水下挖沟敷缆机的定位系统和定位方法技术方案

本说明书一个或多个实施例提供一种水下挖沟敷缆机的定位系统及定位方法，其中的定位系统包括船载定位子系统、水下定位子系统和数据融合子系统，其中，所述船载定位子系统与所述水下定位子系统之间通讯连接，所述船载定位子系统用于采集和处理水面至预设水深间的水面数据，所述水下定位子系统用于采集和处理预设水深以下的水下数据，所述水面数据与所述水下数据均发送至所述数据融合子系统后生成敷设电缆的路径信息，并通过所述数据融合子系统根据所述路径信息绘制敷设电缆的路径图。本发明专利技术通过数据融合生成的路径图能够实时反馈挖沟敷缆机在水下的确定位置，通过路径图对敷设路径进行各项挖沟敷缆相关参数的分析。

【技术实现步骤摘要】
水下挖沟敷缆机的定位系统和定位方法
本说明书一个或多个实施例涉及船舶作业
，尤其涉及一种水下挖沟敷缆机的定位系统和定位方法。
技术介绍
GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，全球导航卫星系统)，泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如GPS(某国定位系统)、Glonass(某国定位系统)、Galileo(某国定位系统)以及北斗卫星导航系统，且包括相关的增强系统，如WAAS(广域增强系统)、EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和MSAS(多功能运输卫星增强系统)等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。近年来，国内海上风电产业迅速发展，沿海省市相继拥有了海上风电场。海上风电场的安装主要包括风机基础及塔筒、机舱、叶片的安装。相较于陆上，海上的施工难度要高很多，必须拥有专门的海上风电安装船，运送风机等设备到达场址并保障后续安装工程的实施。海上风电发电需要升压后输送到陆地才能被利用，各个安装风机之间的并网阵间电缆和到陆地输送电缆需要敷设在海中。传统的方式，对电缆敷设要求不高，有的直接采用敷设在海床上，有的在易损坏处采用抛石掩埋。随着海工长远发展和可靠性要求，对阵间电缆和输送电缆埋设要求越高。采用直接敷设方式，容易造成海缆暴露在海床，很容易被船舶或渔民等误伤。采用抛石埋设存在直接埋设的问题，且无法精确记录埋设路径。由于海流的影响，在海床的海缆容易产生位移，进一步造成海缆路径的变化，造成后期维护困难。为加强电缆的保护，采用犁式挖沟机进行先挖沟再掩埋，可以有效保护海缆。犁式挖沟机是采用母船进行拖拽来挖沟。另外可以采用自行走式挖沟机来挖沟再敷设海缆，对海缆进行保护。但犁式挖沟机由于由母船进行牵引拖拽，其导航及电缆定位由母船完成即可。而自行走挖沟机与水下机器人相似，需要采用定位系统进行设备定位，一可以记录水下电缆位置，二可以进行挖沟机导航行进。但如果采用水下机器人的导航定位系统，存在系统复杂，成本较高的问题。自行走挖沟敷缆机器人是通过脐带缆来与母船通信，并由母船提供电源。水下挖沟敷缆机在水下作业，与母船制间有一定的距离和方向，不能单纯的以母船的GNSS系统测量的定位信息为准。因为水下挖沟敷缆机与母船之间方向的变化和不确定，如果单纯以船载GNSS定位系统来修正水下挖沟敷缆机位置，将存在较大误差。
技术实现思路
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种水下挖沟敷缆机的定位系统，以解决挖沟敷缆过程中定位精度差、后期维护不便的问题。基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种水下挖沟敷缆机的定位系统，包括船载定位子系统、水下定位子系统和数据融合子系统，其中，所述船载定位子系统与所述水下定位子系统之间通讯连接，所述船载定位子系统用于采集和处理水面至预设水深间的水面数据，所述水下定位子系统用于采集和处理预设水深以下的水下数据，所述水面数据与所述水下数据均发送至所述数据融合子系统后生成敷设电缆的路径信息，并通过所述数据融合子系统根据所述路径信息绘制敷设电缆的路径图。结合上述说明，在本专利技术实施例另一种可能的实施方式中，所述船载定位子系统包括若干水面处理器和水面信号复合器，所述若干水面处理器用于采集各水面处理器对应的定位数据，所述水面信号复合器用于对各所述定位数据进行转换后传输至所述数据融合子系统。结合上述说明，在本专利技术实施例另一种可能的实施方式中，所述水下定位子系统包括若干水下传感器，各所述水下传感器分别用于采集预设水深以下的水下数据。结合上述说明，在本专利技术实施例另一种可能的实施方式中，所述水下定位子系统还包括水下控制器和水下信号复合器，所述水下控制器和水下信号复合器与所述水下定位子系统的各所述水下传感器通讯连接，所述水下控制器用于根据所述水下数据调节所述水下定位子系统包括的定位传感器所在的高度，所述水下信号复合器通讯连接于各所述水下传感器以及所述船载定位子系统。结合上述说明，在本专利技术实施例另一种可能的实施方式中，所述数据融合子系统通过以太网通讯协议获取所述水面数据和水下数据，以时间单位为横轴，对所述水面数据和水下数据进行二维平面绘制。结合上述说明，在本专利技术实施例另一种可能的实施方式中，所述船载定位子系统包括水面GNSS装置、超短基线处理器、电缆检测系统处理器及挖沟敷缆机处理器，所述水下定位子系统包括水下机载GNSS装置、超短基线信标、电缆检测探头及水下控制器，其中，所述水面GNSS装置和水下机载GNSS装置通讯连接，所述超短基线处理器和超短基线信标通信连接，所述电缆检测处理器和电缆检测探头通信连接，所述挖沟敷缆机处理器和水下控制器通信连接。结合上述说明，在本专利技术实施例另一种可能的实施方式中，所述挖沟敷缆机处理器监控各所述水下传感器，并将各所述水下传感器采集的水下数据发送至所述数据融合子系统，所述挖沟敷缆机处理器还用于接收定位数据融合子系统生成的水下挖沟敷缆机融合的定位信息，以自动导航控制挖沟敷缆机的路径。结合上述说明，在本专利技术实施例另一种可能的实施方式中，所述装置还包括：报警单元，以用于当所述数据融合子系统基于采集的水下挖沟敷缆机的状态信息对电缆的埋设不合适时进行报警。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种水下挖沟敷缆机的定位方法，所述方法包括：获取挖沟敷缆过程中采集的水面数据和水下数据，将所述水面数据和水下数据发送至数据融合子系统进行融合；接收所述数据融合子系统生成的电缆三维定位数据，结合电缆敷设时间拟合出全部敷设电缆的定位曲线；基于所述定位曲线对记录的电缆三维定位数据进行修正、计算、查询及打印。结合上述说明，在本专利技术实施例另一种可能的实施方式中，所述获取挖沟敷缆过程中采集的水面数据和水下数据，将所述水面数据和水下数据发送至数据融合子系统进行融合之前，所述方法还包括：设置船载定位子系统、水下定位子系统和数据融合子系统，其中，所述船载定位子系统与所述水下定位子系统之间通讯连接，所述船载定位子系统用于采集和处理水面至预设水深间的水面数据，所述水下定位子系统用于采集和处理预设水深以下的水下数据，所述水面数据与所述水下数据均发送至所述数据融合子系统后生成敷设电缆的路径信息，并通过所述数据融合子系统根据所述路径信息绘制敷设电缆的路径图。从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的水下挖沟敷缆机的定位系统和定位方法，采用水下定位和水面定位两种定位方式，适用不同水深的定位要求，在超浅水区实现定位数据冗余提高系统可靠性的同时，还可以通过数据融合使得各子系统独立而不影响其它子系统的可靠性，生成的路径图能够实时反馈挖沟敷缆机在水下的确定位置，通过路径图对敷设路径进行分析能够实现路径误差的及时校正。附图说明为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下挖沟敷缆机的定位系统，其特征在于，包括船载定位子系统、水下定位子系统和数据融合子系统，其中，所述船载定位子系统与所述水下定位子系统之间通讯连接，所述船载定位子系统用于采集和处理水面至预设水深间的水面数据，所述水下定位子系统用于采集和处理预设水深以下的水下数据，所述水面数据与所述水下数据均发送至所述数据融合子系统后生成敷设电缆的路径信息，并通过所述数据融合子系统根据所述路径信息绘制敷设电缆的路径图。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下挖沟敷缆机的定位系统，其特征在于，包括船载定位子系统、水下定位子系统和数据融合子系统，其中，所述船载定位子系统与所述水下定位子系统之间通讯连接，所述船载定位子系统用于采集和处理水面至预设水深间的水面数据，所述水下定位子系统用于采集和处理预设水深以下的水下数据，所述水面数据与所述水下数据均发送至所述数据融合子系统后生成敷设电缆的路径信息，并通过所述数据融合子系统根据所述路径信息绘制敷设电缆的路径图。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述船载定位子系统包括若干水面处理器和水面信号复合器，所述若干水面处理器用于采集各水面处理器对应的定位数据，所述水面信号复合器用于对各所述定位数据进行转换后传输至所述数据融合子系统。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水下定位子系统包括若干水下传感器，各所述水下传感器分别用于采集预设水深以下的水下数据。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述水下定位子系统还包括水下控制器和水下信号复合器，所述水下控制器和水下信号复合器与所述水下定位子系统的各所述水下传感器通讯连接，所述水下控制器用于根据所述水下数据调节所述水下定位子系统包括的定位传感器所在的高度，所述水下信号复合器通讯连接于各所述水下传感器以及所述船载定位子系统。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据融合子系统通过以太网通讯协议获取所述水面数据和水下数据，以时间单位为横轴，对所述水面数据和水下数据进行二维平面绘制。


6.根据权利要求1至5任一所述的系统，其特征在于，所述船载定位子系统包括水面GNSS装置、超短基线处理器、电缆检测系统处理器及挖沟敷缆机处理器，所述水下定位子系统包括水下机载GNSS装置、超短基线信标、电缆检测探头及...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂绍平，张定华，严允，罗凌波，宋俊辉，朱迎谷，朱建波，匡光超，胡斌炜，徐蕾，王勇，万耀辉，
申请(专利权)人：上海中车艾森迪海洋装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31