[发明专利]基于ROV前视声纳的深水海底设备精确定位布放方法

说明书

本发明涉及一种基于ROV前视声纳的深水海底设备精确定位布放方法，包括：主节点布放；设定水下基准点；施工船移位；次节点或水下监测设备的测向、测距；根据布放规划，确认是否还有未被布放的次节点或水下监测设备，若还有未被布放的次节点或水下监测设备，重新执行之前步骤，直至所有次节点或水下监测设备均已布放。本发明的有益效果是降低工程建设成本，施工操作简便，定位效果直观，定位精度高。

技术领域

本发明涉及水下精确定位布放领域，特别涉及基于ROV前视声纳的深水海底设备精确定位布放方法。

背景技术

海底观测网络系统通常是指由岸基站、光电复合缆、水下设备(包括主节点、次节点以及水下监测设备)组成的能够对海底区域进行长期实时探测、传输数据、采集分析样品以及进行原位实验的自动网络系统，是国际海洋界公认的人类探测海洋的第三个观测平台。其中主节点的主要功能为高压转中压电能变换与光信号传输，次节点主要功能为中压转低压电能变换与数据传输，水下监测设备由不同类型水下监测传感设备组成。水下各设备的连接方式为：主节点与光电复合缆连接；主、次节点与水下监测设备之间采用水下机器人ROV操作湿插拔延长缆连接，该接驳方式可实现水下观测设备的灵活增减、升级、扩展与维护等功能。主、次节点以及水下监测设备的信号传输方式通过以太网通信方式传输，而现有以太网电信号链路的传输距离极限为100米，因此实际应用中水下组网电信号湿插拔延长缆的长度通常选为50-80米。由于虑及水下设备内部连接固定、电缆弯曲等情况，水下组网不同设备两两之间距离应在30-50米以内范围，并考虑水下组网设备接驳设备较多，因此对水下精确定位布放要求带来极大的挑战。

根据以上定位布放作业需求，在施工中需要获取两目标或多目标在相对坐标系的实时位置关系和分米级的定位精度，即相对坐标系下的高精度定位作业。目前，由于水下光传输距离限制，水下工程中通常采用声学手段进行水下定位。水声定位系统按基线长度分为长基线定位系统、短基线定位系统及超短基线定位系统三类。长基线定位系统的优点是定位精度与水深无关，在较大的范围内可以达到较高的相对定位精度；但其缺点是系统复杂、操作繁琐、费用昂贵，且需要长时间布设和回收海底声基阵，并需对海底声基阵校准测量，因此如采用长基线定位布放将大大增加水下工程的建设成本。短基线和超短基线定位系统的优点是系统的构成简单、操作方便、不需要组建水下基线阵；但缺点是水下定位精度与水深和工作距离严重相关，随着水深增加即工作距离增加，定位精度也随之明显下降，如行业内标杆产品——法国IXBLUE公司的Posidonia6000型长程超短基线定位系统的实际使用定位精度：不超过工作斜距离的0.5％，则意味着对于2000米的深水海底定位，其实际水下定位误差应大于10米。因此在深水条件下，现有的基于短基线/超短基线存在水下定位精度较差，水下作业时间长等缺点，且随着主节点附件组网设备的增加，采用短基线/超短基线水声定位方式还易导致不同水下设备的ROV湿插拔电缆相互叠压、交叉，进而导致后期维护困难等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的水声定位系统成本高，或精度较差的缺陷，从而提供一种能够简单、方便的定位布放方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于ROV前视声纳的深水海底设备精确定位布放方法，包括：

步骤1)、主节点布放；该步骤进一步包括：

施工船在主节点布放位置附近开启动力定位模式，通过释放器吊放与海缆连接的主节点；ROV开启摄像头与主节点同步下潜以监视水下吊放状态，待主节点至海底附近时，ROV潜至海床，确认海床情况和吊放状态，施工船启动释放器释放主节点，主节点着床；ROV抵近观测主节点着床状态；

步骤2)、设定水下基准点；该步骤进一步包括：

将ROV移动到主节点的后方数米处，平稳坐底；开启ROV前部前视声纳进行扫描，若主节点出现在ROV前视声纳扫描视图5米范围内，将主节点作为水下设备布放位置定位与距离测量的基准点；

步骤3)、施工船移位；该步骤进一步包括：