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炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法。涉及海上石油地震勘探技術(shù)；解決了當(dāng)前炮點(diǎn)響炮算法準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性低的問題。該方法包括：對(duì)DGPS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取正常的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)；對(duì)所述DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，計(jì)算DGPS節(jié)點(diǎn)的位置；將所述DGPS節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)傳遞至船參考點(diǎn)及炮點(diǎn)；根據(jù)所述DGPS節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算炮點(diǎn)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案適用于海洋地震勘探，實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)性強(qiáng)、精度高、穩(wěn)定性好的炮點(diǎn)計(jì)算。
【專利說明】炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及海上石油地震勘探【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種海上拖纜地震勘探 的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，用于海洋勘探中的響炮計(jì)算。

【背景技術(shù)】
[0002] 海洋地震勘探中，拖纜勘探地震數(shù)據(jù)采集是常用的方法，物探船沿前繪測(cè)線進(jìn)行 實(shí)時(shí)響炮，檢波器實(shí)時(shí)采集反射的地震數(shù)據(jù)，炮點(diǎn)響炮算法需要有盡可能高的精度，即實(shí)際 響炮點(diǎn)沿測(cè)線方向的距離盡可能接近前繪炮點(diǎn)，越接近，則反映精度越高，響炮精度直接影 響施工精度和采集精度。
[0003] 在海上條件惡劣，如風(fēng)浪大等各種意外情況，DGPS會(huì)存在丟數(shù)據(jù)的情況，電羅經(jīng)值 也會(huì)出現(xiàn)較大的跳變，在數(shù)據(jù)丟失或者跳變較大的情況下當(dāng)前炮點(diǎn)響炮算法無法精確地計(jì) 算響炮位置。如圖1所示，預(yù)測(cè)響炮點(diǎn)的位置與實(shí)際響炮點(diǎn)的位置存在偏差。
[0004] 當(dāng)前炮點(diǎn)響炮算法準(zhǔn)確性不高，對(duì)客觀環(huán)境、意外狀況適應(yīng)性弱，穩(wěn)定性差，精度 低，實(shí)現(xiàn)一種精度高、穩(wěn)定性好的炮點(diǎn)響炮算法成為亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，解決了當(dāng)前炮點(diǎn)響炮算法準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性 低的問題。
[0006] 一種炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，包括：
[0007] 對(duì)DGPS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取正常的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)；
[0008] 對(duì)所述DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，計(jì)算DGPS節(jié)點(diǎn)的位置；
[0009] 將所述DGPS節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)傳遞至船參考點(diǎn)及炮點(diǎn)；
[0010] 根據(jù)所述DGPS節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算炮點(diǎn)。
[0011] 優(yōu)選的，對(duì)DGPS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取正常的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)包括：
[0012] 根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)的正常的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前船體速度BSP與船航跡向 CMG ；
[0013] 如果當(dāng)前歷元有正常DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)存儲(chǔ)的DGPS數(shù)據(jù)，一同計(jì)算當(dāng)前船體加 速度A_BSP與航跡向改變量V_CMG，
[0014] 在所述A_BSP和所述V_CMG同時(shí)超過對(duì)應(yīng)的門限時(shí)，認(rèn)為當(dāng)前的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)為 野值；
[0015] 如果當(dāng)前歷元未收到DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，或者接收到的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)被判斷為野值， 則通過速度大小與方向的變化，遞推得到當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的DGPS節(jié)點(diǎn)的位置信息。
[0016] 優(yōu)選的，該方法還包括：
[0017] 在接收到的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)正常時(shí)，將該DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)推入所述存儲(chǔ)數(shù)組，并刪除 當(dāng)前最先存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)數(shù)組中的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，供下一歷元檢測(cè)使用。
[0018] 優(yōu)選的，對(duì)所述DGPA觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，計(jì)算DGPS節(jié)點(diǎn)包括：
[0019] 設(shè)置濾波窗口大小；
[0020] 存儲(chǔ)所述濾波窗口內(nèi)數(shù)個(gè)DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)；
[0021] 根據(jù)以下表達(dá)式組為瞬時(shí)數(shù)據(jù)定權(quán)： d,
[0022] υ4=^- At d,.
[0023] yc = - ， At

【權(quán)利要求】
1. 一種炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，包括： 對(duì)DGPS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取正常的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)； 對(duì)所述DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，計(jì)算DGPS節(jié)點(diǎn)的位置； 將所述DGPS節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)傳遞至船參考點(diǎn)及炮點(diǎn)； 根據(jù)所述DGPS節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算炮點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，對(duì)DGPS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲 取正常的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)包括： 根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)的正常的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前船體速度BSP與船航跡向CMG ; 如果當(dāng)前歷元有正常DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)存儲(chǔ)的DGPS數(shù)據(jù)，一同計(jì)算當(dāng)前船體加速度 A_BSP與航跡向改變量V_CMG， 在所述A_BSP和所述V_CMG同時(shí)超過對(duì)應(yīng)的門限時(shí)，認(rèn)為當(dāng)前的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)為野 值； 如果當(dāng)前歷元未收到DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，或者接收到的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)被判斷為野值，則通 過速度大小與方向的變化，遞推得到當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的DGPS節(jié)點(diǎn)的位置信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，該方法還包括： 在接收到的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)正常時(shí)，將該DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)推入所述存儲(chǔ)數(shù)組，并刪除當(dāng)前 最先存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)數(shù)組中的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，供下一歷元檢測(cè)使用。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，對(duì)所述DGPA觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行 濾波處理，計(jì)算DGPS節(jié)點(diǎn)包括： 設(shè)置濾波窗口大小； 存儲(chǔ)所述濾波窗口內(nèi)數(shù)個(gè)DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)； 根據(jù)以下表達(dá)式組為瞬時(shí)數(shù)據(jù)定權(quán)：
其中，^表示沿測(cè)線方向瞬時(shí)分速率，^表示垂直測(cè)線方向瞬時(shí)分速率，％表示瞬時(shí) 速度，dA表示該點(diǎn)沿測(cè)線方向距上一點(diǎn)的位移，dc表示該點(diǎn)垂直測(cè)線方向距上一點(diǎn)的位移， At表示相鄰觀測(cè)時(shí)間間隔； 根據(jù)以下表汰式纟目計(jì)算瞬時(shí)速度中誤差： 9

1 ι I示DGPS節(jié)點(diǎn)的位置信息沿測(cè)線方向與垂直測(cè)線方向中誤差， 表示Va的中誤差，表示Vc的中誤差，表示Vb的中誤差，八七表示相鄰觀測(cè)時(shí) 間間隔； 根據(jù)以下表達(dá)式計(jì)算瞬時(shí)航向： 0=arctan -, d(, 其中，Θ表示瞬時(shí)航跡向； 根據(jù)以下表達(dá)式計(jì)算瞬時(shí)航向中誤差：
其中，〇 〇表不瞬時(shí)航跡向中誤差； 滿足窗口大小后，進(jìn)行濾波計(jì)算。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，滿足窗口大小后，進(jìn)行濾波 計(jì)算包括： 窗口內(nèi)每個(gè)歷元的DGPS數(shù)據(jù)都預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻DGPS節(jié)點(diǎn)的位置； 由數(shù)個(gè)預(yù)測(cè)值與當(dāng)前DGPS節(jié)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行加權(quán)平均，得到當(dāng)前時(shí)刻DGPS節(jié)點(diǎn)位 置與速度濾波值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，窗口內(nèi)每個(gè)歷元的DGPS數(shù) 據(jù)都預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻DGPS節(jié)點(diǎn)的位置包括： 根據(jù)以下表達(dá)式組對(duì)DGPS節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算：
其中，（d4;，dc;)為窗口內(nèi)某一時(shí)刻dgps節(jié)點(diǎn)觀測(cè)值，表示這一時(shí)刻 DGPS節(jié)點(diǎn)速度值，（d /,d/)為其對(duì)當(dāng)前時(shí)刻DGPS節(jié)點(diǎn)（dA，d。）的預(yù)測(cè)值； v ci / 枏據(jù)以下表汰式纟目計(jì)筧份置預(yù)涮倌中誤差：

其中，
表示位置預(yù)測(cè)值中誤差，
表示DGPS節(jié)點(diǎn)的位置信 息沿測(cè)線方向與垂直測(cè)線方向中誤差。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，由數(shù)個(gè)預(yù)測(cè)值與當(dāng)前DGPS 節(jié)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行加權(quán)平均，得到當(dāng)前時(shí)刻DGPS節(jié)點(diǎn)位置與速度濾波值包括： 根據(jù)以下表達(dá)式組為預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值定權(quán)：

其中， 表示第i個(gè)預(yù)測(cè)值沿（dA，d。）方向上的權(quán)，p，P )為當(dāng)前DGPS節(jié) d4 dC 點(diǎn)的位置信息沿（dA，dc)方向上的權(quán)； 根據(jù)以下表達(dá)式組進(jìn)行加權(quán)平均，求當(dāng)前時(shí)刻DGPS坐標(biāo)：

8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，將所述DGPS節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)傳 遞至船參考點(diǎn)及炮點(diǎn)包括： 通過大地坐標(biāo)系（B，L，H)轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)系（X，Y，Z)，求出DGPS節(jié)點(diǎn)在地固系下 的空間直角坐標(biāo)：
其中Ν為經(jīng)過該點(diǎn)卯酉圖半徑，e為橢球扁率，（B，L，Η)為DGPS節(jié)點(diǎn)大地坐標(biāo)（大地 緯度，大地經(jīng)度，大地高），（X，Y，Z)為DGPS節(jié)點(diǎn)空間直角坐標(biāo)： 利用船參考點(diǎn)與DGPS節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系，將站心坐標(biāo)系下坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地心坐 標(biāo)系坐標(biāo)，求出船參考點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)系坐標(biāo)（XK，YK，ZK) :
其中（x，y，z)為船參考點(diǎn)在DGPS節(jié)點(diǎn)站心坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，（B，L，H)為DGPS節(jié)點(diǎn)大 地坐標(biāo)，（X，Y，Z)為DGPS節(jié)點(diǎn)空間直角坐標(biāo)，（Χκ，Υκ，Ζκ)為船參考點(diǎn)空間直角坐標(biāo)； 由獨(dú)立坐標(biāo)系內(nèi)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到炮點(diǎn)平面坐標(biāo)： X1 = xcos Φ +ysin Φ y1 = ycos Φ - xsin Φ , 其中（x，y)為在獨(dú)立坐標(biāo)系內(nèi)炮點(diǎn)坐標(biāo)，（χ<，/)為以船參考點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的直角 坐標(biāo)系中炮點(diǎn)坐標(biāo)，Φ為坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角； 由船參考點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)推算炮點(diǎn)空間直角坐標(biāo)：
其中，（xs，Ys，zs)為炮點(diǎn)空間系坐標(biāo)，（χκ，γ κ，ζκ)為船參考點(diǎn)的空間直角系坐標(biāo)， (x'，y'）為平移參數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，根據(jù)所述DGPS節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)， 計(jì)算炮點(diǎn)包括： 計(jì)算炮點(diǎn)沿測(cè)線方向距起點(diǎn)距離，記為根據(jù)當(dāng)前船參考點(diǎn)位置信息，計(jì)算剩余 放炮時(shí)間：
其中τ表示剩余放炮時(shí)間，djy表示船參考點(diǎn)沿測(cè)線方向距起點(diǎn)距離，表示船參 考點(diǎn)沿測(cè)線方向速率； 根據(jù)以下表達(dá)式組進(jìn)行放炮時(shí)刻炮點(diǎn)位置預(yù)測(cè)：
其中，（di;，dr.)表示凝固時(shí)間內(nèi)某一時(shí)刻炮點(diǎn)沿測(cè)線和垂直測(cè)線方向距起點(diǎn)距離， (?4，\)表示其速度，At為其距響炮時(shí)刻時(shí)間間隔
為這一時(shí)刻對(duì)響炮時(shí) 刻炮點(diǎn)坐標(biāo)預(yù)測(cè)值； 根據(jù)以下表達(dá)式組計(jì)算預(yù)測(cè)值標(biāo)準(zhǔn)差：
式中，（ad&，)為刪值中誤差； 根據(jù)以下表達(dá)式組為預(yù)測(cè)值定權(quán)：
其中，（廠％.，戶％ )為這一預(yù)測(cè)值得權(quán)； 根據(jù)以下表達(dá)式組進(jìn)行加權(quán)平均，求當(dāng)前時(shí)刻DGPS坐標(biāo)：
其中：
為放炮時(shí)刻炮點(diǎn)沿測(cè)線與垂直測(cè)線方向距起點(diǎn)的距離。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，該方法還包括： 當(dāng)DGPS數(shù)據(jù)state不等于零或者超時(shí)時(shí)，判定接收到的DGPS數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，根據(jù)之 前正確的DGPS數(shù)據(jù)遞推當(dāng)前時(shí)刻數(shù)據(jù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，該方法還包括： 在連續(xù)出現(xiàn)DGPS異常后再次接收到正常的DGPS觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，將所述正常的DGPS觀測(cè) 數(shù)據(jù)推入存儲(chǔ)數(shù)組。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，該方法還包括： 當(dāng)滯留的連續(xù)DGPS數(shù)據(jù)超過3個(gè)時(shí)，重新開始濾波。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炮點(diǎn)響炮計(jì)算方法，其特征在于，該方法還包括： 當(dāng)RGPS或者電羅經(jīng)數(shù)據(jù)丟失，或者state不等于零時(shí)，認(rèn)為數(shù)據(jù)異常，由相鄰正常數(shù)據(jù) 內(nèi)插或外推得到。
【文檔編號(hào)】G01V1/28GK104101903SQ201410375267
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】王斌, 阮福明, 朱耀強(qiáng), 張昊楠 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司