DE3717708C2 - - Google Patents
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- DE3717708C2 DE3717708C2 DE3717708A DE3717708A DE3717708C2 DE 3717708 C2 DE3717708 C2 DE 3717708C2 DE 3717708 A DE3717708 A DE 3717708A DE 3717708 A DE3717708 A DE 3717708A DE 3717708 C2 DE3717708 C2 DE 3717708C2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
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- G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
- G01V1/3817—Positioning of seismic devices
- G01V1/3835—Positioning of seismic devices measuring position, e.g. by GPS or acoustically
-
- 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
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
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- Geophysics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortsbestimmung von
hinter einem Schiff geschleppten Kabelabschnitten, insbe
sondere Streamern, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der Seeseismik ist es üblich, zur Prospektion des Unter
grundes von einem Schiff geschleppte Streamer über den Un
tergrund durch das Wasser zu ziehen, wobei die entlang eines
Streamers verteilten Sensoren auf seismische Signale an
sprechen, die von gleichzeitig mit dem Schiff geschleppten
und im regelmäßigen zeitlichen Abstand ausgelösten Schall
quellen herrühren. Die von den Sensoren in den Streamern
empfangenen Meßsignale werden in Aufzeichnungsanlagen auf
dem Schiff gespeichert und später an Land in einem Rechen
zentrum ausgewertet.
Für ein zuverlässiges Auswertungsergebnis ist es notwen
dig, die aufgezeichneten Signale den genauen Meßpositionen
von Quellen und Empfängern der Signale zuordnen zu können.
Die Anforderungen an die Genauigkeit der Positions
bestimmung sind in den letzten Jahren beträchtlich ange
stiegen, insbesondere durch die zunehmende Verbreitung
der 3 D-Seismik. Dieses Verfahren erfordert eine feine
Rasterung des Untergrundes, die nur aufgrund hoher An
forderungen an die Genauigkeit der Ortsbestimmung der
Streamer erreichbar ist.
Für eine 3 D-Messung werden vielfach zwei oder mehrere paral
lel angeordnete Streamer verwendet, zwischen denen sich
die Schallquellen, nämlich Airguns, befinden. Die Streamer
werden dabei im Abstand von etwa 100-150 m vom Schiff ge
zogen, während die Airguns einen Abstand von etwa 10-50 m
aufweisen. Um den Abstand der Streamer zu erreichen, werden
deren Köpfe üblicherweise über Scherbretter auseinandergehalten.
Die Position der Streamerköpfe relativ zum Schiff kann auf
verschiedene Weise ermittelt werden. In einfachen Fällen
reicht es aus, den Abgangswinkel des Streamers vom Schiff
festzustellen. Es sind auch Radarortungsverfahren vorge
schlagen worden. Bei denjenigen Meßprinzipien, die einen
oder mehrere Meßstellen auf dem Schiff aufweisen, ist zwar
die Entfernungsbestimmung zu einem Sensor am Streamerkopf
relativ genau möglich, jedoch ist die Winkelbestimmung nur
eingeschränkt möglich. Ferner ist es schwierig, den genauen
Abstand von parallel nebeneinander geführten Streamern zu
ermitteln.
Aus einem Aufsatz in "Ocean Industry", Januar 1987, Seiten
17 ff ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zur Bestimmung der Positionen von
Streamerköpfen bekannt, bei dem seitlich neben dem Schiff
geführte Tauchkörper verwendet werden. Diese Tauchkörper
enthalten Sender und Empfänger, die es in Verbindung mit
einer festen Schiffslängslinie gestatten, über ein Tri
laterationsverfahren den Ort der Tauchkörper zu bestimmen.
Die auf diese Weise zwischen den Tauchkörpern gebildete
Basislinie ermöglicht es, über weitere Trilaterations
schritte die Position von Streamerköpfen der vom Schiff
geschleppten Streamerkabel festzustellen.
Da die Tauchkörper nicht starr am Schiff befestigt werden
können, vollziehen diese eine gewisse Bewegung im Wasser,
die zu Ungenauigkeiten der Ortsbestimmung dieser Tauch
körper führen kann, insbesondere, wenn die Position der
Tauchkörper alternierend bestimmt wird. Der Genauigkeit
des angegebenen Prinzips sind daher relativ enge Grenzen
gesetzt.
Die hohen Genauigkeitsanforderungen bei einer 3 D-Messung
erfordern, daß auch bei einem Streamerabstand von 100-
150 m und einer Entfernung von den Tauchkörpern bis zum
Streamerkopf von etwa 250-400 m noch Genauigkeiten der
Positionsbestimmung von 1 bis 2 m erreichbar sind.
Zur Erfüllung dieser Anforderungen liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art, wie es aus der Veröffentlichung "Ocean
Industry" hervorgeht, ein verbessertes Verfahren zur Ortsbestimmung
von hinter einem Schiff geschleppten Kabelabschnitten, ins
besondere Streamern, anzugeben, das eine erhöhte Genauig
keit an die Positionsbestimmung ermöglicht und auch bei
rauher See und schnell wechselnden Einflußnahmen auf das
Schiff eine hohe Genauigkeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene
Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er
findung sind in Unteransprüchen angegeben.
Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
daß die Positionsbestimmung der Kabel- oder Streamerköpfe bzw. Luftpulser- oder Airgun
köpfe auf der Verwendung einer redundant errechneten Tauch
körper-Basislinie beruht. Diese Tauchkörper-Basislinie
wird einerseits durch alternierende Trilateration zwischen
einer festen Schiffs-Längslinie und den Laufzeiten zwischen
dem Schiff und den Tauchkörpern und andererseits durch direk
te Laufzeitbestimmung zwischen den zwei Tauchkörpern ermittelt.
Da die Tauchkörper-Basislinie bei jeder Trilateration eines
Tauchkörpers ermittelt wird, ist diese Basislinie, anders
als beim Stand der Technik, äußerst genau. Deren Genauig
keit spiegelt sich bei der Bestimmung der Position der
Streamerköpfe bzw. Airgunköpfe relativ zum Schiff wieder.
Durch die Erfindung lassen sich Positionsbestimmungen von
Streamerköpfen relativ zum Schiff von 1 bis 2 m erreichen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei
spieles näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Streameran
ordnung an einem Schiff, von unten gesehen,
Fig. 2 eine Darstellung der geometrischen Verhältnisse
zur Positionsbestimmung,
Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Schiff-Streameranordnung
mit zwei parallelen Streamern von oben,
Fig. 4 eine Ansicht Schiff-Streamer von der Seite,
Fig. 5 eine Aufsicht auf eine Schiff-Streameranordnung
mit einem einzigen Streamer.
Fig. 1 zeigt die wesentlichen beim erfindungsgemäßen Ver
fahren verwendeten Elemente. An dem Schiff 1, das von
unten dargestellt ist, sind am Heck zwei Abgangsstränge
10 und 11 angeordnet, die an ihren Enden mit den Kabelabschnitten oder Streamern
6 und 7 verbunden sind. Durch die Scherbretter 8 und 9
werden die Streamer 6 und 7 auf Abstand gehalten, wobei
der Abstand durch die Steuerstränge 12 und 13 eingestellt
wird. Der normale Abstand zweier paralleler Streamer be
trägt in der Regel etwa 100-150 m.
Im Heckbereich des Schiffes 1 befinden sich zwei seit
lich gerichtete Ausleger 4 und 5, an deren Enden Tauch
körper 2 und 3 angehängt sind, die sich etwa in gleicher
Wassertiefe wie die Streamer befinden (8 bis 10 m).
Der Abstand der Tauchkörper 2 und 3 beträgt etwa 40 m.
Ebenfalls am Heck sind zwei Luftpulser- oder Airgunkabel 14 und 15 be
festigt, die an ihren Enden die Schallquellen (Airguns)
22 und 23 tragen.
Am Schiffsboden sind im Totholz neben der Schiffswelle ein weiterer
Empfänger 19 und im vorderen Schiffsbereich im Kiel ebenfalls ein
oder zwei weitere Empfänger 16 angeordnet. Die Tauchkörper 2
und 3 weisen jeweils Sender/Empfänger 17 und 18 auf.
Ferner sind Empfänger 24 und 25 an den Streamerköpfen
sowie andere Empfänger 20 und 21 an den Airgunköpfen vorgesehen.
Fig. 2 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Positions
bestimmung. Die Sender in den Tauchkörpern 2 und 3 senden
Ultraschall-Signale aus, die von den Empfängern im Schiffs
körper und den Empfängern an den Streamerköpfen und den
Airgunköpfen aufgenommen werden können. Durch eine übliche
Steuerschaltung kann die Laufzeit zwischen Aussendung
eines Ultraschall-Impulses am Sender und Empfang an den
jeweiligen Empfängern bestimmt und ausgewertet werden.
Da der Abstand zwischen den weiteren Empfängern 16 und 19 an der
Schiffsunterseite fest bestimmt ist, läßt sich aus der
Laufzeit eines vom Sender im Tauchkörper 3 ausgesendeten
Ultraschallsignals entlang der Strecken 30 und 31 die
Position des Tauchkörpers 3 bestimmen. Die entsprechende
Position des Tauchkörpers 2 läßt sich aus der Laufzeit
messung entlang der Strecken 28 und 29 bestimmen. Die
Schiffslängslinie 26 bleibt daher in jedem Fall konstant.
Die Bestimmung der Positionen der Tauchkörper 2 und 3
wird jeweils abwechselnd vorgenommen, um eindeutige
Positionen der Sender in den Tauchkörpern zu erhalten.
Aus den Positionen der Tauchkörper 2 und 3 läßt sich der
Abstand 27 zwischen den Tauchkörpern rechnerisch be
stimmen. Da jedoch die Positionen der Tauchkörper 2 und
3 nur alternativ bestimmt werden, läßt sich der Abstand
zwischen den Tauchkörpern 2 und 3 zu keinem Zeitpunkt
genau bestimmen, da zwischen den alternierenden Messun
gen Änderungen aufgetreten sein können. Die Erfindung
sieht daher eine zusätzliche direkte Bestimmung der
Tauchkörper-Basislinie 27 zwischen den beiden Tauch
körpern 2 und 3 vor, indem das vom Tauchkörper 3 aus
gesendete Ultraschall-Signal von einem Empfänger im
Tauchkörper 2 und umgekehrt aufgenommen wird, wobei diese
Tauchkörper-Basislinie bei jeder durch Trilateration
ermittelten Bestimmung der Position einer der Tauch
körper 2 und 3 ermittelt wird. Der Abstand der Tauch
körper 2 und 3 wird daher doppelt so häufig bestimmt
wie die Position der Tauchkörper 2 und 3 selbst.
Aufgrund dieser derart bestimmten Tauchkörper-Basislinie 27
läßt sich in weiteren gleichzeitig ausgeführten Tri
laterationsschritten, z. B. die Position des Streamer
kopfes 25 durch Ermittlung der Laufzeiten von Ultra
schallsignalen über die Strecken 32 und 33 ermitteln.
Die Tauchkörper 2 und 3 weisen daher vorzugsweise zu
säzliche oder weitere Sender 38 und 39 auf, die in rückwärtiger Rich
tung abstrahlen. Auf die gleiche Weise lassen sich die
Kopfpositionen des anderen Streamers 24 und der Airgun
köpfe 20 und 21 bestimmen.
Zur weiteren Redundanzerhöhung kann vorgesehen sein, daß
am Ort der Streamerköpfe 25 und 24 Ultraschall-Sender vor
gesehen sind, durch die eine direkte Entfernungsbestimmung
zwischen den Streamerköpfen 24 und 25 möglich ist. Dies
ermöglicht eine zusätzliche Kontrolle des Abstandes der
Streamer.
Fig. 3 zeigt eine Prinzipansicht von Streamer und Schiff.
Die von den Tauchkörpern 2 und 3 ausgesendeten Signale
werden auch von den weiteren Meßstellen entlang der
Streamer aufgenommen, so daß bis etwa zu einer Entfernung
von 500 m hinter dem Schiff Positionsbestimmungen möglich
sind, die jedoch mit zunehmender Entfernung von dem Schiff
ungenauer werden. Durch die Genauigkeit der Bestimmung der
Tauchkörper-Basislinie ist jedoch noch eine relative Ge
nauigkeit der Positionsbestimmung von Streamerempfängern
über eine große Entfernung möglich.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines Schiffes mit Streamer in
Seitenansicht. Die Tauchkörper 2 und 3 befinden sich etwa
8 bis 10 m unterhalb der Wasseroberfläche und senden von
dort aus Signale zum Vorschiff und zum Heck des Schiffes,
um daraus die Position der Tauchkörper zu bestimmen. Bei
der rechnerischen Auswertung wird bei der Bestimmung des Ab
standes der Tauchkörper voneinander und der Position der
Tauchkörper der vertikale Abstand zu den Empfängern am
Schiff berücksichtigt.
Fig. 5 zeigt eine Ansicht einer Streameranordnung, bei der
nur ein Streamer verwendet ist. In diesem Fall befinden
sich die Airguns 36 und 37 auf beiden Seiten des einzigen
Streamers 35. Das grundsätzliche erfindungsgemäße Meß
prinzip ändert sich jedoch dadurch nicht.
In einem ausgeführten Verfahren wird die Positionsbestimmung
aller Empfänger etwa alle 400 ms durchgeführt. Die Tauch
körper-Basislinie wird jedoch alle 200 ms ermittelt. Die
Ultraschallsender und -empfänger sind vorzugsweise piezo
elektrische Wandler. Die Erfindung ermöglicht eine Genauig
keit, die für die relative Position des Streamerkopfes zum
Schiff bei 1 bis 2 m liegt.
Bezugszeichenliste
1 Schiff
2 Tauchkörper
3 Tauchkörper
4 Ausleger
5 Ausleger
6 Streamer oder Kabelabschnitt
7 Streamer oder Kabelabschnitt
8 Scherbrett
9 Scherbrett
10 Abgangsstrang
11 Abgangsstrang
12 Steuerstrang
13 Steuerstrang
14 Airgunkabel oder Luftpulserkabel
15 Airgunkabel oder Luftpulserkabel
16 weitere Empfänger
17 Sender/Empfänger
18 Sender/Empfänger
19 weitere Empfänger
20 andere Empfänger
21 andere Empfänger
22 Airguns oder Luftpulseranordnungen
23 Airguns oder Luftpulseranordnungen
24 Empfänger
25 Empfänger
26 Schiffslängslinie
27 Tauchkörper-Basislinie
28-34 Strecken
35 Streamer
36 Airguns
37 Airguns
38 weitere Sender
39 weitere Sender
2 Tauchkörper
3 Tauchkörper
4 Ausleger
5 Ausleger
6 Streamer oder Kabelabschnitt
7 Streamer oder Kabelabschnitt
8 Scherbrett
9 Scherbrett
10 Abgangsstrang
11 Abgangsstrang
12 Steuerstrang
13 Steuerstrang
14 Airgunkabel oder Luftpulserkabel
15 Airgunkabel oder Luftpulserkabel
16 weitere Empfänger
17 Sender/Empfänger
18 Sender/Empfänger
19 weitere Empfänger
20 andere Empfänger
21 andere Empfänger
22 Airguns oder Luftpulseranordnungen
23 Airguns oder Luftpulseranordnungen
24 Empfänger
25 Empfänger
26 Schiffslängslinie
27 Tauchkörper-Basislinie
28-34 Strecken
35 Streamer
36 Airguns
37 Airguns
38 weitere Sender
39 weitere Sender
Claims (5)
1. Verfahren zur Ortsbestimmung von hinter einem Schiff ge
schleppten Kabelabschnitten, insbesondere Streamern, bei
dem die Position von Sendern oder Empfängern an einem
Kabelabschnitt über ein mathematisches Trilaterations
verfahren ermittelt wird, wobei die dabei verwendete
Basislinie aus der Trilateration von Strecken zwischen
zwei seitlich vom Schiff geschleppten Tauchkörpern
mit einer festen Schiffslängslinie ermittelt wird, da
durch gekennzeichnet, daß bei jeder Trilateration der
festen Schiffslängslinie mit der Position eines der
Tauchkörper (2, 3) zusätzlich der Abstand der Tauchkörper (2, 3) von
einander durch eine direkte Messung zwischen ihnen bestimmt wird und daß dieser Abstand als Tauch
körper-Basislinie (27) für die Trilateration zu jeweils einem
der Sender oder Empfänger (24, 25) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich bei jeder Trilateration zwischen der Tauch
körper-Basislinie (27) und zwei Sendern oder Empfängern (24, 25) an
parallel geschleppten Kabelabschnitten der Abstand der
Sender oder Empfänger (24, 25) voneinander bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß an zwei festen Punkten entlang der Schiffs
längsachse weitere Empfänger (16, 19) angeordnet sind, daß in jedem der
Tauchkörper (2, 3) Sender/Empfänger (17, 18) zum Aussenden von Ultraschallsignalen
vorgesehen sind, deren Laufzeit sowohl von den weiteren Empfängern (16, 19)
im Schiff als auch von einem Empfänger der Sender/Empfänger (17, 18) in dem jeweils
anderen Tauchkörper festgestellt wird, daß in den Tauch
körpern weitere Sender (38, 39) vorgesehen sind, deren Schallimpulse
von Empfängern (24, 25) in den Kabelabschnitten empfangen werden,
und daß die Position der Empfänger (24, 25) relativ zum Schiff
aus den ermittelten Laufzeiten der Ultraschallsignale
errechnet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Positionen von
einem oder mehreren Empfängern (24, 25) als auch die
Positionen von gleichzeitig vom Schiff geschleppten Luftpulseranordnungen
(Airgunarrays) (22, 23) ermittelt werden.
5. Verfahren nach
Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alternierend die
Positionen von zwei Kabelköpfen und gleichzeitig
die Kopfpositionen von zwei zwischen den Kabelabschnitten
geführten Luftpulseranordnungen (Airgunarrays) (22, 23) ermittelt werden.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873717708 DE3717708A1 (de) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | Verfahren zur ortsbestimmung von hinter einem schiff geschleppten kabelabschnitten |
DE88107133T DE3884051D1 (de) | 1987-05-23 | 1988-05-04 | Verfahren zur Ortsbestimmung von hinter einem Schiff geschleppten Kabelabschnitten. |
EP88107133A EP0292744B1 (de) | 1987-05-23 | 1988-05-04 | Verfahren zur Ortsbestimmung von hinter einem Schiff geschleppten Kabelabschnitten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873717708 DE3717708A1 (de) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | Verfahren zur ortsbestimmung von hinter einem schiff geschleppten kabelabschnitten |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3717708A1 DE3717708A1 (de) | 1988-12-08 |
DE3717708C2 true DE3717708C2 (de) | 1989-11-16 |
Family
ID=6328442
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873717708 Granted DE3717708A1 (de) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | Verfahren zur ortsbestimmung von hinter einem schiff geschleppten kabelabschnitten |
DE88107133T Expired - Fee Related DE3884051D1 (de) | 1987-05-23 | 1988-05-04 | Verfahren zur Ortsbestimmung von hinter einem Schiff geschleppten Kabelabschnitten. |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE88107133T Expired - Fee Related DE3884051D1 (de) | 1987-05-23 | 1988-05-04 | Verfahren zur Ortsbestimmung von hinter einem Schiff geschleppten Kabelabschnitten. |
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DE (2) | DE3717708A1 (de) |
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1987
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1988
- 1988-05-04 DE DE88107133T patent/DE3884051D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-05-04 EP EP88107133A patent/EP0292744B1/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3717708A1 (de) | 1988-12-08 |
EP0292744A2 (de) | 1988-11-30 |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |