CN116336981B - 沉管管节水下粗定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋工程领域，提供一种沉管管节水下粗定位方法及系统，该方法包括：计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；基于相距距离和吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；基于一体船的位置和姿态以及动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。本发明实施例提供的管节水下粗定位方法通过测量连接一体船和管节的吊索与铅垂线的偏角及吊索上下端点的高度差，计算水下管节相对于一体船的相对位置，与一体船在施工坐标系的位置和姿态结合，实现管节在施工坐标系中的位置和方向计算，从而达到了水下管节粗定位目的。

Description

沉管管节水下粗定位方法及系统

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，尤其涉及一种沉管管节水下粗定位方法及系统。

背景技术

目前沉管管节沉放过程中水下定位方法有多种，主要是测量塔方法和利用钢丝绳的直接测量定位方法。测量塔方法即通过在管节顶部安装高出水面的测量塔，利用塔顶上安装的定位卫星接收机进行测量，但存在测量塔高度有限、塔身结构形变、拆装工作量大等问题。利用钢丝绳的直接测量定位方法简单，但在水流影响下钢丝绳长距离测量精度难以保证，水中异物干扰也会带来较大误差。

发明内容

本发明提供一种沉管管节水下粗定位方法及系统，旨在准确地计算出管节在水下的实际位置。

第一方面，本发明提供一种沉管管节水下粗定位方法，包括：

计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；

基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；

基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。

在一个实施例中，所述基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置，包括：

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置进行联合解算，得到所述动滑轮的绝对位置；

基于多个动滑轮的绝对位置以及标定的动滑轮在管节上的参数，粗定位出管节在水下的位置。

所述基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置，包括：

基于吊索与铅锤线的偏角，分别计算出吊索与铅垂线的横坐标偏角分量和纵坐标偏角分量；

基于所述相距距离、所述横坐标偏角分量和所述纵坐标偏角分量，计算得到所述动滑轮在一体船坐标系中的相对位置。

所述基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，包括：

确定出吊索表面中每一段测量标志的四个顶点；所述测量标志为四边形区域的标志；

基于每一段测量标志的四个顶点中任意三个顶点，拟合出每一段测量标志的内切圆或外接圆；

基于每一段测量标志的内切圆或外接圆，计算得到每一段测量标志的中心点，并基于多段测量标志的中心点得到所述中心点集。

所述基于每一段测量标志的内切圆或外接圆，计算得到每一段测量标志的中心点，包括：

确定每一段测量标志的内切圆的圆心坐标或外接圆的圆心坐标；

计算每一段测量标志的内切圆的圆心坐标的中心或外接圆的圆心坐标的中心，得到每一段测量标志的中心点。

所述基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角，包括：

通过摄影测量计算所述中心点集在一体船坐标系中的坐标，得到中心点集坐标；

对所述中心点集坐标进行最小二乘拟合，得到中心点连线，并基于所述中心点连线计算吊索与铅锤线的偏角。

所述计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离，包括：

确定所述吊索固定位置与测深设备之间的第一高度；

确定所述测深设备与所述管节顶端位置之间的第二高度；

基于所述第一高度和所述第二高度，计算出所述吊索固定位置与所述管节顶端位置之间的相距距离。

第二方面，本发明提供一种沉管管节水下粗定位系统，所述沉管管节水下粗定位系统包括吊索测量设备、测深设备、运算设备和定位设备；

所述测深设备，用于计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；

所述吊索测量设备，用于基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；

所述运算设备，用于基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；

所述定位设备，用于基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。

在一个实施例中，所述定位设备还用于：

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置进行联合解算，得到所述动滑轮的绝对位置；

基于多个动滑轮的绝对位置以及标定的动滑轮在管节上的参数，粗定位出管节在水下的位置。

所述运算设备还用于：

基于吊索与铅锤线的偏角，分别计算出吊索与铅垂线的横坐标偏角分量和纵坐标偏角分量；

基于所述相距距离、所述横坐标偏角分量和所述纵坐标偏角分量，计算得到所述动滑轮在一体船坐标系中的相对位置。

第三方面，本发明还提供一种电子设备，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程序时实现第一方面所述沉管管节水下粗定位方法。

第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现第一方面所述沉管管节水下粗定位方法。

第五方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现第一方面所述沉管管节水下粗定位方法。

本发明提供的沉管管节水下粗定位方法及系统，计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；基于相距距离和吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；基于一体船的位置和姿态以及动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。

在管节水下粗定位的过程中，通过测量连接一体船和管节的吊索与铅垂线的偏角及吊索上下端点的高度差，计算水下管节相对于一体船的相对位置，与一体船在施工坐标系的位置和姿态结合，实现管节在施工坐标系中的位置和方向计算，从而达到了水下管节粗定位目的，准确地计算出管节在水下的实际位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1是本发明提供的沉管管节水下粗定位方法的流程示意图；

图2是本发明提供的浮运安装一体船与沉管管节连接示意图；

图3是本发明提供的沉管管节水下位置测量示意图；

图4是本发明提供的吊索表面中的测量标志示意图；

图5是本发明提供的测量系统逻辑示意图；

图6是本发明提供的沉管管节水下粗定位系统的结构示意图；

图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了沉管管节水下粗定位方法的实施例，需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些数据下，可以以不同于此处的顺序完成所示出或描述的步骤。

参照图1，图1是本发明提供的沉管管节水下粗定位方法的流程示意图。本发明实施例提供的沉管管节水下粗定位方法包括：

步骤101，计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；

步骤102，基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；

步骤103，基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；

步骤104，基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。

本发明实施例以沉管管节水下粗定位系统为执行主体举例说明。

进一步地，沉管管节水下粗定位系统可以理解为测量系统，测量系统至少包括吊索测量设备、测深设备、运算设备和定位设备。

需要说明的是，参照图2，图2是本发明提供的浮运安装一体船与沉管管节连接示意图。浮运安装一体船与沉管管节通过多根吊索连接，通过控制吊索实现沉管管节水平位移控制和垂直位移控制。在沉管管节沉放过程中，浮运安装一体船处于锚固状态，船体自身运动和姿态变化小，实际位置和姿态利用卫星和惯导组合测量。

进一步地，理想情况下，浮运安装一体船不发生姿态变化或姿态变化可忽略，可以将浮运安装一体船假定为一个水平面。

沉管管节沉放时，吊索一直处于张紧状态，吊索通过动滑轮组连接吊钩，吊钩连接沉管管节。

进一步地，在浮运安装一体船上建立船体坐标系在不考虑船体倾斜时，假设在浮运安装一体船的船体坐标系中，吊索固定点O的位置已知，坐标为O(x,y,z)，动滑轮在的初始位置为P₀(x,y,z)，沉管管节沉放过程中动滑轮在的位置P₁(x,y,z)，通过测量吊索与铅垂线偏角分别在x轴线向上的分量ɑ、y轴线向上的分量β及吊索固定位置O到管节顶端位置距离OO'，即可计算P₁(x,y,z)，从而确定沉管管节水下相对于浮运安装一体船的位置。在吊索固定位置附近侧面安装测量设备，能够测量实际吊索固定位置OP₁与铅垂线的偏角分量ɑ、β，同时采用测深设备测量管节顶端位置到测深设备的高度。测深设备安装位置到吊索固定位置O的距离可在安装时标定，由此计算管节顶端位置到吊索固定位置O的高度差，通过高度差和铅垂线的偏角分量ɑ、β可以计算水下管节相对于浮运安装一体船的位置。

进一步地，参照图3，图3是本发明提供的沉管管节水下位置测量示意图。吊索一端固定在浮运安装一体船位置O(x,y,z)，吊索测量设备固定在浮运安装一体船M(x,y,z)位置，水深探测设备安装在位置D(x,y,z)，动滑轮初始位置为P₀(x,y,z)。

假设吊索固定位置O(x,y,z)和动滑轮在的初始位置P₀(x,y,z)在同一铅垂线上，动滑轮实时位置P₁(x,y,z)是沉管管节沉放过程中待计算位置，L₀与L₁为预先标定的距离，H为测深设备测得的到管节顶端位置的距离。因此，首先需要通过测深设备计算出吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离，其中，测深设备可为测深仪。

进一步地，参照图4，图4是本发明提供的吊索表面中的测量标志示意图。测量标志为已知尺寸的发光标志，可以采用间隔方式排列，测量标志粘贴在标准结构件上，结构件与动滑轮固定端吊索固连，并确保结构件中心线方向能代表吊索方向，方向计算关键是计算发光标志的中心集，再基于所有中心点计算空间方向。

因此，需要通过吊索测量设备根据吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，其中，吊索测量设备可理解为由至少两台拍摄设备组成的双目摄影测量设备，本发明以两台拍摄设备，拍摄设备为相机举例，即吊索测量设备为由两台相机组成的双目摄影测量设备。

具体的：拍摄设备获取测量标志图像，测量标志图像白色部分为反光材料，在小光圈段曝光条件下，白色部分成像与背景对比差异大，通过图像处理提取白色区域，由于吊索与测量设备存在夹角，测量标志成像后存在微小的变形，白色区域为非矩形的四边形区域，计算四边形区域的中心点S_i(x,y,z)，多个中心点S_i(x,y,z)的集合得到吊索表面中的测量标志的中心点集。进一步地，根据测量标志的中心点集，计算吊索与铅垂线的偏角。

进一步地，根据相距距离和吊索与铅垂线的偏角，确定动滑轮相对于浮运安装一体船的位置，并根据浮运安装一体船的位置和姿态以及动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。

进一步参照图5，图5是本发明提供的测量系统逻辑示意图。测量系统中的吊索测量设备和测深设备统一接入采集控制设备。吊索测量设备由两台拍摄设备组成双目摄影测量系统，采集控制设备产生触发信号驱动两台拍摄设备同步测量，测深设备安装在水下结构件上，由采集控制设备控制测量，采集软件采集吊索测量设备和测深设备数据，并以采集时间进行关联融合。

进一步地，全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)/信息网络系统(Information Network System，INS)用于测量浮运安装一体船的位置和姿态，GNSS同时还为测量系统提供时间基准；相机A和相机B组成双目摄影测量系统测量吊索方向，测深设备测量管节水下的深度；同步控制电路利用GNSS输入的时间和内部晶振维护时间基准，在系统设定的测量条件下产生传感器测量触发信号驱动传感器工作；采集软件采集拍摄设备、测深设备和GNSS/INS数据，以时间为基准建立数据间关系，数据由计算软件计算当前浮运安装一体船的位置和姿态，以及水下管节位置。

本发明实施例提供的沉管管节水下粗定位方法，计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；基于相距距离和吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；基于一体船的位置和姿态以及动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。

在管节水下粗定位的过程中，通过测量连接一体船和管节的吊索与铅垂线的偏角及吊索上下端点的高度差，计算水下管节相对于一体船的相对位置，与一体船在施工坐标系的位置和姿态结合，实现管节在施工坐标系中的位置和方向计算，从而达到了水下管节粗定位目的，准确地计算出管节在水下的实际位置。

进一步地，步骤101记载的计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离，包括：

确定所述吊索固定位置与测深设备之间的第一高度；

确定所述测深设备与所述管节顶端位置之间的第二高度；

基于所述第一高度和所述第二高度，计算出所述吊索固定位置与所述管节顶端位置之间的相距距离。

具体地，测深设备确定吊索固定位置与测深设备之间的第一高度，其中，第一高度为预先标定的距离L₀和L₁，因此，测深设备确定吊索固定位置与测深设备之间的第一高度L＝L₀+L₁。进一步地，测深设备确定测深设备与管节顶端位置之间的第二高度H。进一步地，测深设备将第一高度L和第二高度H进行相加计算，计算出吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离D，即D＝L+H。

本发明实施例通过测深设备能够准确地计算出吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离，为水下管节粗定位提供距离数据，从而准确地计算出沉管管节在水下的实际位置。

进一步地，步骤102记载的基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，包括：

确定出吊索表面中每一段测量标志的四个顶点；所述测量标志为四边形区域的标志；

基于每一段测量标志的四个顶点中任意三个顶点，拟合出每一段测量标志的内切圆或外接圆；

基于每一段测量标志的内切圆或外接圆，计算得到每一段测量标志的中心点，并基于多段测量标志的中心点得到所述中心点集。

需要说明的是，吊索表面有很多段测量标志，由于吊索与测量设备存在夹角，测量标志成像后存在微小的变形，白色区域为非矩形的四边形区域，即每一段测量标志为四边形区域的标志，参照图4，图4是本发明提供的吊索表面中的测量标志示意图。

吊索测量设备确定出吊索表面中每一段测量标志的四个顶点。进一步地，吊索测量设备根据每一段测量标志的四个顶点中任意三个顶点，拟合出每一段测量标志的内切圆或外接圆。最后，吊索测量设备根据每一段测量标志的内切圆或外接圆，计算得到每一段测量标志的中心点。进一步地，吊索测量设备将多段测量标志的中心点进行集合，得到吊索表面中的测量标志的中心点集。

进一步地，所述基于每一段测量标志的内切圆或外接圆，计算得到每一段测量标志的中心点，包括：

确定每一段测量标志的内切圆的圆心坐标或外接圆的圆心坐标；

计算每一段测量标志的内切圆的圆心坐标的中心或外接圆的圆心坐标的中心，得到每一段测量标志的中心点。

具体地，吊索测量设备确定每一段测量标志的内切圆的圆心坐标C_i(x,y,z)或外接圆的圆心坐标C_i(x,y,z)，需要说明的是，每一段测量标志最多可以有四个圆心坐标。进一步地，吊索测量设备计算每一段测量标志的内切圆的圆心坐标C_i(x,y,z)的中心或外接圆的圆心坐标C_i(x,y,z)的中心，得到每一段测量标志的中心点。

在一实施例中，测量标志A有3个内切圆，3个内切圆的圆心坐标分别为C₁(x,y,z)、C₂(x,y,z)和C₃(x,y,z)，测量标志A的中心点为三个圆心坐标C₁(x,y,z)、C₂(x,y,z)和C₃(x,y,z)的中心坐标。

进一步地，吊索测量设备将每一段测量标志的中心点进行集合，得到白色测量标志的中心点集S_i。

进一步地，所述基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角，包括：

通过摄影测量计算所述中心点集在一体船坐标系中的坐标，得到中心点集坐标；

对所述中心点集坐标进行最小二乘拟合，得到中心点连线，并基于所述中心点连线计算吊索与铅锤线的偏角。

具体地，吊索测量设备通过摄影测量计算中心点集在船体坐标系中的坐标，得到中心点集坐标S_i(x,y,z)。进一步地，吊索测量设备对中心点集坐标S_i(x,y,z)进行最小二乘拟合，得到中心点连线。进一步地，吊索测量设备根据中心点连线计算出吊索与铅锤线的偏角。

本发明实施例通过吊索测量设备准确地计算出吊索与铅锤线的偏角，为水下管节粗定位提供数据数据，从而准确地计算出管节在水下的实际位置。

进一步地，步骤103记载的基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置，包括：

基于吊索与铅锤线的偏角，分别计算出吊索与铅垂线的横坐标偏角分量和纵坐标偏角分量；

基于所述相距距离、所述横坐标偏角分量和所述纵坐标偏角分量，计算得到所述动滑轮在一体船坐标系中的相对位置。

具体地，运算设备根据吊索偏离铅锤线的方向，计算出吊索与铅垂线的横坐标偏角分量ɑ和纵坐标偏角分量β，即吊索与铅垂线的在x轴线向上的分量ɑ和y轴线向上的分量β。进一步地，运算设备根据吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离D，以及吊索与铅垂线的在x轴线向上的分量ɑ和y轴线向上的分量β，计算得到动滑轮在浮运安装一体船坐标系中的相对位置P₁(x,y,z)。

本发明实施例准确地计算出动滑轮在浮运安装一体船坐标系中的相对位置，为水下管节粗定位提供动滑轮的相对位置，从而准确地计算出管节在水下的实际位置。

进一步地，步骤104记载的基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置，包括：

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置进行联合解算，得到所述动滑轮的绝对位置；

基于多个动滑轮的绝对位置以及标定的动滑轮在管节上的参数，粗定位出管节在水下的位置。

具体地，定位设备利用浮运安装一体船的绝对位置和姿态，动滑轮相对位置计算动滑轮的绝对位置，多个动滑轮绝对位置以及标定的动滑轮在管节上的参数，粗定位出管节在水下的位置。

也可以理解为，定位设备根据浮运安装一体船的位置和姿态以及动滑轮相对位置P₁(x,y,z)进行联合解算，得到动滑轮在大地坐标系中的绝对位置，多个动滑轮绝对位置以及标定的动滑轮在管节上的参数，粗定位出管节在水下的位置，实现水下管节位置粗定位。

本发明实施例通过浮运安装一体船的位置和姿态以及动滑轮相对位置进行联合解算，准确地计算出动滑轮绝对位置，从而准确地计算出管节在水下的实际位置。

进一步地，本发明提供的沉管管节水下粗定位系统与本发明提供的沉管管节水下粗定位方法互对应参照。

图6所示，图6是本发明提供的沉管管节水下粗定位系统的结构示意图，沉管管节水下粗定位系统包括测深设备601、吊索测量设备602、运算设备603和定位设备604。

测深设备601用于，计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；

吊索测量设备602用于，基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；

运算设备603，用于基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；

定位设备604，用于基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。

进一步地，测深设备601还用于：

确定所述吊索固定位置与测深设备之间的第一高度；

确定所述测深设备与所述管节顶端位置之间的第二高度；

基于所述第一高度和所述第二高度，计算出所述吊索固定位置与所述管节顶端位置之间的相距距离。

进一步地，吊索测量设备602还用于：

确定出吊索表面中每一段测量标志的四个顶点；所述测量标志为四边形区域的标志；

基于每一段测量标志的四个顶点中任意三个顶点，拟合出每一段测量标志的内切圆或外接圆；

基于每一段测量标志的内切圆或外接圆，计算得到每一段测量标志的中心点，并基于多段测量标志的中心点得到所述中心点集。

进一步地，吊索测量设备602还用于：

确定每一段测量标志的内切圆的圆心坐标或外接圆的圆心坐标；

计算每一段测量标志的内切圆的圆心坐标的中心或外接圆的圆心坐标的中心，得到每一段测量标志的中心点。

进一步地，吊索测量设备602还用于：

通过摄影测量计算所述中心点集在一体船坐标系中的坐标，得到中心点集坐标；

对所述中心点集坐标进行最小二乘拟合，得到中心点连线，并基于所述中心点连线计算吊索与铅锤线的偏角。

进一步地，运算设备603还用于：

基于吊索与铅锤线的偏角，分别计算出吊索与铅垂线的横坐标偏角分量和纵坐标偏角分量；

基于所述相距距离、所述横坐标偏角分量和所述纵坐标偏角分量，计算得到所述动滑轮在一体船坐标系中的相对位置。

进一步地，定位设备604还用于：

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置进行联合解算，得到所述动滑轮的绝对位置；

基于多个动滑轮的绝对位置以及标定的动滑轮在管节上的参数，粗定位出管节在水下的位置。

本发明提供的沉管管节水下粗定位系统的具体实施例与上述沉管管节水下粗定位方法各实施例基本相同，在此不作赘述。

图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行沉管管节水下粗定位方法，该方法包括：

计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；

基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；

基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。

此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的沉管管节水下粗定位方法，该方法包括：

计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；

基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；

基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的沉管管节水下粗定位方法，该方法包括：

计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；

基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；

基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种沉管管节水下粗定位方法，其特征在于，包括：

计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；

基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；

基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置；

所述基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置，包括：

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置进行联合解算，得到所述动滑轮的绝对位置；

基于多个动滑轮的绝对位置以及标定的动滑轮在管节上的参数，粗定位出管节在水下的位置。

2.根据权利要求1所述的沉管管节水下粗定位方法，其特征在于，所述基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置，包括：

基于吊索与铅锤线的偏角，分别计算出吊索与铅垂线的横坐标偏角分量和纵坐标偏角分量；

基于所述相距距离、所述横坐标偏角分量和所述纵坐标偏角分量，计算得到所述动滑轮在一体船坐标系中的相对位置。

3.根据权利要求1所述的沉管管节水下粗定位方法，其特征在于，所述基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，包括：

确定出吊索表面中每一段测量标志的四个顶点；所述测量标志为四边形区域的标志；

基于每一段测量标志的四个顶点中任意三个顶点，拟合出每一段测量标志的内切圆或外接圆；

基于每一段测量标志的内切圆或外接圆，计算得到每一段测量标志的中心点，并基于多段测量标志的中心点得到所述中心点集。

4.根据权利要求3所述的沉管管节水下粗定位方法，其特征在于，所述基于每一段测量标志的内切圆或外接圆，计算得到每一段测量标志的中心点，包括：

确定每一段测量标志的内切圆的圆心坐标或外接圆的圆心坐标；

计算每一段测量标志的内切圆的圆心坐标的中心或外接圆的圆心坐标的中心，得到每一段测量标志的中心点。

5.根据权利要求1所述的沉管管节水下粗定位方法，其特征在于，所述基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角，包括：

通过摄影测量计算所述中心点集在一体船坐标系中的坐标，得到中心点集坐标；

对所述中心点集坐标进行最小二乘拟合，得到中心点连线，并基于所述中心点连线计算吊索与铅锤线的偏角。

6.根据权利要求1至5任一项所述的沉管管节水下粗定位方法，其特征在于，所述计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离，包括：

确定所述吊索固定位置与测深设备之间的第一高度；

确定所述测深设备与所述管节顶端位置之间的第二高度；

基于所述第一高度和所述第二高度，计算出所述吊索固定位置与所述管节顶端位置之间的相距距离。

7.一种沉管管节水下粗定位系统，其特征在于，所述沉管管节水下粗定位系统包括吊索测量设备、测深设备、运算设备和定位设备；

所述测深设备，用于计算吊索固定位置与管节顶端位置之间的相距距离；

所述吊索测量设备，用于基于吊索表面中的测量标志计算得到中心点集，并基于所述中心点集计算吊索与铅垂线的偏角；

所述运算设备，用于基于所述相距距离和所述吊索与铅垂线的偏角，计算动滑轮相对于一体船的位置；

所述定位设备，用于基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置，粗定位出管节在水下的位置；

所述定位设备还用于：

基于所述一体船的位置和姿态以及所述动滑轮相对于一体船的位置进行联合解算，得到所述动滑轮的绝对位置；

基于多个动滑轮的绝对位置以及标定的动滑轮在管节上的参数，粗定位出管节在水下的位置。

8.根据权利要求7所述的沉管管节水下粗定位系统，其特征在于，所述运算设备还用于：

基于吊索与铅锤线的偏角，分别计算出吊索与铅垂线的横坐标偏角分量和纵坐标偏角分量；

基于所述相距距离、所述横坐标偏角分量和所述纵坐标偏角分量，计算得到所述动滑轮在一体船坐标系中的相对位置。