CN115032696A - 基于智能auv的海底节点地震数据采集系统及数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋地球物理勘探技术领域，具体涉及一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统及数据采集方法。一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统，包括海底地震勘探船，气枪震源，包括AUV，n个海底节点地震仪器，n≥2；所述AUV包括AUV内腔，AUV外壳，所述AUV内腔中设有传送带、潜行控制器，所述AUV外壳顶部设有水声应答器，所述AUV外壳底部设有紧邻传送带的下口处；所述海底节点地震仪器包括至少一个四分量地震数据采集站，n个海底节点地震仪器放置于所述传送带上；所述海底地震勘探船底部设有定位系统，所述定位系统用于与水声应答器配合，进而为AUV提供路线导航；增大了海底节点地震仪器的布放数量、回收数量，扩大了海底节点地震仪器布放范围。

Description

基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统及数据采集方法

技术领域

本发明属于海洋地球物理勘探技术领域，具体涉及一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统及数据采集方法。

背景技术

在地球物理勘探的过程中，尤其是对海底地层进行地质勘探研究时，常常需要采集待测海域中和从海底以下介质里反射上来的海洋地震数据，通过采集得到的海洋地震数据，分析海底的地质结构，预测海底地层的石油存储。

海洋地震勘探是利用勘探船在海洋上进行地震勘探的方法。其特点是在水中激发，水中或海底接收，海底地震勘探技术是海洋地震勘探技术的一种，由震源和采集仪器组成。海底地震勘探技术大都采用非炸药震源(以空气枪为主)，震源漂浮在接近海面，由海上地震勘探船拖曳；采集仪器放到海底来接收震源发出，经过海底底层反射的纵横波信号。海底地震勘探是指在海底安置四分量检波器(三分量检波器加水听器)的多波地震勘探。

海底地震勘探技术又可分为海底电缆勘探技术(Ocean Bottom Cable，简称OBC)和海底节点地震仪勘探技术(Ocean Bottom Node，简称OBN)。海底节点地震仪勘探技术(OBN)是把四分量节点地震仪器放置水下，无缆供电并且不进行通讯，每个节点地震仪器自主运行，完全独立于所有其它节点，可以连续采集数据数个月。OBN的数据采集工作一般是是两船作业，震源船和节点地震仪器布放和回收船。节点地震仪器的布设方式和间距没有约束限制，适合全方位角勘探。布设节点地震仪器时，每个节点仪器上可能会附加沿绳线或钢丝缆，可轻松回收节点地震仪器，类似渔民回收长串列蟹笼。

在数千米水深的海底布设节点地震仪器时，不适用附加沿绳线或钢丝缆，一般由ROV携带节点地震仪器在海底按照设计的测点坐标布设仪器，回收时，也是由ROV下潜到海底去逐一回收深水节点地震仪器。由于ROV自身的运载能力有限，每次只能布放和回收少量的OBN，当需要在深海布设成千上万的OBN时，施工效率会很低，作业周期非常长。另外ROV和母船之间用脐带缆相连接，其在深水海底移动的距离和范围也受到极大的限制。因此在深海进行OBN采集海底数据时，成本及其昂贵，OBN的布设密度非常稀疏。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中，深海海底节点地震仪器的布放存在极大的难度和非常低的作业效率的问题，现提出一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统，包括海底地震勘探船，海面气枪震源船，包括AUV，n个海底节点地震仪器，n≥2；

所述AUV包括AUV内腔，AUV外壳，所述AUV内腔中设有传送带、潜行控制器，所述潜行控制器位于AUV头部，所述AUV外壳顶部设有水声应答器，所述潜行控制器与所述水声应答器、传送带分别连接，所述AUV外壳底部设有AUV下口处，所述下口处紧邻传送带；

所述海底节点地震仪器包括至少一个四分量地震数据采集站，所述n个海底节点地震仪器放置于所述传送带上；

所述海底地震勘探船底部设有第一定位系统，所述第一定位系统与水声应答器进行数据链接，所述第一定位系统向水声应答器发送第一定位信号，所述水声应答器将接收到的第一定位信号发送给AUV的潜行控制器，所述潜行控制器根据该第一定位信号进行实时定位导航；

所述海面气枪震源船设有气枪震源，所述气枪震源拖曳于所述海面气枪震源船后，所述海面气枪震源船位于所述海底地震勘探船后，所述气枪震源用于在水中激发产生人工地震震源信号，所述人工地震震源信号用于在待测海域的海底以下介质中激发产生海底地震信号，所述四分量地震数据采集站用于采集并记录海底地震信号。

优选的，所述AUV下出口处位于所述AUV外壳底部中段，所述传送带在所述AUV下出口处两侧对称分布，沿传送带轴向方向，所述海底节点地震仪器均匀布放在传送带上。

优选的，所述AUV外壳尾部还设有上下相对的平衡尾翼，所述AUV外壳尾端设有电驱动螺旋桨，所述平衡尾翼、电驱动螺旋桨均与所述潜行控制器相连接；

潜行控制器根据第一定位信号的实时定位结果产生驱动信号，并将该驱动信号发送至平衡尾翼、电驱动螺旋桨。

优选的，还包括，定位小船，所述定位小船位于所述海底地震勘探船与海面气枪震源船之间，所述定位小船底部设有第二定位系统；

所述第二定位系统与AUV的水声应答器进行数据链接，所述第二定位系统向AUV的水声应答器发送第二定位信号，所述水声应答器将接收到的第二定位信号发送给AUV的潜行控制器，所述潜行控制器根据第一定位信号和第二定位信号进行导航。

优选的，所述AUV内腔还设有可充电电池，可充电电池通过供电电路与潜行控制器、传送带、平衡尾翼、电驱动螺旋桨分别连接。

优选的，所述海底节点地震仪器为常规四分量节点地震数据采集仪器或海底光纤四分量节点地震数据采集仪器。

一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集方法，包括以下步骤：

S1：在AUV的潜行控制器中输入预设的海底节点地震仪器的布放点坐标数据；

S2：将n个海底节点地震仪器放置于AUV内腔的传送带上，地震勘探船携带AUV至作业区海面并将AUV投放至海下；

S3：AUV根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号和和实时计算出来的最佳轨迹依次潜行至预设的海底节点地震仪器布放点坐标位置处，将n个海底节点地震仪器依次放置于预设的布放点位置；

S4：AUV根据实时定位信号潜行返回地震勘探船；

S5：气枪震源按预设震源激发网络逐点激发人工地震信号，海底节点地震仪器上的四分量数据采集站连续或依次采集气枪震源激发的海底人工地震震源信号；

S6：气枪震源停止激发；

S7：AUV根据实时定位信号、预设的布放点坐标数据，自主潜行到海底节点地震仪器的布放点位置并逐一回收布放在海底的海底节点地震仪器。

优选的，S3具体为：

S31：AUV根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV预设的第i个海底节点地震仪器的布放点坐标位置处，i＝1，位于AUV下出口处一侧的传送带传输1个海底节点地震仪器至AUV下出口处；

S32：AUV将位于AUV下出口处的海底节点地震仪器释放在当前布放点位置；

S33：AUV根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV预设的第i个海底节点地震仪器的布放点坐标位置处，i＝i+1；

i≤n，传送带传输1个海底地震仪器至AUV下出口处，第i个海底节点地震仪器与第i+1个海底节点地震仪器交替从AUV下出口处两侧的传送带上传输至AUV下出口处，执行S32；

i＝n+1，AUV停止布放。

优选的，S7具体为：

S71：AUV根据预设的布放点坐标数据、定位信号潜行至AUV预设的第i个海底节点地震仪器的布放点坐标位置处，i＝1；

S72：AUV将位于该布放点坐标位置的海底节点地震仪回收至位于AUV下出口处一侧的传送带上；

S73：AUV根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV预设的第i个海底节点地震仪器的布放点坐标位置处，i＝i+1；

i≤n，AUV将位于该布放点坐标位置的海底节点地震仪回收至传送带上，第i个海底节点地震仪器与第i+1个海底节点地震仪器交替回收至AUV下出口处两侧的传送带上，执行S32；

i＝n+1，AUV停止回收。

优选的，S31具体为：

S311：AUV上的水声应答器获得第一定位系统发送的第一定位信号；

AUV上的水声应答器获得第二定位系统发送的第二定位信号；

水声应答器将获得的第一定位信号、第二定位信号发送至AUV的潜行控制器；

S312：潜行控制器根据预设的布放点坐标数据、第一定位信号、第二定位信号生成驱动信号，并将该驱动信号传送至平衡尾翼、电驱动螺旋桨；

S313：平衡尾翼、电驱动螺旋桨根据接收的驱动信号控制AUV潜行至预设的第i个海底节点地震仪器的布放点坐标位置处，i＝1；

S314：位于AUV下出口处一侧的传送带传输1个海底节点地震仪器至AUV下出口处。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.通过将海底节点地震仪器存放至AUV中，利用AUV实现依次将一定数量的海底节点地震仪器的定点布放与回收，相较于传统的每次只布放一个海底节点地震仪器，实现海底节点地震仪器的大量布放与回收的可操作性。

2.依托于AUV在深水海底移动的距离和范围，保证了海底节点地震仪器的定点布放范围进一步扩大，极大提高了作业效率。

3.一个AUV即可布放大量的海底节点地震仪器，相较于传统布放的每个海底节点地震仪器都需要独立的运载器而言，极大的缩减了成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明第一实施例的一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的AUV的结构示意图；

图3为本发明第二实施例的AUV信号框图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1-海底地震勘探船，2-AUV，3-海底节点地震仪器，4-海面气枪震源船，5-定位小船，6-定位系统，7-水声信号应答器，8-潜行控制器，9-可充电电池，10-爪形机械臂，11-电驱动螺旋桨，12-传送带，13-平衡尾翼，14-气枪震源。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

AUV(自主水下机器人)是目前海洋工程领域技术发展的热点，在海洋资源勘探、海底工程作业、科研考察等诸多方面发挥着越来越广泛的作用。

下面通过参考附图并结合实施例来详细说明本发明：

实施例1

如图1所示，一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统，包括海底地震勘探船1，海面气枪震源船4，包括AUV2，n个海底节点地震仪器3，n≥2；

如图2所示，所述AUV2包括AUV内腔，AUV外壳，所述AUV内腔中设有传送带12、潜行控制器8，所述潜行控制器8位于AUV头部，所述AUV外壳顶部设有水声应答器7，所述潜行控制器8与所述水声应答器7、传送带12分别连接，所述AUV外壳底部设有AUV下出口处，所述AUV下口处紧邻传送带12；

所述海底节点地震仪器3包括至少一个四分量地震数据采集站，所述n个海底节点地震仪器3放置于所述传送带12上；

所述海底地震勘探船1底部设有第一定位系统，所述第一定位系统与水声应答器7进行数据链接，所述第一定位系统向水声应答器7发送第一定位信号，所述水声应答器7将接收到的第一定位信号发送给AUV2的潜行控制器8，所述潜行控制器8根据该第一定位信号进行实时定位导航；

所述海面气枪震源船4上设有气枪震源14，所述气枪震源14拖曳于所述海面气枪震源船4后，所述海面气枪震源船4位于所述海底地震勘探船1后，所述气枪震源14用于在水中激发产生人工地震震源信号，所述人工地震震源信号用于在待测海域的海底以下介质中激发产生海底地震信号，所述四分量地震数据采集站用于采集并记录海底地震信号。

需要理解的是，海底节点地震仪器3的海底分布从传统的光纤拖拽分布进一步演化成ROV携带安放，由于每个ROV只能携带一个海底节点地震仪器3，每个ROV在海底都会因克服洋流产生功耗，需要布放的海底节点地震仪器3数量足够大时，会相应造成极大的功耗浪费。且ROV仍然需要缆绳供电，缆绳的长度极大限制了海底节点地震仪器3的布放范围。本发明提出AUV2一次携带n个海底节点地震仪器3，n＞2，解决了单一携带海底节点地震仪器3带来的额外功耗问题，AUV2通过无线控制，省去了缆绳，由此可将海底节点地震仪器3的布放范围进一步扩大，增大了作业效率，而一次携带n个海底节点地震仪器3后，海底节点地震仪器3通过预设的坐标点位置逐一导航并行进至目标点位，并通过传送带12的依次传送，可实现海底节点地震仪器3的逐一布放，每到达一个目标点位就布放一个海底节点地震仪器3。

具体的，所述AUV下出口处位于所述AUV外壳底部中段，所述传送带12在所述AUV下出口处两侧对称分布，沿传送带12轴向方向，所述海底节点地震仪器3均匀布放在传送带12上。

需要理解的是，由于AUV2一次携带n个海底节点地震仪器3，每下一次海需要将这n个海底节点地震仪器3依次布放在预设的坐标点位置上，在逐一布放的过程中，AUV2可能因内部的海底节点地震仪器3的摆放位置不均匀，造成AUV2整体失衡，将AUV下出口设置于所述AUV外壳底部中段，通过在下口处两侧对称设置有传送带12，在布放海底节点地震仪器3时一左一右交替进行，如此可以保证AUV2在水中行进的自身的平衡。

具体的，所述AUV外壳尾部还设有上下相对的平衡尾翼13，所述AUV外壳尾端设有电驱动螺旋桨11，所述平衡尾翼13、电驱动螺旋桨11均与所述潜行控制器8相连接；

潜行控制器8根据第一定位信号的实时定位结果产生驱动信号，并将该驱动信号发送至平衡尾翼13、电驱动螺旋桨11。

需要理解的是，AUV2自身需要设置有动力装置，即为电驱动螺旋桨11，所述平衡尾翼13、以此补偿在无电缆后缺失的牵引力，动力装置通过驱动信号控制AUV2在水中行进。

具体的，还包括，定位小船5，所述定位小船5位于所述海底地震勘探船1与海面气枪震源船4之间，所述定位小船5底部设有第二定位系统；

所述第二定位系统与AUV2的水声应答器7进行数据链接，所述第二定位系统向AUV2的水声应答器7发送第二定位信号，所述水声应答器7将接收到的第二定位信号发送给AUV2的潜行控制器8，所述潜行控制器8根据第一定位信号和第二定位信号进行导航。

需要理解的是，由于海底环境复杂，特别是洋流的速度和方向会对AUV2的前进产生影响，可能发生部分移位，为了保证精确回收，需要二级定位系统加以辅助，可以进行更为精确的差分实时定位导航。

具体的，所述AUV内腔还设有可充电电池9，可充电电池9通过供电电路与潜行控制器8、传送带12、平衡尾翼13、电驱动螺旋桨11分别连接。

需要理解的是，可充电电池9可以实现AUV的多次作业。

具体的，所述海底节点地震仪器3为常规四分量节点地震数据采集仪器或海底光纤四分量节点地震数据采集仪器。

需要理解的是，常规四分量节点地震数据采集仪器包括承压舱，承压舱内设有三分量常规电磁检波器或压电检波器或加速度计，压电水听器、压电晶体水听器、原子钟芯片或高精度恒温晶振，三分量姿态传感器、前置放大与A/D转换模块、数据存储模块，可可充电电池模块。海底光纤四分量地震数据采集仪器，包括承压舱，承压舱内设有三分量光纤检波器、光纤声压水听器、原子钟芯片或高精度恒温晶振，三分量姿态传感器、半导体光源、内部光电转换模块、调制解调模块、前置放大与A/D转换模块、数据存储模块，可可充电电池模块。三分量检波器是多波勘探时使用的特种检波器。与单分量的常规地震检波器不同，每个检波器内装有三个互相垂直的传感器，以记录质点振动速度向量的三个分量，用于同时记录纵波、横波、转换波。这类检波器输出的信号电压和其振动的位移速度有关，因此称为速度检波器。为了记录检波器感应到的震动信号，检波器阵列内还设置有检波器输出的模拟信号放大、滤波、去噪、模数转换、数据存储和数据传输等电路模块，以便将三分量检波器阵列采集到的海洋地震数据通过数千米长的铠装电缆传送到拖曳作业船上的采集控制计算机里存储起来。

实施例2

一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集方法，包括以下步骤：

S1：在AUV的潜行控制器8中输入预设的海底节点地震仪器3的布放点坐标数据；

S2：将n个海底节点地震仪器3放置于AUV内腔的传送带12上，地震勘探船4携带AUV2至作业区海面并将AUV2投放至海下；

S3：AUV2根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号和实时计算出来的最佳轨迹依次潜行至预设的海底节点地震仪器3的布放点坐标位置处，将n个海底节点地震仪器3依次放置于预设的布放点位置；

S4：AUV2根据实时定位信号潜行返回地震勘探船4；

S5：气枪震源14按预设震源激发网络逐点激发人工地震震源信号，海底节点地震仪器3上的四分量数据采集站连续或依次采集气枪震源14激发的海底人工地震震源信号；

S6：气枪震源14停止激发；

S7：AUV根据实时定位信号、预设的布放点坐标数据，自主潜行到海底节点地震仪器3的布放点位置并逐一回收布放在海底的海底节点地震仪器3。

具体的，S3具体为：

S31：AUV2根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV预设的第i个海底节点地震仪器3的布放点坐标位置处，i＝1，位于AUV下出口处一侧的传送带12传输1个海底节点地震仪器3至AUV下出口处；

S32：AUV2将位于AUV下出口处的海底节点地震仪器3释放在当前布放点位置；

S33：AUV2根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV2预设的第i个海底节点地震仪器3的布放点坐标位置处，i＝i+1；

i≤n，传送带传输1个海底地震仪器至AUV下出口处，第i个海底节点地震仪器3与第i+1个海底节点地震仪器3交替从AUV下出口处两侧的传送带12上传输至AUV下出口处，执行S32；

i＝n+1，AUV2停止布放。

具体的，S7具体为：

S71：AUV2根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV2预设的第i个海底节点地震仪器3的布放点坐标位置处，i＝1；

S72：AUV2将位于该布放点坐标位置的海底节点地震仪器3回收至位于AUV下出口处一侧的传送带12上；

S73：AUV2根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV预设的第i个海底节点地震仪器3的布放点坐标位置处，i＝i+1；

i≤n，AUV2将位于该布放点坐标位置的海底节点地震仪器3回收至传送带12上，第i个海底节点地震仪器3与第i+1个海底节点地震仪器3交替回收至AUV下出口处两侧的传送带12上，执行S32；

i＝n+1，AUV2停止回收。

具体的，S31具体为：

S311：AUV2上的水声应答器7获得第一定位系统发送的第一定位信号；

AUV2上的水声应答器7获得第二定位系统发送的第二定位信号；

水声应答器7将获得的第一定位信号、第二定位信号发送至AUV2的潜行控制器8；

S312：潜行控制器8根据预设的布放点坐标数据、第一定位信号、第二定位信号生成驱动信号，并将该驱动信号传送至平衡尾翼13、电驱动螺旋桨11；

S313：平衡尾翼13、电驱动螺旋桨11根据接收的驱动信号控制AUV2潜行至预设的第i个海底节点地震仪器3的布放点坐标位置处，i＝1；

S314：位于AUV下出口处一侧的传送带12传输1个海底节点地震仪器3至AUV下出口处。

工作原理：

AUV2是自主水下机器人，AUV2具有内部腔体，称为AUV2内腔，在AUV2内腔中设有传动带12，AUV2外壳底部设有AUV下出口处，AUV下出口处紧邻传送带12，传送带12在所述AUV下出口处两侧对称分布，沿传送带12轴向方向，所述海底节点地震仪器3均匀分布在传送带12上。AUV2内腔中还设有可充电电池9，以及潜行控制器8，将n个海底节点地震仪器3放在传动带12上。在AUV2潜行控制器8中输入预先设计的n个海底节点地震仪器3的布放点坐标数据，启动位于海底地震勘探船1底部的第一定位系统。

将携带n个海底节点地震仪器3的AUV2通过海底地震勘探船1运载到作业工区海面，打开安装在AUV2背部的水声信号应答器7，将AUV2释放在水中；

在海底地震勘探船1后设有海面气枪震源船4，海面气枪震源船4设有气枪震源14，所述气枪震源14拖曳于所述海面气枪震源船4后的水面之下数米到数十米水深处，在位于所述海底地震勘探船1与海面气枪震源船4之间设有定位小船5，所述定位小船5底部设有第二定位系统；

第一定位系统向水声应答器7发送第一定位信号，第二定位系统向水声应答器7发送第二定位信号，水声应答器7将获得实时定位信号的发送至AUV的潜行控制器8，这里的实时定位信号可以是第一定位信号，也可以是第二定位信号，还可以是第一定位信号、第二定位信号的组合，潜行控制器8根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号，生成驱动信号，这里驱动信号的产生还可以考虑结合洋流、水温、压力和水深等数据，快速计算AUV2从现有位置前往目标位置的最佳轨迹，并将该驱动信号传送至平衡尾翼13、电驱动螺旋桨11，平衡尾翼13、电驱动螺旋桨11根据接收的驱动信号控制AUV2向作业工区的海底潜行至第1个海底节点地震仪器3的预设的布放点坐标位置处，位于AUV2下出口处一侧的传送带12传输1个海底节点地震仪器3至AUV下出口处，AUV2将位于AUV下出口处的海底节点地震仪器3释放在当前布放点位置，这里的放置方式可以是传统潜水器排放物体的方式，即将海底节点地震仪器3放置在排水仓中，再将海底节点地震仪器3排出AUV2，也可以是利用爪形机械臂10，将位于排水仓中的AUV抓取后放置于目标位置；

AUV2的水声应答器7通过持续接收第一定位信号、第二定位信号，并通过预设的布放点坐标数据潜行至第2个海底节点地震仪器3的布放点坐标位置，此时位于AUV下出口处另一侧的传送带12传输1个海底节点地震仪器3至AUV2下出口处，举例说明，若第1个海底节点地震仪器3原位于AUV下出口处左侧的传送带12上，那么第2个海底节点地震仪器3原位于AUV下出口处右侧的传送带12上，后重复上述操作，第3个海底节点地震仪器3位于左侧，第4个则位于右侧，两侧交替排放。

依次将n个海底节点地震仪器3布放在预设的位置上，随后返回海底地震勘探船1，随后可投放下一批海底节点地震仪器3，通过AUV2可实现海底地震数据采集工区的海底节点地震仪器3快速布放，缩短布设时间，提高作业效率。

海底地震数据采集工区内的海底节点地震仪器3布设完毕后，海面气枪震源船4按照预先设计好的震源激发网格，沿震源线逐点激发气枪震源14，布设在海底的海底节点地震仪器3的数据采集组连续采集气枪震源14激发的人工地震信号。

气枪震源14激发结束后，大型智能AUV2自主潜行到作业工区海底，第一定位系统向水声应答器7发送第一定位信号，第二定位系统向水声应答器7发送第二定位信号，水声应答器7将获得的第一定位信号、第二定位信号发送至AUV2的潜行控制器8，潜行控制器8根据预设的布放点坐标数据、第一定位信号、第二定位信号生成驱动信号，并将该驱动信号传送至平衡尾翼13、电驱动螺旋桨11，平衡尾翼13、电驱动螺旋桨11根据接收的驱动信号控制AUV2向作业工区的海底潜行至第1个海底节点地震仪器3的实际布放点坐标位置处，AUV2将位于该布放点坐标位置的海底节点地震仪器3回收至传送带12上，这里的回收可以利用爪形机械臂10，将AUV2抓取至排水仓中，排水后通过抬升装置将回收至传送带12上，与布放一致的是，也是一左一右交替进行，当逐一到达n个海底节点地震仪器3的所在位置，每到达一个点位即回收海底节点地震仪器3，回收完n个海底节点地震仪器3后，AUV2返回海底地震勘探船1。

回收到海底地震勘探船1的海底节点地震仪器3经过清洗后进行采集数据的下载和充电，随后再次由AUV2滚动布放到海底继续采集海底地震数据。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统，包括海底地震勘探船(1)，海面气枪震源船(4)，其特征在于，包括AUV(2)，n个海底节点地震仪器(3)，n≥2；

所述AUV(2)包括AUV内腔，AUV外壳，所述AUV内腔中设有传送带(12)、潜行控制器(8)，所述潜行控制器(8)位于AUV头部，所述AUV外壳顶部设有水声应答器(7)，所述潜行控制器(8)与所述水声应答器(7)、传送带(12)分别连接，所述AUV外壳底部设有AUV下出口处，所述AUV下口处紧邻传送带(12)；

所述海底节点地震仪器(3)包括至少一个四分量地震数据采集站，所述n个海底节点地震仪器(3)放置于所述传送带(12)上；

所述海底地震勘探船(1)底部设有第一定位系统，所述第一定位系统与水声应答器(7)进行数据链接，所述第一定位系统向水声应答器(7)发送第一定位信号，所述水声应答器(7)将接收到的第一定位信号发送给AUV(2)的潜行控制器(8)，所述潜行控制器(8)根据该第一定位信号进行实时定位导航；

所述海面气枪震源船(4)上设有气枪震源(14)，所述气枪震源(14)拖曳于所述海面气枪震源船(4)后，所述海面气枪震源船(4)位于所述海底地震勘探船(1)后，所述气枪震源(14)用于在水中激发产生人工地震震源信号，所述人工地震震源信号用于在待测海域的海底以下介质中激发产生海底地震信号，所述四分量地震数据采集站用于采集并记录海底地震信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统，其特征在于，所述AUV下出口处位于所述AUV外壳底部中段，所述传送带(12)在所述AUV下出口处两侧对称分布，沿传送带(12)轴向方向，所述海底节点地震仪器(3)均匀布放在传送带(12)上。

3.根据权利要求2所述的一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统，其特征在于，所述AUV外壳尾部还设有上下相对的平衡尾翼(13)，所述AUV外壳尾端设有电驱动螺旋桨(11)，所述平衡尾翼(13)、电驱动螺旋桨(11)均与所述潜行控制器(8)相连接；

潜行控制器(8)根据第一定位信号的实时定位结果产生驱动信号，并将该驱动信号发送至平衡尾翼(13)、电驱动螺旋桨(11)。

4.根据权利要求2所述的一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统，其特征在于，还包括，定位小船(5)，所述定位小船(5)位于所述海底地震勘探船(1)与海面气枪震源船(4)之间，所述定位小船(5)底部设有第二定位系统；

所述第二定位系统与AUV(2)的水声应答器(7)进行数据链接，所述第二定位系统向AUV(2)的水声应答器(7)发送第二定位信号，所述水声应答器(7)将接收到的第二定位信号发送给AUV(2)的潜行控制器(8)，所述潜行控制器(8)根据第一定位信号和第二定位信号进行导航。

5.根据权利要求2所述的一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统，其特征在于，所述AUV内腔还设有可充电电池(9)，可充电电池(9)通过供电电路与潜行控制器(8)、传送带(12)、平衡尾翼(13)、电驱动螺旋桨(11)分别连接。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集系统，其特征在于，所述海底节点地震仪器(3)为常规四分量节点地震数据采集仪器或海底光纤四分量节点地震数据采集仪器。

7.一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在AUV的潜行控制器(8)中输入预设的海底节点地震仪器(3)的布放点坐标数据；

S2：将n个海底节点地震仪器(3)放置于AUV内腔的传送带(12)上，地震勘探船(4)携带AUV(2)至作业区海面并将AUV(2)投放至海下；

S3：AUV(2)根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号和实时计算出来的最佳轨迹依次潜行至预设的海底节点地震仪器(3)的布放点坐标位置处，将n个海底节点地震仪器(3)依次放置于预设的布放点位置；

S4：AUV(2)根据实时定位信号潜行返回地震勘探船(4)；

S5：气枪震源(14)按预设震源激发网络逐点激发人工地震震源信号，海底节点地震仪器(3)上的四分量数据采集站连续或依次采集气枪震源(14)激发的海底人工地震震源信号；

S6：气枪震源(14)停止激发；

S7：AUV根据实时定位信号、预设的布放点坐标数据，自主潜行到海底节点地震仪器(3)的布放点位置并逐一回收布放在海底的海底节点地震仪器(3)。

8.根据权利要求7所述的一种基于智能AUV的海底节点地震数据采集方法，其特征在于，S3具体为：

S31：AUV(2)根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV预设的第i个海底节点地震仪器(3)的布放点坐标位置处，i＝1，位于AUV下出口处一侧的传送带(12)传输1个海底节点地震仪器(3)至AUV下出口处；

S32：AUV(2)将位于AUV下出口处的海底节点地震仪器(3)释放在当前布放点位置；

S33：AUV(2)根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV(2)预设的第i个海底节点地震仪器(3)的布放点坐标位置处，i＝i+1；

i≤n，传送带传输1个海底地震仪器至AUV下出口处，第i个海底节点地震仪器(3)与第i+1个海底节点地震仪器(3)交替从AUV下出口处两侧的传送带(12)上传输至AUV下出口处，执行S32；

i＝n+1，AUV(2)停止布放。

9.根据权利要求8所述的一种基于能AUV的海底节点地震数据采集方法，其特征在于，S7具体为：

S71：AUV(2)根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV(2)预设的第i个海底节点地震仪器(3)的布放点坐标位置处，i＝1；

S72：AUV(2)将位于该布放点坐标位置的海底节点地震仪器(3)回收至位于AUV下出口处一侧的传送带(12)上；

S73：AUV(2)根据预设的布放点坐标数据、实时定位信号潜行至AUV预设的第i个海底节点地震仪器(3)的布放点坐标位置处，i＝i+1；

i≤n，AUV(2)将位于该布放点坐标位置的海底节点地震仪器(3)回收至传送带(12)上，第i个海底节点地震仪器(3)与第i+1个海底节点地震仪器(3)交替回收至AUV下出口处两侧的传送带(12)上，执行S32；

i＝n+1，AUV(2)停止回收。

10.根据权利要求9所述的一种基于能AUV的海底节点地震数据采集方法，其特征在于，S31具体为：

S311：AUV(2)上的水声应答器(7)获得第一定位系统发送的第一定位信号；

AUV(2)上的水声应答器(7)获得第二定位系统发送的第二定位信号；

水声应答器(7)将获得的第一定位信号、第二定位信号发送至AUV(2)的潜行控制器(8)；

S312：潜行控制器(8)根据预设的布放点坐标数据、第一定位信号、第二定位信号生成驱动信号，并将该驱动信号传送至平衡尾翼(13)、电驱动螺旋桨(11)；

S313：平衡尾翼(13)、电驱动螺旋桨(11)根据接收的驱动信号控制AUV(2)潜行至预设的第i个海底节点地震仪器(3)的布放点坐标位置处，i＝1；

S314：位于AUV下出口处一侧的传送带(12)传输1个海底节点地震仪器(3)至AUV下出口处。

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