài)航向信息輸送給信息融合模塊，同時所述捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)作為地磁導(dǎo)航系統(tǒng)的參考導(dǎo)航系統(tǒng)；所述地磁導(dǎo)航系統(tǒng)用于測量海洋鉆井平臺的經(jīng)緯度位置信息，并將該經(jīng)緯度位置信息輸送給信息融合模塊；所述測深測潛儀用于測量海洋鉆井平臺的高度信息，并將該高度信息輸送給信息融合模塊；所述多普勒速度聲納用于測量海洋鉆井平臺的速度信息，并將該速度信息輸送給信息融合模塊；所述信息融合模塊用于根據(jù)位置、速度、姿態(tài)航向信息、經(jīng)緯度位置信息、高度信息以及速度信息融合計算出精度較高的新導(dǎo)航信息，同時將該新導(dǎo)航信息反饋給捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，校正捷聯(lián)系統(tǒng)的時間積累誤差。優(yōu)選的:所述地磁導(dǎo)航系統(tǒng)為地磁匹配儀器，所述地磁匹配儀器包括地磁數(shù)據(jù)庫模塊、地磁探測模塊以及地磁匹配模塊，所述地磁數(shù)據(jù)庫模塊包括地磁數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)查詢軟件，用于根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的海洋鉆井平臺的航跡上某段區(qū)域某些點的地磁場特征量繪制成參考圖，并將該參考圖傳遞給地磁匹配模塊；所述地磁探測模塊包括磁傳感器、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊及干擾補償軟件，用于探測海洋鉆井平臺經(jīng)過參考圖的相應(yīng)區(qū)域時，實時測量出經(jīng)過這些點的地磁場特征量，構(gòu)成實時圖測量序列，并將該實時圖測量序列傳遞給地磁匹配模塊；所述地磁匹配模塊根據(jù)參考圖和實時圖測量序列進行相關(guān)匹配，計算出載體的實時的經(jīng)緯度位置信息，并將該經(jīng)緯度位置信息傳遞給信息融合模塊。優(yōu)選的:所述捷捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為法國IXSEA公司生產(chǎn)的PHINES捷聯(lián)系統(tǒng)，所述多普勒速度聲納為美國Sontek公司的三波束多普勒聲納。本技術(shù)的一種海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位裝置，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:1.由于設(shè)置有捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、地磁導(dǎo)航系統(tǒng)、測深測潛儀、多普勒速度聲納以及信息融合模塊，且所述信息融合模塊用于根據(jù)位置、速度、姿態(tài)航向信息、經(jīng)緯度位置信息、高度信息以及速度信息融合計算出精度較高的新導(dǎo)航信息，同時將該新導(dǎo)航信息反饋給捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，校正捷聯(lián)系統(tǒng)的時間積累誤差，因此本技術(shù)結(jié)合借助地磁導(dǎo)航系統(tǒng)可以給出經(jīng)緯度位置信息、多普勒速度聲納的速度信息以及測深測潛儀的深度信息誤差隨著時間不發(fā)散的優(yōu)勢，對水下海洋鉆井平臺組合姿態(tài)監(jiān)控和導(dǎo)航定位進行改進，因而能實現(xiàn)高精度的海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位導(dǎo)航的要求，同時提高了海洋鉆井平臺航行的可靠性和實用性。2.由于所述捷捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為法國IXSEA公司生產(chǎn)的PHINES捷聯(lián)系統(tǒng)，所述多普勒速度聲納為美國Sontek公司的三波束多普勒聲納，其跟蹤測速精度為0.2%，因此其姿態(tài)監(jiān)控及定位導(dǎo)航的精度高。附圖說明圖1是本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的流程圖；圖3是海洋鉆井平臺地磁匹配原理框圖；其中:I為捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，2為地磁匹配儀器，3為測深測潛儀，4為多普勒速度聲納，5為PC104信息融合模塊，6為海洋鉆井平臺，7為實時圖測量序列，8為參考圖，9為地磁匹配模塊。具體實施方式附圖非限制性地公開了本專利技術(shù)一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，以下將結(jié)合附圖詳細地說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案。實施例本實施例的一種海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位裝置如圖1-3所示，用于海洋鉆井平臺的姿態(tài)監(jiān)控及定位，包括捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、地磁導(dǎo)航系統(tǒng)、測深測潛儀、多普勒速度聲納以及信息融合模塊，所述捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)用于測量海洋鉆井平臺的位置、速度以及姿態(tài)航向信息，并將該位置、速度以及姿態(tài)航向信息輸送給信息融合模塊，同時所述捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)作為地磁導(dǎo)航系統(tǒng)的參考導(dǎo)航系統(tǒng)；所述地磁導(dǎo)航系統(tǒng)用于測量海洋鉆井平臺的經(jīng)緯度位置信息，并將該經(jīng)緯度位置信息輸送給信息融合模塊；所述測深測潛儀用于測量海洋鉆井平臺的高度信息，并將該高度信息輸送給信息融合模塊；所述多普勒速度聲納用于測量海洋鉆井平臺的速度信息，并將該速度信息輸送給信息融合模塊；所述信息融合模塊為PC104信息融合模塊，用于根據(jù)位置、速度、姿態(tài)航向信息、經(jīng)緯度位置信息、高度信息以及速度信息融合計算出精度較高的新導(dǎo)航信息，該新導(dǎo)航信息包括海洋鉆井平臺的新的位置、速度以及姿態(tài)航向的信息，同時將該新導(dǎo)航信息反饋給捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，校正捷聯(lián)系統(tǒng)的時間積累誤差。所述地磁導(dǎo)航系統(tǒng)為地磁匹配儀器，所述地磁匹配儀器包括地磁數(shù)據(jù)庫模塊、地磁探測模塊以及地磁匹配模塊，所述地磁數(shù)據(jù)庫模塊包括地磁數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)查詢軟件，用于根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的海洋鉆井平臺的航跡上某段區(qū)域某些點的地磁場特征量繪制成參考圖，并將該參考圖傳遞給地磁匹配模塊；所述地磁探測模塊包括磁傳感器、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊及干擾補償軟件，用于探測海洋鉆井平臺經(jīng)過參考圖的相應(yīng)區(qū)域時，實時測量出經(jīng)過這些點的地磁場特征量，構(gòu)成實時圖測量序列，并將該實時圖測量序列傳遞給地磁匹配模塊；所述地磁匹配模塊根據(jù)參考圖和實時圖測量序列進行相關(guān)匹配，計算出載體的實時的經(jīng)緯度位置信息，并將該經(jīng)緯度位置信息傳遞給信息融合模塊。所述地磁匹配儀器工作過程包括地磁數(shù)據(jù)庫的獲得，地磁實測數(shù)據(jù)的獲得，地磁匹配導(dǎo)航算法三部分。地磁數(shù)據(jù)庫通過實測來獲得每一個點的地磁場書之后，根據(jù)地磁場模型計算每一個點的地磁場參數(shù)。地磁數(shù)據(jù)庫模塊由地磁數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)查詢軟件組成，向地磁匹配模塊提供精確的地磁圖數(shù)據(jù)，為地磁匹配算法提供基準數(shù)據(jù)。地磁探測模塊由磁傳感器、數(shù)據(jù)預(yù)處理及干擾補償軟件組成，向地磁圖匹配系統(tǒng)提供準確的實時測量地磁參數(shù)。捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為地磁匹配系統(tǒng)提供導(dǎo)航參數(shù)。所述地磁匹配儀器的地磁匹配定位技術(shù):把預(yù)先規(guī)劃好的海洋鉆井平臺的航跡上末段區(qū)域某些點的地磁場特征量繪制成參考圖(或稱基準圖)，存儲在載體計算機中，當海洋鉆井平臺經(jīng)過這段地區(qū)的時候，由地磁探測模塊實時測量出經(jīng)過這些點的地磁場特征量，以構(gòu)成實時圖測量序列，并在海洋鉆井平臺上的地磁匹配模塊與參考圖進行相關(guān)匹配，計算出海洋鉆井平臺的實時的經(jīng)緯度位置信息(坐標位置)，供導(dǎo)航計算機解算導(dǎo)航信息。由于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在垂直方向可觀測度低，垂直方向高度信息輸出不穩(wěn)定，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位裝置，用于海洋鉆井平臺的姿態(tài)監(jiān)控及定位，其特征在于:包括捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、地磁導(dǎo)航系統(tǒng)、測深測潛儀、多普勒速度聲納以及信息融合模塊，所述捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)用于測量海洋鉆井平臺的位置、速度以及姿態(tài)航向信息，并將該位置、速度以及姿態(tài)航向信息輸送給信息融合模塊，同時所述捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)作為地磁導(dǎo)航系統(tǒng)的參考導(dǎo)航系統(tǒng)；所述地磁導(dǎo)航系統(tǒng)用于測量海洋鉆井平臺的經(jīng)緯度位置信息，并將該經(jīng)緯度位置信息輸送給信息融合模塊；所述測深測潛儀用于測量海洋鉆井平臺的高度信息，并將該高度信息輸送給信息融合模塊；所述多普勒速度聲納用于測量海洋鉆井平臺的速度信息，并將該速度信息輸送給信息融合模塊。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種海洋鉆井平臺姿態(tài)監(jiān)控及定位裝置，用于海洋鉆井平臺的姿態(tài)監(jiān)控及定位，其特征在于:包括捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、地磁導(dǎo)航系統(tǒng)、測深測潛儀、多普勒速度聲納以及信息融合模塊， 所述捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)用于測量海洋鉆井平臺的位置、速度以及姿態(tài)航向信息，并將該位置、速度以及姿態(tài)航向信息輸送給信息融合模塊，同時所述捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)作為地磁導(dǎo)航系統(tǒng)的參考導(dǎo)航系統(tǒng)； 所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王其，唐慧強，張自嘉，楊常松，
申請(專利權(quán))人：南京信息工程大學(xué)，
類型：實用新型
國別省市：