MX2011010164A - Determinar una posicion de un receptor de reconocimiento en un cuerpo de agua. - Google Patents

Abstract

Determinar una posición de un receptor de reconocimiento utilizado para medir una respuesta de una estructura subterránea a una señal de reconocimiento, las posiciones del receptor de reconocimiento a medida que el receptor de reconocimiento desciende en un cuerpo de agua hacia una superficie son recibidas provenientes de un sistema de determinación acústica. La información de medición asociada con el movimiento del receptor de reconocimiento es recibida proveniente de al menos un sensor. Con base en la información de medición proveniente del sistema de determinación acústica y dicho al menos un sensor, se calcula la posición del receptor de reconocimiento en la superficie una vez que el receptor de reconocimiento ha llegado a la superficie.

Description

DETERMINAR UNA POSICIÓN DE UN RECEPTOR DE RECONOCIMIENTO EN UN CUERPO DE AGUA Campo de la Invención La invención se refiere en términos generales a la determinación de una posición de un receptor de estudios sísmicos en un cuerpo de agua con base en mediciones provenientes de múltiples fuentes .

Antecedentes de la Invención Se utilizan estudios de reconocimiento para identificar elementos subterráneos, tales como yacimientos de hidrocarburos, acu íferos de agua dulce , yacimientos de inyección de gas, etc. Los estudios de reconocimiento pueden incluir prospecciones sísmicas o estudios electromagnéticos (EM) . En las prospecciones sísmicas, las f uentes sísmicas se colocan en diversas posiciones sobre una superficie terrestre o el lecho marino, activadas las fuentes sísmicas para generar ondas sísmicas dirigidas hacia la estructura subterránea .

Las ondas sísmicas generadas por una fuente s ísmica se desplazan hacia la estructura subterránea , con una porción de las ondas sísmicas reflejadas de regreso hacia la superficie para ser reci bidas por los receptores sísmicos (por ejemplo, geófonos, hidrófonos, etc. ) . Estos receptores sísmicos producen señales que representan las ondas sísm icas detectadas . Las señales provenientes de receptores sísmicos se procesan para generar información sobre el contenido y característica de la estructura subterránea.

Las prospecciones EM implican el despliegue de una o más fuentes EM que producen ondas EM que se propagan hacia la estructura subterránea. Las señales EM son afectadas por elementos en la estructura subterránea, y las señales afectadas son detectadas por receptores EM, las cuales son procesadas después para entregar información acerca del contenido y característica de la estructura subterránea.

Los estudios de reconocimiento de una estructura subterránea pueden realizarse en un ambiente marino, en el cual una embarcación remolca las fuentes s ísmicas (por ejemplo, fuentes EM o fuentes sísmicas) para generar señales de reconocimiento a fin de realizar el estudio de reconocimiento. En m uchas implementaciones , los receptores de reconocimiento para medir la respuesta de la estructura subterránea a las señales de reconocimiento se lanzan al fondo del agua (por ejemplo, el lecho marino) . Los receptores de reconocimiento se lanzan desde la embarcación hacia el cuerpo de agua para llegar al fondo del agua . En algunas implementaciones , cada receptor de reconocimiento tiene que llegar al fondo del agua aproximadamente a 50 metros de la posición objetivo o planeada del receptor de reconocimiento . Tiene que confirmarse que la posición rea l de cada receptor de reconocimiento se encuentra a 50 metros de su po$ición planeada antes de que pueda implementarse el siguiente receptor de reconocimiento . La velocidad de lanzamiento para los receptores de reconocimiento puede ser de aproximadamente media hora por kilómetro . En una aplicación de reconocimiento en el fondo del mar, - - donde la profundidad del agua puede ser de varios kilómetros, puede tomar horas el lanzar cada receptor de reconocimiento hacia la superficie del fondo del agua.

Después de que el receptor de reconocimiento llega al fondo del agua, la posición del receptor de reconocimiento se confirma típicamente utilizando un sistema de determinación acústica, tal como un sistema de valores iniciales ultra-corto (USBL - ultra-short baseline). El sistema USBL incluye un transceptor de USBL ubicado en la embarcación (tal como en el fondo del embarcación) y un transpondedor en cada receptor de reconocimiento cuya distancia va a determinarse. A fin de obtener un cálculo insesgado de la posición de cada receptor de reconocimiento, se realizan típicamente mediciones desde diversos ángulos diferentes para garantizar que las distancias determinadas acústicamente no están sesgadas (demasiado largas o demasiado cortas. El proceso para esperar a que cada receptor de reconocimiento llegue al fondo del agua y calcular después la posición del receptor de reconocimiento con la geometría adecuada (a varios ángulos diferentes) puede implicar una cantidad sustancial de tiempo. Si la configuración del estudio de reconocimiento incluye un gran número de receptores de reconocimiento (cientos o miles), entonces el despliegue de receptores de reconocimiento puede requerir mucho tiempo y ser muy costoso.

Breve Descripción de la Invención En general, un método para determinar una posición de un receptor de reconocimiento utilizado para recoger las mediciones asociadas con una estructura subterránea incluye adquirir información de medición proveniente de múltiples tipos diferentes de dispositivos de medición . Los múltiples tipos diferentes de dispositivos de medición pueden incluir un sistema de determinación acústica y un sistema inercial.

Otras características o características alternativas se volverán aparentes a partir de la siguiente descripción, los dibujos y las reivindicaciones.

B reve Descripción de las Figuras La Figura 1 ilustra una configuración del estudio de reconocimiento marino a manera de ejemplo en la cual puede incorporarse una modalidad para determinar posiciones de receptores de reconocimiento.

La Figura 2 es un diagrama de bloques de un receptor de reconoci miento de acuerdo con una modalidad .

La Figura 3 es un diagrama de flujo de u n proceso para determ inar con precisión una posición de un receptor de reconocimiento , de acuerdo con una modalidad.

La Figura 4 es un diagrama de bloques de un controlador que es capaz de ejecutar el proceso de la Figura 3 de acuerdo con una modalidad .

Descripc ión Deta l lada de la Invención En la siguiente descripción, se presentan numerosos detalles para proporcionar una comprensión de la presente invención. Sin embargo, aquellos expertos en la materia comprenderán que la presente invención puede llevarse a la práctica sin estos detalles y que son posibles numerosas variaciones o modificaciones a partir de las modalidades descritas.

De acuerdo con algunas modalidades, una técnica o mecanismo para determinar una posición de un receptor de reconocimiento en un cuerpo de agua involucra recoger las mediciones provenientes de múltiples tipos diferentes de dispositivos de medición, y calcular la posición del receptor de reconocimiento con base en la información de medición proveniente de múltiples tipos diferentes de dispositivos de medición. El receptor de reconocimiento es un receptor utilizado para medir una respuesta de una estructura subterránea a una señal de reconocimiento. El receptor de reconocimiento puede ser un receptor electromagnético (EM) o un receptor sísmico, y la señal de reconocimiento puede ser una señal EM generada por una fuente EM controlada (para estudios de reconocimiento electromagnéticos de fuente controlada (CSEM - controlled-source electromagnetic surveying)), o que ocurren naturalmente (para estudios de reconocimiento magnetotelúricos). Alternativamente, la señal de reconocimiento puede ser una señal sísmica generada por una fuente sísmica.

En una modalidad, los múltiples tipos diferentes de dispositivos de medición incluyen (1 ) un sistema de determinación acústica, y (2) un sistema de medición inercial (el cual incluye sensores para medir la aceleración, dirección magnética, orientación, etcétera). En una modalidad, el sistema de determinación acústica que se utiliza es un sistema de determinación acústica de valores iniciales ultra-corto (USBL). Un sistema de determinación USBL incluye un transceptor USBL que se instala debajo de una embarcación, y un transpondedor en un objeto (receptor de reconocimiento) cuya distancia va a determinarse.

El sistema de medición inercial incluye giroscopios, acelerómetros y una brújula. Los acelerómetros se utiliza para medir la aceleración del receptor de reconocimiento, y los giroscopios se utilizan para determinar la orientación del receptor de reconocimiento. Puede haber tres acelerómetros para detectar la aceleración en las tres direcciones espaciales (las direcciones ortogonales X, Y, y Z), y tres giroscopios para medir la orientación del receptor de reconocimiento en las direcciones X, Y, y Z. La brújula se utiliza para medir una dirección magnética del receptor de reconocimiento y puede ser una brújula giroscópica o brújula magnética.

Las rotaciones verticales también pueden determinarse por los inclinómetros. Él . moderno inclinómetro electrónico, el cual reemplaza a las demás formas de inclinómetros, utiliza un sencillo principio de nivel de burbuja, como se utiliza en el nivelador de carpintero común. Una configuración de electrodos detecta la posición exacta de la burbuja en la solución electrolítica, con un alto grado de precisión. Cualquier cable pequeño en el nivel se registra utilizando un registrador de datos convencional. Esta configuración es bastante insensible a la temperatura, y puede compensarse totalmente, utilizando electrónica térmica incorporada . Una tecnología más reciente utiliza electrónica de MEMS En una operación de determinación del sistema de determi nación de USB L, un primer impulso acústico es transmitido por el transceptor de USBL que es detectado por el transpondedor. El transpondedor responde con el propio impulso acústico del transpondedor. El impulso de respuesta es detectado por el transceptor, y el tiempo en que la transmisión del primer impulso acústico proveniente del tra nsceptor de USBL y la recepción del impulso de respuesta es medida por el sistema de determi nación de USBL. El tiempo se utiliza para calcular el rango (distancia) entre el transceptor y el transpondedor. El transceptor de US BL también incluye múltiplos (por ejemplo, tres o más transductores) que se encuentran espaciados para proporcionar un arreglo de transductores. Después , puede utilizarse una técnica de diferenciación de fase para determinar las diferencias de fase de las señales reci bidas por los diferentes transductores en el arreglo para calcular el ángulo desde cada transductor hacia el transpondedor. Con base en la triangulación, el sistema USBL puede determinar entonces dos soportes al transpondedor con relación al transceptor. Además, la posición vertical puede restringirse por un sensor de profundidad en el transpondedor.

Otra modalidad de la técnica USBL es utilizar dos transceptores en la operación de posicionamiento. Un transceptor en la embarcación determinar las coordenadas del otro transceptor ubicado en un cuerpo - - remolcado más cerca del fondo del mar. Las señales acústicas transmitidas desde el cuerpo remolcado se desplazan por distancias más cortas para llegar a los receptores que son desplegados. Además, un ambiente con menos ruido en el cuerpo remolcado genera un mejor rendimiento de ruido por señal para el transceptor cuando se compara con el transceptor con más ruido instalado en la embarcación. Tal sistema que aloja a este modo de operación es el iUSBL de Sonardyne, Modelo No. 8091 , en el conocimiento del transceptor de USBL en la unidad de posicionamiento remolcada, la cual puede ser la misma plataforma utilizada para barrer la fuente de CSEM, las posiciones de los receptores EM pueden determinarse a medida que caen a través de la columna de agua. Una ligera variación de esta técnica es ubicar un transpondedor en o cerca de la embarcación y colocar esta con relación a un transceptor de sonar remolcado. En cualquier caso, la posición del transceptor o transpondedor cerca o en el casco de la embarcación se determina con relación a un marco de referencia absoluta al aplicar compensaciones corregidas de guiñada, cabeceo y balance con relación a la antena GNSS de la embarcación. Tal técnica se describe en U. S. No. de Serie 12/126, 894, presentada el 05/25/2008 (Registro de Notario No. 1 15.0004-US) para determinar la orientación de la antena fuente.

Aún en otra modalidad, el transceptor de USB L puede instalarse en una plataforma remolcada separada sobre la superficie del mar. Esta plataforma también tiene la ventaja de un menor ruido en comparación con la embarcación dado que no tiene ruido o vibraciones relacionados con la propulsión. Tal sistema se describe en la Publicación de Patente de E. U. No. 2008/0048881 .

En las modalidades descritas con anterioridad, la trayectoria determinada acústicamente y la posición final de un receptor de reconocimiento es mejorada al combinar esta información con mediciones realizadas en la plataforma del receptor como se describe con anterioridad.

De acuerdo con algunas modalidades, para mejorar adicionalmente la precisión de la determinación de una posición de un receptor de reconocimiento en el cuerpo de agua, puede utilizarse un software de pronósticos de posición para modelar la caída de un receptor de reconocimiento en el cuerpo de agua con base en un modelo predefinido, tal como un modelo numérico. El software de pronósticos de posición puede comenzar con un modelo inicial para pronosticar la trayectoria del receptor de reconocimiento para pronosticar la trayectoria del receptor de reconocimiento en el cuerpo de agua. Inicialmente, el software de pronósticos de posición puede pronosticar una primera trayectoria. Sin embargo, a medida que se reciben los datos de las mediciones provenientes de los diferentes tipos de dispositivos de medición conforme el receptor de reconocimiento desciende en el cuerpo de agua, el software de pronósticos de posición puede ajustar la trayectoria pronosticada. Con base en la trayectoria, el software de pronósticos de posición puede pronosticar la posición del receptor de reconocimiento después de llegar al fondo del agua. Este resultado del software de pronósticos de posición puede combinarse con la información de medición de los diferentes tipos de dispositivos de medición para producir una posición más precisa del receptor de reconocimiento en la superficie del fondo del agua. Un ejemplo de los algoritmos de pronósticos se describe en Peter Chu et al. , "Underwater Bomb Trajectory Prediction for Sand-off Assault (Mine/I ED) Breaching Weapon Fuse Improvement (SOABWFI)", págs. 1- 10 (2008).

Observe que de acuerdo con algunas modalidades, la posición del receptor de reconocimiento es rastreada continuamente a medida que el receptor de reconocimiento cae en el cuerpo de agua, hasta que el receptor de reconocimiento llega al fondo del agua. En ese punto, el sistema de determinación de posición es capaz de determinar con precisión la posición del receptor de reconocimiento en la superficie del fondo del agua. Como resultado, el operador del estudio de reconocimiento marino no tiene que esperar al receptor de reconocimiento para llegar al fondo del agua antes de iniciar las operaciones de posicionamiento, y el operador no tendría que realizar mediciones desde diferentes ángulos para garantizar el posicionamiento apropiado del receptor de reconocimiento. Esto puede ahorrar una cantidad sustancial de tiempo al verificar que cada receptor de reconocimiento se encuentra dentro de una distancia predefinida de su posición objetivo o planeada. Si el estudio de reconocimiento marino incluye cientos o miles de receptores de reconocimiento, entonces los ahorros de tiempo pueden ser sustanciales.

La Figura 1 ilustra una configuración a manera de ejemplo para realizar un estudio de reconocimiento de una estructura subterránea en un ambiente marino. Como se representa gráficamente en la Figura 1 , se realiza el estudio de reconocimiento de una estructura subterránea 100 que se encuentra ubicada debajo de la superficie del fondo del agua 102 (por ejemplo, el lecho marino). La estructura subterránea 1 00 incluye uno o más elementos subterráneos 104 de interés, donde dichos uno o más elementos subterráneos pueden incluir un depósito de producción de hidrocarburos, zona de inyección de gas, acuífero de agua dulce, u otros elementos de interés.

Durante una operación de estudios de reconocimiento, una fuente de estudios de reconocimiento 1 06 (transmisor EM o fuente sísmica) es remolcada por una embarcación 108 por un cable de remolque 1 1 0. Un controlador 1 12 en la embarcación puede enviarle señales de control a la fuente de estudios de reconocimiento 106 para activar la fuente de estudios de reconocimiento 106 a fin de emitir señales estudio de reconocimiento que se propaguen a través de un cuerpo de agua 1 14 en la estructura subterránea 100.

U na línea o arreglo de receptores de reconocimiento 1 16 se proporciona sobre el fondo del agua 102 , donde los receptores de reconocimiento 1 16 son capaces de detectar las señales afectadas por la estructura subterránea 100. Los receptores de reconocim iento 1 1 6 incluyen elementos de detección para detectar campos magnéticos y/o eléctricos u ondas sísmicas .

El mismo punto, los datos de reconocimiento recogidos por los receptores de estudios de reconocimiento 1 16 se comunican al controlador 1 12 en la embarcación 1 08 (o controlador ubicado remotamente) .

Antes de que pueda realizarse la operación de estudios de reconocimiento descrita con anterioridad, los receptores de reconocimiento 116 tienen que desplegarse primeramente sobre la superficie del fondo del agua 102. Durante el despliegue, la fuente de estudios de reconocimiento 106 no tiene que desplegarse en el cuerpo del agua 11 .

Como se muestra en la Figura 1, uno de los receptores de reconocimiento 116 se representa gráficamente cayendo en el cuerpo de agua 114 en la dirección indicada en términos generales con la flecha discontinua 117. Este receptor de reconocimiento 116 fue lanzado desde la embarcación 108 al cuerpo de agua 116, con excepción de que el receptor de reconocimiento 116 llega a una posición objetivo o planeada sobre la superficie del fondo del agua 102.

Para confirmar que el receptor de reconocimiento 116 ha llegado en realidad a la superficie del fondo del agua 102 a una distancia predefinida (por ejemplo, 50 metros) de la posición objetivo sobre la superficie del fondo del agua 102, pueden utilizarse diversos tipos diferentes de dispositivos de medición, así como también el software de pronósticos 122 en el controlador 112 de la Figura 1 para tomar esa determinación. Como se mencionaba con anterioridad, un tipo de dispositivo de medición utilizado es un sistema de determinación acústica, tal como un sistema USBL, el cual incluye un transceptor 118 proporcionado en un polo bajo la embarcación 108. Alternativamente, el transceptor USBL 118 puede instalarse con la fuente de estudios de reconocimiento 106.

- - Cada receptor de reconocimiento 1 16 tiene un transpondedor respectivo 120 que va a utilizarse en conjunto con el transceptor 1 18. Como se describe con anterioridad, el transceptor con un ocho genera un impulso acústico que es enviado al transpondedor 120 de un receptor de reconocimiento descendiente 1 16. Tras la recepción del impulso acústico proveniente del transceptor 1 18, el transpondedor 120 responde al enviar un impulso acústico de respuesta de regreso al transceptor 1 18. El tiempo entre la transmisión del impulso acústico inicial y la recepción del impulso acústico de respuesta proveniente del transpondedor 120 en el transceptor 1 18 determina el rango (distancia) entre el transceptor 1 18 y el transpondedor 120 del receptor de reconocimiento descendiente 1 16. Además, como se describe con anterioridad, el transceptor 1 18 incluye un arreglo de transductores que se encuentran espaciados para determinar un ángulo entre cada transductor y el transpondedor 120, de manera tal que pueda determinarse la orientación del transpondedor 120 con relación al transceptor 1 18.

La información recibida en el transceptor 1 18 se proporciona a la lógica de USBL 124 en el controlador 1 12. La lógica de USBL 124 puede tener forma de software ejecutable en el controlador 1 12. La lógica de USBL 124 analiza la información proporcionada por el transceptor 1 1 8 para determinar la distancia entre el transceptor 1 18 y el transpondedor 120, así como también para determinar la orientación del transpondedor 120 con relación al transceptor 1 18.

Alternativamente, el transceptor 1 18 también puede estar en la fuente 106, y otro transceptor en el casco de la embarcación, o aún como otra alternativa, un transpondedor 120 puede ubicarse en ó cerca de la embarcación. Tales dispositivos pueden ya sea fijarse al casco de la embarcación o instalarse en un polo al costado y dijo rígidamente a la embarcación. El cuerpo remolcado representado por 106 puede ser un sonar remolcado fuente, una plataforma dedicada al posicionamiento durante el despliegue, o ambos. Puede ser más fácil desplegar y controlar una plataforma remolcada dedicada al posicionamiento y después de que se termina el despliegue recuperar esta plataforma, equiparla con una antena y volver a desplegar la para las mediciones de EM. Alternativamente, puede ser más eficaz tener dos plataformas separadas, una dedicada al posicionamiento que sea fácil de desplegar.

Un tema asociado con la determinación acústica es que la velocidad exacta de las señales acústicas en diferentes capas del cuerpo de agua puede no conocerse con exactitud. Observe que las diferentes capas en el cuerpo de agua pueden tener diferentes temperaturas y diferentes salinidades, las cuales pueden variar la velocidad del sonido en las capas respectivas. Consecuentemente, debido a tales variaciones, la determinación y el posicionamiento realizados con el uso del sistema de determinación de USBL pueden no ser del todo precisos.

A fin de abordar el tema anterior, la información de medición es recogida por otro tipo de dispositivo de medición a fin de ayudar a reducir el error debido a no conocer con exactitud las velocidades del sonido en diferentes capas de agua. Otro de esos tipos de dispositivo de medición puede ser un sistema de medición inercial que incluye sensores proporcionados en cada receptor de reconocimiento para medir el movimiento del receptor de reconocimiento.

Como se representa gráficamente en la Figura 2, los sensores de tal sistema de medición inercial incluyen acelerómetros 202, giroscopios 204 y una brújula 206 proporcionados dentro del receptor de reconocimiento 1 16. Los acelerómetros 202 se utilizan para medir la aceleración del receptor de reconocimiento 1 16, en cada una de las direcciones X, Y y Z en un espacio tridimensional. Los giroscopios 204 se utilizan para determinar la orientación del receptor de reconocimiento 1 16 con respecto a la dirección X, Y Z, y la brújula 206 se utiliza para determinar la posición del receptor de reconocimiento 1 16 con relación al norte magnético.

Los acelerómetros 202, giroscopios 204, y la brújula 206 se conectan a la interfaz de comunicaciones 208, la cual a su vez se conecta a un elemento de transmisión 210 a fin de transmitir inalámbricamente señales que contienen información de medición recogida por los acelerómetros 202, giroscopios 204, y la brújula 206. En un ejemplo, el elemento de transmisión 210 puede ser un elemento de transmisión acústica para transmitir señales acústicas. Alternativamente, el elemento de transmisión 210 puede transmiti r otros tipos de señales inalámbricas, tales como señales de radiofrecuencia (RF), impulsos de luz, etc. Las señales inalámbricas enviadas por el elemento de transmisión 210 son recibidas por un elemento receptor y la embarcación 108. La información de medición contenida en las señales recibidas se proporciona al controlador 112.

Como se representa gráficamente en la Figura 2, el transpondedor de USBL 120 en el receptor de reconocimiento 1 16 se conecta al elemento de transceptor acústico 212 para transmitir y recibir Señales acústicas cuando se realiza la determinación de USBL.

Además de los diversos sensores (acelerómetros 202, giroscopios 204, brújula 206, y transpondedor USBL 120) que se utilizan para determinar la posición del receptor de reconocimiento 1 16, el receptor de reconocimiento 1 16 también incluye sensores de estudios de reconocimiento 214 que se utiliza para medir la respuesta del estructura subterránea a las señales de estudios de reconocimiento (señales EM o señales sísmicas). Los sensores de estudios de reconocimiento 214, en el contexto EM, pueden medir campos magnéticos y/o eléctricos. En el contexto sísmico, los sensores de estudios de reconocimiento 214 se utilizan para medir las ondas sísmicas reflejadas provenientes de la estructura subterránea.

El software de posicionamiento 122 en el controlador 1 12 recibe información de medición variada proveniente de los acelerómetros 202, giroscopios 204, y la brújula 206, y combina la información de medición con la información recibida proveniente de la lógica de USBL 124 para determinar con más precisión la posición del receptor de reconocimiento 1 16. De acuerdo con algunas modalidades, el software de posicionamiento 126 también tome en cuenta los resultados del software de pronósticos 122 que se utiliza para pronosticar la posición del receptor de reconocimiento 1 16 a medida que desciende a través del cuerpo de agua 1 14.

La Figura 3 muestra un procedimiento de posicionamiento que se realiza por el software de posicionamiento 126 de la Figura 1 . El software de posicionamiento 126 recibe (en 302) información de medición proveniente del sistema de determinación acústica que incluye la lógica de USBL 124. Además, el software de posicionamiento 126 recibe (en 304) información de medición proveniente del sistema de medición inercial que incluye acelerómetros 202, giroscopios 204 y la brújula 206 en el receptor de reconocimiento 1 16, como se representa gráficamente en la Figura 2.

El software de posicionamiento 126 puede utilizar un filtro Kalman para calcular la posición del receptor de reconocimiento con base en la información de medición proveniente de los diferentes tipos de dispositivos de medición. El filtro Kalman es un calculador recursivo porque el filtro Kalman actualiza su cálculo con base en la información de medición actual un cálculo anterior proporcionado por el filtro Kalman. El proceso de combinación más básico es simplemente combinar las coordenadas determinadas por el modelo predictivo, un sistema de determinación acústica de coordenadas tal como USBL, por la unidad de medición inercial como una media ponderada. La ponderación relativa de las entradas de coordenadas puede basarse en la propagación de error de los errores de medición al dominio de las coordenadas. Además de los estados del cálculo de coordenadas del filtro Kalman, es común incluir estados de velocidad en X, Y, y Z que pronostican la trayectoria con el transcurso del tiempo. Estos estados son actualizados con coordenadas determinadas por los datos de medición actual en cualquier momento que se encuentran disponibles tales datos. Otros filtros Kalman tienen los estados de error de las unidades de medición inercial (IMUs - inertial measurement units) como incógnitas y esto se calcula recursivamente como otros tipos de mediciones se encuentran disponibles. Después se utilizan los estados de error para corregir los resultados de la IMU .

Además, el software de posicionamiento 126 recibe (en 306) el resultado del software de pronósticos de posición 122. Con base en la información de medición recibida proveniente del sistema de determinación acústica, el sistema de medición inercial, y los resultados del software de pronósticos de posición, se determina la posición actual del receptor de reconocimiento (en 308). Observe que el receptor de reconocimiento cuya posición se está determinando aún puede estar descendiendo en el cuerpo de agua. Consecuentemente, el procedimiento de posicionamiento se repite continuamente (en 310) hasta que el receptor de reconocimiento llega a la superficie del fondo del agua. Repetir "continuamente" el procedimiento de posicionamiento se refiere a repetir el procedimiento múltiples veces durante el descenso del receptor de reconocimiento. Observe que los resultados producidos por el software de pronósticos de posición 122 pueden actualizarse continuamente a medida que la información adicional es recibida por el software de pronósticos 122 proveniente del sistema de determinación acústica y/o sistema de medición inercial.

Utilizando los resultados provenientes de diferentes tipos de fuentes respecto a la posición del receptor de reconocimiento, el software de posicionamiento 126 es capaz de determinar con más precisión la posición final del receptor de reconocimiento cuando llega a la superficie del fondo del agua 102.

La Figura 4 ilustra los componentes del controlador 1 12 de acuerdo con un ejemplo. El controlador 1 12 incluye el software de posicionamiento 126, la lógica de USBL 124, y el software de pronósticos de posición 122, los cuales son ejecutables en una o más unidades de procesamiento central (CPUs - central processing unit) 402. La(s) CPU(s) 402 se conecta(n) a un almacenamiento 404, el cual almacena información de medición 406 recibida proveniente del sistema de determinación acústica y el sistema de medición inercial.

La información de medición 406 puede ser recibida a través de una interfaz de red 408. El controlador 1 12 poder conectarse a una red para permitirle al controlador 1 12 recibir información recogida por el sistema de determinación acústica y por el sistema de medición inercial.

Los datos de la medición inercial o de otras mediciones medidos en el receptor conforme desciende en la columna de agua y yace finalmente sobre el lecho marino pueden transmitirse acústicamente ya sea a un receptor sobre un sonar remolcado sumergido, una plataforma remolcada sobre la superficie, o directamente a la embarcación. Un método alternativo para recuperar las coordenadas finales provenientes del receptor EM desplegado es ya sea por AUV o ROV que visiten a los receptores desplegados. Otra alternativa es no depender de las coordenadas determinadas por el método de despliegue para las coordenadas finales pero únicamente como un cálculo aproximado para determinar si la posición se encuentra en las especificaciones (por ejemplo, a 50 metros de una coordenada objetivo) y realizar mediciones de posicionamiento adicionales durante la operación actual de adquisición de datos E .

Las instrucciones del software descrito con anterioridad (incluyendo el software de pronósticos 122, lógica de USBL 124 , y software de posicionamiento 126 de la Figura 4) se cargan para la ejecución en un procesador (tal como una o más CPUs 402 en la Figura 4). El procesador incluye microprocesadores, microcontroládores , módulos o subsistemas de procesador (incluyendo uno o más microprocesadores o microcontroládores), u otros dispositivos de control o cómputo. U n "procesador" puede referirse a un componente individual o a componentes plurales.

Los datos e instrucciones (del software) se al macenan en dispositivos de almacenamiento respectivo, los cuales se implementan como uno o más medios de almacenamiento legibles por computadora o utilizables por computadora . Los medios de almacenamiento incl uyen diferentes formas de memoria incluyendo dispositivos de memoria de semiconductores tales como memorias de acceso aleatorio dinámica s o estáticas (DRAMs o SRAMs) , memorias de sólo lectura prograrnables borrables (EPROMs) , memoria de sólo lectura prograrna bles y eléctrica mente borra bles (EEPROMs) y memorias flash ; discos magnéticos tales como discos fijos, flexibles y extra íbles; otros medios magnéticos i ncluyen cintas; y medios ópticos tales como discos compactos (CDs) o discos de video digital (DVDs).

Aunque la invención se ha descrito con respecto a un número limitado de modalidades, aquellos expertos en la materia, que tienen el beneficio de esta descripción, observarán muchas modificaciones y variaciones de la misma. Se pretende que las reivindicaciones anexas abarquen tales modificaciones y variaciones cubiertas dentro del espíritu y alcance de la invención.

Claims (21)

REIVI NDICACIONES

1 . Un método para determinar una posición de un receptor de reconocimiento utilizado para medir una respuesta de una estructura subterránea a una señal de reconocimiento, que comprende: recibir, proveniente de un sistema de determinación acústica, las posiciones del receptor de reconocimiento a medida que el receptor de reconocimiento desciende en un cuerpo de agua hacia una superficie; recibir, proveniente de al menos un sensor, información de medición asociada con el movimiento del receptor de reconocimiento; y calcular, con base en información de medición provenientes del sistema de determinación acústica y al menos un sensor, la posición del receptor de reconocimiento en la superficie una vez que el receptor de reconocimiento ha llegado a la superficie.

2. El método según la reivindicación 1 , donde recibir la información de medición proveniente de dicho al menos un sensor comprende recibir la información de medición proveniente de al menos un acelerómetro.

3. El método según la reivindicación 2 , donde recibir la información de medición proveniente de dicho al menos un sensor comprende además recibir la información de medición proveniente de al menos un giroscopio.

4. El método según la reivindicación 3, donde recibir la información de medición proveniente de dicho al menos un sensor comprende además recibir la información de medición proveniente de una brújula.

5. El método según la reivindicación 3, donde recibir la información de medición proveniente de dicho al menos un sensor comprende además recibir la información de medición proveniente de un nivelador.

6. El método según la reivindicación 1 , donde recibir la información de medición proveniente de dicho al menos un sensor comprende recibir la información de medición proveniente de dicho ai menos un sensor que se proporciona con el receptor de reconocimiento.

7. El método según la reivindicación 1 , que comprende además: utilizar el software de pronósticos para pronosticar una trayectoria del receptor de reconocimiento en el cuerpo de agua, donde calcular la posición del receptor de reconocimiento se basa además en los resultados del software de pronósticos.

8. El método según la reivindicación 7, que comprende además: el software de pronósticos que utiliza un modelo para calcular la trayectoria pronosticada; y el software de pronósticos que utiliza la información de medición proveniente del sistema de determinación acústica y dicho al menos un sensor para actualizar la trayectoria pronosticada del receptor de reconocimiento a medida que el receptor de reconocimiento desciende en el cuerpo de agua.

9. El método según la reivindicación 1 , que comprende además repetir los pasos de recepción y cálculo a medida que el receptor de reconocimiento desciende en el cuerpo de agua.

10. Un sistema que comprende: una pluralidad de diferentes tipos de dispositivos de medición para medir una posición de un receptor de reconocimiento en un cuerpo de agua, donde el receptor de reconocimiento se utiliza para medir una respuesta de una estructura subterránea a una señal de reconocimiento; y un procesador para: combinar la información de medición proveniente de la pluralidad de diferentes tipos de dispositivos de medición para determinar una posición del receptor de reconocimiento una vez que el receptor de reconocimiento llega a una superficie del fondo del agua.

1 1 . El sistema según la reivindicación 10, donde la pluralidad de diferentes tipos de dispositivos de medición incluyen: un sistema de determinación acústica; y un sistema de medición inercial.

12. El sistema según la reivindicación 1 1 , donde el sistema de determinación acústica incluye un transceptor ubicado en una embarcación, y un transpondedor en el receptor de reconocimiento, donde las señales acústicas se intercambien entre el transceptor y el transpondedor para establecer un rango entre el transceptor y el transpondedor.

1 3. El sistema según la reivindicación 1 1 , donde el sistema de medición inercial incluye al menos un acelerómetro.

14. El sistema según la reivindicación 13, donde el sistema de medición inercial incluye además al menos un giroscopio.

15. El sistema según la reivindicación 14, donde el sistema de medición inercial incluye además una brújula.

16. El sistema según la reivindicación 1 5, donde el acelerómetro, giroscopio, y brújula se proporcionan con el receptor de reconocimiento, y donde el receptor de reconocimiento incluye además un elemento de comunicaciones para transmitir inalámbricamente información de medición recogida por el acelerómetro, giroscopio, y brújula a fin de habilitar la información de medición para que sea recibida por el procesador.

17. El sistema según la reivindicación 10, donde el receptor de reconocimiento comprende uno de entre un receptor electromagnético y un receptor sísmico.

18. El sistema según la reivindicación 10, que comprende además software de pronósticos ejecutable en el procesador para pronosticar una trayectoria del receptor de reconocimiento que desciende a través del cuerpo de agua, donde el procesador utiliza los resultados del software de pronósticos de posición para determinar la posición del receptor de reconocimiento una vez que el receptor de reconocimiento llega a la superficie del fondo del agua.

1 9. Un artículo que comprende al menos un medio de almacenamiento legible por computadora que contiene instrucciones que cuando son ejecutadas ocasionan que un procesador: recibir, proveniente de un sistema de determinación acústica, posiciones del receptor de reconocimiento a medida que el receptor de reconocimiento desciende en un cuerpo de agua hacia una superficie; recibir, proveniente de al menos un sensor, información de asociación asociada con el movimiento del receptor de reconocimiento; y calcular, con base en la información de medición proveniente del sistema de determinación acústica y dicho al menos un sensor, la posición del receptor de reconocimiento en la superficie una vez que el receptor de reconocimiento ha llegado a la superficie.

20. El artículo según la reivindicación 19, donde las instrucciones cuando son ejecutadas ocasionan que el procesador también: ejecute un software de pronósticos de posición para pronosticar una trayectoria del receptor de reconocimiento a través del cuerpo de agua, donde calcular la posición del receptor de reconocimiento en la superficie se basa además en los resultados del software de pronósticos de posición.

21 . El artículo según la reivindicación 19, donde dicho al menos un sensor es parte de un sistema de medición ¡nercial que incluye acelerómetros, giroscopios, y una brújula. RESU M EN Determinar una posición de un receptor de reconocimiento utilizado para medir una respuesta de una estructura subterránea a una señal de reconocimiento, las posiciones del receptor de reconocimiento a medida que el receptor de reconocimiento desciende en un cuerpo de agua hacia una superficie son recibidas provenientes de un sistema de determinación acústica . La información de medición asociada con el movimiento del receptor de reconocimiento es recibida proveniente de al menos un sensor. Con base en la información de medición proveniente del sistema de determinación acústica y dicho al menos un sensor, se calcula la posición del receptor de reconocimiento en la superficie una vez que el receptor de reconocimiento ha llegado a la superficie.