CN109061702A - 一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统 - Google Patents

一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109061702A
CN109061702A CN201810993232.XA CN201810993232A CN109061702A CN 109061702 A CN109061702 A CN 109061702A CN 201810993232 A CN201810993232 A CN 201810993232A CN 109061702 A CN109061702 A CN 109061702A
Authority
CN
China
Prior art keywords
towboat
floating support
support mounting
highly redundant
gps
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.)
Pending
Application number
CN201810993232.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王鹏
田新亮
吴骁
李欣
卢文月
郭孝先
杨立军
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.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
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 Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201810993232.XA priority Critical patent/CN109061702A/zh
Publication of CN109061702A publication Critical patent/CN109061702A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G01S19/43—Determining position using carrier phase measurements, e.g. kinematic positioning; using long or short baseline interferometry
    • G01S19/44—Carrier phase ambiguity resolution; Floating ambiguity; LAMBDA [Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment] method
    • 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
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G01S19/49—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，涉及船舶与海洋工程技术领域，所述测量系统采用高冗余设计，包括主系统、备用系统1、备用系统2和RTK基站，所述主系统和备用系统1用于拖船精确位置、精确航向和姿态信息的测量，所述备用系统2用于拖船位置信息的测量，所述RTK基站用于站点坐标、伪距观测量、载波相位观测量、卫星跟踪状态等信息的测量，所述RTK基站与主系统、备用系统1和备用系统2之间通过无线方式进行通讯。本发明可有效应对海上浮托安装作业时的各种突发情况，提高系统测量稳定性和可靠性。

Description

一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统
技术领域
本发明涉及船舶与海洋工程技术领域，尤其涉及一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统。
背景技术
浮托安装现已经成为海上大型平台上部组块安装的主流方法，相比较于传统的海上吊装，浮托安装具有成本低，作业时间短，起重能力大，适用范围广等特点。但要确保搭载上万吨平台上部组块的拖船安全驶入两侧间隙只有几厘米的导管架中间，安装作业难度大，风险高，一旦发生事故，损失惨重。
为了使浮托安装作业顺利完成，需要对安装作业过程中拖船以及平台上部组块的运动的位置信息进行实时的监控，为现场安装指挥提供实时参考数据及监控画面。这就需要一套用于浮托安装过程中拖船运动定位的测量系统。区别于一般的运动监测系统，海上浮托安装监测量具有大尺度、环境条件恶劣、数据传输困难、测量精度要求高等特点。这对运动测量系统的精确性、稳定性和可靠性都提出了很高的要求。
因此，本领域的技术人员致力于发明一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，以期有效应对海上浮托安装作业时的各种突发情况，提高系统测量稳定性和可靠性。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是针对上述海上浮托安装现场监测的难点和要求，提供一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统。该系统的功能在于能够在浮托安装作业中能精确实时的测量拖船与平台上部组块的六自由度运动以及位置，并且具有高冗余度，能够应对海上浮托安装作业时的各种突发情况，保证安装过程监测系统安全可靠的运行。
为实现上述目的，本发明提出了一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，所述测量系统采用高冗余设计，包括主系统、备用系统1、备用系统2和RTK基站，所述主系统和备用系统1用于拖船精确位置、精确航向和姿态信息的测量，所述备用系统2用于拖船位置信息的测量，所述RTK基站用于站点坐标、伪距观测量、载波相位观测量、卫星跟踪状态等信息的测量，所述RTK基站与主系统、备用系统1和备用系统2之间通过无线方式进行通讯。
进一步地，所述主系统和备用系统1均由实时动态差分GPS系统和高精度惯性导航系统组成，所述实时动态差分GPS系统通过协议处理计算机与组合导航计算机通信，所述高精度惯性导航系统直接与组合导航计算机通信。
进一步地，所述备用系统2为高精度星站差分系统，包括基站和移动站，且都采用双频接收机。
进一步地，所述实时动态差分GPS系统使用载波相位动态差分实时差分技术，实时提供测量点的三维坐标并达到厘米级的定位精度。
进一步地，所述实时动态差分GPS系统包括GPS基站和GPS运动站。
进一步地，所述主系统和备用系统1共用一个GPS基站。
进一步地，所述GPS运动站均为双频GPS定位定向系统。
进一步地，所述高精度惯性导航系统是光纤惯导或激光惯导。
进一步地，所述双频GPS定位定向系统通过GPS天线接收卫星发布的信号，并根据星历表信息，获取每颗卫星发射时的位置，然后分别以三颗卫星为中心，以求得的三颗卫星分别到测点的距离为半径作三个球面，球面的交点即是观测点。
进一步地，所述双频GPS定位定向系统有两个天线，通过对这两个天线分别定位，进行定向。
本发明实现在浮托安装作业中能精确实时的测量拖船与平台上部组块的六自由度运动以及位置，并且具有高冗余度，能够应对海上浮托安装作业时的各种突发情况，保证安装过程监测系统安全可靠的运行。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统结构示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，本发明实施例浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其包括主系统、备用系统1、备用系统2和RTK基站。主系统和备用系统1均由实时动态差分GPS系统和高精度惯性导航系统组成，实时动态差分GPS系统包括GPS基站和GPS运动站，主系统和备用系统1共用一套GPS基站，GPS运动站均为双频GPS定位定向系统；高精度惯性导航系统使用光纤惯导或激光惯导测量拖船姿态，提供拖船姿态信息，实时动态差分GPS系统用于测量和提供拖船精确位置信息，双频GPS定位定向系统用于测量和提供拖船精确的航向信息；备用系统2是高精度星站差分系统，包括基站和移动站，且都采用双频接收机，用于测量和提供拖船位置信息。
本实施例采用实时动态差分GPS与高精度惯性导航系统组合测量方式，高精度惯性导航系统可以获得船体高精度姿态信息，但是惯导存在累计误差，会影响位置测量精度。而实时动态差分GPS系统测量采用的是差分定位方式，可以避免单点定位存在的卫星钟差，大气延迟，星历误差等因素，从而获得高精度的线速度和位移信息，综合这两种测量手段的优势可以增强系统的可靠性。
GPS运动站采用双频GPS系统进行定位定向，通过GPS天线接收卫星发布的信号，并根据星历表信息，获得每颗卫星发射卫星时的位置；然后分别以三颗卫星为中心，以求得的三颗卫星分别到测点的距离为半径作三个球面，球面的交点就是观测点。如果载体上有两个天线，则可对这两个天线分别定位，从而进行定向。
本实施例中，实时动态差分GPS系统采用载波相位动态差分实时差分技术。差分GPS系统中RTK基站将测得的站点坐标、伪距观测量，载波相位观测量、卫星跟踪状态等通过无线数据链发送给GPS移动站。GPS移动站先进行初始化，完成整周未知数搜索求解后，进入动态作业。GPS移动站在接收到来自RTK基站的数据时，同步观测采集GPS卫星载波相位数据，通过系统内差分处理求解载波相位整周模糊度，根据RTK基站和GPS移动站的相关性，得出GPS移动站的位置信息。实时动态差分系统能够实时的提供测量点的三维坐标并达到厘米级的定位精度。而高精度星站差分系统根据参考站的双频观测数据，能够精确计算GNSS卫星轨道改正和钟差改正。这些改正数通过国际海事卫星传输到移动站接收机。
本发明上述实施例通过运动定位测量系统的高冗余设计，采用实时动态差分GPS与高精度惯性导航系统组合测量方式，能够有效应对海上浮托安装作业时的各种突发情况，提高系统测量稳定性和可靠性。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其特征在于，所述测量系统采用高冗余设计，包括主系统、备用系统1、备用系统2和RTK基站，所述主系统和备用系统1用于拖船精确位置、精确航向和姿态信息的测量，所述备用系统2用于拖船位置信息的测量，所述RTK基站用于站点坐标、伪距观测量、载波相位观测量、卫星跟踪状态等信息的测量，所述RTK基站与主系统、备用系统1和备用系统2之间通过无线方式进行通讯。
2.如权利要求1所述用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其特征在于，所述主系统和备用系统1均由实时动态差分GPS系统和高精度惯性导航系统组成，所述实时动态差分GPS系统通过协议处理计算机与组合导航计算机通信，所述高精度惯性导航系统直接与组合导航计算机通信。
3.如权利要求2所述用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其特征在于，所述备用系统2为高精度星站差分系统，包括基站和移动站，且都采用双频接收机。
4.如权利要求3所述用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其特征在于，所述实时动态差分GPS系统使用载波相位动态差分实时差分技术，实时提供测量点的三维坐标并达到厘米级的定位精度。
5.如权利要求4所述用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其特征在于，所述实时动态差分GPS系统包括GPS基站和GPS运动站。
6.如权利要求5所述用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其特征在于，所述主系统和备用系统1共用一个GPS基站。
7.如权利要求6所述用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其特征在于，所述GPS运动站均为双频GPS定位定向系统。
8.如权利要求7所述用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其特征在于，所述高精度惯性导航系统是光纤惯导或激光惯导。
9.如权利要求8所述用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其特征在于，所述双频GPS定位定向系统通过GPS天线接收卫星发布的信号，并根据星历表信息，获取每颗卫星发射时的位置，然后分别以三颗卫星为中心，以求得的三颗卫星分别到测点的距离为半径作三个球面，球面的交点即是观测点。
10.如权利要求9所述用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统，其特征在于，所述双频GPS定位定向系统有两个天线，通过对这两个天线分别定位，进行定向。
CN201810993232.XA 2018-08-29 2018-08-29 一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统 Pending CN109061702A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810993232.XA CN109061702A (zh) 2018-08-29 2018-08-29 一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810993232.XA CN109061702A (zh) 2018-08-29 2018-08-29 一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109061702A true CN109061702A (zh) 2018-12-21

Family

ID=64757468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810993232.XA Pending CN109061702A (zh) 2018-08-29 2018-08-29 一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109061702A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110794834A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 北京星航机电装备有限公司 一种基于后驱前转向的搬运汽车控制系统
CN111736192A (zh) * 2020-08-24 2020-10-02 湖南中车时代通信信号有限公司 一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统及方法
CN112578423A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 阿里巴巴集团控股有限公司 整周模糊度确定方法、装置及设备
CN114114361A (zh) * 2022-01-27 2022-03-01 山东科技大学 一种基于gnss的海上平台精就位辅助系统及工作方法
CN114964146A (zh) * 2022-04-18 2022-08-30 中海辉固地学服务（深圳）有限公司 基于全站仪进行浮托安装3d运动监测方法
CN117388900A (zh) * 2023-12-13 2024-01-12 深圳大学 一种gnss/ins联合海洋动态基准站构建方法
CN114964146B (zh) * 2022-04-18 2024-05-14 中海辉固地学服务（深圳）有限公司 基于全站仪进行浮托安装3d运动监测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103760584A (zh) * 2014-01-02 2014-04-30 上海交通大学 一种用于浮托安装实际测量的运动监控系统
CN108169771A (zh) * 2017-08-31 2018-06-15 国科天成（北京）科技有限公司 高动态卫星导航接收机
CN208860955U (zh) * 2018-08-29 2019-05-14 上海交通大学 一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103760584A (zh) * 2014-01-02 2014-04-30 上海交通大学 一种用于浮托安装实际测量的运动监控系统
CN108169771A (zh) * 2017-08-31 2018-06-15 国科天成（北京）科技有限公司 高动态卫星导航接收机
CN208860955U (zh) * 2018-08-29 2019-05-14 上海交通大学 一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112578423A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 阿里巴巴集团控股有限公司 整周模糊度确定方法、装置及设备
WO2021063209A1 (zh) * 2019-09-30 2021-04-08 阿里巴巴集团控股有限公司 整周模糊度确定方法、装置及设备
CN110794834A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 北京星航机电装备有限公司 一种基于后驱前转向的搬运汽车控制系统
CN111736192A (zh) * 2020-08-24 2020-10-02 湖南中车时代通信信号有限公司 一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统及方法
CN111736192B (zh) * 2020-08-24 2020-11-20 湖南中车时代通信信号有限公司 一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统及方法
CN114114361A (zh) * 2022-01-27 2022-03-01 山东科技大学 一种基于gnss的海上平台精就位辅助系统及工作方法
CN114114361B (zh) * 2022-01-27 2022-04-29 山东科技大学 一种基于gnss的海上平台精就位辅助系统及工作方法
CN114964146A (zh) * 2022-04-18 2022-08-30 中海辉固地学服务（深圳）有限公司 基于全站仪进行浮托安装3d运动监测方法
CN114964146B (zh) * 2022-04-18 2024-05-14 中海辉固地学服务（深圳）有限公司 基于全站仪进行浮托安装3d运动监测方法
CN117388900A (zh) * 2023-12-13 2024-01-12 深圳大学 一种gnss/ins联合海洋动态基准站构建方法
CN117388900B (zh) * 2023-12-13 2024-03-08 深圳大学 一种gnss/ins联合海洋动态基准站构建方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109061702A (zh) 一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统
EP2570823B1 (en) Method and apparatus for differential global positioning system (DGPS) - based real time attitude determination (RTAD)
US9709656B2 (en) Tracking a radio beacon from a moving device
JP2749265B2 (ja) 地上測量及び衛星測位統合装置及び方法
CN106772493B (zh) 基于北斗差分定位的无人机航向测算系统及其测算方法
CN103760584B (zh) 一种用于浮托安装实际测量的运动监控系统
US20150127250A1 (en) Method for determining location of vehicle
CN105549060A (zh) 基于机载光电吊舱位置和姿态的目标定位系统
CN105527642B (zh) 一种单星定位装置与方法
EP3214461B1 (en) Aircraft landing systems and methods
US7688264B2 (en) Method and apparatus for passive single platform geo-location
Sun et al. Accuracy improvement of SINS based on IMU rotational motion
CN208860955U (zh) 一种用于浮托安装拖船运动定位的高冗余测量系统
KR101015039B1 (ko) 수중 위치 파악 시스템 및 그 방법
RU2152625C1 (ru) Способ определения ориентации объектов в пространстве, дальности, пеленга, координат местоположения и составляющих вектора скорости по навигационным радиосигналам космических аппаратов спутниковых радионавигационных систем
US20170108590A1 (en) Triple difference formulation for formation flight
RU2643072C2 (ru) Способ высокоточного определения навигационных элементов движения судна
JP2008241079A (ja) 航法システム
CN116009044A (zh) 一种单天线船舶姿态测量方法、装置及电子设备
Dai et al. Heading-determination using the sensor-fusion based maritime PNT Unit
CN201716421U (zh) 小型水下航行器组合导航装置
CN110187377B (zh) 对移动设备导航定位的方法及设备
CN109116389B (zh) 一种用于海上浮托安装的导管架坐标捕捉方法
KR101404170B1 (ko) Ｇｐｓ 기반의 항공기 구조 강건성 평가시스템
CN105115494A (zh) 一种基于“准短基线”的惯性导航/水声组合导航方法

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