[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN112824830A - 水下管道定位方法及装置 - Google Patents

水下管道定位方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112824830A
CN112824830A CN201911147800.5A CN201911147800A CN112824830A CN 112824830 A CN112824830 A CN 112824830A CN 201911147800 A CN201911147800 A CN 201911147800A CN 112824830 A CN112824830 A CN 112824830A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coordinate
target point
positioning device
angle
pipeline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911147800.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112824830B (zh
Inventor
江勇
隋付东
张倩
焦如义
刘艳利
刘厚平
周号
武涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China National Petroleum Corp
China Petroleum Pipeline Engineering Corp
Pipeline Research Institute of CNPC
Original Assignee
China National Petroleum Corp
China Petroleum Pipeline Engineering Corp
Pipeline Research Institute of CNPC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China National Petroleum Corp, China Petroleum Pipeline Engineering Corp, Pipeline Research Institute of CNPC filed Critical China National Petroleum Corp
Priority to CN201911147800.5A priority Critical patent/CN112824830B/zh
Publication of CN112824830A publication Critical patent/CN112824830A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112824830B publication Critical patent/CN112824830B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
    • G01S19/47—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement the supplementary measurement being an inertial measurement, e.g. tightly coupled inertial
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

本公开提供了一种水下管道定位方法及装置，属于管道定位技术领域。基于基准站的精确的第一坐标，通过定位装置的定位及修正，得到水面上任一第一目标点的精确的第四坐标。定位装置在水下信号微弱，不能直接用于定位，使定位装置以该第一目标点为起点向水下移动，并记录位移，当移动至管道上任一第二目标点的正上方的河床上时，通过第四坐标和位移，获取定位装置的坐标，结合该定位装置与第二目标点之间的高度差，获取第二目标点的精确坐标，在管道上标记多个第二目标点，基于每个第二目标点的精确坐标，获取水下管道的路由，相对于使用传统的DGPS定位技术或者水下声定位系统测得的路由，该路由精度比较高，能够满足水下高精度定位的要求。

Description

水下管道定位方法及装置
技术领域
本公开涉及管道定位技术领域，特别涉及一种水下管道定位方法及装置。
背景技术
在水下管道的敷设、维修及风险预判工作中，需要首先对水下管道定位，由于水下环境中的遮掩物或磁场干扰通常会影响卫星信号的传输，无法直接利用DGPS(Differential Global Position System，差分全球定位系统)卫星技术定位水下管道。因此，目前在水下管道定位技术方面普遍使用水下声定位系统。
水下声定位系统是指用水声设备确定水下载体或设备的方位、距离的技术，例如超短基线、短基线以及长基线技术等。
上述通过水下声定位系统来进行水下管道定位方法定位的精度低，无法满足水下高精度定位的要求。
发明内容
本公开实施例提供了一种水下管道定位方法及装置，能够解决目前常用的管道定位方法及装置定位的精度低，无法满足水下高精度定位的要求的问题。
该技术方案如下：
一方面，提供了一种水下管道定位方法，该方法包括：
获取基准站的第一坐标；
对该基准站进行检测，得到该基准站的第二坐标；
获取将该第二坐标修正为该第一坐标所需的修正值；
定位装置漂浮在管道上方水面上的任一第一目标点时，获取该第一目标点的第三坐标；
基于该修正值，对该第三坐标进行修正，得到该第一目标点的第四坐标；
以该第一目标点为起点向水下移动，实时记录位移；
当该定位装置移动至该管道上任一第二目标点的正上方的河床上时，基于该第四坐标、该定位装置的位移和该定位装置与该第二目标点之间的高度差，获取该第二目标点的第五坐标；
基于每个该第二目标点的第五坐标，获取该水下管道的路由。
在一种可能实现方式中，以该第一目标点为起点向水下移动，实时记录位移包括：
以该第一目标点为起点向水下移动；
该陀螺仪实时获取基于第一坐标系的俯仰角、翻滚角以及航向角；
加速度计实时获取基于第一坐标系的加速度；
基于第一坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，根据旋转矩阵，获取第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度；
基于该第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，获取位移。
在一种可能实现方式中，该旋转矩阵为：
Figure BDA0002282694520000021
其中，b为该第一坐标系；n为该第二坐标系；
Figure BDA0002282694520000022
为该旋转矩阵；ψ为绕z轴旋转的角度；θ为绕y轴旋转的角度；
Figure BDA0002282694520000023
为绕x轴旋转的角度。
在一种可能实现方式中，基于该第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，通过下述公式(1)～公式(3)获取位移：
Figure BDA0002282694520000024
Figure BDA0002282694520000025
Figure BDA0002282694520000026
其中，N、E、U分别表示第二坐标系中的三个坐标轴；v表示速度，单位为m/s；a表示加速度，单位为m/s2；S表示位移，单位为m。
在一种可能实现方式中，该定位装置与该第二目标点之间的高度差的获取过程包括：
该定位装置中设有能够感应该管道的磁感应线圈，基于该磁感应线圈的感应信号，该定位装置获取该高度差。
在一种可能实现方式中，该基于该第四坐标、该定位装置的位移和该定位装置与该第二目标点之间的高度差，获取该第二目标点的第五坐标包括：
将该第四坐标和该定位装置的位移相加，得到该定位装置的坐标；
在该定位装置的坐标中，将高度方向上的坐标值与该高度差相减，得到该第五坐标。
在一种可能实现方式中，该第一坐标和该第二坐标之间的修正值为伪距修正值。
在一种可能实现方式中，该修正值用于修正由于大气层延迟、卫星星历或卫星钟产生的误差。
在一种可能实现方式中，获取基准站的第一坐标包括：
接收该基准站中的无线电台发射的该第一坐标。
一方面，提供了一种水下管道定位装置，该定位装置包括：信号接收机、陀螺仪、加速度计及控制单元；
该信号接收机用于接收卫星信号，基于该卫星信号获取坐标；
该陀螺仪用于输出移动过程中的俯仰角、翻滚角以及航向角；
该加速度计能够输出移动过程中的加速度。
本公开实施例提供的方法，基于基准站的精确的第一坐标，通过定位装置的定位及修正，得到水面上任一第一目标点的精确的第四坐标。由于定位装置在水下信号微弱，不能直接用于定位，使该定位装置以该第一目标点为起点向水下移动，并记录位移，当移动至管道上任一第二目标点的正上方的河床上时，通过第四坐标和位移，获取该定位装置的坐标，结合该定位装置与第二目标点之间的高度差，获取第二目标点的精确坐标，在管道上标记多个第二目标点，基于每个第二目标点的精确坐标，获取水下管道的路由，相对于使用传统的DGPS定位技术或者水下声定位系统测得的路由，该路由精度比较高，能够满足水下高精度定位的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种水下管道定位方法的流程图；
图2是本公开实施例提供的一种水下管道定位方法的流程图；
图3是本公开实施例提供的一种水下管道定位过程示意图；
图4是本公开提供的一种水下管道定位装置的定位原理图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种水下管道定位方法的流程图，请参见图1，该方法包括：
101、获取基准站的第一坐标。
102、对该基准站进行检测，得到该基准站的第二坐标。
103、获取将该第二坐标修正为该第一坐标所需的修正值。
104、定位装置漂浮在管道上方水面上的任一第一目标点时，获取该第一目标点的第三坐标。
105、基于该修正值，对该第三坐标进行修正，得到该第一目标点的第四坐标。
106、以该第一目标点为起点向水下移动，实时记录位移。
107、当该定位装置移动至该管道上任一第二目标点的正上方的河床上时，基于该第四坐标、该定位装置的位移和该定位装置与该第二目标点之间的高度差，获取该第二目标点的第五坐标。
108、基于每个该第二目标点的第五坐标，获取该水下管道的路由。
本公开实施例提供的方法，基于基准站的精确的第一坐标，通过定位装置的定位及修正，得到水面上任一第一目标点的精确的第四坐标。由于定位装置在水下信号微弱，不能直接用于定位，使该定位装置以该第一目标点为起点向水下移动，并记录位移，当移动至管道上任一第二目标点的正上方的河床上时，通过第四坐标和位移，获取该定位装置的坐标，结合该定位装置与第二目标点之间的高度差，获取第二目标点的精确坐标，在管道上标记多个第二目标点，基于每个第二目标点的精确坐标，获取水下管道的路由，相对于使用传统的DGPS定位技术或者水下声定位系统测得的路由，该路由精度比较高，能够满足水下高精度定位的要求。
在一种可能实现方式中，以该第一目标点为起点向水下移动，实时记录位移包括：以该第一目标点为起点向水下移动；该陀螺仪实时获取基于第一坐标系的俯仰角、翻滚角以及航向角；加速度计实时获取基于第一坐标系的加速度；基于第一坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，根据旋转矩阵，获取第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度；基于该第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，获取位移。
在一种可能实现方式中，该旋转矩阵为：
Figure BDA0002282694520000051
其中，b为该第一坐标系；n为该第二坐标系；
Figure BDA0002282694520000052
为该旋转矩阵；ψ为绕z轴旋转的角度；θ为绕y轴旋转的角度；
Figure BDA0002282694520000053
为绕x轴旋转的角度。
在一种可能实现方式中，基于该第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，通过下述公式(1)～公式(3)获取位移：
Figure BDA0002282694520000054
Figure BDA0002282694520000055
Figure BDA0002282694520000061
其中，N、E、U分别表示第二坐标系中的三个坐标轴；v表示速度，单位为m/s；a表示加速度，单位为m/s2；S表示位移，单位为m。
在一种可能实现方式中，该定位装置与该第二目标点之间的高度差的获取过程包括：该定位装置中设有能够感应该管道的磁感应线圈，基于该磁感应线圈的感应信号，该定位装置获取该高度差。
在一种可能实现方式中，该基于该第四坐标、该定位装置的位移和该定位装置与该第二目标点之间的高度差，获取该第二目标点的第五坐标包括：将该第四坐标和该定位装置的位移相加，得到该定位装置的坐标；在该定位装置的坐标中，将高度方向上的坐标值与该高度差相减，得到该第五坐标。
在一种可能实现方式中，该第一坐标和该第二坐标之间的修正值为伪距修正值。
在一种可能实现方式中，该修正值用于修正由于大气层延迟、卫星星历或卫星钟产生的误差。
在一种可能实现方式中，获取基准站的第一坐标包括：接收该基准站中的无线电台发射的该第一坐标。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
图2是本公开实施例提供的一种水下管道定位方法的流程图，请参见图2，该方法包括：
201、获取基准站的第一坐标。
其中，该第一坐标为由全球定位系统测得并修正后的三维坐标，该定位装置包括：信号接收机、陀螺仪、加速度计及控制单元。
其中，该管道为一条由陆地延伸到水下，且水下的部分是埋设于河床中的管道。该基准站设置于管道的位于陆地上的部分上。
该基准站是对卫星导航信号进行长期连续观测，并由通信设施将观测数据实时或定时传送至数据中心的地面固定观测站。用于精准确定该点的经度、纬度和高程信息，也即是第一坐标，用于为后续的测量提供精确的基准，以供参照。
该信号接收机用于接收卫星信号，基于该卫星信号获取坐标；该陀螺仪用于输出移动过程中的俯仰角、翻滚角以及航向角；该加速度计能够输出移动过程中的加速度；在控制单元的带动下，该装置沿期望的轨迹行走。
该信号接收机可以是GPS(Global Positioning System，全球定位系统)的接收机，用于接收来自至少3颗卫星的信号，获取该信号接收机距离上述至少3颗卫星的距离，从而得到该信号接收机的坐标，值得注意的是，由信号接收机获得的坐标通常并不准确，需要通过各种方式去除误差，最终才能得到准确的坐标。
陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。主要用于该定位装置在移动时绕各个方向的轴的转动角度。
加速度计是测量运载体线加速度的仪表，由检测质量、支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳体组成。
在一种可能实现方式中，接收该基准站中的无线电台发射的该第一坐标。也即是，该基准站可以是包括：一台GPS接收机和一台无线电台，利用差分GPS定位技术进行观测。GPS接收机获取到第二坐标，并将第二坐标发射给定位装置，由定位装置计算修正值。
或者，基于第二坐标，根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离修正值，并由基准站中的无线电台实时地将这一修正值发送出去，以便后续定位装置中的信号接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站的修正值，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。
在一种可能实现方式中，该基准站也可以仅仅是已知第一坐标的点，在实际操作过程中，通过将定位装置移动到基准站的位置，来获取该基准站的第二坐标，这种方式可以节省建设基准站的费用。
202、对该基准站进行检测，得到该基准站的第二坐标。
根据步骤201中的基准站的结构的不同，该第二坐标可以是由基准站测出并发送给定位装置的，这样可以做到实时检测，实时接收，以便实时计算修正值，使数据的实效性更好，更准确。
该第二坐标也可以是由定位装置移动到基准站的位置来获取，本实施例对通过何种方式获取不作限定。
203、获取将该第二坐标修正为该第一坐标所需的修正值。
差分技术中使用修正值的目的是消除公共误差，提高定位精度。
在一种可能实现方式中，该修正值用于修正由于大气层延迟、卫星星历或卫星钟产生的误差。实际上，引起误差的因素还有很多，在此不再赘述。
在一种可能实现方式中，该第一坐标和该第二坐标之间的修正值为伪距修正值。
具体地，该伪距修正值可以通过下述公式(4)～公式(6)获取：
Figure BDA0002282694520000081
Figure BDA0002282694520000082
Figure BDA0002282694520000083
式中，(X0，Y0，Z0)表示基准站的第一坐标；(Xj,Yj,Zj)表示基准站的第二坐标，也即是测出的各卫星的地心坐标；Rj为每颗卫星每一时刻到基准站的真正距离；
Figure BDA0002282694520000084
为伪距；dρj为伪距的变化率；Δρj为伪距修正值；Δt为观测的时长。
204、定位装置漂浮在管道上方水面上的任一第一目标点时，获取该第一目标点的第三坐标。
其中，该第一目标点可以是位于管道正上方的水面上，距离待测管道越近，则后续定位结果越准确。
该第三坐标的获取过程与定位装置在基准站的位置时，获取基准站的第二坐标的过程相似，在此不再赘述。
由于水下环境中的遮掩物或磁场干扰通常会影响卫星信号的传输，因此定位装置无法在水下直接用于定位。因此，获取第三坐标的目的在于，获取该第一目标点的准确坐标，基于该准确坐标，应用惯性导航系统记录该装置在水下的移动过程，获取该装置位移，从而获取该装置在水下的准确坐标。
205、基于该修正值，对该第三坐标进行修正，得到该第一目标点的第四坐标。
该第四坐标为在第三坐标的基础上，消除各种公共误差所得，较为精确，有利于后续的定位。
具体地，可以通过下述公式(7)和公式(8)来获取该第四坐标：
Figure BDA0002282694520000091
Figure BDA0002282694520000092
其中，
Figure BDA0002282694520000093
和
Figure BDA0002282694520000094
为经改正后的伪距；ρj(t)为伪距；Δρj(t)为伪距修正值；dρj(t-t0)为伪距的变化率；(Xp，Yp，Zp)表示第四坐标；(Xj,Yj,Zj)表示第三坐标；δt为钟差；V1为接收机噪声。
206、以该第一目标点为起点向水下移动，实时获取基于第二坐标系的俯仰角、翻滚角、航向角以及加速度。
位移可以是基于陀螺仪和加速度计所输出的数据计算所得。
其中，该陀螺仪实时获取基于第一坐标系的俯仰角、翻滚角以及航向角；加速度计实时获取基于第一坐标系的加速度；基于第一坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，根据旋转矩阵，获取第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度；基于该第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，获取位移。
上述步骤中的俯仰角、翻滚角以及航向角为该装置相对于坐标系中的三个正交的轴所旋转的角度，而第一坐标系可以是运载体坐标系，也即是该基于该装置本身结构定义的坐标系，第二坐标系可以是导航坐标系，导航坐标是确定运载体位置的每个参数，典型参数为经度和纬度。在实施例中，将地理坐标系作为导航坐标系。地理坐标系是使用三维球面来定义地球表面位置，以实现通过经纬度对地球表面点位引用的坐标系。一个地理坐标系包括角度测量单位、本初子午线和参考椭球体三部分。
具体地，在一种可能实现方式中，该旋转矩阵为：
Figure BDA0002282694520000095
其中，b为该第一坐标系；n为该第二坐标系；
Figure BDA0002282694520000096
为该旋转矩阵；ψ为绕z轴旋转的角度；θ为绕y轴旋转的角度；
Figure BDA0002282694520000097
为绕x轴旋转的角度。
207、基于该第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，获取位移。
具体地，通过下述公式(1)～公式(3)获取位移：
Figure BDA0002282694520000101
Figure BDA0002282694520000102
Figure BDA0002282694520000103
其中，N、E、U分别表示第二坐标系中的三个坐标轴；v表示速度，单位为m/s；a表示加速度，单位为m/s2；S表示位移，单位为m。
在上述步骤中，使用惯性导航系统，计算该定位装置在水下实时的位移情况，为后续的定位过程提供了准确的数据，使定位结果更为精确。
208、当该定位装置移动至该管道上任一第二目标点的正上方的河床上时，基于该第四坐标、该定位装置的位移和该定位装置与该第二目标点之间的高度差，获取该第二目标点的第五坐标。
其中，该定位装置可以是在第一目标点的基础上，沿竖直方向向下移动到河床上，恰好位于管道的正上方。或者沿着其他路径移动至的管道的任意一点的正上方。
图3是本公开实施例提供的一种水下管道定位过程示意图，请参见图3，在实际操作过程中，该定位装置的行走路径可以是，水面上任一第一目标点，竖直下落至河床，在管道正上方沿河床行走一段距离，上升至水面；重复上述步骤。每一次上升至水面，都能获取到准确的坐标，因此使后续获取到的每第二目标点的坐标都更为精确。
在一种可能实现方式中，该定位装置与该第二目标点之间的高度差的获取过程包括：该定位装置中设有能够感应该管道的磁感应线圈，基于该磁感应线圈的感应信号，该定位装置获取该高度差。
该高度差用于与得到的定位装置的坐标叠加，得到管道上的第二目标点的实际坐标。该高度差还可以通过其他方式获取，本实施例对此不作限定。
在一种可能实现方式中，该基于该第四坐标、该定位装置的位移和该定位装置与该第二目标点之间的高度差，获取该第二目标点的第五坐标包括：将该第四坐标和该定位装置的位移相加，得到该定位装置的坐标；在该定位装置的坐标中，将高度方向上的坐标值与该高度差相减，得到该第五坐标。
上述过程消除了该装置在水下移动的过程中可能产生的误差，也消除了该装置所在的河床与管道实际位置之间的高度差，使得到的第五坐标更为精确。
209、基于每个该第二目标点的第五坐标，获取该水下管道的路由。
在实际操作过程中，在管道上标记多个第二目标点，基于每个第二目标点的精确坐标，获取水下管道的路由，该路由精度比较高，能够满足水下高精度定位的要求。其中，路由是指从管线的起点到通往每个目的地的路径，即管线的走向位置。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
本公开实施例提供的方法，基于基准站的精确的第一坐标，通过定位装置的定位及修正，得到水面上任一第一目标点的精确的第四坐标。由于定位装置在水下信号微弱，不能直接用于定位，使该定位装置以该第一目标点为起点向水下移动，并记录位移，当移动至管道上任一第二目标点的正上方的河床上时，通过第四坐标和位移，获取该定位装置的坐标，结合该定位装置与第二目标点之间的高度差，获取第二目标点的精确坐标，在管道上标记多个第二目标点，基于每个第二目标点的精确坐标，获取水下管道的路由，相对于使用传统的DGPS定位技术或者水下声定位系统测得的路由，该路由精度比较高，能够满足水下高精度定位的要求。
图4是本公开提供的一种水下管道定位装置的定位原理图，请参见图4，该定位装置包括：信号接收机401、陀螺仪402、加速度计403及控制单元404；
该信号接401收机用于接收卫星信号，基于该卫星信号获取坐标；
该陀螺仪402用于输出移动过程中的俯仰角、翻滚角以及航向角；
该加速度计403能够输出移动过程中的加速度。
本公开实施例提供的装置，基于基准站的精确的第一坐标，通过定位装置的定位及修正，得到水面上任一第一目标点的精确的第四坐标。由于定位装置在水下信号微弱，不能直接用于定位，使该定位装置以该第一目标点为起点向水下移动，并记录位移，当移动至管道上任一第二目标点的正上方的河床上时，通过第四坐标和位移，获取该定位装置的坐标，结合该定位装置与第二目标点之间的高度差，获取第二目标点的精确坐标，在管道上标记多个第二目标点，基于每个第二目标点的精确坐标，获取水下管道的路由，相对于使用传统的DGPS定位技术或者水下声定位系统测得的路由，该路由精度比较高，能够满足水下高精度定位的要求。
上述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下管道定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取基准站的第一坐标；
对所述基准站进行检测，得到所述基准站的第二坐标；
获取将所述第二坐标修正为所述第一坐标所需的修正值；
定位装置漂浮在管道上方水面上的任一第一目标点时，获取所述第一目标点的第三坐标；
基于所述修正值，对所述第三坐标进行修正，得到所述第一目标点的第四坐标；
以所述第一目标点为起点向水下移动，实时记录位移；
当所述定位装置移动至所述管道上任一第二目标点的正上方的河床上时，基于所述第四坐标、所述定位装置的位移和所述定位装置与所述第二目标点之间的高度差，获取所述第二目标点的第五坐标；
基于每个所述第二目标点的第五坐标，获取所述水下管道的路由。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述第一目标点为起点向水下移动，实时记录位移包括：
以所述第一目标点为起点向水下移动；
所述陀螺仪实时获取基于第一坐标系的俯仰角、翻滚角以及航向角；
加速度计实时获取基于第一坐标系的加速度；
基于第一坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，根据旋转矩阵，获取第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度；
基于所述第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，获取位移。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述旋转矩阵为：
Figure FDA0002282694510000011
其中，b为所述第一坐标系；n为所述第二坐标系；
Figure FDA0002282694510000012
为所述旋转矩阵；ψ为绕z轴旋转的角度；θ为绕y轴旋转的角度；
Figure FDA0002282694510000013
为绕x轴旋转的角度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第二坐标系中的俯仰角、翻滚角、航向角和加速度，通过下述公式(1)～公式(3)获取位移：
Figure FDA0002282694510000021
Figure FDA0002282694510000022
Figure FDA0002282694510000023
其中，N、E、U分别表示第二坐标系中的三个坐标轴；v表示速度，单位为m/s；a表示加速度，单位为m/s2；S表示位移，单位为m。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位装置与所述第二目标点之间的高度差的获取过程包括：
所述定位装置中设有能够感应所述管道的磁感应线圈，基于所述磁感应线圈的感应信号，所述定位装置获取所述高度差。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第四坐标、所述定位装置的位移和所述定位装置与所述第二目标点之间的高度差，获取所述第二目标点的第五坐标包括：
将所述第四坐标和所述定位装置的位移相加，得到所述定位装置的坐标；
在所述定位装置的坐标中，将高度方向上的坐标值与所述高度差相减，得到所述第五坐标。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一坐标和所述第二坐标之间的修正值为伪距修正值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正值用于修正由于大气层延迟、卫星星历或卫星钟产生的误差。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取基准站的第一坐标包括：
接收所述基准站中的无线电台发射的所述第一坐标。
10.一种水下管道定位装置，其特征在于，所述定位装置包括：信号接收机、陀螺仪、加速度计及控制单元；
所述信号接收机用于接收卫星信号，基于所述卫星信号获取坐标；
所述陀螺仪用于输出移动过程中的俯仰角、翻滚角以及航向角；
所述加速度计能够输出移动过程中的加速度。
CN201911147800.5A 2019-11-21 2019-11-21 水下管道定位方法 Active CN112824830B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911147800.5A CN112824830B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 水下管道定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911147800.5A CN112824830B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 水下管道定位方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112824830A true CN112824830A (zh) 2021-05-21
CN112824830B CN112824830B (zh) 2023-08-22

Family

ID=75907289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911147800.5A Active CN112824830B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 水下管道定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112824830B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115462338A (zh) * 2022-09-15 2022-12-13 北京工商大学 一种复杂水域用水产养殖精量投饵船及其控制方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1547039A (zh) * 2003-12-16 2004-11-17 中国测绘科学研究院 无高稳定频标的水下gps定位导航方法及其系统
CN101470190A (zh) * 2007-12-26 2009-07-01 中国科学院声学研究所 一种水面载体的综合定位装置和方法
CN104197927A (zh) * 2014-08-20 2014-12-10 江苏科技大学 水下结构检测机器人实时导航系统及方法
CN104535063A (zh) * 2014-11-27 2015-04-22 哈尔滨工程大学 一种海底油气管道检测定位系统地理坐标补偿方法
CN106197409A (zh) * 2016-06-22 2016-12-07 天津大学 一种海底管道三维地理坐标测量方法
CN107192983A (zh) * 2017-07-04 2017-09-22 深圳潜行创新科技有限公司 一种观测水下潜航器相对位置的装置、方法和系统
CN107228662A (zh) * 2017-06-05 2017-10-03 哈尔滨工程大学 一种基于管道连接器的小径管道定位装置及定位方法
US10043076B1 (en) * 2016-08-29 2018-08-07 PerceptIn, Inc. Visual-inertial positional awareness for autonomous and non-autonomous tracking
US20190011565A1 (en) * 2017-07-10 2019-01-10 3D at Depth, Inc. Underwater optical positioning systems and methods
CN110006433A (zh) * 2019-04-22 2019-07-12 哈尔滨工程大学 海底油气管检测机器人的组合导航定位系统及方法
CN110383104A (zh) * 2017-03-03 2019-10-25 塞佩姆股份公司 用于计算两个水下兴趣点之间的距离、滚转姿态和俯仰姿态以及相对取向的组合计量方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1547039A (zh) * 2003-12-16 2004-11-17 中国测绘科学研究院 无高稳定频标的水下gps定位导航方法及其系统
CN101470190A (zh) * 2007-12-26 2009-07-01 中国科学院声学研究所 一种水面载体的综合定位装置和方法
CN104197927A (zh) * 2014-08-20 2014-12-10 江苏科技大学 水下结构检测机器人实时导航系统及方法
CN104535063A (zh) * 2014-11-27 2015-04-22 哈尔滨工程大学 一种海底油气管道检测定位系统地理坐标补偿方法
CN106197409A (zh) * 2016-06-22 2016-12-07 天津大学 一种海底管道三维地理坐标测量方法
US10043076B1 (en) * 2016-08-29 2018-08-07 PerceptIn, Inc. Visual-inertial positional awareness for autonomous and non-autonomous tracking
CN110383104A (zh) * 2017-03-03 2019-10-25 塞佩姆股份公司 用于计算两个水下兴趣点之间的距离、滚转姿态和俯仰姿态以及相对取向的组合计量方法
CN107228662A (zh) * 2017-06-05 2017-10-03 哈尔滨工程大学 一种基于管道连接器的小径管道定位装置及定位方法
CN107192983A (zh) * 2017-07-04 2017-09-22 深圳潜行创新科技有限公司 一种观测水下潜航器相对位置的装置、方法和系统
US20190011565A1 (en) * 2017-07-10 2019-01-10 3D at Depth, Inc. Underwater optical positioning systems and methods
CN110006433A (zh) * 2019-04-22 2019-07-12 哈尔滨工程大学 海底油气管检测机器人的组合导航定位系统及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115462338A (zh) * 2022-09-15 2022-12-13 北京工商大学 一种复杂水域用水产养殖精量投饵船及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112824830B (zh) 2023-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6768959B2 (en) Apparatus and method for accurate pipeline surveying
US9372255B2 (en) Determining a position of a submersible vehicle within a body of water
CN102506857B (zh) 一种基于双imu/dgps组合的相对姿态测量实时动态滤波方法
JP5673071B2 (ja) 位置推定装置及びプログラム
US8630804B2 (en) Method for geolocating an object by multitelemetry
JP2020500303A (ja) オフショアｇｎｓｓ基準局装置、オフショアｇｎｓｓ測位システム、および測位基準データオフショアを生成する方法
US11428823B2 (en) Methods, apparatuses, and computer programs for estimating the heading of an axis of a rigid body
CN103399326B (zh) 一种gnss动态测量精度检验系统及方法
CN104316045A (zh) 一种基于sins/lbl的auv水下交互辅助定位系统及定位方法
JP2000506604A (ja) 改良された車両ナビゲーションシステム及びその方法
JP2012207919A (ja) 異常値判定装置、測位装置、及びプログラム
JP2011149720A (ja) 測量システム
CN109085655B (zh) 一种水下平台重力测量方案与验证方法
KR101700044B1 (ko) 복수의 gps 수신기 및 음향 측심기를 이용한 3차원 수중 지형정보 측량 시스템 및 방법
CN104049269A (zh) 一种基于激光测距和mems/gps组合导航系统的目标导航测绘方法
CN105241442B (zh) 基于“虚拟短基线”定位系统的惯导/水声组合导航方法
US12061275B2 (en) Enhancing sensitivity to reflected GNSS signals
Nebot Sensors used for autonomous navigation
JP2012098185A (ja) 方位角推定装置及びプログラム
CN102128618B (zh) 主动式动态定位方法
CN202928583U (zh) 一种海洋钻井平台姿态监控及定位装置
CN112824830B (zh) 水下管道定位方法
JP5994237B2 (ja) 測位装置及びプログラム
CN117870687A (zh) 一种auv水下组合导航定位系统和实现方法
KR200303737Y1 (ko) 이동식 gps 지형 측량 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant