RU2559565C2 - Method of determining spatial position of extended objects located at depth, primarily under water, and electromagnetic line locator, primarily ship electromagnetic line locator for carrying out said method - Google Patents

Method of determining spatial position of extended objects located at depth, primarily under water, and electromagnetic line locator, primarily ship electromagnetic line locator for carrying out said method Download PDF

Info

Publication number
RU2559565C2
RU2559565C2 RU2013158501/28A RU2013158501A RU2559565C2 RU 2559565 C2 RU2559565 C2 RU 2559565C2 RU 2013158501/28 A RU2013158501/28 A RU 2013158501/28A RU 2013158501 A RU2013158501 A RU 2013158501A RU 2559565 C2 RU2559565 C2 RU 2559565C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
extended
electromagnetic field
conductive object
electromagnetic
points
Prior art date
Application number
RU2013158501/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013158501A (en
Inventor
Светлана Викторовна Дунчевская
Юрий Владиславович Шабалин
Евгений Михайлович Губанов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Форт XXI" (ООО НПП "Форт XXI")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Форт XXI" (ООО НПП "Форт XXI") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Форт XXI" (ООО НПП "Форт XXI")
Priority to RU2013158501/28A priority Critical patent/RU2559565C2/en
Publication of RU2013158501A publication Critical patent/RU2013158501A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2559565C2 publication Critical patent/RU2559565C2/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: physics; geophysics.
SUBSTANCE: present group of inventions relates to geophysical survey, specifically searching for extended underwater objects, e.g. pipelines or cables along the seabed. The disclosed method of determining the spatial position of an extended electroconductive object located at a depth includes moving an electromagnetic line locator in the horizontal plane on an array of primarily parallel tacks, which cross the predominant direction of the extended electroconductive object, measuring, at reference points in real time, electromagnetic field components generated by currents in the extended electroconductive object; subsequently processing and displaying measurement results at all tacks with determination of maximum signal points, which correspond to the height of the extended electroconductive object, and constructing splines which connect said points, constructing and mapping a spatial model of the electromagnetic field and location of the extended electroconductive object, followed by optimisation thereof; wherein the maximum points are determined using the half-width of the maximum, taking into account the angle between the conductor path and the survey trajectory, while facilitating measurement in the entire possible range without switching the gain coefficient and without distortion and loss of data. The electromagnetic line locator is equipped with mutually perpendicular electromagnetic field sensors with integration of an analogue-to-digital converter and computer means of processing data according to the described method.
EFFECT: present group of inventions improves accuracy and quality of survey of the spatial position of underwater extended electroconductive objects by reducing variance of measurement results.
4 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области прикладных геофизических исследований.The present invention relates to the field of applied geophysical research.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть выбран способ и устройство определения пространственного положения протяженных электропроводящих объектов, описанные в патенте RU 2300790 и основанные на определении с использованием индукционных датчиков основного электромагнитного поля исследуемого объекта, сопутствующих электромагнитных полей с итоговым определением пространственного положения протяженного объекта, т.е. трубопровода и т.п. В свою очередь, предлагаемое изобретение представляет собой дальнейшее развитие способов и устройств измерений, аналогичных известному из RU 2300790, и позволит предложить повысить качество и точность определения пространственного положения протяженных объектов, расположенных на глубине, преимущественно расположенных под водой.As the closest analogue of the present invention, the method and device for determining the spatial position of extended electrically conductive objects described in patent RU 2300790 and based on the determination using the induction sensors of the main electromagnetic field of the object under study, the accompanying electromagnetic fields with the final determination of the spatial position of the extended object, t .e. pipeline, etc. In turn, the present invention represents a further development of measurement methods and devices similar to those known from RU 2300790, and will allow to improve the quality and accuracy of determining the spatial position of extended objects located at a depth, mainly located under water.

Указанный технический результат достигается при использовании предложенных: способа определения пространственного положения протяженных объектов, расположенных на глубине, преимущественно расположенных под водой, а также трассоискателя электромагнитного, преимущественно трассоискателя электромагнитного судового для осуществления способа.The specified technical result is achieved by using the proposed: a method for determining the spatial position of extended objects located at a depth, mainly located under water, as well as an electromagnetic locator, mainly an electromagnetic ship locator for implementing the method.

Способ определения пространственного положения, по меньшей мере, одного протяженного электропроводящего объекта, расположенного на глубине, предусматривает перемещение электромагнитного трассоискателя в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта, и измерение в опорных точках в режиме реального времени компонентов электромагнитного поля, создаваемых токами в протяженном электропроводящем объекте. Выполняют обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки. В итоге обеспечивают построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта с последующей оптимизацией модели с учетом результатов расчетов планового и высотного положения протяженного электропроводящего объекта. Пространственную модель электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта строят с учетом координат, полученных с использованием, по меньшей мере, одной спутниковой системы позиционирования, данных измерений эхолота, проводимости среды и/или результатов измерений внешнего электромагнитного поля. Трассоискатель электромагнитный включает антенный блок, который оснащен взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля с интегрированным в него аналого-цифровым преобразователем. Трассоискатель оснащен компьютерными средствами обработки данных согласно описанному способу. Трассоискатель расположен на транспортном средстве, например на морском или речном судне, включая маломерные суда.A method for determining the spatial position of at least one extended electrically conductive object located at a depth involves moving the electromagnetic locator in a horizontal plane along a grid of predominantly parallel tacks intersecting the predominant direction of the extended electrically conductive object, and measuring the components of the electromagnetic field at reference points in real time created by currents in an extended electrically conductive object. Processing and displaying the measurement results for all tacks are carried out with the determination of the maximum points of the signal corresponding to the height of the extended electroconductive object, and the construction of splines connecting these points. As a result, they provide the construction and cartographic display of a spatial model of the electromagnetic field and the location of an extended electrically conductive object, followed by optimization of the model, taking into account the results of calculations of the planned and vertical position of an extended electrically conductive object. A spatial model of the electromagnetic field and the location of an extended electrically conductive object is constructed taking into account coordinates obtained using at least one satellite positioning system, measurement data of the echo sounder, conductivity of the medium and / or results of measurements of an external electromagnetic field. The electromagnetic locator includes an antenna unit that is equipped with mutually perpendicular electromagnetic field sensors with an analog-to-digital converter integrated into it. The locator is equipped with computer processing tools according to the described method. The locator is located on a vehicle, such as a sea or river vessel, including small boats.

При осуществлении предложенного способа электромагнитный трассоискатель перемещается в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих, например перпендикулярно с отклонением ~20°, преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта (см. схему рис.1). Перемещение электромагнитного трассоискателя осуществляется с использованием морского и речного судна, также трассоискатель может перемещаться с использованием иных транспортных средств, например воздушных. Могут быть предусмотрены маршруты типа змейка - несколько параллельных галсов, а также типа ломаная - набор произвольных галсов. Возможно, также предусмотреть использование наземных средств при поиске объектов, расположенных под землей. В опорных точках в режиме реального времени в протяженном электропроводящем объекте измеряют компоненты электромагнитного поля, например, создаваемого токами возбуждения (возбуждаются генератором) или токами электрохимической защиты трубопровода. Использование измерений в режиме реального времени позволит оперативно реагировать на возникающие помехи и устранять их источники. Использование опорных точек позволяет повысить точность измерений. Выполняют обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки. Точки максимума строят по полуширине максимума с учетом угла между трассой проводника и траекторией съемки.In the implementation of the proposed method, the electromagnetic track detector moves in a horizontal plane along a grid of predominantly parallel tacks that intersect, for example, perpendicularly with a deviation of ~ 20 °, the prevailing direction of an extended electrically conductive object (see diagram Fig. 1). Moving the electromagnetic locator is carried out using a sea and river vessel, and the locator can be moved using other vehicles, such as air. It can be provided routes such as a snake - several parallel tacks, as well as broken lines - a set of arbitrary tacks. It is also possible to foresee the use of ground-based means in the search for objects located underground. At reference points in real time in an extended electrically conductive object, the components of the electromagnetic field are measured, for example, generated by the excitation currents (excited by the generator) or the electrochemical protection currents of the pipeline. The use of measurements in real time will allow you to quickly respond to interference and eliminate their sources. The use of reference points allows to increase the accuracy of measurements. Processing and displaying the measurement results for all tacks are carried out with the determination of the maximum points of the signal corresponding to the height of the extended electroconductive object, and the construction of splines connecting these points. The maximum points are plotted at the half-width of the maximum, taking into account the angle between the path of the conductor and the shooting path.

В итоге обеспечивают построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта с последующей оптимизацией модели с учетом результатов расчетов планового и высотного положения протяженного электропроводящего объекта. Пространственную модель электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта строят с учетом координат, полученных с использованием, по меньшей мере, одной спутниковой системы позиционирования, данных измерений эхолота, проводимости среды и/или результатов измерений внешнего электромагнитного поля. Учет влияния данных эхолота позволяет увеличить точность и получить картину профиля трубы относительно профиля дна. Таким образом, предложенный способ позволяет получить за одну съемку полную и точную картину расположения протяженных электропроводящих объектов, таких как трубопроводы, кабели и т.п., расположенные на глубине, в первую очередь под водой.As a result, they provide the construction and cartographic display of a spatial model of the electromagnetic field and the location of an extended electrically conductive object, followed by optimization of the model, taking into account the results of calculations of the planned and vertical position of an extended electrically conductive object. A spatial model of the electromagnetic field and the location of an extended electrically conductive object is constructed taking into account coordinates obtained using at least one satellite positioning system, measurement data of the echo sounder, conductivity of the medium and / or results of measurements of an external electromagnetic field. Taking into account the influence of sonar data allows increasing accuracy and obtaining a picture of the pipe profile relative to the bottom profile. Thus, the proposed method allows you to get in one shot a complete and accurate picture of the location of long conductive objects, such as pipelines, cables, etc., located at a depth, primarily under water.

Предложенный электромагнитный трассоискатель включает антенный блок, который оснащен взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля и компьютерными средствами (персональный компьютер, ноутбук) обработки данных согласно описанному способу. Также в антенный блок интегрирован аналого-цифровой преобразователь, подключенный к компьютерным средствам через usb порт. Трассоискатель интегрируется с эхолотом и приемником спутниковой навигационной системы. Встроенный аналого-цифровой преобразователь позволяет проводить измерения во всем возможном диапазоне без переключения коэффициента усиления и искажения и потери данных. Использование цифровой фильтрации данных непосредственно во время измерений дает возможность выбирать произвольную частоту и ширину полосы фильтрации в зависимости от отношений сигнал/шум и сигнал/помеха, а также позволяет выбрать рабочую частоту приемника, что дает возможность работы с внешними генераторами, не входящими непосредственно в состав трассоискателя. Для перемещения трассоискателя используется какое-либо транспортное средство, например морское или речное судно, включая маломерные суда, начиная от надувных лодок.The proposed electromagnetic locator includes an antenna unit that is equipped with mutually perpendicular sensors of the electromagnetic field and computer tools (personal computer, laptop) for processing data according to the described method. An analog-to-digital converter is also integrated into the antenna unit, which is connected to computer facilities via a usb port. The position finder integrates with the echo sounder and receiver of the satellite navigation system. The built-in analog-to-digital converter allows measurements to be carried out in the entire possible range without switching the gain and distortion and data loss. Using digital data filtering directly during measurements makes it possible to select an arbitrary frequency and filtering bandwidth depending on the signal-to-noise and signal-to-noise ratios, and also allows you to select the operating frequency of the receiver, which makes it possible to work with external generators not directly included in the composition route finder. A vehicle is used to move the locator, for example a sea or river vessel, including small boats, starting from inflatable boats.

Claims (4)

1. Способ определения пространственного положения, по меньшей мере, одного протяженного электропроводящего объекта, расположенного на глубине, включающий
перемещение электромагнитного трассоискателя в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта,
измерение в опорных точках в режиме реального времени компонентов электромагнитного поля, создаваемых токами в протяженном электропроводящем объекте,
обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки,
построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта, с последующей оптимизацией модели с учетом результатов расчетов планового и высотного положения протяженного электропроводящего объекта
отличающийся тем, что при определении точек максимума используют полуширину максимума с учетом угла между трассой проводника и траекторией съемки, обеспечивая при этом измерения во всем возможном диапазоне без переключения коэффициента усиления, а также без искажения и потери данных.1. The method of determining the spatial position of at least one extended conductive object located at a depth, including
moving the electromagnetic locator in a horizontal plane along a grid of predominantly parallel tacks crossing the prevailing direction of an extended electrically conductive object,
measurement at reference points in real time of the components of the electromagnetic field created by currents in an extended electrically conductive object,
processing and displaying the measurement results for all tacks with the determination of the signal maximum points corresponding to the height of the extended electrically conductive object, and the construction of splines connecting these points,
construction and cartographic display of the spatial model of the electromagnetic field and the location of the extended conductive object, followed by optimization of the model, taking into account the results of calculations of the planned and height position of the extended conductive object
characterized in that when determining the maximum points, the half-width of the maximum is used taking into account the angle between the path of the conductor and the shooting path, while providing measurements in the entire possible range without switching the gain, as well as without distortion and data loss. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пространственную модель электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта строят с учетом координат, полученных с использованием, по меньшей мере, одной спутниковой системы позиционирования, данных измерений эхолота, проводимости среды и/или результатов измерений внешнего электромагнитного поля.2. The method according to p. 1, characterized in that the spatial model of the electromagnetic field and the location of the extended conductive object is built taking into account the coordinates obtained using at least one satellite positioning system, measurement data of the echo sounder, medium conductivity and / or measurement results external electromagnetic field. 3. Трассоискатель электромагнитный, включающий антенный блок, оснащенный взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля с интегрированным в него аналого-цифровым преобразователем, и включающий компьютерные средства обработки данных согласно способу по любому из пп. 1-2.3. Electromagnetic path finder, comprising an antenna unit, equipped with mutually perpendicular electromagnetic field sensors with an integrated analog-to-digital converter, and including computer data processing means according to the method according to any one of claims. 1-2. 4. Трассоискатель по п. 3, отличающийся тем, что расположен на транспортном средстве, например на морском или речном судне, включая маломерные суда. 4. The locator according to claim 3, characterized in that it is located on a vehicle, for example, on a sea or river vessel, including small boats.
RU2013158501/28A 2013-12-30 2013-12-30 Method of determining spatial position of extended objects located at depth, primarily under water, and electromagnetic line locator, primarily ship electromagnetic line locator for carrying out said method RU2559565C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013158501/28A RU2559565C2 (en) 2013-12-30 2013-12-30 Method of determining spatial position of extended objects located at depth, primarily under water, and electromagnetic line locator, primarily ship electromagnetic line locator for carrying out said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013158501/28A RU2559565C2 (en) 2013-12-30 2013-12-30 Method of determining spatial position of extended objects located at depth, primarily under water, and electromagnetic line locator, primarily ship electromagnetic line locator for carrying out said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013158501A RU2013158501A (en) 2015-07-10
RU2559565C2 true RU2559565C2 (en) 2015-08-10

Family

ID=53538087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013158501/28A RU2559565C2 (en) 2013-12-30 2013-12-30 Method of determining spatial position of extended objects located at depth, primarily under water, and electromagnetic line locator, primarily ship electromagnetic line locator for carrying out said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2559565C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747385C1 (en) * 2020-10-30 2021-05-04 Александр Евгеньевич Зорин Method for determining spatial location of pipeline

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112525201B (en) * 2020-12-09 2022-07-26 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) Underwater target tracking method based on electromagnetic field characteristic multi-information fusion

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB191389A (en) * 1922-01-04 1924-04-04 Soc Ind Des Procedes Loth Improvements in and relating to electromagnetic underground prospecting
US3953827A (en) * 1973-02-21 1976-04-27 Entreprise De Recherches Et D'activites Petrolieres (E.R.A.P.) Method of determining the angular position of a towed marine seismic cable and apparatus for carrying out said method
US4231111A (en) * 1978-03-13 1980-10-28 Mobil Oil Corporation Marine cable location system
RU2280268C1 (en) * 2005-02-10 2006-07-20 Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Device for finding and tracking metal-containing extensive underwater objects from onboard the underwater finding apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB191389A (en) * 1922-01-04 1924-04-04 Soc Ind Des Procedes Loth Improvements in and relating to electromagnetic underground prospecting
US3953827A (en) * 1973-02-21 1976-04-27 Entreprise De Recherches Et D'activites Petrolieres (E.R.A.P.) Method of determining the angular position of a towed marine seismic cable and apparatus for carrying out said method
US4231111A (en) * 1978-03-13 1980-10-28 Mobil Oil Corporation Marine cable location system
RU2280268C1 (en) * 2005-02-10 2006-07-20 Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Device for finding and tracking metal-containing extensive underwater objects from onboard the underwater finding apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Трассоискатель электромагнитный судовой ТИЭМ-2/2А/Д компании "ФОРТ XXI" (c прилагающейся к нему программой PipeTracer 4 ), изготовленный в соответствие с техническими условиями ТУ 4254-002-29203652-2009 зарегистрированный в Реестре Системы сертификации средств измерений под N 090070065. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747385C1 (en) * 2020-10-30 2021-05-04 Александр Евгеньевич Зорин Method for determining spatial location of pipeline

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013158501A (en) 2015-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11630142B1 (en) Systems and methods for locating and/or mapping buried utilities using vehicle-mounted locating devices
CN105823480B (en) Underwater moving target location algorithm based on single beacon
CN102495420B (en) Underwater object precision positioning system and method
US8148992B2 (en) Underwater electric field electromagnetic prospecting system
BRPI0719440A2 (en) PASSIC LISTENING AND SEA PROFILE LISTING SYSTEM, AND METHOD FOR EXACTLY DETERMINING THE POSITION OF A TOWED ELECTROMAGNETIC SOURCE AND ONE OR MORE ELECTROMAGNETIC RECEIVERS FOR USE IN A PROFILING PROFILING LEVEL
US10520631B2 (en) Magnetic field measurement via streamer cables
AU2012200951A1 (en) Method for determining positions of sensor streamers during geophysical surveying
BR102015013658A2 (en) seismic imaging using higher order reflections
CN104484891A (en) An underwater terrain matching method based on textural feature and terrain feature parameters
CN111220146B (en) Underwater terrain matching and positioning method based on Gaussian process regression learning
RU2608301C2 (en) System and method for 3d examination of sea bottom for engineering survey
RU2559565C2 (en) Method of determining spatial position of extended objects located at depth, primarily under water, and electromagnetic line locator, primarily ship electromagnetic line locator for carrying out said method
RU2670175C1 (en) Method of georadar survey of underwater linear objects
Zhou et al. Working towards seafloor and underwater iceberg mapping with a Slocum glider
US20150226554A1 (en) Seismic streamer shape correction using derived compensated magnetic fields
RU2691217C1 (en) Method of positioning underwater objects
Groves et al. Enhancing micro air vehicle navigation in dense urban areas using 3D mapping aided GNSS
Qin et al. Profiling experiment of a lake using ground penetrating radar
Prempraneerach et al. Hydrographical survey using point cloud data from laser scanner and echo sounder
Sun et al. Application of ground penetrating radar with GPS in underwater topographic survey
CN102435866A (en) Method for quickly identifying interference of ground object during archaeological detection of ground penetrating radar
Inzartsev et al. The integrated navigation system of an autonomous underwater vehicle and the experience from its application in high arctic latitudes
Hrvoic High-resolution near-shore geophysical survey using an autonomous underwater vehicle (AUV) with integrated magnetometer and side-scan sonar
Liu et al. Design of an Integrated Detection System of Underwater Cultural Relic Based on Remotely Operated Vehicle
Tchernychev et al. Using a transverse marine gradiometer (TVG) as submarine pipeline location tool

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151231

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170814