本发明专利技术提出一种用于对第一声学线性天线相对于第二声学线性天线的位置进行估计的方法，包含以下步骤：对布置在所述第一声学线性天线上的多个第一节点进行设置（31），充当发送器节点，并且对布置在所述第二声学线性天线上的多个第二节点进行设置，充当接收器节点；形成（32）至少第一组发送器节点，每一个发送器节点发送相同的第一声波标记图；对于每一个接收器节点：获得（33）传播持续时间，并且根据获得的传播持续时间，建立（34）表示发送器节点的可能位置的几何图；确定（35、36）为所述接收器节点建立的所述几何图之间的一组公共点；根据所述一组公共点，对所述第一声学线性天线相对于所述第二声学线性天线的位置进行估计（37）。
【技术实现步骤摘要】
用于估计拖曳声学线性天线之间的相对位置的方法和装置
本专利技术的领域为地球物理数据的采集。所述领域涉及用于研究海床以及其沉积层特性所需的设备。更具体地说，本专利技术涉及一种用于对声学线性天线相对于属于拖曳声学线性天线网络的另一声学线性天线的位置进行估计的技术。本专利技术尤其可以应用于使用地震方法的石油勘探业(海洋石油调查)中，但任何其他领域也会对本专利技术感兴趣，所述领域需要在海洋环境中进行地球物理数据采集的系统。
技术介绍
更确切地说，在此文档中的下文中所寻求的是描述石油勘探业的地震数据采集领域中存在的问题。当然，本专利技术不限于此特定的应用领域，而是也令必须处理紧密相关或类似事项以及问题的任何技术感兴趣。现场采集地震数据的操作常规地使用传感器网络(关于在海洋环境中进行的数据采集，下文中指定为“水听器”)。水听器沿着电缆分布以形成下文中称作“等浮电缆”或“地震等浮电缆”的线性声学天线。如图1中所示，地震等浮电缆20a到20e的网络由地震勘探船21拖曳。水听器在Si中的参考标号为16，图2详细图示了图1中参考标号为C的区块(即，参考标号为20a的等浮电缆的一部分)。地震方法是基于反射的地震波的分析确定的。因此，为了在海洋环境中收集地球物理数据，一个或多个水下的震源被激活以传播全向地震波列。由震源产生的压力波穿过水柱并且使声穿透海床的不同层。反射的部分地震波(即，声学信号)随后在地震等浮电缆的长度上由水听器进行检测。这些声学信号被处理并且通过遥测技术从地震等浮电缆重新传输到位于地震勘探船上的操作员站，其中在所述操作员站进行对原始数据的处理。在此背景下的一个众所周知的问题为地震等浮电缆的定位。实际上，精确定位等浮电缆是非常重要的，尤其是为了:?监测水听器的位置以获得勘测区域中的海床图像的令人满意的精确度；?检测等浮电缆相对于彼此的运动(等浮电缆常常遭受各种不同量级的外部自然约束，诸如风、波浪，水流)；以及?监测等浮电缆的航行，尤其是在绕过障碍(诸如油驳船)的情形下。实际上，本专利技术旨在在有关区域中利用最小数目的勘探船通道对海床进行分析。出于该目的，在声学网络中所实施的等浮电缆的数目大幅度提高。因此，前述的等浮电缆定位问题尤其显著，尤其是考虑到等浮电缆的长度时，所述长度可以(例如)在6千米与15千米之间变化。 对等浮电缆位置的控制在于实施通常称作“压敏浮筒”的航行控制装置(参考图1中参考标号为10的白方块)。它们沿着地震等浮电缆以一定间隔安装，所述间隔不一定是规律的(例如，50米、150米、300米，或450米)。那些压敏浮筒的功能为在等浮电缆本身之间引导等浮电缆。换句话说，压敏浮筒用于控制等浮电缆的深度以及横向位置。出于此目的，并且如图2中所示，每一个压敏浮筒10包含配备有机动枢转翼12 (或更通用的机械运动构件)的主体11，从而使得可以在等浮电缆之间横向地修改等浮电缆的位置(这被称为水平驱动)并且将等浮电缆驱动至浸没(这被称为垂直驱动)。为了进行地震等浮电缆的定位，从而通过压敏浮筒实现对等浮电缆的精确水平驱动，声学节点沿着等浮电缆分布。这些声学节点由图1和图2中参考标号为14的阴影方块表示。如图1中所示，网络的一些声学节点14与压敏浮筒10相关联(图2的情况)，而其他则不是。声学节点14使用水下声通信构件(下文被称作电声转换器)，从而允许估计声学节点之间的距离(下文中被称为“节点间距离”)。更具体地说，这些转换器为声学信号的发射器和接收器，根据在这两个节点之间测量到的声学信号传播持续时间(即，声学信号从发送器节点到接收器节点的行进时间)，所述发射器和接收器可以用于对将布置在两个不同等浮电缆(所述等浮电缆可以是相邻的或不相邻的)上的两个声学节点(分别充当发送器节点和接收器节点)隔开的节点间距离进行估计。根据声学网络，这因此形成节点间距离的网格，从而能够获知所有等浮电缆的精确水平定位。通常，每一个声学节点包含电声转换器，所述电声转换器使节点交替地充当分别用于声学信号的传输和接收的发送器节点和接收器节点。在替代实施例中，第一组节点仅充当发送器节点，并且第二组节点仅充当接收器节点。第三组节点(每一个节点交替地充当发送器节点和接收器节点)还可以与第一组节点和第二组节点结合使用。两个节点A与B之间的节点间距离dAB通常可以基于以下等式来估计=CIab=C.Tab,其中: 籲节点A充当发送器节点，所述节点A将声学信号S传输到充当接收器节点的节点B上(见图1中的实例，其中声学信号S示为参考标号为A和B的节点之间的箭头)；.Tab,从发送器节点A传输到接收器节点B的声学信号的发射时刻与接收时刻之间经过的传播持续时间(假设接收器节点与发送器节点是同步的);以及.C，声学信号的声速(也称为水下声速)的“测量”或“估计”值。节点间距离的计算可以由导航系统(用于定位水听器组)、或节点管理器系统(用于将有用信息提供给压敏浮筒以用于水平驱动)，或声学节点本身(在其配备有用于此计算的电子设备的情况下)来进行。声学节点通过置于等浮电缆内的导线通信总线由节点管理器系统进一步同步。确切地说，在部署或取回阶段(暂时阶段，其中一个或若干个等浮电缆部署在水中或从水中取回)中的地震等浮电缆的定位是工程师必须面对的重复性问题，尤其用来防止等浮电缆缠结的风险。通常，为了估计地震等浮电缆的位置，地震等浮电缆配备有磁罗盘和/或GPS (表示“全球定位系统”)接收器:.GPS接收器安装在几个特定的点处，诸如安装在拖曳勘探船以及连接到等浮电缆上的头部浮标和尾部浮标上；?大量的磁罗盘沿着等浮电缆部署以确定特定点之间的等浮电缆的变形。然而，此种已知解决方案需要一个费时的过程并且不可实施用于估计在部署或在取回阶段中的地震等浮电缆的相对位置。它需要等浮电缆网络的整个部署来估计地震等浮电缆相对于彼此的位置。专利FR2947390中描述了基于水下声学测量方法的另一已知解决方案。该解决方案包括:对隔开两个声学节点(布置在两个不同等浮电缆上)的节点间距离进行估计，所述两个声学节点根据预定义的声学发送和接收序列分别充当发送器节点和接收器节点。然而，当地震等浮电缆处于部署或取回阶段中时，此解决方案需要使用者定期地重新配置声学序列(例如在声学节点的每一次发射时)，以更新节点间距离的网格。因此，此解决方案的实施方式是令人厌烦且费时的。因此，似乎特别有价值的是对部署或取回阶段中地震等浮电缆相对于已经部署的另一个地震等浮电缆或另一地震等浮电缆组的位置进行估计，而不必依靠专用装置或声学序列的定期重新配置。
技术实现思路
在至少一个实施例中，本专利技术尤其旨在克服现有技术的这些不同缺点。更具体地说，本专利技术的至少一个实施例的目标为提供一种比上文论述的已知解决方案更快且更精确的技术，以对尤其在取回或在部署阶段中地震等浮电缆相对于至少另一个地震等浮电缆的位置进行估计。本专利技术的至少一个实施例还有一个目标为提供一种减小专用于等浮电缆位置计算的装置(磁罗盘、GPS,等等)数目的技术。本专利技术的至少一个实施例还有一个目标为提供一种不需要事先了解声学网络中实施的声学序列的这种技术。本专利技术的至少一个实施例还有一个目标为提供一种在等浮电缆处于取回或部署阶段时避免定期地重新配置声学序列的技术，因此实现等浮电缆的更快部署本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对第一声学线性天线（61）相对于属于拖曳声学线性天线（20a‑20e）网络的第二声学线性天线（62）的位置进行估计的方法，在所述拖曳声学线性天线网络上布置了多个节点，所述方法的特征在于，所述方法包含以下步骤：（a）对布置在所述第一声学线性天线上的多个第一节点进行设置（31），从而使这些第一节点充当发送器节点（E1‑E22），并且对布置在所述第二声学线性天线上的多个第二节点进行设置，从而使这些第二节点充当接收器节点（R1‑R22）；（b）形成（32）至少第一组发送器节点，每一个发送器节点发送相同的第一声波标记图；（c）对于每一个接收器节点：获得（33）在所述第一声波标记图的发射时刻与由所述接收器节点接收到的所述第一声波标记图的接收时刻之间经过的传播持续时间；根据所获得的所述接收器节点和所述第一声波标记图的所述传播持续时间，建立（34）表示发送器节点的可能位置的几何图（71、72、73）；（d）确定（35、36）为所述接收器节点所建立的所述几何图之间的一组公共点；（e）根据所述一组公共点，对所述第一声学线性天线相对于所述第二声学线性天线的位置进行估计（37）。
【技术特征摘要】
2013.02.21 EP 13305196.11.一种用于对第一声学线性天线(61)相对于属于拖曳声学线性天线(20a-20e)网络的第二声学线性天线(62)的位置进行估计的方法，在所述拖曳声学线性天线网络上布置了多个节点，所述方法的特征在于，所述方法包含以下步骤: (a)对布置在所述第一声学线性天线上的多个第一节点进行设置(31)，从而使这些第一节点充当发送器节点(E1-E22)，并且对布置在所述第二声学线性天线上的多个第二节点进行设置，从而使这些第二节点充当接收器节点(R1-R22); (b)形成(32)至少第一组发送器节点，每一个发送器节点发送相同的第一声波标记图； (c)对于每一个接收器节点: 获得(33)在所述第一声波标记图的发射时刻与由所述接收器节点接收到的所述第一声波标记图的接收时刻之间经过的传播持续时间； 根据所获得的所述接收器节点和所述第一声波标记图的所述传播持续时间，建立(34)表示发送器节点的可能位置的几何图(71、72、73)； Cd)确定(35、36)为所述接收器节点所建立的所述几何图之间的一组公共点； (e)根据所述一组公共点，对所述第一声学线性天线相对于所述第二声学线性天线的位置进行估计(37)。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含以下步骤:结合所述第一组节点的发送器节点之间的预定距离，在所述一组公共点中选择公共点的子集。3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的方法，其中所述步骤(b)进一步包含形成至少另一组发送器节点，每一个另一组发送器节点发送另一不同的声波标记图， 并且其中所述步骤(C)、(d)以及(e)实施用于发送不同声波标记图的每一个另一组发送器节点，每一个接收器节点经配置以接收所有标记图。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中为每一个接收器节点所建立的所述几何图包含圆的至少一个部分，所述圆具有以下特征: 将所述接收器节点的位置作为圆心，以及 将节点间距离作为半径，所述节点间距离是所获得的所述接收器节点和所述声波标记图的所述传播持续时间的函数， 并且其中所述一组公共点包含为多对连续的接收器节点建立的几何图的交叉点。5.根据权利要求4所述的方法，其中根据以下方程，以预定义的标准正交基建立所述圆的至少一个部分: (X-Bi) 2+(7^,)2...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多夫·热赫兹，
申请(专利权)人：瑟塞尔公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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