CN106255198A - 采集施工定位系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提出了一种采集施工定位系统和方法，其在地震勘探中基于超宽带(UWB)定位对采集设备进行定位，该系统包括：区域定位UWB传感器单元，设置在采集区域的基准位置；UWB标签单元，装配在采集设备上；以及主控单元，被配置为根据UWB标签单元的信号到达至少两个区域定位UWB传感器单元的时间差和到达角度来确定装配有所述UWB标签单元的采集设备的位置。

Description

采集施工定位系统和方法
技术领域
本公开涉及地震勘探与开发领域，具体涉及一种基于(UWB)超宽带定位的采集施工定位系统和方法。
背景技术
在地震勘探与开发领域，采集施工中需要对采集设备做定位。现有技术中通常基于GPS定位装置来进行定位，但常用的GPS通常有5到10米的误差，这一误差导致记录位置不精确，从而影响到项目中的结果。而目前许多地震采集项目，特别是四维(时延)地震项目，需要将不同时间段的地震数据进行比对，对定位精度要求高。因此需要一种提高采集设备的定位精度的方案。
发明内容
本公开介绍了一种采集施工定位系统和方法，其在地震勘探中基于超宽带(UWB)定位对采集设备进行定位，提高了定位的精确度。
一方面提出了一种采集施工定位系统，其在地震勘探中基于超宽带(UWB)定位对采集设备进行定位，该系统包括：区域定位UWB传感器单元，设置在采集区域的基准位置；UWB标签单元，装配在采集设备上；以及主控单元，被配置为根据UWB标签单元的信号到达至少两个区域定位UWB传感器单元的时间差和到达角度来确定装配有所述UWB标签单元的采集设备的位置。
另一方面提供了一种采集施工定位方法，其在地震勘探中基于超宽带(UWB)定位对采集设备进行定位，该方法包括：接收来自区域定位UWB传感器单元的信息，该信息表示UWB标签单元的信号到达至少两个区域定位UWB传感器单元的时间差和到达角度；以及根据所述信息确定装配有所述UWB标签单元的采集设备的位置。其中，区域定位UWB传感器单元设置在采集区域的基准位置，UWB标签单元装配在采集设备上。
本公开的各个方面能够在地震勘探中基于超宽带(UWB)定位对采集设备进行定位，提高了定位的精确度。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本公开的一个实施例的基于超宽带(UWB)的采集施工定位系统的示意性结构图。
图2示出了区域定位UWB传感器单元示意性结构框图。
图3示出了UWB标签单元示意性结构框图。
图4示出了根据本公开的一个实施例的由区域定位UWB传感器单元构成的虚拟网格的示意图。
图5示出了根据本公开的一个实施例的基于超宽带(UWB)的采集施工定位方法的流程图。
图6示出了根据本公开的一个应用示例的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
第一实施例
参见图1，其示出了根据本公开的实施例的一种在地震勘探中基于超宽带(UWB)的采集施工定位系统的示意性结构图，在该实施例中，该系统包括：
区域定位UWB传感器单元101，设置在采集区域的基准位置，
UWB标签单元102，装配在采集设备上；以及
主控单元103，被配置为根据UWB标签单元的信号到达至少两个区域定位UWB传感器单元的时间差和到达角度来确定装配有UWB标签单元的采集设备的位置。
本实施例通过利用基于超宽带(UWB)的采集施工定位系统，提高了定位的精度。
本领域技术人员应理解，图1中所示出的部件数量和位置关系等细节仅仅是示例性的，而并非意在限制本发明。
在一个示例中，区域定位UWB传感器单元101可以采用本领域技术人员已知的区域定位UWB传感器单元。图2给出了常见的区域定位UWB传感器单元101的结构示意图，其可包括无线信号发射单元、无线信号接收单元、时间同步器，网络模块和控制模块等模块。UWB标签单元102可以采用本领域技术人员已知的UWB标签单元，图3给出了常见的UWB标签单元的结构示意图，其可包括无线信号发射单元、无线信号接收单元、控制模块等模块。本领域技术人员应理解，图2和图3的目的仅在于示例性地展示常见的区域定位UWB传感器单元和UWB标签单元的结构框图，而并非意在限制本发明。
区域定位UWB传感器单元
本实施例中，区域定位UWB传感器单元可被设置在采集区域的基准位置上，其放置位置的大地坐标可由人工测量，并作为整个系统的基准位置。
在一个示例中，区域定位UWB传感器单元的数量可以为至少3个，区域定位UWB传感器单元放置位置构成的外接多边形可包围实际采集区域。
在一个示例中，一部分区域定位UWB传感器单元还可被设置在采集区域内，其作用相当于设置在基准位置的区域定位UWB传感器单元的信号中继装置，以增强信号强度，这种设置方式适用于采集区域内存在信号衰减因素(例如有阻挡无线信号的物体)的场景。设置在采集区域内区域定位UWB传感器单元可不参与定位计算。
UWB标签单元
本实施例中，UWB标签单元可以根据本领域技术人员已知的任意手段装配在采集设备上。例如通过在UWB标签单元背面设置粘性体(例如不干胶)或者磁性体等，以装配在采集设备表面。本领域技术人员应理解，以上所列出的仅仅是示例，并非是穷举了所有的UWB标签单元装配在采集设备上的方式。
在一个示例中，UWB标签单元保持不被金属体覆盖或包裹以保证信号的传输。
主控单元
本实施例中，利用主控单元确定装配有UWB标签单元的采集设备的位置。例如，可以根据UWB标签单元的信号到达至少两个区域定位UWB传感器单元的时间差和到达角度来确定UWB标签单元的位置，从而确定装配有所述UWB标签单元的采集设备的位置。确定UWB标签单元的位置的具体计算方式可采用本领域技术人员已知的手段进行。
在一个示例中，主控单元还可用于对区域定位UWB传感器单元进行组网，例如利用TCP/IP协议进行组网，以进行实时通信。在一个示例中，由UWB标签单元将信号传递给至少两个区域定位UWB传感器单元，再由区域定位UWB传感器单元将信号的到达时间差和到达角度信息传递给主控单元进行处理以实现定位。通信和处理可基于网络实时进行，以实现实时定位。
在一个示例中，主控单元还可配置为制定采集区域的范围以及检查区域定位UWB传感器单元和UWB传感器单元等设备的连接状态。
在本实施例的一个示例中，区域定位UWB传感器单元还可用于构建虚拟的矩形网格，网格的纵间隔和横间隔中的一个为线距离，另一个为道距离，以进一步辅助定位。在该示例中，主控单元还被配置为：判断在网格的交叉点的阈值距离范围内是否存在唯一的UWB标签单元，在判断为是的情况下，将该唯一的UWB标签单元所在的采集设备的位置确定为该交叉点所指示的位置。在另一示例中，在判断为否的情况下，主控单元可提供指示以用于调整该采集设备的位置，例如主控单元可指示采集设备与相应交叉点的相对位置，或指示采集设备应移动调整的距离和方向等。在通过人工或其他手段调整该采集设备的位置之后，主控单元可重新执行判断在网格的交叉点的阈值距离范围内是否存在唯一的UWB标签单元的操作以及后续操作，直到将采集设备的位置确定为该交叉点所指示的位置为止。这一过程可称为“网格匹配”，其能够将采集设备设置到网格的相应交叉点上。
图4示出了根据本公开的一个实施例的由区域定位UWB传感器单元构成的虚拟网格的示意图。假设该网格在X方向有N个交叉点，Y方向有M个交叉点，每一个网格交叉点坐标为f(Xn,Ym)。
在一个示例中，可定义所确定的每一个UWB标签单元的坐标为f(Xi,Yj)(其中Xn、Xi和Ym、Yj可皆为大地坐标)。可设定一个阈值距离Diff(在地震勘探领域可设置为0.25米)，判断在每一个网格交叉点坐标f(Xn,Ym)的阈值距离Diff的范围内是否有唯一的UWB标签单元，如果是，则确定该UWB标签单元所在采集设备的位置为该网格交叉点指示的位置，例如可将此UWB标签单元或其所在的采集设备的坐标标记为网格交叉点坐标。否则，可根据主控单元提供的指示，通过人工或其他方式调整位置后，返回重新执行判断，直到所有的UWB标签单元被标记到相应的网格交叉点坐标上。
第二实施例
图5示出了根据本发明的另一实施例的一种采集施工定位方法，其在地震勘探中基于超宽带(UWB)定位对采集设备进行定位，该方法包括：
步骤501，接收来自区域定位UWB传感器单元的信息，该信息表示UWB标签单元的信号到达至少两个区域定位UWB传感器单元的时间差和到达角度；以及
步骤502，根据所述信息确定装配有UWB标签单元的采集设备的位置。
其中，区域定位UWB传感器单元设置在采集区域的基准位置，UWB标签单元装配在采集设备上。
本实施例通过利用基于超宽带(UWB)的采集施工定位方法，提高了定位的精度。
在一个示例中，该方法还可包括：判断在网格的交叉点的阈值距离范围内是否存在唯一的UWB标签单元，在判断为是的情况下，将该唯一的UWB标签单元所在的采集设备的位置确定为该交叉点所指示的位置，其中，所述网格为区域定位UWB传感器单元构建的虚拟的矩形网格，网格的纵间隔和横间隔中的一个为地震采集中的线距离，另一个为道距离。
在一个示例中，该方法还可包括：在判断为否的情况下，提供指示以用于调整该采集设备的位置。
在一个示例中，该方法还可包括：在调整该采集设备的位置之后，重新判断在网格的交叉点阈值距离范围内是否存在唯一的UWB标签单元。
在一个示例中，该方法还可包括：对区域定位UWB传感器单元进行组网，以进行实时通信。
应用示例
图6示出了根据本公开的一个应用示例的示意图，以便于更好的理解本发明。本领域技术人员应理解，以下示例的目的仅为了示例性地说明本发明实施例的有益效果，并不意在将本发明实施例限制于所给出的任何示例。
在该应用示例中，可按照如下方式应用本发明各实施例中的系统或方法。
(1)建立采集区域
可利用多个区域定位UWB传感器单元建立采集区域，单元的数量可为至少3个，其操作可包括：将区域定位UWB传感器单元放置在基准点上，并使得区域定位UWB传感器单元放置点的外接多边形包围住实际采集区域。如采集区域内有阻挡无线信号的物体，可以添加一个或多个区域定位单元来增强信号，增加的区域定位单元可不参与定位计算。区域定位UWB传感器单元放置点的大地坐标可由人工测量，作为整个系统的基准坐标。区域定位UWB传感器单元放置好后可以不再移动，如有移动则可重新通过人工测量坐标位置。
(2)装配UWB标签单元
将UWB标签单元装配到采集设备上，其操作方式可包括：在采集设备表面装配UWB标签单元，可保持UWB标签单元不被金属物品盖住或包裹，并打开UWB标签单元的工作开关。
(3)组建局域网络、设备定位与记录相关信息
当区域定位UWB传感器单元和UWB标签单元都设置完毕后，主控单元即可以进行组网和定位，其流程可包括：将全部区域定位UWB传感器单元进行组网(例如利用TCP\IP协议进行组网)，并检测每个区域定位UWB传感器单元工作状态是否正常；根据UWB标签单元到达至少两个区域定位UWB传感器单元的信号的到达时间差和到达角度，来定位每个UWB标签单元的具体位置。
进一步地，可利用区域定位UWB传感器单元构建虚拟的矩形网格，网格的纵间隔和横间隔中的一个为地震采集中的线距离，另一个为道距离。可获得全部UWB标签单元所在的位置，并进行上文所述的网格匹配处理，并标记上每个UWB标签单元的坐标信息。可将UWB标签单元与对应的采集设备做关联，并记录到数据服务器，并在UWB标签单元位置发生变化时，实时记录到数据服务器。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种采集施工定位系统，其在地震勘探中基于超宽带(UWB)定位对采集设备进行定位，该系统包括：
区域定位UWB传感器单元，设置在采集区域的基准位置，
UWB标签单元，装配在采集设备上；以及
主控单元，被配置为根据UWB标签单元的信号到达至少两个区域定位UWB传感器单元的时间差和到达角度来确定装配有所述UWB标签单元的采集设备的位置。
2.根据权利要求1所述的采集施工定位系统，其中
区域定位UWB传感器单元还被配置为构建虚拟的矩形网格，网格的纵间隔和横间隔中的一个为地震采集中的线距离，另一个为道距离；
主控单元还被配置为：判断在网格的交叉点的阈值距离范围内是否存在唯一的UWB标签单元，在判断为是的情况下，将该唯一的UWB标签单元所在的采集设备的位置确定为该交叉点所指示的位置。
3.根据权利要求2所述的采集施工定位系统，其中，主控单元还被配置为：在判断为否的情况下，提供指示以用于调整该采集设备的位置。
4.根据权利要求3所述的采集施工定位系统，其中，主控单元还被配置为：在调整该采集设备的位置之后，重新判断在网格的交叉点的阈值距离范围内是否存在唯一的UWB标签单元。
5.根据权利要求1所述的采集施工定位系统，其中
主控单元还被配置为将区域定位UWB传感器单元进行组网，以进行实时通信。
6.一种采集施工定位方法，其在地震勘探中基于超宽带(UWB)定位对采集设备进行定位，该方法包括：
接收来自区域定位UWB传感器单元的信息，该信息表示UWB标签单元的信号到达至少两个区域定位UWB传感器单元的时间差和到达角度；以及
根据所述信息确定装配有所述UWB标签单元的采集设备的位置，
其中，区域定位UWB传感器单元设置在采集区域的基准位置，UWB标签单元装配在采集设备上。
7.根据权利要求6所述的采集施工定位方法，还包括
判断在网格的交叉点的阈值距离范围内是否存在唯一的UWB标签单元，在判断为是的情况下，将该唯一的UWB标签单元所在的采集设备的位置确定为该交叉点所指示的位置，
其中，所述网格为区域定位UWB传感器单元构建的虚拟的矩形网格，网格的纵间隔和横间隔中的一个为地震采集中的线距离，另一个为道距离。
8.根据权利要求7所述的采集施工定位方法，还包括
在判断为否的情况下，提供指示以用于调整该采集设备的位置。
9.根据权利要求8所述的采集施工定位方法，还包括：
在调整该采集设备的位置之后，重新判断在网格的交叉点的阈值距离范围内是否存在唯一的UWB标签单元。
10.根据权利要求6所述的采集施工定位方法，还包括
对区域定位UWB传感器单元进行组网，以进行实时通信。
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