[发明专利]一种拖缆勘探导航定位数据的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及海上石油地震勘探技术领域，更具体地，涉及一种海上拖缆勘探导航定位数据的处理方法。

背景技术

海洋地震勘探中，拖缆地震勘探是主要的勘探方法，地震勘探船拖曳一条或多条电缆，随着枪阵激发，拖曳电缆采集地震波反射数据，船载定位设备采集导航定位数据。海上地震勘探是一种组合协同作业模式，主要由综合导航系统、地震数据采集系统、拖缆定位与控制系统、震源系统等组成，综合导航系统是海上地震勘探作业的控制和指挥中心，控制船载各系统的协同工作，同时实时采集导航定位数据，其精度直接关系到地震作业施工效率以及采集精度。

船载定位设备主要有DPGS、RGPS、电罗经，测深仪等，水下定位设备主要有枪阵声学、枪阵RGPS等，拖曳电缆定位设备主要有头标、尾标、电缆罗经、电缆声学、深度传感器等。各设备的导航定位原始数据记录在原始导航数据文件中，以UKOOA P2/94格式存储，UKOOA P2/94是由U.K.OFFSHORE OPERATORS ASSOCIATION(SURVEYING AND POSITIONING COMMITTEE制订并发布的一种海洋原始定位数据交换格式,作为行业标准，目前海洋石油勘探中导航定位原始数据普遍采用P2/94格式。P2/94格式是一种原始的定位数据存储格式，主要存储各设备的原始测量数据，不能作为作业成果提交，需要处理成成果数据文件，以P1/90格式存储。P1/90是一种成果定位数据交换格式，由P2/94格式的原始定位数据处理得到。P1/90数据文件是海洋石油勘探中重要的定位数据文件，直接影响了海洋石油勘探的作业精度，对后期的地震数据处理以及钻井定位有重要指导作用。

目前尚不存在针对海洋石油勘探导航定位数据的将原始的导航定位数据（P2/94格式）处理成成果导航数据文件（P1/90格式）的处理技术和处理方法。

发明内容

为了解决以上所述的技术缺陷，本发明提供一种拖缆勘探导航定位数据的处理方法，通过数据读取、数据预处理、基准节点坐标解算，采用卡尔曼滤波、曲线积分、插值计算等方式实现快速、高效地将P2/94格式的原始导航数据处理成P1/90格式的导航数据。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种导航定位数据的处理方法，应用于海上拖缆勘探数据的处理，该方法包括：

从船载定位系统采集到的P2/94格式的数据文件中读取原始定位数据，原始定位数据包括差分全球定位系统（DGPS）数据、RGPS数据、声学数据、电缆罗经数据和船载电罗经数据；

对读取的原始定位数据进行预处理，包括粗差探测、滤波和数据标准化处理；

使用节点解算方法来确定预处理后的原始定位数据中的定位节点的坐标，并将定位节点的精确位置转换成P1/90格式的导航数据进行存储。

优选地，粗差探测用于剔除原始定位数据中含有粗差的定位数据，滤波用于对原始定位数据进行平滑和插补，数据标准化处理用于对经过粗差探测和滤波处理后的定位数据进行方位改化和时间同步。

优选地，采用一阶滞后滤波，设前次滤波结果为本次的测量值为x_k，一阶滞后滤波方程为：P_t为时间权因子，P_w为波动权因子，选取N个测量值的平均数作为滤波初值；

时间权因子其中滤波系数a根据测量值的时间间隔确定，t_i是本次测量时间，t_i-1是上次测量时间，N为正整数。

优选地，时间同步用于将经过粗差探测和滤波处理后的定位数据通过外推方法同步到放炮时刻，得到放炮时刻的观测值用于最终的平差计算。

优选地，使用节点解算方法来确定预处理后的原始定位数据中的定位节点的坐标，包括：

基准节点解算、声学节点解算、检波点位置计算和检波点深度计算。

优选地，基准节点解算具体包括基准RGPS节点坐标计算：

1）将所有的DGPS节点的大地坐标转换成空间直角坐标，计算公式为：式中的e是椭球扁率，N是经过该DGPS节点卯酉圈半径，a为椭球长半轴，B是该DGPS节点的大地纬度，L是该DGPS节点的大地经度，H为大地高；

2）通过RGPS设备返回的距离值和方位值，根据每个DGPS节点与基准RGPS节点的相对位置关系计算基准RGPS节点的空间直角坐标；

3）根据每个DGPS节点计算出的所述基准RGPS节点的空间直角坐标的平均坐标作为基准RGPS节点的空间直角坐标，通过如下公式将所述基准RGPS节点的空间直角坐标转换为大地坐标：