採集施工定位系統和方法與流程

2023-06-15 08:29:21

本公開涉及地震勘探與開發領域，具體涉及一種基於(UWB)超寬帶定位的採集施工定位系統和方法。

背景技術：

在地震勘探與開發領域，採集施工中需要對採集設備做定位。現有技術中通常基於GPS定位裝置來進行定位，但常用的GPS通常有5到10米的誤差，這一誤差導致記錄位置不精確，從而影響到項目中的結果。而目前許多地震採集項目，特別是四維(時延)地震項目，需要將不同時間段的地震數據進行比對，對定位精度要求高。因此需要一種提高採集設備的定位精度的方案。

技術實現要素：

本公開介紹了一種採集施工定位系統和方法，其在地震勘探中基於超寬帶(UWB)定位對採集設備進行定位，提高了定位的精確度。

一方面提出了一種採集施工定位系統，其在地震勘探中基於超寬帶(UWB)定位對採集設備進行定位，該系統包括：區域定位UWB傳感器單元，設置在採集區域的基準位置；UWB標籤單元，裝配在採集設備上；以及主控單元，被配置為根據UWB標籤單元的信號到達至少兩個區域定位UWB傳感器單元的時間差和到達角度來確定裝配有所述UWB標籤單元的採集設備的位置。

另一方面提供了一種採集施工定位方法，其在地震勘探中基於超寬帶(UWB)定位對採集設備進行定位，該方法包括：接收來自區域定位UWB傳感器單元的信息，該信息表示UWB標籤單元的信號到達至少兩個區域定位UWB傳感器單元 的時間差和到達角度；以及根據所述信息確定裝配有所述UWB標籤單元的採集設備的位置。其中，區域定位UWB傳感器單元設置在採集區域的基準位置，UWB標籤單元裝配在採集設備上。

本公開的各個方面能夠在地震勘探中基於超寬帶(UWB)定位對採集設備進行定位，提高了定位的精確度。

附圖說明

通過結合附圖對本公開示例性實施方式進行更詳細的描述，本公開的上述以及其它目的、特徵和優勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施方式中，相同的參考標號通常代表相同部件。

圖1示出了根據本公開的一個實施例的基於超寬帶(UWB)的採集施工定位系統的示意性結構圖。

圖2示出了區域定位UWB傳感器單元示意性結構框圖。

圖3示出了UWB標籤單元示意性結構框圖。

圖4示出了根據本公開的一個實施例的由區域定位UWB傳感器單元構成的虛擬網格的示意圖。

圖5示出了根據本公開的一個實施例的基於超寬帶(UWB)的採集施工定位方法的流程圖。

圖6示出了根據本公開的一個應用示例的示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優選實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這裡闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，並且能夠將本公開的範圍完整地傳達給本領域的技術人員。

第一實施例

參見圖1，其示出了根據本公開的實施例的一種在地震勘探中基於超寬帶(UWB)的採集施工定位系統的示意性結構圖，在該實施例中，該系統包括：

區域定位UWB傳感器單元101，設置在採集區域的基準位置，

UWB標籤單元102，裝配在採集設備上；以及

主控單元103，被配置為根據UWB標籤單元的信號到達至少兩個區域定位UWB傳感器單元的時間差和到達角度來確定裝配有UWB標籤單元的採集設備的位置。

本實施例通過利用基於超寬帶(UWB)的採集施工定位系統，提高了定位的精度。

本領域技術人員應理解，圖1中所示出的部件數量和位置關係等細節僅僅是示例性的，而並非意在限制本發明。

在一個示例中，區域定位UWB傳感器單元101可以採用本領域技術人員已知的區域定位UWB傳感器單元。圖2給出了常見的區域定位UWB傳感器單元101的結構示意圖，其可包括無線信號發射單元、無線信號接收單元、時間同步器，網絡模塊和控制模塊等模塊。UWB標籤單元102可以採用本領域技術人員已知的UWB標籤單元，圖3給出了常見的UWB標籤單元的結構示意圖，其可包括無線信號發射單元、無線信號接收單元、控制模塊等模塊。本領域技術人員應理解，圖2和圖3的目的僅在於示例性地展示常見的區域定位UWB傳感器單元和UWB標籤單元的結構框圖，而並非意在限制本發明。

區域定位UWB傳感器單元

本實施例中，區域定位UWB傳感器單元可被設置在採集區域的基準位置上，其放置位置的大地坐標可由人工測量，並作為整個系統的基準位置。

在一個示例中，區域定位UWB傳感器單元的數量可以為至少3個，區域定位UWB傳感器單元放置位置構成的外接多邊形可包圍實際採集區域。

在一個示例中，一部分區域定位UWB傳感器單元還可被設置在採集區域內，其作用相當於設置在基準位置的區域定位UWB傳感器單元的信號中繼裝置，以 增強信號強度，這種設置方式適用於採集區域內存在信號衰減因素(例如有阻擋無線信號的物體)的場景。設置在採集區域內區域定位UWB傳感器單元可不參與定位計算。

UWB標籤單元

本實施例中，UWB標籤單元可以根據本領域技術人員已知的任意手段裝配在採集設備上。例如通過在UWB標籤單元背面設置粘性體(例如不乾膠)或者磁性體等，以裝配在採集設備表面。本領域技術人員應理解，以上所列出的僅僅是示例，並非是窮舉了所有的UWB標籤單元裝配在採集設備上的方式。

在一個示例中，UWB標籤單元保持不被金屬體覆蓋或包裹以保證信號的傳輸。

主控單元

本實施例中，利用主控單元確定裝配有UWB標籤單元的採集設備的位置。例如，可以根據UWB標籤單元的信號到達至少兩個區域定位UWB傳感器單元的時間差和到達角度來確定UWB標籤單元的位置，從而確定裝配有所述UWB標籤單元的採集設備的位置。確定UWB標籤單元的位置的具體計算方式可採用本領域技術人員已知的手段進行。

在一個示例中，主控單元還可用於對區域定位UWB傳感器單元進行組網，例如利用TCP/IP協議進行組網，以進行實時通信。在一個示例中，由UWB標籤單元將信號傳遞給至少兩個區域定位UWB傳感器單元，再由區域定位UWB傳感器單元將信號的到達時間差和到達角度信息傳遞給主控單元進行處理以實現定位。通信和處理可基於網絡實時進行，以實現實時定位。

在一個示例中，主控單元還可配置為制定採集區域的範圍以及檢查區域定位UWB傳感器單元和UWB傳感器單元等設備的連接狀態。

在本實施例的一個示例中，區域定位UWB傳感器單元還可用於構建虛擬的矩形網格，網格的縱間隔和橫間隔中的一個為線距離，另一個為道距離，以進一步輔助定位。在該示例中，主控單元還被配置為：判斷在網格的交叉點的閾 值距離範圍內是否存在唯一的UWB標籤單元，在判斷為是的情況下，將該唯一的UWB標籤單元所在的採集設備的位置確定為該交叉點所指示的位置。在另一示例中，在判斷為否的情況下，主控單元可提供指示以用於調整該採集設備的位置，例如主控單元可指示採集設備與相應交叉點的相對位置，或指示採集設備應移動調整的距離和方向等。在通過人工或其他手段調整該採集設備的位置之後，主控單元可重新執行判斷在網格的交叉點的閾值距離範圍內是否存在唯一的UWB標籤單元的操作以及後續操作，直到將採集設備的位置確定為該交叉點所指示的位置為止。這一過程可稱為「網格匹配」，其能夠將採集設備設置到網格的相應交叉點上。

圖4示出了根據本公開的一個實施例的由區域定位UWB傳感器單元構成的虛擬網格的示意圖。假設該網格在X方向有N個交叉點，Y方向有M個交叉點，每一個網格交叉點坐標為f(Xn,Ym)。

在一個示例中，可定義所確定的每一個UWB標籤單元的坐標為f(Xi,Yj)(其中Xn、Xi和Ym、Yj可皆為大地坐標)。可設定一個閾值距離Diff(在地震勘探領域可設置為0.25米)，判斷在每一個網格交叉點坐標f(Xn,Ym)的閾值距離Diff的範圍內是否有唯一的UWB標籤單元，如果是，則確定該UWB標籤單元所在採集設備的位置為該網格交叉點指示的位置，例如可將此UWB標籤單元或其所在的採集設備的坐標標記為網格交叉點坐標。否則，可根據主控單元提供的指示，通過人工或其他方式調整位置後，返回重新執行判斷，直到所有的UWB標籤單元被標記到相應的網格交叉點坐標上。

第二實施例

圖5示出了根據本發明的另一實施例的一種採集施工定位方法，其在地震勘探中基於超寬帶(UWB)定位對採集設備進行定位，該方法包括：

步驟501，接收來自區域定位UWB傳感器單元的信息，該信息表示UWB標籤單元的信號到達至少兩個區域定位UWB傳感器單元的時間差和到達角度；以及

步驟502，根據所述信息確定裝配有UWB標籤單元的採集設備的位置。

其中，區域定位UWB傳感器單元設置在採集區域的基準位置，UWB標籤單元裝配在採集設備上。

本實施例通過利用基於超寬帶(UWB)的採集施工定位方法，提高了定位的精度。

在一個示例中，該方法還可包括：判斷在網格的交叉點的閾值距離範圍內是否存在唯一的UWB標籤單元，在判斷為是的情況下，將該唯一的UWB標籤單元所在的採集設備的位置確定為該交叉點所指示的位置，其中，所述網格為區域定位UWB傳感器單元構建的虛擬的矩形網格，網格的縱間隔和橫間隔中的一個為地震採集中的線距離，另一個為道距離。

在一個示例中，該方法還可包括：在判斷為否的情況下，提供指示以用於調整該採集設備的位置。

在一個示例中，該方法還可包括：在調整該採集設備的位置之後，重新判斷在網格的交叉點閾值距離範圍內是否存在唯一的UWB標籤單元。

在一個示例中，該方法還可包括：對區域定位UWB傳感器單元進行組網，以進行實時通信。

應用示例

圖6示出了根據本公開的一個應用示例的示意圖，以便於更好的理解本發明。本領域技術人員應理解，以下示例的目的僅為了示例性地說明本發明實施例的有益效果，並不意在將本發明實施例限制於所給出的任何示例。

在該應用示例中，可按照如下方式應用本發明各實施例中的系統或方法。

(1)建立採集區域

可利用多個區域定位UWB傳感器單元建立採集區域，單元的數量可為至少3個，其操作可包括：將區域定位UWB傳感器單元放置在基準點上，並使得區域定位UWB傳感器單元放置點的外接多邊形包圍住實際採集區域。如採集區域內 有阻擋無線信號的物體，可以添加一個或多個區域定位單元來增強信號，增加的區域定位單元可不參與定位計算。區域定位UWB傳感器單元放置點的大地坐標可由人工測量，作為整個系統的基準坐標。區域定位UWB傳感器單元放置好後可以不再移動，如有移動則可重新通過人工測量坐標位置。

(2)裝配UWB標籤單元

將UWB標籤單元裝配到採集設備上，其操作方式可包括：在採集設備表面裝配UWB標籤單元，可保持UWB標籤單元不被金屬物品蓋住或包裹，並打開UWB標籤單元的工作開關。

(3)組建區域網路、設備定位與記錄相關信息

當區域定位UWB傳感器單元和UWB標籤單元都設置完畢後，主控單元即可以進行組網和定位，其流程可包括：將全部區域定位UWB傳感器單元進行組網(例如利用TCP\IP協議進行組網)，並檢測每個區域定位UWB傳感器單元工作狀態是否正常；根據UWB標籤單元到達至少兩個區域定位UWB傳感器單元的信號的到達時間差和到達角度，來定位每個UWB標籤單元的具體位置。

進一步地，可利用區域定位UWB傳感器單元構建虛擬的矩形網格，網格的縱間隔和橫間隔中的一個為地震採集中的線距離，另一個為道距離。可獲得全部UWB標籤單元所在的位置，並進行上文所述的網格匹配處理，並標記上每個UWB標籤單元的坐標信息。可將UWB標籤單元與對應的採集設備做關聯，並記錄到數據伺服器，並在UWB標籤單元位置發生變化時，實時記錄到數據伺服器。

上述技術方案只是本發明的一種實施方式，對於本領域內的技術人員而言，在本發明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限於本發明上述具體實施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是優選的，而並不具有限制性的意義。