海洋地震勘探飞行节点系统技术方案

本发明专利技术属于海洋地震勘探技术和水下机器人集群技术领域，特别涉及海洋地震勘探飞行节点系统。海洋地震勘探飞行节点系统通过若干个可自主移动的微型自主水下机器人搭载地震检波器作为飞行节点，以海底节点模式或走航勘探模式进行海洋地震勘探。完成作业任务后，飞行节点可自主返航并通过水面船舶等母艇进行回收。通过构建基于飞行节点的新型海洋地震勘探系统，可在实现高精度地震勘探能力的同时，提高勘探作业效率，降低作业成本，尤其能够满足面向深远海的海底资源勘探和地质监测等方面的应用。的应用。的应用。

【技术实现步骤摘要】
海洋地震勘探飞行节点系统


[0001]本专利技术属于海洋资源勘探装备技术和水下机器人集群
，特别涉及一种基于水下机器人集群可以采用海底节点勘探模式或走航勘探模式进行海洋地震勘探的飞行节点系统。
技术背景
[0002]海洋占地球面积的71％，是世界各国共同关注的焦点领域。海洋探测是一切海洋开发工作的基础和前导，为海洋科学研究和海洋资源开发服务。在各种探测技术中，地震勘探技术是世界公认的“海洋探测和资源勘探”最重要的技术之一，也是目前在海洋资源勘探过程中应用最广泛的方法之一。
[0003]目前全球油气勘探以拖缆地震(TS)勘探和海底地震(OBS)勘探技术为主。拖缆地震勘探效率高、成本低、应用广泛，但由于震源与接收系统均位于海面，会受到海水介质的干扰，导致勘探精度较低。海底地震勘探技术包括海底节点(OBN)和海底电缆(OBC)地震勘探技术，均需要将采集系统布设至海底，能够实现海底资源的精细勘探。但是，现有海底地震勘探装备受限于作业水深及难以开展大范围施工，导致勘探效率低、成本高，影响了其在深远海海域的推广应用。
[0004]基于飞行节点的海洋地震勘探系统能够提高海底三维地震勘探的成像精度。首先，基于飞行节点的海洋地震勘探系统在近海底勘探能够极大的减少水面的噪声干扰，此外，具有高精度的定位能力，可以精确的到达预设的观测系统，极大的提高了面元精度，获得高质量的信噪比地震数据；而且该系统也可以方便的实施长偏移距、宽方位地震数据采集，降低采集脚印对后期资料处理解释的影响，因而在后期地震数据处理时能够极大提升成像的精度。
[0005]其次，飞行节点具有自主航行功能，能够在水面布放后自主抵达作业海域执行坐底勘探或编队走航勘探任务。完成勘探作业后，还能够自主返航，全过程不需要人工干预和水下施工，能够在保证勘探精度的同时，大幅提高在深远海海域的作业效率，降低海底资源勘探的成本。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于水下机器人集群可以海底节点勘探模式或走航勘探模式进行海洋地震勘探的飞行节点系统。。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：海洋地震勘探飞行节点系统，包括若干个可自主移动的飞行节点，形成预定海底观测阵型或近海底航行编队；
[0008]所述飞行节点为设有勘探装置的水下机器人，用于与母艇及其他飞行节点进行相互通信和定位，通过自主航行的方式到达海底观测阵型或近海底密集编队中的设定位置，并通过勘探装置进行海洋地震勘探作业。
[0009]所述勘探装置为地震检波器。
[0010]所述勘探装置为内部设有水听器阵列的拖缆，所述拖缆与水下机器人艉部连接。
[0011]当采用走航勘探模式时，所述近海底航行编队为线性阵型：多个飞行节点构成线性阵列，且位于同一高度，任意相邻两个飞行节点之间的间距相等。
[0012]当采用走航勘探模式时，所述近海底航行编队为行列阵型：多个飞行节点构成行列矩阵，且位于同一高度，且在行或列中、任意相邻两个飞行节点之间的间距相等。
[0013]当采用海底节点勘探模式时，所述预定海底观测阵型根据勘探任务设定。
[0014]海洋地震勘探方法，包括以下步骤：
[0015]所有飞行节点通过水面母船布放，每台飞行节点通过自主航行的方式在海底的预定位置坐底，所有飞行节点在海底形成预定观测阵型；
[0016]当采用地震勘探应用模式时，飞行节点坐底后进行海底资源勘探：飞行节点接收震源到达海底并穿透海底地层时产生反射波并记录，然后自主返航至水面并由母艇回收，以对所有飞行节点记录的数据进行回收和处理；
[0017]当采用4D海底监测应用模式时，飞行节点坐底后在设定期间、在海底坐底进行原位4D海底地质和资源监测：每台飞行节点通过地震检波器采集海底地震监测数据，完成预定4D海底监测作业任务后，飞行节点自主返航至水面并由母艇回收，以对所有飞行节点记录的监测数据进行回收和处理；
[0018]在海底节点模式下，飞行节点在完成一个区域的海底地震勘探任务后，可以自主航行至另一个区域坐底并继续执行海底地震勘探任务；
[0019]当采用走航勘探模式时，所有飞行节点以近海底航行编队的形式在近海底处且跟随着水面或水下震源自主航行。
[0020]对所有飞行节点记录的监测数据进行回收和处理后，根据所有勘探数据构成勘探区域的地震数据。
[0021]本专利技术具有以下有益效果和优点：
[0022]海洋地震勘探飞行节点系统通过若干个可自主移动的微型自主水下机器人搭载地震检波器作为飞行节点(flying nodes)。在海底节点勘探模式下，每台飞行节点均可通过自主航行的方式在海底的预定位置坐底，所有飞行节点在海底以预定观测阵型构成海底地震勘探采集系统，可以与水面或水下震源协同开展海底资源勘探，也可长期坐底进行4D海底地质和资源监测。在走航勘探模式下，所有飞行节点以密集编队的形式贴近海底且跟随着震源自主航行，飞行节点可以基于载体上搭载的地震检波器进行勘探，也可在艉部拖曳一段内部设有水听器阵列的拖缆，通过这一方式代替传统的水面船舶拖缆地震勘探方式，在保证勘探效率的同时提高勘探精度。以上任何勘探作业模式下的飞行节点系统在完成作业任务后，可自主返航并通过水面船舶等母艇进行回收。通过构建基于飞行节点的新型海洋地震勘探系统，可在实现高精度地震勘探能力的同时，提高勘探作业效率，降低作业成本，尤其能够满足面向深远海的海底资源勘探和地质监测等方面的应用。
附图说明
[0023]图1为海底地震勘探飞行节点系统海底节点勘探工作模式示意图；
[0024]图2为海底地震勘探飞行节点系统走航勘探工作模式示意图；
[0025]图3为海底节点勘探的作业示例；
[0026]图4为走航勘探的作业示例；
[0027]图5为勘探作业模式分类；
[0028]图中：1为飞行节点，2为海底阵型，3为近海底航行编队。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体示例对本专利技术进行详细描述。
[0030]海洋地震勘探飞行节点系统通过若干个可自主移动的微型自主水下机器人搭载地震检波器作为飞行节点，飞行节点的数量根据具体勘探作业任务确定，飞行节点系统通过海底节点勘探模式或走航勘探模式进行海洋地震勘探作业。
[0031]在海底节点勘探模式下，每台飞行节点均可通过自主航行的方式在海底的预定位置坐底，所有飞行节点在海底以预定阵型构成海底地震勘探系统，可以与水面或水下震源协同开展海底资源勘探，也可长期坐底进行4D海底地质和资源监测。飞行节点在完成一个区域的海底地震勘探任务后，可以自主航行至另一个区域坐底并继续执行海底地震勘探任务；也可以自主返航至水面通过水面船舶等母艇进行载体回收，并且回收海底地震勘探数据。
[0032]进行海底勘探的飞行节点(1)数量以及海底部署位置根据勘探海域的面积、地形和勘探精度等因素确定。所有飞行节点(1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.海洋地震勘探飞行节点系统，其特征在于，包括若干个可自主移动的飞行节点，形成预定海底观测阵型或近海底航行编队；所述飞行节点为设有勘探装置的水下机器人，用于与母艇及其他飞行节点进行相互通信和定位，通过自主航行的方式到达海底观测阵型或近海底密集编队中的设定位置，并通过勘探装置进行海洋地震勘探作业。2.根据权利要求1所述的海洋地震勘探飞行节点系统，其特征在于，所述勘探装置为地震检波器。3.根据权利要求1所述的海洋地震勘探飞行节点系统，其特征在于，所述勘探装置为内部设有水听器阵列的拖缆，所述拖缆与水下机器人艉部连接。4.根据权利要求1所述的海洋地震勘探飞行节点系统，其特征在于，当采用走航勘探模式时，所述近海底航行编队为线性阵型：多个飞行节点构成线性阵列，且位于同一高度，任意相邻两个飞行节点之间的间距相等。5.根据权利要求1所述的海洋地震勘探飞行节点系统，其特征在于，当采用走航勘探模式时，所述近海底航行编队为行列阵型：多个飞行节点构成行列矩阵，且位于同一高度，且在行或列中、任意相邻两个飞行节点之间的间距相等。6.根据权利要求1所述的海洋地震勘探飞行节点系统，其特征在于，当采用海底节点勘探模式时，所述预定海底观测...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨翊，胡志强，范传智，庞国富，王志超，周星群，傅殿友，郑权，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：