NO335848B1 - System og fremgangsmåte for nøyaktig posisjonering av styringsinnretninger for instrumenterte kabler. - Google Patents

Description

System og fremgangsmåte for nøyaktig posisjonering av styringsinnretninger for instrumenterte kabler

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte for nøyaktig posisjonering av styringsinnretninger for instrumenterte kabler, i samsvar med innledningen til patentkrav 1.

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder videre et system for nøyaktig posisjonering av styringsinnretninger for instrumenterte kabler, i samsvar med innledningen til patentkrav 15.

Bakgrunn

Posisjonen til instrumenterte kabler i sjøen styres av styringsinnretninger som kan styre de instrumenterte kablene horisontalt og vertikalt basert på styringssignaler som sendes fra kartleggingsfartøyets styringssentral via den instrumenterte kabelen fram til den enkelte styringsinnretning, også kjent som bird. Instrumenterte kabler taues etter et kartleggingsfartøy og har gjerne en styringsinnretning for hver 300 meter langs den instrumenterte kabelen som kan være opptil 5-6 km lang. For å få tilstrekkelig datagrunnlag for å vurdere oljeforekomster i grunnen er det gjerne 10-12 instrumenterte kabler som skal taues i parallell i et spread. På grunn av varierende forhold med hensyn til strømninger og salinitet i sjøen kan posisjonen til de instrumenterte kablene avvike relativt mye fra den rette linjen bak kartleggingsfartøyet som en ønsker å oppnå ved tauingen. Siden kvaliteten på datagrunnlaget i stor grad er avhengig av at en kjenner den instrumenterte kabelens nøyaktige posisjon er det viktig å vite den instrumenterte kabelens posisjon med så stor nøyaktighet som mulig. En måte å oppnå dette på er å fastlegge styringsinnretningens posisjon så nøyaktig som mulig. Den instrumenterte kabelens posisjon mellom styringsinnretninger tilnærmes da gjerne som den rette linjen mellom styringsinnretningene.

Dagens kjente løsninger benytter akustisk triangulering mellom akustiske transpondere innrettet i den instrumenterte kabelen og arbeidsfartøyer eller følgefartøyer.

US 4,532,617 og US 4,669,067 beskriver begge akustiske trianguleringsmetoder hvor det benyttes følgefartøy og akustiske transpondere innrettet i den instrumenterte kabelen. Ulempen med denne metoden er at det fører til et stort antall transpondere og operativt personell, samt følgebåter som er nødvendig for å gjennomføre operasjonen.

US 2005/0180263 Al beskriver en metode med GPS-mottaker på tauet følgefartøy og akustiske midler for kommunikasjon med transponder innrettet i den instrumenterte kabelen. Ulempen med denne metoden er posisjonsawiket som oppstår pga. strømninger og bølgepåvirkning, samt at en trenger en tauet GPS-enhet for hvert segment med transponder av den instrumenterte kabelen som skal posisjoneres. Et stort antall følgefartøyer vil gjøre inn- og utsetting av de instrumenterte kablene til en omfattende, kostbar og lite hensiktsmessig operasjon.

En annen ulempe med de nevnte løsningene er at ettersom transponderne er innrettet i den instrumenterte kabelen så er den utsatt for lekkasje i kabelen. Videre, dersom en feil skulle oppstå vil det måtte føre til at hele kabelsegmentet må skiftes ut.

I tillegg kan nevnes WO 2011014071 hvor det er kjent et system og en fremgangsmåte for styring av en instrumentert tauet kabel i vann. Styringsinnretningenes vinger er forsynt med akustiske sender-/mottakermidler og elektronikk for akustisk avstandsmåling, og fartøyet og en eller flere halebøyer er forsynt med akustiske sender-/mottakermidler og elektronikk for akustisk avstandsmåling, samt er forsynt med instrumentering for absolutt posisjon og hastighet.

Andre metoder for posisjonering er ved bruk av kompass i styringsinnretningen og den instrumenterte kabelen, samt bruk av akselerometerog hastighetsmålere for å estimere den instrumenterte kabelens posisjon. I tillegg benyttes flytere eller halebøyer på enden av den instrumenterte kabelen hvor en kan benytte GPS-posisjonering. Posisjonen av halebøya kan da estimeres med høy nøyaktighet, men denne kan ikke uten videre benyttes til å estimere posisjonen for den instrumenterte kabelen på strekningen mellom fartøyet og halebøya på grunn av strømningsforholdene i sjøen. Denne metoden gir beste fall tilstrekkelig nøyaktighet for den instrumenterte kabelens posisjon i nærheten av halebøya.

De nevnte metodene har flere ulemper i en praktisk seismisk operasjon. Akselerometer og kompass gir relativt dårlig presisjon og kan bare benyttes til omtrentlig estimering av posisjon.

Akustisk posisjonering krever omfattende bruk av utstyr og mannskap i form av følgefartøyer og har begrensinger med hensyn til rekkevidden av de akustiske signalene.

En annen metode som er kjent er ved bruk av et tauet overflatefartøy med GPS-posisjonering. Overflatefartøyet er da forbundet med styringsinnretningen ved hjelp av slepetau og posisjonen til styringsinnretningen antas å være den samme som posisjonen for overflatefartøyet. Siden styringsinnretningen befinner seg opptil 50 meter under overflaten vil det imidlertid kunne bli et vesentlig avvik i posisjon mellom styringsinnretning og overflatefartøy på grunn av strømnings-forholdet og draget i tauet. Overflatefartøyet vil i dette tilfellet bare unntaksvis ligge rett over styringsinnretningen på grunn strømninger og draget i tauet.

En annen ulempe ved denne metoden er at den i praksis bare kan anvendes for et mindre antall styringsinnretninger om gangen fordi hver enkelt styringsinnretning må være fysisk forbundet med ett overflatefartøy via tau. Detteøker både kompleksiteten i operasjonen ved utsetting og inntaking av styringsinnretninger og introduserer støy fra tauingen som vil øke støynivået på de akustiske målingene.

Det er følgelig behov for en fremgangsmåte og et system for nøyaktig posisjonering av styringsinnretninger for instrumenterte kabler som løser svakhetene/ulempene ved kjent teknikk, samt forenkler oppgaven med nøyaktig posisjonering av styringsinnretningene.

Formål

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for nøyaktig posisjonering av styringsinnretninger for instrumenterte kabler som løser de ovenfor nevnte problemene ved kjent teknikk.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som tilveiebringer posisjonering av styringsinnretninger for instrumenterte kabler som har en vesentlig høyere nøyaktighet enn det som kan oppnås med kjent teknikk.

Videre er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som kan finne nøyaktig posisjon for alle styringsinnretninger i et seismisk spread utelukkende ved å benytte ett overflatefartøy som autonomt kan forflytte seg fra en styringsinnretning til en annen.

Det er videre et formål ved den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe redundante kommunikasjonsmidler som sikrer at posisjonsdata kan overføres til kartleggingsfartøyet.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen at systemet omfatter et overflate-fartøy forsynt med radiokommunikasjon og optisk signalering slik at en lett kan kommunisere med overflatefartøyet og identifisere posisjonen ved hjelp av lyssignaler, noe som vesentlig kan bidra til å forenkle og effektivisere service og vedlikeholdsarbeid på styringsinnretninger som er i sjøen.

Ytterligere formål ved den foreliggende oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelsen og patentkravene.

Oppfinnelsen

En fremgangsmåte for nøyaktig posisjonering av styringsinnretninger i instrumenterte kabler er angitt i patentkrav 1. Fordelaktige trekk ved fremgangsmåten er angitt i patentkravene 2-14.

Et system for nøyaktig posisjonering av en styringsinnretning for instrumenterte kabler er angitt i patentkrav 15. Fordelaktige trekk ved systemet er angitt i patentkravene 16-28.

Den foreliggende oppfinnelsen oppnår de ovenfor nevnte formålene ved at systemet omfatter et autonomt overflatefartøy som er forsynt med et globalt posisjoneringssystem (GPS) for nøyaktig egenposisjonering og er videre forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler for kommunikasjon med styringsinnretninger forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler og eventuelt andre tauede elementer forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler. Overflatefartøyet er innrettet til å holdes i nøyaktig posisjon rett over styringsinnretningen ved hjelp av de akustiske kommunikasjonsmidlene. Gjennom dette oppnås tilnærmet GPS-nøyaktighet ved posisjonering av styringsinnretningen. I prinsippet kan en på denne måten oppnå samme nøyaktighet som ved bruk av differensiell GPS, dvs. nøyaktighet i størrelsesorden cm til meter.

Det autonome overflatefartøyet er innrettet til å finne sin egen posisjon ved hjelp av GPS-posisjonering og eventuelt differensielle posisjonssignaler som sendes ut fra det seismiske kartleggingsfartøyet eller fra eksterne korreksjonssignalerfra satellittbaserte systemer. Det autonome overflatefartøyet er videre forsynt med energiforsyning, styringsenhet, samt fremdriftsmidler, så som propeller eller thrustere, for fremdrift i X- og Y-retning.

Videre er det autonome overflatefartøyet forsynt med radiokommunikasjonsmidler for kommunikasjon med det seismiske kartleggingsfartøyet og eventuelt arbeidsfartøyer og andre overflatefartøyer.

Det autonome overflatefartøyets styringsenhet er forsynt med nødvendig minne og grensesnitt for styring og kontroll av overflatefartøyet basert på signaler fra det seismiske kartleggings-fartøyet, arbeidsfartøyer og/eller andre enheter.

Overflatefartøyet er videre fordelaktig forsynt med optiske kommunikasjonsmidler for signalering til andre overflateenheter. Med optisk signalering fra overflatefartøyet kan mannskap i arbeidsfartøyer raskt identifisere styringsinnretningens posisjon og bringe den til overflaten for eventuelle justeringer eller reparasjoner.

De akustiske kommunikasjonsmidlene i styringsinnretninger er anordnet i vingene til styringsinnretningen.

En fremgangsmåte for høynøyaktig posisjonsbestemmelse av styringsinnretninger anordnet i forbindelse med instrumenterte kabler tauet bak et kartleggingsfartøy omfatter: - ved hjelp av styringskommandoer fra kartleggingsfartøyet posisjonere minst ett overflate-fartøy i nærheten av en valgt styringsinnretning 20a, b anordnet i forbindelse med en instrumentert kabel, - ved hjelp av de akustiske kommunikasjonsmidlene i styringsinnretningen og henholdsvis overflatefartøyet posisjonere overflatefartøyet nøyaktig over den valgte styringsinnretningen.

Fremgangsmåten omfatter videre å sende direktive modulerte akustiske signaler fra de akustiske kommunikasjonsmidlene i styringsinnretningen eller fra de akustiske kommunikasjonsmidlene i overflatefartøyet.

Fremgangsmåten omfatter videre å sende ut to direktive modulerte akustiske signaler med to forskjellige frekvenser i to ulike retninger.

Fremgangsmåte kan videre omfatte å sende ut et tredje modulert akustisk signal med en tredje frekvens, hvorav det tredje akustiske signalet er innrettet normalt på de de to nevnte akustiske signalene.

Fremgangsmåten omfatter videre å måle innbyrdes styrkeforhold mellom de direktive modulerte akustiske signalene med forskjellige frekvenser og benytte dette for å posisjonere de ett eller flere autonome overflatefartøyene i nøyaktig posisjon over en aktuell styringsinnretning. Posisjoneringen av overflatefartøyene omfatter å estimere posisjonsavvik mellom styringsinnretning og overflatefartøy basert på styrkeforholdet mellom de målte direktive modulerte akustiske signalene og benytte det estimerte posisjonsavviket som styringssignaler for fremdriftsmidler for overflatefartøyet for å minimere posisjonsavviket.

Fremgangsmåten omfatter videre å finne nøyaktig posisjon for overflatefartøyet ved hjelp av et globalt posisjoneringssystem innrettet på overflatefartøyet. Ved bruk av differensielle metoder for å korrigere signalet fra det globale posisjoneringssystemet kan man oppnå økt nøyaktighet i posisjonsbestemmelsen. Videre kan man også benytte eksterne korreksjonssignaler fra satellittbaserte systemer for økt nøyaktighet.

Fremgangsmåten omfatter videre å distribuere nøyaktig posisjon til kartleggingsskip, arbeids-fartøyer og andre brukere av slik informasjon. Distribusjonen kan skje gjennom en eller flere redundante kommunikasjonskanaler, så som radiokommunikasjon, akustisk kommunikasjon, instrumentert kabel og/eller optisk kommunikasjon.

Fremgangsmåten kan også omfatte å styre det/de autonome overflatefartøyet/-ene etter en på forhånd programmert trase eller til en gitt posisjon for å posisjonere et større antall styringsinnretninger.

Ytterligere foretrukne trekk og fordelaktige detaljer ved den foreliggende oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende eksempelbeskrivelsen.

Eksempler

Den foreliggende oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet mer detaljert med henvisning til de vedlagte tegningene, hvor: Figur 1 viser avdrift av tauet overflatefartøy på grunn av undervannsstrøm og overflatebølger som medfører relativ posisjonsfeil i X- og Y-retning, Figur 2a-b viser styringsinnretninger for instrumenterte kabler forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, Figur 3 viser en prinsippskisse av et autonomt overflatefartøy i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, og

Figur 4 viser en prinsippskisse av bruk av den foreliggende oppfinnelsen.

Henvisning er nå gjort til Figur 1 som viser en vesentlig svakhet ved eksisterende løsninger hvor overflatefartøyer 10 forsynt med et globalt posisjoneringssystem er anordnet til styrings innretninger 20 for instrumenterte kabler (ikke vist) ved hjelp av wire, tau eller lignende 12, hvor taueretningen er i Z-retning (angitt som en sirkel med kryss i) og hvilken strekker seg i en retning vinkelrett på et plan dannet av X- og Y-retning, dvs. inn i papiret. Denne løsningen vil føre til et betydelig posisjonsavvik, både i X- og Y-retning, mellom overflatefartøyet 10 og styringsinnretningen 20 som følge av strømningsforhold og drag i wire, tau eller lignende 12 som benyttes.

Figuren illustrer posisjonsavvik i dX som følge av dette.

Henviser nå til Figur 2a-b som viser prinsippskisser av styringsinnretninger 20a-b for instrumenterte kabler forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler 21, kjent fra NO 332115 i søkerens navn, hvilken publikasjon inntas som helhet.

Styringsinnretninger 20a-b er innrettet for tilkobling i serie mellom to tilliggende instrumenterte kabelseksjoner av en multi-seksjonskabel, for styring av den instrumenterte kabelen.

Fig. 2a viser en utførelsesform hvor styringsinnretningen 20a er dannet av en hovedkropp 22 og tre like vinger 23, såkalte smartvinger, hvilke er jevnt fordelt rundt hovedkroppen 22, og er en såkalt treakset bird. Hovedkroppen 22 er hovedsakelig et langstrakt strømlinjeformet rørformet hus, som ved sine ender omfatter tilkoblingsmidler 24a og 24b tilpasset for mekanisk og elektrisk tilkobling i serie i en multiseksjon seismisk instrumentert kabel, av den typen som trekkes bak et seismisk kartleggingsfartøy. Tilkoblingsmidlene 24a-b er for dette tilpasset tilsvarende tilkoblingspunkter (ikke vist) i hver ende av hver kabelseksjon, hvilke tilkoblingspunkter normalt brukes til å koble sammen to tilliggende kabelseksjoner. Vingene 23 er videre avtakbart festet til hovedkroppen 22.

Hovedkroppen 22 er videre forsynt med en prosessorenhet, akselerometre, eventuelt rategyro og magnetkompass, trykksensor, samt tre induktive koblinger for trådløs kommunikasjon og energioverføring til vinger eller tre mekaniske koblinger for kommunikasjon og energioverføring.

Vingene 23 er forsynt med en prosessorenhet, induktiv kobling eller mekanisk kobling for tilkobling til hovedkroppen 22 for kommunikasjon og energioverføring, halleffektsensor, oppladbare bufferbatterier, intelligent ladeelektronikk, samt motor med momentsensor.

Videre er minst en av vingene 23 forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler 21 i form av et sender-/mottakerelement, i form av en transduser, samt kan være forsynt med elektronikk for akustisk avstandsmåling.

Fig. 2b som viser en andre styringsinnretning 20b som er dannet av en hovedkropp 22 forsynt med avtakbare motor- og drivverkhus 24 som igjen er forsynt med vinger 23. Motor- og drivverkhusene 24 er innrettet for tilkobling til den instrumenterte kabelens energilinje og strømlinje gjennom tilkoblinger i hovedkroppen 22. Isteden for at strømforsyning (buffer-batterier), prosessorenhet, motor med momentsensor, intelligent ladeelektronikk, samt halleffektsensor er anordnet i vinge 23 som ovenfor er dette innebygd i motor- og drivverkhusene 24. Også i denne utførelsesformen er minst en av vingene 23 forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler 21 i form av et sender/-mottakerelement, i form av en transduser, samt kan være forsynt med elektronikk for akustisk avstandsmåling.

Den foreliggende oppfinnelsen baserer seg følgelig på styringsinnretninger 20a, b som er forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler 21 i minst en av vingene 23.

Henviser nå til Figur 3 som viser en prinsippskisse av et autonomt overflatefartøy 40 i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Det autonome overflatefartøyet 40 omfatter energiforsyning 41, motorer 42 for drift av fremdriftsmidler, så som thrustere eller propeller (ikke vist), for fremdrift i X- og Y-retning, akustiske kommunikasjonsmidler 43 for kommunikasjon med styringsinnretninger 20a-b forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler 21, styringsenhet 44 med minne og grensesnitt for styring og kontroll av det autonome overflatefartøyet 40, radiokommunikasjonsmidler 45 for kommunikasjon med kartleggingsfartøy, arbeidsfartøyer eller andre overflateenheter, samt optiske kommunikasjonsmidler 46 for kommunikasjon med andre overflateenheter.

Videre er det autonome overflatefartøyet 40 forsynt med et globalt posisjoneringssystem 47 for egenposisjonering.

Henviser nå til Figur 4 som viser hvordan overflatefartøyet 40 og styringsinnretningen 20a, b kan kommunisere og posisjoneres i samsvar med den foreliggende, samt hvordan nøyaktig posisjon for styringsinnretningen 20a,b kan finnes.

I den foreliggende oppfinnelsen navigerer overflatefartøyet 40 til omtrentlig posisjon over styringsinnretningen 20a,b basert på styringskommandoer fra kartleggingsfartøyet. Når overflate-fartøyet 40 er posisjonert i nærheten av styringsinnretningen 20a,b så benyttes de akustiske kommunikasjonsmidlene 21 i styringsinnretningen 20a,b og de akustiske kommunikasjonsmidlene 43 i overflatefartøyet 40 til å posisjonere overflatefartøyet 40 i nøyaktig posisjon over styringsinnretningen 20a,b slik at avviket i X- og Y-retning blir tilnærmet null. Dette oppnås ved at styringsinnretningen 20a,b er forsynt med to eller flere akustiske kommunikasjonsmidler 21 som er orientert i ulik retninger slik at sendeloben fra de to eller flere akustiske kommunikasjonsmidlene 21 danner kjente vinkler med hverandre. Figur 4 viser hvordan to akustiske kommunikasjonsmidler 21 i styringsinnretningen 20a,b sender i hver sin retning opp mot overflaten der overflatefartøyet 40 befinner seg. Overflatefartøyets 40 akustiske kommunikasjonsmidler 43 er innrettet til å motta og dekode signalene fra styringsinnretningen 20a,b slik at informasjonen fra de minst to akustiske kommunikasjonsmidlene 21 kan utnyttes for nøyaktig posisjonering direkte over styringsinnretningen 20a,b.

Ved å modulere signalene til de akustiske kommunikasjonsmidlene 21 med ulike modulasjonsfrekvenser fl og henholdsvis f2 kan overflatefartøyet 40 detektere det innbyrdes styrkeforholdet mellom de to modulasjonsfrekvensene fl og f2 og benytte dette til finne nøyaktig posisjon rett over styringsinnretningen 20a,b. Overflatefartøyet 40 vil følgelig detektere et kraftigere signal på frekvensen fl hvis det ligger forskjøvet til venstre for senterlinjen A-A gjennom styringsinnretningen 20a,b og for kraftig signal på frekvensen f2 hvis det ligger til høyre for senterlinjen A-A. Hvis signalene på begge frekvenser er like kraftige ligger overflatefartøyet 40 nøyaktig på senterlinjen A-A og dermed direkte over styringsinnretningen 20a,b.

En modifikasjon av denne utførelsesformen er ved at styringsinnretningen 20a,b er forsynt med et tredje akustiske kommunikasjonsmiddel (ikke vist) med modulasjonsfrekvensen f3 i en retning normalt på fl og f2 kan samme metode benyttes både i X- og Y-retning og dermed posisjonere overflatefartøyet 40 direkte over styringsinnretningen 20a,b og posisjonen kan dermed bestemmes ved hjelp av overflatefartøyets 40 globale posisjoneringssystem.

Dersom overflatefartøyet 40 detekterer en forskjell i signalstyrken på de tre frekvensene fl, f2 og f3 kan et estimat for posisjonsavvik beregnes og et kontrollsignal genereres som styrer fremdriftsmidlene for overflatefartøyet 40 slik at overflatefartøyet 40 beveger seg i X- og/eller Y-retning slik at avviket minimeres. Et avvik i posisjon på grunn av endrede strømningsforhold vil nåøyeblikkelig bli kompensert av overflatefartøyet 40 ved at framdriftsmidlene styrer overflate-fartøyet 40 etter bevegelsene til styringsinnretningen 20a,b.

Styringsinnretningens 20a,b og overflatefartøyets 40 posisjon kan rapporteres direkte inn til kartleggingsfartøyet via overflatefartøyets radiokommunikasjonsmidler45. En annen metode er å sende posisjonsinformasjonen fra overflatefartøyet 40 via de akustiske kommunikasjonsmidlene 43 til de akustiske kommunikasjonsmidlene 21 i styringsinnretningen 20a,b og deretter via data-linjen i den instrumenterte kabelen. Den redundansen som innføres ved at en både har data-kommunikasjon via instrumentert kabel og radioøker i vesentlig grad sikkerheten og påliteligheten i den seismiske operasjonen.

For å oppnå maksimal nøyaktighet i posisjoneringen kan det benyttes differensielle metoder for å korrigere GPS-signalet. Basert på det seismiske kartleggingsfartøyets høynøyaktige GPS-navigasjonsmottaker og rapportering fra overflatefartøyet 40 kan det avledes differensielle korreksjonssignaler som kan benyttes i den videre prosessering av navigasjonssignalene. Tilsvarende kan det introduseres eksterne korreksjonssignaler fra satellittbaserte systemer som kan øke nøyaktigheten ytterligere.

I en alternativ utførelsesform er overflatefartøyet 40 forsynt med flere akustiske kommunikasjonsmidler 43 slik at de modulerte akustiske signalene genereres fra overflatefartøyet 40 og mottas av tilsvarende akustiske kommunikasjonsmidler 21 hos styringsinnretningen 20a,b og overføring av styringsinformasjon for overflatefartøyet 40 kan sendes via den akustiske linken mellom overflatefartøyet 40 og styringsinnretningen 20a,b eller sendes inn til karleggingsfartøyet via en datalinje i den instrumenterte kabelen og deretter til overflatefartøyet 40 via radiokommunikasjonsmidler.

Overflatefartøyet 40 kan fordelaktig også være forsynt med optiske kommunikasjonsmidler 46 i form av lyskilder som kan styres fra styringsenheten 44. Disse kan operere i henhold til instruksjoner fra styringsenheten 44, styres via de nevnte kommunikasjonskanalene eller autonomt i forhold til belysningen i omgivelsene. Videre kan overflatefartøyet 40 forsynes med lysfølsomme mottakere slik at en optisk kommunikasjonskanal kan etableres i tillegg til de andre kommunikasjonskanalene. Dette vil øke påliteligheten og sikkerheten for feilfri kommunikasjon ytterligere.

I forbindelse med drift og vedlikehold av det seismiske instrumenterte kabel-spreadet benyttes ofte arbeidsfartøyer med personell som tar opp enkelte styringsinnretninger 20a,b mens spreadet er i drift. Vedlikeholdspersonell kan ved hjelp av overflatefartøyet 40 raskt identifisere posisjonen til den underliggende styringsinnretningen 20a,b og kommandere den til overflaten for service og reparasjon mens spreadet er ute. Kommunikasjonen kan foregå direkte via de akustiske kommunikasjonsmidlene 21,43 eller kommunikasjon via kartleggingsfartøyet og den instrumenterte kabelen.

Den foreliggende oppfinnelsen kan i prinsippet benyttes til å posisjonere alle styringsinnretninger 20a,b langs spreadet ved at arbeidsfartøyer eller kartleggingsfartøyet kommanderer overflatefartøyet til å forflytte seg til neste styringsinnretning 20a,b etter at nøyaktig posisjon er funnet for den aktuelle styringsinnretningen 20a,b. En typisk operasjon kan da være at overflate-fartøyet 40 beveger seg fra siste styringsinnretning på en instrumentert kabel og fremover på den instrumenterte kabelen til den finner den neste styringsinnretningen 20a,b. I og med at posisjonen til hver enkelt styringsinnretning 20a,b er kjent med relativ grov nøyaktighet hos kartleggings-fartøyet kan overflatefartøyet 40 kommanderes til å gå til omtrent angitt posisjon og starte søk etter den aktuelle styringsinnretningen 20a,b ved å måle de modulerte signalene fra denne, eller som nevnt ovenfor ved at overflatefartøyet 40 sender ut modulerte signaler som styringsinnretningen 20a,b måler.

I en alternativ utførelsesform så er hver enkelt styringsinnretning 20a,b innrettet med sine egne modulasjonsfrekvenser slik at overflatefartøyet 40 også lett kan identifisere hvilken styringsinnretning 20a,b den er i kontakt med.

En fordel med den foreliggende oppfinnelsen er at siden de akustiske kommunikasjonsmidlene er innrettet i avtakbare vinger i styringsinnretningen gjør det at de enkelt kan skiftes ut dersom det oppstår feil.

Modifikasjoner

Selv om det i beskrivelsen ovenfor er brukt bare et autonomt overflatefartøy er det klart at den foreliggende oppfinnelsen kan omfatte bruk av flere autonome fartøyer.

Ved bruk av flere overflatefartøyer vil det være nødvendig at det innrettes anti-kollisjonsmidler. Ved bruk av flere autonome overflatefartøyer kan disse formasjonsstyres for å dekke ulike deler av spreadet.

Ved bruk av flere overflatefartøyer kan disse også formasjonsstyres over spreadet for å dekke ulike deler av spreadet mer effektivt.

Fremgangsmåten kan videre omfatte å styre det autonome overflatefartøyet etter en på forhånd programmert trase eller til en gitt posisjon for å posisjonere et større antall styringsinnretninger.

Claims (28)

1. Framgangsmåte for høynøyaktig posisjonsbestemmelse av styringsinnretninger (20a,b) anordnet i forbindelse med instrumenterte kabler tauet bak et kartleggingsfartøy ved hjelp av minst ett autonomt overflatefartøy (40) forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler (43), hvorstyringsinnretningene (20a,b) er forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler (21),karakterisert vedfremgangsmåten omfatter -ved hjelp av styringskommandoer fra kartleggingsfartøyet posisjonere minst ett overflatefartøy (40) i nærheten av en valgt styringsinnretning (20a,b) anordnet i forbindelse med en instrumentert kabel, -ved hjelp av de akustiske kommunikasjonsmidlene (21, 43) i styringsinnretningen (20a,b) og henholdsvis overflatefartøyet (40) posisjonere overflatefartøyet (40) nøyaktig over den valgte styringsinnretningen (20a,b).

2. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å sende direktive modulerte akustiske signaler fra de akustiske kommunikasjonsmidlene (21) i styringsinnretningen (20a,b).

3. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å sende direktive modulerte akustiske signaler fra de akustiske kommunikasjonsmidlene (43) i overflatefartøyet/-ene (40).

4. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 2 eller 3,karakterisert vedat å sende ut direktive modulerte akustiske signaler med minst to forskjellige frekvenser (fl, f2) i to ulike retninger.

5. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 4,karakterisert vedat å sende ut et tredje modulert akustisk signal med en tredje frekvens (f3), hvorav det tredje modulerte akustiske signalet er innrettet normalt på de akustiske signalene (fl) og (f2).

6. Fremgangsmåte i samsvar med ett av patentkravene 4-5,karakterisert vedat å måle innbyrdes styrkeforhold mellom de direktive modulerte akustiske signalene med forskjellige frekvenser (fl, f2, f3).

7. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 6,karakterisert vedå posisjonere de ett eller flere autonome overflatefartøyene (40) i nøyaktig posisjon over en aktuell styringsinnretning (20a,b) basert på styrkeforholdet mellom de målte direktive modulerte akustiske signalene.

8. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 7,karakterisert vedå estimere posisjonsavvik mellom styringsinnretning (20a,b) og overflatefartøy (40) basert på styrkeforholdet mellom de målte direktive modulerte akustiske signalene (fl, f2, f3) og benytte det estimerte posisjonsavviket som styringssignaler for fremdriftsmidler for overflatefartøyet (40) for å minimere posisjonsavviket.

9. Fremgangsmåte i samsvar med ett av patentkravene 1-8,karakterisert vedå finne nøyaktig posisjon for overflatefartøyet (40) ved hjelp av globalt posisjoneringssystem innrettet på overflatefartøyet (40).

10. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 9,karakterisert vedå benytte differensielle metoder for å korrigere signalet fra det globale posisjoneringssystemet.

11. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 9,karakterisert vedå benytte eksterne korreksjonssignaler fra satellittbaserte systemer for økt nøyaktighet ved posisjonsbestemmelse av overflatefartøyet (40).

12. Fremgangsmåte i samsvar med ett av patentkravene 1-11,karakterisert vedå distribuere nøyaktig posisjon til kartleggingsskip, arbeidsfartøyer og andre brukere av slik informasjon.

13. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 12,karakterisert vedå distribuere nøyaktig posisjon via en eller flere av de følgende redundante kommunikasjonskanaler: - radiokommunikasjon, -akustisk kommunikasjon, - instrumentert kabel, -optisk kommunikasjon.

14. Fremgangsmåte i samsvar med ett av de foregående patentkrav,karakterisert vedå styre det autonome overflatefartøyet (40) etter en på forhånd programmert trase eller til en gitt posisjon for å posisjonere et større antall styringsinnretninger (20a,b).

15. System for høynøyaktig posisjonsbestemmelse av styringsinnretninger (20a,b) anordnet i forbindelse med instrumenterte kabler tauet bak et kartleggingsfartøy ved hjelp av minst ett autonomt overflatefartøy (40) forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler (43), hvor styringsinnretningene (20a,b) er forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler (21),karakterisert vedat de akustiske kommunikasjonsmidlene (43) til overflatefartøyet (40) og de akustiske kommunikasjonsmidlene (21) til styringsinnretningene (20a,b) er innrettet for direkte kommunikasjon med hverandre for å posisjonere overflatefartøyet (40) i nøyaktig posisjon over en valgt styringsinnretning.

16. System i samsvar med patentkrav 15,karakterisert vedat de akustiske kommunikasjonsmidlene (21) i styringsinnretningene (20a,b) er anordnet i minst en av styringsinnretningens vinger (23).

17. System i samsvar med patentkrav 15,karakterisert vedat de akustiske kommunikasjonsmidlene (21) i styringsinnretningene (20a,b) er anordnet i minst to av styringsinnretningens vinger (23).

18. System i samsvar med patentkrav 15,karakterisert vedat de akustiske kommunikasjonsmidlene (21) i styringsinnretningene (20a,b) er anordnet i minst tre av styringsinnretningens vinger (23).

19. System i samsvar med patentkrav 15-18,karakterisert vedat de akustiske kommunikasjonsmidlene (21) er innrettet til å sende ut direktive modulerte signaler med ulike frekvenser (fl, f2, f3) i ulike retninger.

20. System i samsvar med patentkrav 15,karakterisert vedat overflatefartøyet (40) er forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler (43) innrettet til å sende ut direktive modulerte signaler med ulike frekvenser (fl, f2, f3) i ulike retninger.

21. System i samsvar med ett av patentkravene 19-20,karakterisert vedat overflatefartøyet (40) er forsynt med en styringsenhet (44) innrettet for å måle innbyrdes styrkeforhold mellom de direktive modulerte akustiske signalene med forskjellige frekvenser (fl, f2, f3),

22. System i samsvar med patentkrav 21,karakterisert vedat styringsenheten (44) er innrettet for å posisjonere det autonome overflatefartøyet (40) i nøyaktig posisjon over en aktuell styringsinnretning (20a,b) basert på styrkeforholdet mellom de målte direktive modulerte akustiske signalene.

23. System i samsvar med patentkrav 22,karakterisert vedat styringsenheten (44) er innrettet til å estimere posisjonsavvik mellom styringsinnretning (20a,b) og overflatefartøy (40) basert på styrkeforholdet mellom de målte direktive modulerte akustiske signalene (fl, f2, f3) og benytte det estimerte posisjonsavviket som styringssignaler for fremdriftsmidler for overflatefartøyet (40) for å minimere posisjonsavviket.

24. System i samsvar med patentkrav 22,karakterisert vedat en styringsenhet i styringsinnretningen (20a,b) er innrettet til å estimere posisjonsavvik mellom styringsinnretning (20a,b) og overflatefartøy (40) basert på styrkeforholdet mellom de målte direktive modulerte akustiske signalene (fl, f2, f3) og at styringsenheten (44) er innrettet til å benytte det estimerte posisjonsavviket som styringssignaler for fremdriftsmidler for overflatefartøyet (40) for å minimere posisjonsavviket.

25. System i samsvar med patentkrav 15,karakterisert vedat overflatefartøyet (40) er forsynt med et globalt posisjoneringssystem (47) for nøyaktig posisjonering av overflatefartøyet (40).

26. System i samsvar med patentkrav 25,karakterisert vedat styringsenheten (44) er innrettet for å benytte differensielle metoder for å korrigere signalet fra det globale posisjoneringssystemet (47).

27. System i samsvar med patentkrav 26,karakterisert vedat styringsenheten (44) er innrettet til å benytte eksterne korreksjonssignaler fra satellittbaserte systemer for økt nøyaktighet ved posisjonsbestemmelse av overflatefartøyet (40).

28. System i samsvar med ett av patentkravene 15-27,karakterisert vedat overflatefartøyet (40) er forsynt med radiokommunikasjonsmidler (45) og/eller optiske kommunikasjonsmidler (46) for kommunikasjon med kartleggingsfartøy, arbeidsfartøyer eller andre overflateenheter.