震源导航系统的研发及应用.docx

震 源 导 航 系 统 的 研 发 及 应 用宋 占武曹凤海 甄建光 陈继红 张晓盟中 国石油集团 东方地球物理公 司，河北 涿州 072751摘要：随着震源高效采集作业方式的出现，现有震源箱体的dgps定位技术已经无法完全满足施工的要求。将rtk定位技术与 震源作业相结合，提高震源导航设备的精度，使震源车可以在rtk定位级别的导航支持下，实现自导航与无桩号施工。vnscom mander1000震源 导航系统作为 东方公司拥有 完全自主知识产权的产品，在多个高效采集项目中得到了推广使用，本文从系统开 发的背景、组成及设计和推广使用情况等几个方面对系统进行详细的介绍，并就此系统的未来发展作简要展望。关键词：震源导航；高效采集；gps120测绘通报2012年增刊天宝maxwell 5高级民用测量技术；制定位数据格式gsof进行全面解析来满足导航的 噪音极低的l1l2载波相位测量，l hz带宽内需求。的精度l mm；(2)adl电台模块的应用应用成熟的天宝低仰角跟踪技术；电台模块adlfoundation是美国pcc公司针 通信输出接口：4 x rs232端口一波特率高达对野外作业无线传输而生产的一款数传电台模块，1 15 200；其最大的特点就是兼容多种电台通信协议，如trim- 输出格式：nmea旬183，avr，gsv，hdt，markli、trimmarklii、tr450s等，基本涵盖了目前野 vgk，vhd，rot，ggk，gga，gsa，zda，vtg，外施工中测量基准站电台所用协议，这样，就能使gst，哪，和pjk，gsof，rtl7输出，1pps输出；震源导航系统在施工中，与测量组使用统一基准 对外接口：iodin41612 64一pin连接器站，便于系统的使用和维护。天线：smc对于gps oem板卡，根据实际应用需要，主要 解决3方面的问题：1)板卡的供电。震源gps接收机采用外部电 源供电，在实际应用中，使用的是震源车上12v供 电电源，而oem板卡需要的电压为5v，因此需要通 过降压电路对系统电源进行降压，降压电路如图3 所示。图4 adl-foundation2震源导航软件 震源导航软件采用模块化设计理念，软件界面风格及操作与东方地球物理公司自有测量品牌 geosnap系列产品保持一致，成果数据库与最新版 “地震测量数据处理与质量监控系统”ssoffiee30 通用，震源作业成果库可直接使用ssot珏cc30进行 处理及质量检查与控制。导航地图采用东方公司 具有自主知识产权的bgpgis地理信息平台进行处图3系统降压电路面理，图5为震源导航软件主界面。2)定位模式的选择。bd950在定位模式上支 持同步rtk及低延时rtk两种。同步rtk的定位 精度为厘米级，但是其定位延时为05 s，对于时间 性要求较高，以pps信号为箱体同步信号的震源设 备来说，05 s的定位延时较长；而低延时定位模式 下，定位精度只比同步模式稍差，时间延时只有 20 ins，能够满足震源箱体对时间的要求。3)定位数据的解算。震源导航系统在工作过程中，需要两路gps定位数据，一路为提供给箱体图5震源导航软件主界面的nmea0183格式的mymgpc,ga数据；另一路为提供给导航软件的定位数据，主要包括位置、时间、软件特点主要包括：速度、卫星信息等数据。1)内置工区地图，提供行进路线参考和安全 对于tfimble的oem板卡，两个rs232串口不预警。能输出同样类型的数据，因此，必须对trimble二进2012年增刊宋占武，等：震源导航系统的研发及应用12l2)为箱体输出高精度坐标数据和pps信号。图6为导航系统软件结构图，软件共包括项目3)自动按预定规则进行导航并记录成果，方便建立及配置、数据采集、震源接收机配置、物理点数 更换施工计划。据加载及地图显示、导航及震源工作状态监控等功 4)实现生产全过程监控。能模块。软件的数据中心负责所有数据的处理，包5)实时监控箱体激发质量信息。括项目属性数据库的管理、gsof定位数据的解析6)根据震源箱体rib信号自动存储测量成果，及应用、差分数据的转发、震源工作状态的监控、物 跳转到下一个导航目标点。理点数据的加载及导航地图的操作等。7)兼容多种原始数据格式。一罴孓尹项目属性 数据库磊赢i薰据数据采集，兰兰觚数中 心_腱球僮收饥臣置adl 电台设置y l一图6震源导航系统软件结构图三、系统应用情况005 柏l。 l 蝴舟、m觚1系统定位可靠性对比试验肖 000在震源导航系统rtk定位级别的指挥下，震源go05k坷缈h口ti_一o10 撼褂僦车可以在地面没有任何标志物的情况下自主进行 。口骺u采集作业，在工作效率上要比传统的人工指挥到点_ t-r一wr1工作方式高很多。对于vns commander 1000震源0 200 400 600 800 1000 1200导航系统，笔者将其与trimble r7接收机进行了连图7与trimble r7对比试验续采集物理点坐标的可靠性比对试验。对比试验结果表明，vns commander 1000震源2系统生产应用 导航系统采集的物理点坐标与r7相比，在x方向近年来，随着高效采集技术的不断出现，如交 差小于5 cm，y方向差小于7 cm，日方向差小于替扫描(flip flop)、滑动扫描(flip sweep)、独立震10 cm。考虑到野外施工中，“庞大”的震源车到点 源工作模式(independent simultaneous source)等，无 精度1 m以内就符合作业要求，这个量级的可靠性 桩号震源导航作业的应用已经成为地震勘探领域 误差是能够满足震源自导航施工标准的。的热点发展趋势之一，单台震源激发状态和参数的实时监控与自主导航有了完善的解决方案。122测绘通报2012年增刊东方地球物理公司吐哈物探处震源滑动扫描 进3”等，同步信号能够保证428、g3i等仪器的施工 高效采集技术经过近几年的试验积累，已经逐步走 要求，能够完全满足高效采集作业对震源自导航技 向实际生产应用阶段。2011年下半年吐哈油田在 术的要求。鄯善萨克桑地区部署280 km2的三维勘探任务，采 集激发方式为可控震源滑动扫描，总激发点数达到 17万多炮；2012年鄯勒三维激发点总数达到1 1万 多炮，计划施工平均日效4300炮以上。利用震源导 航系统实现高效采集作业中震源操作手可视化 rtk自主导航，改进原有震源rtd导航主要依靠仪 器操作员监控震源位置，现场人工指挥震源车到位 的工作模式，将有效减少生产指挥的风险，提高震图8震源导航系统的安装 源到位速度和精准度，以实现高效采集中精确、快速导航的目的。四、结束语吐哈探区震源导航系统推进应用工作分3个阶段进行：第l阶段在鄯善萨克桑三维项目进行震源 、啊s commander 1000震源导航系统的成功研 导航技术配套ve464箱体激发与428地震仪器协 发和应用，填补了东方公司在该领域的空白，随着 同试验生产应用。第2阶段在2012年鄯勒三维项震源高效采集技术在国内外探区的逐步推广，震源 目完成震源导航技术配套“先进r箱体与g3i地震导航系统必将得到越来越广泛的使用。 仪器协同生产应用。第3阶段在探区逐步推行震源随着我国北斗卫星导航系统的发展以及网络 激发点导航成果替代物探测量rtk放样激发点成 差分数据技术的普及，vns commander 1000震源导 果，提高项目运行效率。 航系统在多系统兼容、数据无线传输、兼容网络差经过实际应用证明，东方地球物理公司自主研分数据等方面也将作进一步的升级和改进。 发的震源导航系统运行稳定，rtk定位精度高、可参考文献：(略) 靠性强，能够兼容目前主流震源箱体，如vfa64、“先(上接第118页)州：中国矿业大学出版社，1994对地表移动观测站的实测资料进行了线性插值处2李庆勇。姚冬青非等闻隔cm(1，1)模型在矿山开采理，求取了概率积分法参数。沉陷中的应用j测绘与空间地理信息，2009，32(5)：200-202，2052)对曲线拟合法与灰色系统预测方法求取参3苏美德，赵忠明，李德海，等灰色系统理论模型在矿数的结果进行了对比分析，指出了二者预测结果存山开采沉陷中的应用j西部探矿工，2003，15(4)：在误差的影响因素。提出可以通过定期等间隔的823观测和加大对衰退期的观测次数等措施，提高概率4张东明，尹光志，刘见中，等急倾斜煤层开采地表沉积分法参数的精度。陷的渐近灰色预测j中国地质灾害与防治学报，3)通过灰色系统预测方法求取概率积分法参 2004，15(1)：82-85 数的方法是