CN112415595A - 海底节点二次定位的方法及装置 - Google Patents

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CN112415595A CN202011197846.0A CN202011197846A CN112415595A CN 112415595 A CN112415595 A CN 112415595A CN 202011197846 A CN202011197846 A CN 202011197846A CN 112415595 A CN112415595 A CN 112415595A
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Abstract

本发明公开了一种海底节点二次定位的方法及装置，该方法包括：通过对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量进行多次旋转处理，并计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足预设条件时，确定海底节点旋转至炮检对方向所需角度；计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置。本发明可最终可实现对海底节点位置的计算，与现有技术对比，不再需要大量的炮点资料参与运算，可有效避免因海底节点的频繁移动致使海底节点接收到炮点资料有限而造成海底节点二次定位不准确的问题，提高了海底节点二次定位的准确性。

Description

海底节点二次定位的方法及装置
技术领域
本发明涉及海上地震勘探技术领域，尤其涉及海底节点二次定位的方法及装置。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
海底节点是一种地震采集仪器，每个节点是一个独立的采集单元。在海上地震采集中，海底节点启动后铺放于海底进行连续记录。海底节点一般由四个分量检波器组成，即水检分量、x分量、y分量、z分量。海底节点的内部安装有角度传感器，记录表示节点姿态的三个角度，即俯仰角(pitch)、翻滚角(roll)和姿态方位角(yaw)。
海底节点的定位是海上地震采集中一个重要的环节，也是后续地震资料处理的一个基础。目前海底节点定位主要有声学定位和基于地震资料的二次定位两种方法。由于受船舶拖拽、洋流等影响，在采集过程中海底节点可能发生移动而偏离原来的位置，一方面这种移动是难以预测的，另一方面由于定位船舶数量的限制，往往无法及时对移动后的节点进行声学定位。因此基于地震资料的二次定位方法越来越广泛的应用于海底节点的定位。
常规的二次定位方法需要大量的炮点资料参与运算，然而在海底节点移动频繁时，海底节点在每个位置接收到的炮点资料有限，因此导致常规的海底节点二次定位方法不能准确定位。
发明内容
本发明实施例提供一种海底节点二次定位的方法，用以提高海底节点二次定位的准确性，该方法包括：
对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；
根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；
根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；
对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度；
根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；
根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；所述炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离。
本发明实施例还提供一种海底节点二次定位的装置，用以提高海底节点二次定位的准确性，该装置包括：
旋转处理模块，用于对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；
均方根振幅计算模块，用于根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；
相关系数计算模块，用于根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；
筛选模块，用于对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度；
角度计算模块，用于根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；
海底节点位置计算模块，用于根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；所述炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述海底节点二次定位的方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述海底节点二次定位的方法的计算机程序。
本发明实施例中，对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度；根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；所述炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离，从而可通过对海底节点的地震记录进行旋转处理，最终可实现对海底节点位置的计算，与现有技术对比，不再需要大量的炮点资料参与运算，可有效避免因海底节点的频繁移动致使海底节点接收到炮点资料有限而造成海底节点二次定位不准确的问题，提高了海底节点二次定位的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。在附图中：
图1为本发明实施例中一种海底节点二次定位的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中一种海底节点二次定位的方法的具体示例图；
图3为本发明实施例中一种海底节点二次定位的方法的具体示例图；
图4为本发明实施例中一种海底节点二次定位的方法的具体示例图；
图5为本发明实施例中一种海底节点二次定位的方法的具体示例图；
图6为本发明实施例中一种海底节点二次定位的方法的具体示例图；
图7为本发明实施例中一种海底节点二次定位的方法的具体示例图；
图8为本发明实施例中一种海底节点二次定位的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1为本发明实施例中一种海底节点二次定位的方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供的海底节点二次定位的方法，可以包括：
步骤101：对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；
步骤102：根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；
步骤103：根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；
步骤104：对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度；
步骤105：根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；
步骤106：根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离。
本发明实施例中，对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度；根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离，从而可通过对海底节点的地震记录进行旋转处理，最终可实现对海底节点位置的计算，与现有技术对比，不再需要大量的炮点资料参与运算，可有效避免因海底节点的频繁移动致使海底节点接收到炮点资料有限而造成海底节点二次定位不准确的问题，提高了海底节点二次定位的准确性。
具体实施时，首先对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值。
实施例中，海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量包括：海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的振幅值；每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值包括：每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，可以包括：对海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值。
在上述实施例中，图2展示了对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理的示意图，图2中∠θ通过计算度数为θ的旋转角度。通过计算每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，有利于在后续步骤中计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅。
具体实施时，本发明实施例提供的海底节点二次定位的方法，还可以包括：根据预设置的旋转角度变化量和预设置的角度旋转范围，预设置多个旋转角度；旋转角度变化量用于表征预设的相临旋转角度间的角度差值。
实施例中，预设置的旋转角度变化量可为0.5°或者1°；预设置的角度旋转范围可为0°～360°。举一例，如预设置的旋转角度变化量可为1°，预设置的角度旋转范围可为0°～360°，则预设置的旋转角度则为0°,1°,...,360°，共361个。
在上述实施例中，通过预设置多个旋转角度，可实现对旋转处理的尺度的控制，可灵活掌握每次旋转的旋转角度，可有助于实现对海底节点二次定位的准确程度的控制。
具体实施时，在对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值后，根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅。
实施例中，可按如下公式对海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值：
xi,θ＝yi′sinθ+xi′cosθ
yi,θ＝yi′cosθ-xi′sinθ
其中，xi,θ和yi,θ分别表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；xi′和yi′分别表示第i个采样点的陆检X分量和陆检Y分量的振幅值；0°≤θ≤360°。
实施例中，可按如下公式根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，计算每一旋转角度下陆检X分量的均方根振幅：
Figure BDA0002754510460000061
其中，Ex,θ在旋转角度为θ时陆检X分量的均方根振幅；xi,θ表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量的旋转后振幅值；n为采样点的个数。
在上述实施例中，通过计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅，有助于在后续步骤中确定海底节点旋转至炮检对方向所需角度。
具体实施时，在根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅后，根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数。
实施例中，按如下公式根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数：
Figure BDA0002754510460000071
其中，rθ为在旋转角度为θ时陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；Xθ表示在旋转角度为θ时陆检X分量的旋转后振幅值，Xθ＝[x1,θ,x2,θ,x3,θ…xi,θ…xn,θ]，xi,θ表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量的旋转后振幅值；n为采样点的个数；H表示海底节点的地震记录的水检分量，H＝[h1,h2,h3…hi…hn]，hi表示海底节点的地震记录的第i个采样点的水检分量的振幅值；Cov(Xθ,H)表示Xθ和H的协方差；Var[Xθ]表示Xθ的方差；Var[H]表示H的方差。
在上述实施例中，通过计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数，有助于在后续步骤中确定海底节点旋转至炮检对方向所需角度。
具体实施时，在根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数后，对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度。
在上述实施例中，可实现对海底节点旋转至炮检对方向所需角度的确定，有助于在后续步骤中计算海底节点相对于炮点位置的方位角度。
具体实施时，在对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度后，根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度。
实施例中，根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度，可以包括：根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算炮点位置相对于海底节点的方位角度；根据炮点位置相对于海底节点的方位角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度。
在上述实施例中，通过计算海底节点相对于炮点位置的方位角度，有助于在后续步骤中计算海底节点相对于炮点位置的方位角度。
具体实施时，可按如下公式根据海底节点的姿态方位角(yaw)和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算炮点位置相对于海底节点的方位角度：
α＝γ+θa
其中，α为炮点位置相对于海底节点的方位角度，单位为度；γ为海底节点的姿态方位角，单位为度；θa为海底节点旋转至炮检对方向所需角度，单位为度。
具体实施时，可按如下公式根据炮点位置相对于海底节点的方位角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度：
β＝α-180°
其中，β为海底节点相对于炮点位置的方位角度，单位为度；α为炮点位置相对于海底节点的方位角度，单位为度。
在上述实施例中，通过计算炮点位置(如图3所示α)相对于海底节点的方位角度以及海底节点相对于炮点位置的方位角度(如图3所示β)，有助于在后续步骤中计算海底节点的位置。
具体实施时，本发明实施例提供的海底节点二次定位的方法，还可以包括：拾取海底节点的地震记录的初至时长；根据海底节点的地震记录的初至时长，预计算炮检距。
实施例中，可按如下公式根据海底节点的地震记录的初至时长，预计算炮检距：
s＝t0c
其中，s为炮检距，单位为米；t0为海底节点的地震记录的初至时长，单位为秒；c为声波在水中传播的速度，单位为米/秒。
在上述实施例中，通过预计算炮检距，有助于在后续步骤中计算海底节点的位置。
具体实施时，根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离。
实施例中，炮点位置包括炮点的东坐标和北坐标；海底节点的位置包括海底节点的东坐标和北坐标；根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置，可以包括：根据海底节点相对于炮点位置的方位角度，预计算的炮检距以及炮点的东坐标和北坐标，计算海底节点的东坐标和北坐标。
实施例中，可按如下公式根据海底节点相对于炮点位置的方位角度，预计算的炮检距以及炮点的东坐标，计算海底节点的东坐标：
e＝e0+s cosβ
其中，e表示海底节点的东坐标；e0表示炮点的东坐标；s表示预计算的炮检距，单位为米；β表示海底节点相对于炮点位置的方位角度，单位为度。
实施例中，可按如下公式根据海底节点相对于炮点位置的方位角度，预计算的炮检距以及炮点的北坐标，计算海底节点的北坐标：
n＝n0+s sinβ
其中，n表示海底节点的北坐标；n0表示炮点的北坐标；s表示预计算的炮检距，单位为米；β表示海底节点相对于炮点位置的方位角度，单位为度。
在上述实施例中，根据地震资料计算出海底节点旋转到炮检对方向所需要的角度，结合海底节点的地震记录的姿态方位角，计算出节点位置相对于炮点位置的方位，拾取地震资料的初至时长并计算炮检距，最终计算出海底节点的位置，完成了海底节点的二次定位。
举一具体实例，根据某一海底节点所采集到的一炮地震资料，采用以上描述的方法，来对该海底节点进行二次定位。地震资料的水检、陆检X分量、陆检Y分量记录如图4所示。海底节点的地震记录中海底节点的姿态方位角为133.3度，炮点坐标为(0，0)。把陆检X分量和陆检Y分量分别记录在0-360度范围内步长0.1度进行旋转处理，并计算旋转后陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅，如图5所示。计算陆检X分量和水检分量的相关系数，如图6所示。当陆检X分量均方根振幅最大，陆检Y分量均方根振幅最小时，并且陆检X分量和水检分量的资料相关系数为正时，旋转角度为162.9度，即海底节点旋转到炮检对方向所需要的角度为162.9度。炮点位置相对于节点位置的方位为296.2度，进而求得海底节点位置相对于炮点位置的方位为116.2度。图7展示了海底节点旋转到炮检对方向的记录，拾取初至时间为0.09s，水在声波中传播速度为1600m/s，求得炮检距为144m。最终计算出海底节点坐标(129.21,-63.58)，完成了海底节点的二次定位。
本发明实施例中，对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度；根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离，从而可通过对海底节点的地震记录进行旋转处理，最终可实现对海底节点位置的计算，与现有技术对比，不再需要大量的炮点资料参与运算，可有效避免因海底节点的频繁移动致使海底节点接收到炮点资料有限而造成海底节点二次定位不准确的问题，提高了海底节点二次定位的准确性。
如上，本发明实施例提供了一种基于多分量旋转的海底节点二次定位方法，在理想的状态下根据一炮的地震资料便可对海底节点进行定位，该理想状态是节点记录的姿态方位角准确的情况下。首先计算海底节点旋转到炮检对方向所需要的角度，然后计算出炮点位置相对于海底节点位置的方位，进而得出海底节点位置相对于炮点位置的方位，接下来拾取地震资料初至时长并计算炮检距；最终可准确计算出海底节点的位置。
本发明实施例中还提供了一种海底节点二次定位的装置，如下面的实施例。由于该装置解决问题的原理与海底节点二次定位的方法相似，因此该装置的实施可以参见海底节点二次定位的方法的实施，重复之处不再赘述。
图8为本发明实施例中一种海底节点二次定位的装置的结构示意图，如图8所示，本发明实施例提供的海底节点二次定位的装置，可以包括：
旋转处理模块01，用于对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；
均方根振幅计算模块02，用于根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；
相关系数计算模块03，用于根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；
筛选模块04，用于对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度；
角度计算模块05，用于根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；
海底节点位置计算模块06，用于根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离。
在一个实施例中，本发明实施例提供的海底节点二次定位的装置，还可以包括：旋转角度预设置模块，用于：根据预设置的旋转角度变化量和预设置的角度旋转范围，预设置多个旋转角度；旋转角度变化量用于表征预设的相临旋转角度间的角度差值。
在一个实施例中，海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量包括：海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的振幅值；每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值包括：每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；旋转处理模块，具体用于：对海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值。
在一个实施例中，旋转处理模块，具体用于：按如下公式对海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值：
xi,θ＝yi′sinθ+xi′cosθ
yi,θ＝yi′cosθ-xi′sinθ
其中，xi,θ和yi,θ分别表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；xi′和yi′分别表示第i个采样点的陆检X分量和陆检Y分量的振幅值；0°≤θ≤360°。
在一个实施例中，均方根振幅计算模块，具体用于：按如下公式根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，计算每一旋转角度下陆检X分量的均方根振幅：
Figure BDA0002754510460000121
其中，Ex,θ在旋转角度为θ时陆检X分量的均方根振幅；xi,θ表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量的旋转后振幅值；n为采样点的个数。
在一个实施例中，均方根振幅计算模块，具体用于：按如下公式根据每一旋转角度下陆检Y分量的旋转后振幅值，计算每一旋转角度下陆检Y分量的旋转记录的均方根振幅：
Figure BDA0002754510460000122
其中，Ey,θ在旋转角度为θ时陆检Y分量的均方根振幅；yi,θ表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检Y分量的旋转后振幅值；n为采样点的个数。
在一个实施例中，相关系数计算模块，具体用于：按如下公式根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数：
Figure BDA0002754510460000131
其中，rθ为在旋转角度为θ时陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；Xθ表示在旋转角度为θ时陆检X分量的旋转后振幅值，Xθ＝[x1,θ,x2,θ,x3,θ…xi,θ…xn,θ]，xi,θ表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量的旋转后振幅值；n为采样点的个数；H表示海底节点的地震记录的水检分量，H＝[h1,h2,h3…hi…hn]，hi表示海底节点的地震记录的第i个采样点的水检分量的振幅值；Cov(Xθ,H)表示Xθ和H的协方差；Var[Xθ]表示Xθ的方差；Var[H]表示H的方差。
在一个实施例中，角度计算模块，具体用于：根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算炮点位置相对于海底节点的方位角度；根据炮点位置相对于海底节点的方位角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度。
在一个实施例中，角度计算模块，具体用于：按如下公式根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算炮点位置相对于海底节点的方位角度：
α＝γ+θa
其中，α为炮点位置相对于海底节点的方位角度，单位为度；γ为海底节点的姿态方位角，单位为度；θa为海底节点旋转至炮检对方向所需角度，单位为度。
在一个实施例中，角度计算模块，具体用于：按如下公式根据炮点位置相对于海底节点的方位角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度：
β＝α-180°
其中，β为海底节点相对于炮点位置的方位角度，单位为度；α为炮点位置相对于海底节点的方位角度，单位为度。
在一个实施例中，本发明实施例提供的海底节点二次定位的装置，还可以包括：炮检距计算模块，用于：拾取海底节点的地震记录的初至时长；根据海底节点的地震记录的初至时长，预计算炮检距。
在一个实施例中，炮检距计算模块，具体用于：按如下公式根据海底节点的地震记录的初至时长，预计算炮检距：
s＝t0c
其中，s为炮检距，单位为米；t0为海底节点的地震记录的初至时长，单位为秒；c为声波在水中传播的速度，单位为米/秒。
在一个实施例中，炮点位置包括炮点的东坐标和北坐标；海底节点的位置包括海底节点的东坐标和北坐标；
海底节点位置计算模块，具体用于：根据海底节点相对于炮点位置的方位角度，预计算的炮检距以及炮点的东坐标和北坐标，计算海底节点的东坐标和北坐标。
在一个实施例中，海底节点位置计算模块，具体用于：按如下公式根据海底节点相对于炮点位置的方位角度，预计算的炮检距以及炮点的东坐标，计算海底节点的东坐标：
e＝e0+s cosβ
其中，e表示海底节点的东坐标；e0表示炮点的东坐标；s表示预计算的炮检距，单位为米；β表示海底节点相对于炮点位置的方位角度，单位为度。
在一个实施例中，海底节点位置计算模块，具体用于：按如下公式根据海底节点相对于炮点位置的方位角度，预计算的炮检距以及炮点的北坐标，计算海底节点的北坐标：
n＝n0+s sinβ
其中，n表示海底节点的北坐标；n0表示炮点的北坐标；s表示预计算的炮检距，单位为米；β表示海底节点相对于炮点位置的方位角度，单位为度。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述海底节点二次定位的方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述海底节点二次定位的方法的计算机程序。
本发明实施例中，对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度；根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离，从而可通过对海底节点的地震记录进行旋转处理，最终可实现对海底节点位置的计算，与现有技术对比，不再需要大量的炮点资料参与运算，可有效避免因海底节点的频繁移动致使海底节点接收到炮点资料有限而造成海底节点二次定位不准确的问题，提高了海底节点二次定位的准确性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种海底节点二次定位的方法，其特征在于，包括：
对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；
根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；
根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；
对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度；
根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；
根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；所述炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据预设置的旋转角度变化量和预设置的角度旋转范围，预设置多个旋转角度；所述旋转角度变化量用于表征预设的相临旋转角度间的角度差值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量包括：海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的振幅值；所述每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值包括：每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；
对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，包括：
对海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按如下公式对海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值：
xi,θ＝yi′sinθ+xi′cosθ
yi,θ＝yi′cosθ-xi′sinθ
其中，xi,θ和yi,θ分别表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；xi′和yi′分别表示第i个采样点的陆检X分量和陆检Y分量的振幅值；0°≤θ≤360°。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按如下公式根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，计算每一旋转角度下陆检X分量的均方根振幅：
Figure FDA0002754510450000021
其中，Ex,θ在旋转角度为θ时陆检X分量的均方根振幅；xi,θ表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量的旋转后振幅值；n为采样点的个数。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按如下公式根据每一旋转角度下陆检Y分量的旋转后振幅值，计算每一旋转角度下陆检Y分量的旋转记录的均方根振幅：
Figure FDA0002754510450000022
其中，Ey,θ在旋转角度为θ时陆检Y分量的均方根振幅；yi,θ表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检Y分量的旋转后振幅值；n为采样点的个数。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按如下公式根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数：
Figure FDA0002754510450000023
其中，rθ为在旋转角度为θ时陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；Xθ表示在旋转角度为θ时陆检X分量的旋转后振幅值，Xθ＝[x1,θ,x2,θ,x3,θ…xi,θ…xn,θ]，xi,θ表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量的旋转后振幅值；n为采样点的个数；H表示海底节点的地震记录的水检分量，H＝[h1,h2,h3…hi…hn]，hi表示海底节点的地震记录的第i个采样点的水检分量的振幅值；Cov(Xθ,H)表示Xθ和H的协方差；Var[Xθ]表示Xθ的方差；Var[H]表示H的方差。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度，包括：
根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算炮点位置相对于海底节点的方位角度；
根据炮点位置相对于海底节点的方位角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，按如下公式根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算炮点位置相对于海底节点的方位角度：
α＝γ+θa
其中，α为炮点位置相对于海底节点的方位角度，单位为度；γ为海底节点的姿态方位角，单位为度；θa为海底节点旋转至炮检对方向所需角度，单位为度。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，按如下公式根据炮点位置相对于海底节点的方位角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度：
β＝α-180°
其中，β为海底节点相对于炮点位置的方位角度，单位为度；α为炮点位置相对于海底节点的方位角度，单位为度。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：拾取海底节点的地震记录的初至时长；
根据海底节点的地震记录的初至时长，预计算炮检距。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，按如下公式根据海底节点的地震记录的初至时长，预计算炮检距：
s＝t0c
其中，s为炮检距，单位为米；t0为海底节点的地震记录的初至时长，单位为秒；c为声波在水中传播的速度，单位为米/秒。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炮点位置包括炮点的东坐标和北坐标；所述海底节点的位置包括海底节点的东坐标和北坐标；
根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置，包括：
根据海底节点相对于炮点位置的方位角度，预计算的炮检距以及炮点的东坐标和北坐标，计算海底节点的东坐标和北坐标。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，按如下公式根据海底节点相对于炮点位置的方位角度，预计算的炮检距以及炮点的东坐标，计算海底节点的东坐标：
e＝e0+scosβ
其中，e表示海底节点的东坐标；e0表示炮点的东坐标；s表示预计算的炮检距，单位为米；β表示海底节点相对于炮点位置的方位角度，单位为度。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，按如下公式根据海底节点相对于炮点位置的方位角度，预计算的炮检距以及炮点的北坐标，计算海底节点的北坐标：
n＝n0+ssinβ
其中，n表示海底节点的北坐标；n0表示炮点的北坐标；s表示预计算的炮检距，单位为米；β表示海底节点相对于炮点位置的方位角度，单位为度。
16.一种海底节点二次定位的装置，其特征在于，包括：
旋转处理模块，用于对海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；
均方根振幅计算模块，用于根据每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值，分别计算每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的均方根振幅；
相关系数计算模块，用于根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，以及海底节点的地震记录的水检分量，计算每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数；
筛选模块，用于对多个旋转角度进行筛选，当旋转角度满足在该旋转角度下陆检X分量的均方根振幅最大、陆检Y分量的均方根振幅最小且陆检X分量的旋转后振幅值与水检分量的相关系数为正数时，将该旋转角度确定为海底节点旋转至炮检对方向所需角度；
角度计算模块，用于根据海底节点的姿态方位角和海底节点旋转至炮检对方向所需角度，计算海底节点相对于炮点位置的方位角度；
海底节点位置计算模块，用于根据海底节点相对于炮点位置的方位角度和预计算的炮检距，计算海底节点的位置；所述炮检距用于描述海底节点与炮点位置的相对距离。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，还包括：旋转角度预设置模块，用于：根据预设置的旋转角度变化量和预设置的角度旋转范围，预设置多个旋转角度；所述旋转角度变化量用于表征预设的相临旋转角度间的角度差值。
18.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述海底节点的地震记录的陆检X分量和陆检Y分量包括：海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的振幅值；所述每一旋转角度下陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值包括：每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；
旋转处理模块，具体用于：对海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，旋转处理模块，具体用于：按如下公式对海底节点的地震记录不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量以预设的多个旋转角度进行多次旋转处理，得到每一旋转角度下不同采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值：
xi,θ＝yi′sinθ+xi′cosθ
yi,θ＝yi′cosθ-xi′sinθ
其中，xi,θ和yi,θ分别表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量和陆检Y分量的旋转后振幅值；xi′和yi′分别表示第i个采样点的陆检X分量和陆检Y分量的振幅值；0°≤θ≤360°。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，均方根振幅计算模块，具体用于：按如下公式根据每一旋转角度下陆检X分量的旋转后振幅值，计算每一旋转角度下陆检X分量的均方根振幅：
Figure FDA0002754510450000051
其中，Ex,θ在旋转角度为θ时陆检X分量的均方根振幅；xi,θ表示在旋转角度为θ时第i个采样点的陆检X分量的旋转后振幅值；n为采样点的个数。
21.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至15任一所述方法。
22.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至15任一所述方法的计算机程序。
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