基于实践的海底管线探测技术研究

本文基于笔者多年从事海底管线及地球物体探测的相关工作经验,以笔者的工作实践为背景,探讨了基于海洋磁力、侧扫声纳及浅地层剖面三种地球物理探测手段的海底管线探测思路,给出了探测的原理和案例,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。     

一种基于磁法探测的水下电缆探测误差修正技术探讨

随着近年来我国海洋石油平台、海上通讯等方面的迅猛发展,水下电缆的铺设遍布各处海域,而水下电缆因其直径较小等特点是目前海上调查的一大难点。文章介绍了目前常用的海底电缆平面探测技术手段:磁法探测的工作原理,并结合在渤南某油田电缆探测中的应用成果,总结了一种基于磁法探测的水下电缆探测误差修正方法,以期为不同工程中电缆磁法探测的数据处理提供参考。     

水下机器人在深水海底电缆维修中的应用

随着海洋石油开发向深水区域的发展,对于包括海底电缆、海底油气输送管线、水下井口等在内的水下设施的维修工作日益增多。本文通过实例,介绍了水下机器人作为一种实用的水下作业工具,能够在深水海底电缆维修项目中代替饱和潜水作业,并具有突出的经济性,其在海洋石油工程项目中的作用将越发重要。     

浮空雷达高精度探测分析

浮空雷达探测精度主要受平台姿态变化引起的定位误差和传感器自身的探测误差影响。文章针对2类误差的影响因素进行了分析,提出了采用宽信号发射波形和高精度定位的方法来降低雷达探测误差,结合高精度船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)信息自动校准进行误差补偿,实现浮空雷达高精度探测。工程实测数据分析表明,该方法取得了较好的效果。     

电子罗盘在非开挖地下管线三维探测中的应用

提出一种非开挖地下管线探测的新方法,即利用高精度的电子罗盘测得地下管线的等距离离散点的空间方位角度信息,通过曲线重建算法重建出地下管线的空间位置形状.电子罗盘是由三轴磁阻传感器、两轴倾角传感器和MCU构成,为了提高电子罗盘的测量精度,必须对其进行环境干扰补偿和罗盘处于非水平状态时的倾斜补偿.该文详细阐述了环境磁场干扰补偿原理和倾斜补偿原理,对系统的误差分别进行了理论分析计算和试验验证,并给出了试验数据和结论.     

海陆联合大跨度多点位海底大地电磁同步数据采集

海底电磁探测是研究海洋基础地学课题和海底矿产资源分布的重要地球物理方法之一。由于大地电磁场存在区域噪声,因而,为压制干扰并获得高质量的场源数据,就需进行带远参考方式的数据采集。在采集过程中,包括陆上基站和海底测网的多台仪器应遵循同一个时间基准和统一的方位坐标。海底大地电磁仪为满足上述要求,其内部配备了高精度时钟源、姿态检测器件以及与海底电磁信息采集相关的自动信号测量与存储电路。海上作业时,科考船沿预定航线,实现仪器的逐点投放。海底测量结束后,通过遥控方式改变海底仪器的浮力性质,使其自动返回海面。近期的海洋试验表明,中国的海底大地电磁探测技术已实现了实用化,可为海洋勘查提供高技术支撑。     

海洋可控源甲板监控系统GPS对钟的设计与实现

为了实现发射装置、接收装置及海洋可控源甲板监控系统的同步,需要利用高精度的GPS对钟系统实现在海洋环境中同步对钟。首先对海洋可控源甲板监控系统作简要介绍;分析在海洋环境中如何应用GPS对钟系统实现监控船与深海探测装置的时域和频域的同步;重点研究了在海底探测装置中设置的GPS对钟系统的单片机实时时钟(RTC)与GPS卫星的PPS秒脉冲的同步,从而达到了海洋可控源甲板监控系统与海底探测装置同步采集数据的目的。     

基于GNSS-A的海底目标高精度定位算法研究

为提高海底目标垂直方向的定位精度,在分析全球导航卫星/声学定位(Global Navigation Satellite System-Acoustic, GNSS-A)基本原理的基础上,提出基于动态观测的海底目标声学定位算法。针对动态观测中产生的双程传播时延问题,将其发射和接收过程分别考虑,并利用最小二乘(Least Squares, LS)法解算圆形对称观测数据,消除绝大部分系统误差和粗差对水平定位精度的影响;结合水平解算结果、高精度声学测距信息和实测声速剖面信息,开展声线跟踪(Sound Ray Tracking, SRT)并构造迭代,进一步减弱垂直方向误差,提高海底目标点的垂直定位精度。南海实验证明,采用本文方法可以有效减小声速误差对测距精度的影响,明显提高海底目标在垂直方向上的定位精度。     

基于激光追踪仪的精密转台角度标定方法

针对一类大直径精密转台不易采用传统方法实现高精度角度测量的问题,提出了一种基于激光追踪仪空间位置坐标测量的单自由度转台旋转角度的测量和补偿方法.首先依据"不共线的三点确定一个圆"的几何原理,建立了被测点空间位置坐标信息与转台角度之间的映射关系,并分析激光追踪仪的位置测量精度对转台角度测量精度的影响,据此提出了被测点半径长度和测量角度间隔的选取原则,以期充分利用激光追踪仪的位置测量精度实现转角误差的高精度测量;然后利用多项式插值方法获得转台转角误差随转角位形的变化规律,并将误差拟合为补偿函数嵌入控制器中,采用修正光栅输出示数的方式来实现转角误差的实时补偿.将文中方法实施于1台安装有圆光栅的精密转台的标定实验中,结果表明,文中方法可有效校正由圆光栅装配误差导致的角度定位误差,使其由标定前的40″降低至5″.     

PLGIS数据采集中特征点位校正及精度分析

针对PLGIS数据采集中特征点位存在误差，根据GIS空间数据的坐标转换原理，提出管线特征点位校正方法，并对该方法如何有效提高点位精度进行了数据分析。该方法为管线探测精度的提高和管线管理系统实用性的增强提供了理论依据。     

车载激光扫描系统定位误差与精度分析

为提高车载激光扫描系统定位精度,通过建立车载激光扫描系统定位方程,分析了系统定位误差的来源,推导出各类来源误差的传播方式,并以高精度和中低精度车载激光扫描系统为例,分析不同扫描距离条件下系统定位精度和各类来源误差在总体误差中的比例.结果表明:在扫描距离为100 m时,高精度系统定位精度能够达到平面中误差3.9 cm,高程中误差2.4 cm;中低精度系统定位精度能够达到平面中误差7.1 cm,高程中误差9.1 cm.本文为车载激光扫描系统在不同工程中的应用,提供了基于传感器精度指标定量分析系统定位精度的方法.     

基于EC-TDOA和ZigBee技术的室内超声波定位系统

目的研究室内定位方法机理,解决室内目标高精度定位的问题.方法设计了一种基于测距的室内定位系统,该系统采用测量射频信号和超声波信号到达时间差的方法测距并引入校正因子减小测距误差,通过极大似然估计定位方法计算目标位置,运用ZigBee制作节点模块组成网络实现对室内目标的定位.结果在测距实验中,EC-TDOA测距结果的误差小于0.02 cm,满足测距精度要求.在定位实验中,最大定位误差和平均定位误差分别为4.3 cm和1.64 cm,而定位误差在2.5 cm以内的比例达到90%.定位频率为20 Hz,满足实时定位的要求.结论系统在室内环境中实现对超声波信号覆盖范围内移动节点的定位,通过测距校正有效提高定位精度.系统具有较强的容错性和自适应性..     

电力电缆故障探测技术的应用与效果分析

由于在直埋地下的电缆线路中寻找短路接地故障是一件费时、费力的事,一些技术设备其操作较为复杂,虽然出现了很多操作简便、性能可靠的技术与设备,但但如果选择的探测技术不正确,即使使用先进的设备,在寻找电缆的故障位置时误差仍然很大,无法精确定点,因此,在此详细介绍电缆故障的三种探测技术原理及定点方法,并举例说明,分析这三种方法的使用特点与适用范围,使其在分析故障性质后,能合理的选择探测方法,并准确地判断出电缆的故障点。     

干涉式量子定位辅助卫星导航周跳探测与修复方法

快速准确对周跳进行探测与修复是卫星导航高精度定位必须解决的关键问题。干涉式量子定位系统达到高精度必须具有良好PDOP(位置精度因子),但是受基线布置的影响,在整个覆盖区的PDOP并不能保证都是理想的。提出了利用干涉式量子定位某个方向高精度测距信息辅助卫星导航,进行周跳探测与修复方法。推导了干涉式量子定位与卫星导航网络RTK两者结合的定位方程,在新的定位模型下,采用Household变换以及LAMBDA算法,充分利用量子高精度测距所提供的信息,逐历元计算出卫星导航RTK测量中双差的整周模糊度,从而根据该模糊度的变化进行周跳的探测与修复。仿真分析表明:该方法可以在单历元内检测到周跳的存在,并在后续的短历元内正确地修复周跳。     

基于注意力机制和CNN-GRU组合网络的海底电缆运行状态预测方法

海底电缆作为各类海上平台能源供给的生命线,一旦发生故障将产生巨大的经济及战略影响,准确预测海底电缆运行状态有助于提前把握其运行风险,从而实现预防性维护。本文在充分挖掘海底电缆运维数据中的动、静态特征的基础上,提出一种基于注意力机制和卷积神经网络-门控循环神经网络（CNN-GRU）海底电缆运行状态预测方法。首先,考虑在线监测、巡检指标、静态试验三类关键影响因素,建立海底电缆运行状态评估指标体系;然后,基于改进层次分析法及多层次变权评估思想构建海底电缆运行状态评估模型;最后,建立基于注意力机制和CNN-GRU组合神经网络模型,将历史运行参数及状态量化结果作为输入特征参量,实现海底电缆运行状态的演化趋势预测。算例分析表明,所提方法可有效预测海底电缆的运行状态,平均百分数误差低至1.04%,与全连接神经网络、CNN、CNN-长短期记忆神经网络(LSTM)等算法相比均具备更优的预测精度。     

多波束声纳水柱影像探测中底层水域目标的研究进展

介绍了利用多波束声纳水柱影像探测中底层水域目标的研究现状,以实例说明了多波束声纳水柱影像的典型应用,展望了其应用前景.多波束水柱影像携带了波束从换能器到海底的完整信息,可用于探测从海面至海底的声照射目标,包括探测航道障碍物、水雷和海底突起物等海底民用军事目标,检视水下工程,也可探测鱼群、海洋内波、羽状气流等中底层水域固体或非固体目标.通过改变波束照射方式,多波束声纳可兼作扇扫声纳,还可进行动态目标的探测与跟踪.多波束声纳水柱影像在水下目标探测中应用广泛,多波束声纳技术也发展迅速,典型特征是波束数增多、波束角减小、覆盖角度扩大、信号带宽增加、硬件体积缩小.高精度、高分辨率、三维立体测深成像将是未来多波束声纳的发展方向.未来多波束声纳技术将集成侧扫声纳、合成孔径声纳、扇扫声纳等多种水下声学成像工具于一体,其应用领域也将进一步拓展.     

一种电波折射订正方法及其在高空风探测中的应用

为提高无线电测风的精度,在根据二维射线追踪法的基础上,建立了适用于球面分层大气的电波折射高精度在线订正方法,并对电波折射误差及高空风探测误差进行了模拟计算和分析.结果表明,电波折射产生的仰角、斜距和高度误差通常为正值,3类误差均随仰角减小和斜距增大而增大;在低仰角和大斜距的条件下,电波折射误差大于定位设备误差,当仰角低...     

多波束测量技术在海底管道探测中的应用

结合工程实例介绍了多波束测深仪系统在海底管道探测中的应用,并对多波束探测得到的地形地貌与海底管道状态综合分析评价,最后讨论了多波束系统在管线探测中现存的优势和未来解决问题的方法。     

基于定位误差计算的夹具设计定位方案优选分析

机床专用夹具的定位精度决定着夹具的设计精度,从而影响零件的加工精度.不同的定位方案,其定位误差的分析和计算方法各异.以轴套类零件加工键槽为例,对平面定位、V形块定位及定位销(心轴)定位3种定位方式的定位误差进行比较分析和计算.研究发现：相比于其他两种定位方式,V形块定位方式的定位误差能够同时满足键槽尺寸精度、对称度公差等加工精度的要求.在此基础上,提出合理选择夹具的定位基准、正确设计工序基准、优化定位元件的结构和位置等建议,从而确定最优定位方案.     

一种基于凸优化的四站时差定位算法

在多站无源时差定位问题中,观测站运动使自身位置信息存在位置误差,由于定位误差的存在,传统时差定位算法定位精度不能满足高精度辐射源定位的要求.针对这一问题,提出一种基于凸优化的时差定位算法,以四站时差定位系统为例,对地球表面的辐射源进行定位.首先在WGS-84模型下,给出存在位置误差时的时差定位方程,通过引入中间变量并对...