專利名稱：用于模擬至少一個拖纜的定位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是地球物理數(shù)據(jù)采集的領(lǐng)域。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明 涉及用來分析海底的設(shè)備。
本發(fā)明特別涉及使用地震勘探法的石油勘探業(yè)，但可以應(yīng)用于在 海洋環(huán)境中使用地球物理數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的任何領(lǐng)域。
在本發(fā)明的領(lǐng)域中，地球物理數(shù)據(jù)釆集操作通常使用傳感器網(wǎng)絡(luò) (對于在海洋環(huán)境中的地球物理數(shù)據(jù)釆集叫做"水聽器，，)。
背景技術(shù)：
為了在海洋環(huán)境中收集地球物理數(shù)據(jù)，一個或多個浸入地震源被 致動以掃過全向地震波列。
產(chǎn)生的波列由以前提到的水聽器捕獲，后者沿纜索的長度定位以
形成通常叫做"拖纜(streamer)"的聲學(xué)線天線。
通常，在海洋環(huán)境中的地球物理數(shù)據(jù)使用一條或多條船拖拉的一 系列拖纜采集。
在實際中，目標(biāo)是在關(guān)心區(qū)域中以船的最小通過數(shù)量分析海底。 為此目的，把傳感器網(wǎng)絡(luò)的寬度盡可能遠(yuǎn)地增大，這意味著使用大量 拖纜。
拖纜定位的問題因此特別敏感，因為它們的長度在6與15千米 之間變化。
的確，拖纜經(jīng)受易變性質(zhì)和強度的不同外力，如洋流、風(fēng)、浪、…。 這些外部約束條件引起需要預(yù)料的拖纜的幾何變形，從而以較大
安全性導(dǎo)航并且保證研究區(qū)域的滿意覆蓋，對該研究區(qū)域海底要被特征化。另一方面，當(dāng)要避免抽油裝置之類的障礙時，拖纜網(wǎng)絡(luò)可能具有 橫向漂移，并因此有對安全性有害的碰撞危險。
另 一方面，拖纜網(wǎng)絡(luò)在研究區(qū)域中從船的一條線到另 一條線可能 具有不同的形式，并且這些變形隨時間是可變的，并因而可能引起需 要船的額外通過填充的"在覆蓋區(qū)中的孔洞"。這些通過引起采集操作 的成本增加。
因此可理解，有對于安全性和成本降低改進的明顯要求。 然而，為滿足這些要求，洋流對拖纜變形的影響需要特征化。 一種用來模擬拖纜的定位和用來幫助導(dǎo)航的方法在現(xiàn)有技術(shù)中
被提出，該方法在專利號FR-2 807 842下出版的專利文件中描述。這 種技術(shù)的目的是通過首先確定可能與拖纜相互作用的洋流而建模拖 纜的形式。
根據(jù)描述的技術(shù)，用來模擬拖纜的定位的方法包括用來確定洋流 的時間和空間變化的階段。
在這個階段后，該方法允許得到洋流"對象"，用來計算拖纜的形式。
然而，如以前提到的那樣，拖纜在長度上可超過10千米，在首 部處的洋流和在拖纜的尾部處的洋流可能顯著不同(在不由潮汐流支 配的航行區(qū)域，像例如在墨西哥灣中，情況更是如此)。
洋流在拖纜長度上的變化影響拖纜的形式(form)，并且當(dāng)進 行拖纜形狀的模擬時未能計入這點會導(dǎo)致可遠(yuǎn)離實際情形的結(jié)果。
在由在專利號FR-2 807 842下出版的專利文件中描述的用來確 定洋流的技術(shù)中，描述的方法沒有計入洋流沿拖纜的長度的空間變 化。
此外，描述的方法提供幾種預(yù)測(總共，四種洋流"對象，，)，并 且沒有提供允許挑選最好預(yù)測的客觀手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的具體地是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明的目的是提出 一種用來模擬在研究區(qū)域中拖 拉的至少一個拖纜的定位、包括一種或幾種洋流預(yù)測的方法，這些預(yù) 測計入沿拖纜的長度在時間和空間方面的洋流變化。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種允許改進洋流預(yù)測的質(zhì)量的方法。
本發(fā)明的另 一個目的是提供一種允許導(dǎo)航員具有幾種預(yù)測、和幫 助他挑選應(yīng)該應(yīng)用哪種預(yù)測的方法。
本發(fā)明的另 一個目的是提供一種允許改進地球物理數(shù)據(jù)釆集操 作的安全性的方法。
本發(fā)明的另 一個目的是提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比以更優(yōu)化方式 允許減少"在覆蓋區(qū)中的孔洞"以便限制船的額外通過的數(shù)量的方法。
這些目的由本發(fā)明實現(xiàn)，其主題是一種用來模擬在研究區(qū)域中拖
拉的至少一個聲學(xué)線天線的定位的方法，該方法包括所述聲學(xué)線天線
的至少 一個點的至少 一個將來位置的至少 一個模擬步驟、用來預(yù)測可
能與所述聲學(xué)線天線相互作用的至少 一個洋流的時間和空間變化的 至少一個步驟、及用來由流體力學(xué)模型的解確定所述聲學(xué)線天線的形
式的至少一個步驟，其特征在于，所述預(yù)測步驟包括
-用來對于所述區(qū)域的至少兩個確定點確定洋流的上游階段；
-對于所述確定點的至少一個將來位置的模擬階段；
-對于每個將來位置對于在所述上游階段期間確定的所述洋流的
時間的投影階段；
-對于在占據(jù)模擬步驟的所述將來位置的所述聲學(xué)線天線的至少 兩個相異點處的所述洋流的空間投影階段。
因此，由于本發(fā)明，對于拖纜得到洋流的改進空間-時間預(yù)測，
具體地通過
-考慮已經(jīng)應(yīng)用上游階段的所述點的將來位置；
-考慮拖纜的首部的將來位置；
-考慮洋流沿拖纜的長度的變化。
由于改進洋流預(yù)測的可靠性，因此對于船的將來軌跡得到拖纜的形式的改進預(yù)測。
如下面將更詳細(xì)解釋的那樣，上游階段特別是通過在所述研究區(qū) 域的至少一個確定點的考慮周到數(shù)量的所述洋流的相繼測量而進行。 可以理解，進行的測量在研究區(qū)域內(nèi)是機動的。
以這種方式，首先在研究區(qū)域的一些點處確定將來洋流。為此， 洋流的過去測量、來自外部物體的關(guān)聯(lián)位置及可能海洋預(yù)測("來自 預(yù)建立公報的預(yù)測數(shù)據(jù)")是可得到的。與在模擬階段期間得到的測 量相關(guān)聯(lián)的將來位置也是可得到的。
由現(xiàn)場測量，有可能預(yù)測最近將來的洋流。通過把現(xiàn)場測量與預(yù) 測相結(jié)合，也有可能進行最近將來的另一種預(yù)測。
如由下面變得更清楚的那樣，預(yù)測和在過去測量的洋流的數(shù)字比 較允許確定在未來數(shù)小時中的最好類型的預(yù)測，或者定義簡單地是提 出的不同預(yù)測的明智加權(quán)的新預(yù)測。
當(dāng)在幾個點中已經(jīng)確定將來洋流時，然后有可能沿拖纜的長度定 義將來洋流。
最后，基于這點和基于拖纜和尾部浮標(biāo)的流體力學(xué)參數(shù)、和船的 將來位置(和沿拖纜的長度的點的將來位置)，通過流體力學(xué)模型的 數(shù)字解確定拖纜的將來形式。
最終，由拖纜的將來定位，確定拖纜在將來的點的漂移圖，這使
得有可能更安全地導(dǎo)航。
根據(jù)可以設(shè)想的兩種方法，所述時間投影階段可以在所述空間投 影階段前，或者可選擇地，所述空間投影階段可以在所述時間投影階 段前。
根據(jù)可以設(shè)想的不同實施例，所述相繼測量被執(zhí)行 -在所述聲學(xué)線天線的軌跡的至少兩個點處，相對于所述軌跡至 少一個點在所述線天線前面并且至少一個點在所述線天線后面，所述
空間投影階段包括沿所述聲學(xué)線天線的所述測量的至少一個一維插 值步驟；
-在至少三個點處，這三個點一起定義包含至少一個聲學(xué)線天線的空間，所述空間投影階段包括沿所述聲學(xué)線天線的所述測量的至少
一個兩維插值步驟。
根據(jù)可以設(shè)想的又一個實施例，所述相繼測量在單個運動點處被
執(zhí)行，在所述運動點處的所述測量被投影到在所述區(qū)域的至少一個第 一占
可能注意到，這個實施例具有只要求安裝在例如船上的一個洋流 測量裝置(流速計)的優(yōu)點。
在這種情況下，根據(jù)可以設(shè)想的第一變形，方法優(yōu)選地包括關(guān)于 諸如與流速計相關(guān)聯(lián)的基準(zhǔn)之類的相對基準(zhǔn)的時間偏移步驟、或關(guān)于 在所述運動點處的所述測量的絕對基準(zhǔn)的空間偏移步驟。
根據(jù)第二變形，方法包括對于在所述第二點處的所述投影、在所 述空間偏移步驟和所述時間偏移步驟之間、通過把與所述聲學(xué)線天線 已經(jīng)具有的實際形式相對應(yīng)的基準(zhǔn)形式與通過應(yīng)用所述空間偏移步 驟和所述時間偏移步驟得到的模擬形式相比較的選擇步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個特征，所述時間投影階段使用所述測量的至 少 一種時間投影技術(shù)和基于預(yù)建立公報的預(yù)測數(shù)據(jù)的至少 一種空間 時間插值技術(shù)。
在這種情況下，所述時間投影階段使用所述時間投影階段的和所 述空間-時間插值技術(shù)的至少 一種組合技術(shù)，所述組合技術(shù)優(yōu)選地包括 用來通過把在過去所述空間-時間插值步驟的結(jié)果與在所述上游階段 中測量的洋流相比較而確定差別的步驟，所述差別打算在時間中投影 和添加到用于將來的所述空間-時間插值步驟的結(jié)果上。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個特征，所述時間投影階段包括用來從如下組
中挑選一種技術(shù)或至少一種技術(shù)的組合的步驟 -所述測量的所述時間投影技術(shù)；
-基于預(yù)建立公報的所述預(yù)測數(shù)據(jù)的所述空間-時間插值技術(shù)； -所述組合技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個特征，所述組合方法包括用來加權(quán)如下技術(shù) 的步驟-所述測量的時間投影；
-基于預(yù)建立公報的所述預(yù)測數(shù)據(jù)的所述空間-時間插值； -組合，
以上通過把在過去瞬時t處用于在所述區(qū)域中的一個點的所述技 術(shù)的每一種與在所述瞬時t處在所迷點處進行的測量相比較而得到。


本發(fā)明的其它特征在閱讀作為說明性和非限制性例子提供的本 發(fā)明的三個實施例的如下描述、和附圖時將更明白，在附圖中
圖1至3是拖拉操作拖纜的船、和由船的通過產(chǎn)生的覆蓋區(qū)域的 示意表示；
圖4是在具有空間洋流變化的研究區(qū)域中拖拉拖纜的船的示意
表示；
圖5至7每個是根據(jù)本發(fā)明的一種方法的特定實施例的應(yīng)用的示 意表示；
圖8表明用來導(dǎo)航船的決定-做出曲線圖，用于在洋流的作用下 在研究區(qū)域中船的離開；
圖9和10是分別在橫向洋流沒有和存在的情況下、靠近駁船的 船拖拉拖纜的示意表示；
圖ii是現(xiàn)場測量和在洋流時間中的投影的曲線圖12是代表所述方法的主要步驟的圖。
具體實施例方式
如以前提到的那樣，本發(fā)明的原理在于它提出一種用來模擬至少 一個拖纜的定位的方法的事實，該方法包括執(zhí)行的用來預(yù)測洋流從而 在幾個點處確定洋流波動的步驟，這種洋流經(jīng)受空間投影步驟，從而 沿拖纜的長度定義將來洋流。當(dāng)這些將來洋流被確定，并且拖纜和尾 部浮標(biāo)的流體力學(xué)參數(shù)和船的將來位置已知時，通過流體力學(xué)模型的 數(shù)字解確定拖纜的將來形式。參照圖1至3，表示拖拉兩個拖纜Sl和S2并且在箭頭F的方向 上沿軌跡Li運動的船1。
可能注意到，拖纜Sl和S2可以與位于多個拖纜的網(wǎng)絡(luò)的橫向 端部處的兩個拖纜相對應(yīng)。
在采集活動期間，船跟隨理想地彼此平行的一組線，把在如圖1 中所示的兩條相鄰線Li和Li+1之間的距離挑選成，得到當(dāng)船在線Li 上通過時拖纜S2的測量與同一條船在線Li+1上的隨后通過期間拖纜 Sl的測量的希望覆蓋連續(xù)性。
因而，當(dāng)船沿線Li通過時，拖纜已經(jīng)覆蓋單元區(qū)域Zi，并且當(dāng) 船沿線Li+l通過時，拖纜已經(jīng)覆蓋單元區(qū)域Zi+l。兩個單元區(qū)域Zi 和Zi+l是連續(xù)的。覆蓋的這種希望連續(xù)性表示在圖l的上部中。
在圖2中，可以看到，在船在線Li+1上的以后通過中，離船最 遠(yuǎn)的拖纜的部分向線Li橫向偏移。這典型地是由于當(dāng)船在線Li+1上 通過時在與線Li和Li+1橫交的方向上洋流的存在。
這種情形的后果是，區(qū)域Zi+l僅被部分覆蓋，(這與"欠-覆蓋" 情形相對應(yīng))，并且區(qū)域Zi部分被第二次覆蓋(這與"過-覆蓋"情形 相對應(yīng))。
圖3表明其中在兩次連續(xù)通過之間的洋流變化引起在這兩次通 過期間由拖纜組覆蓋的區(qū)域的發(fā)散性的情況。
此外，在采集活動期間，在完全安全性方面拖拉拖纜的船的運動， 在諸如石油駁船之類的障礙物中間，是必須考慮的情景。
圖9表示在沒有強烈橫向洋流的情況下、靠近石油駁船(BP) 的拖拉兩個拖纜Sl和S2的所述船的安全通過。
圖10表示，當(dāng)同一條船經(jīng)受不好預(yù)料或不能預(yù)料的強烈橫向洋 流時，與駁船(BP)碰撞的拖纜。
因此，對于拖纜的定位計入洋流的忽視或不足可能在采集活動中 引起事故和較長延遲。
如以前提到的那樣，用來改進安全性的手段和用來減少船的另外 通過以填入未覆蓋區(qū)域的手段包括，確定在施加到拖纜上的洋流影響的作用下拖纜的將來形式。
下面描述允許實現(xiàn)這個目的的根據(jù)本發(fā)明的方法。圖12的圖表 示所述方法的主要步驟。
在下面描述的方法中，由決定經(jīng)受沿纜索的長度變化的洋流的可 延長柔性纜索的運動方程的數(shù)字解確定拖纜的形式(圖12的步驟 Pl)。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的這個方程計入拖纜的不同流體力 學(xué)參數(shù)(牽引系數(shù)、彈性、扭曲、等等)、以及尾部浮標(biāo)的那些參數(shù)、
沿拖纜的長度和按時間變化的水的相對速度、在浮標(biāo)上的空氣速度、 等等。
在具有大空間表面洋流變化的地理區(qū)域中，沿拖纜的長度計入水 的相對速度對于拖纜的形式的模擬是基本的，以盡可能接近地反映實 際情形。
為了解這個方程，必須知道按時間拖纜的首部的位置(圖12的 步驟P2)。
根據(jù)本發(fā)明的方法允許集成沿拖纜的長度的其它已知位置。這方 面允許不僅當(dāng)拖纜是側(cè)向自由(即，只裝備有深度導(dǎo)航控制裝置的拖 纜)時而且在被側(cè)向?qū)虻耐侠|(它們裝備有深度和側(cè)向?qū)Ш娇刂蒲b 置，如在專利號FR-2 870 509下出版的專利文件中描述的那些)的情 況下改進結(jié)果。在導(dǎo)向拖纜的情況下，已知位置優(yōu)選地至少包括導(dǎo)向 控制裝置的位置。
圖4用兩個點3提供拖拉拖纜2的船1 (在這種情況下與浮標(biāo)4 的尾部相關(guān)聯(lián))的示意說明，對于這兩個點3要預(yù)測水的相對速度。 這張圖清楚地表明在研究區(qū)域中、和特別是沿拖纜的長度具有空間變 化的洋流5的情況。
為了識別沿拖纜的長度的水的相對速度，在拖纜的深度處，必須 確定沿拖纜的長度的洋流。下面描述用來確定這種洋流的方法。
為了確定沿拖纜的長度的洋流，需要關(guān)于在拖纜的深度處的洋流 的數(shù)據(jù)。為此，根據(jù)本發(fā)明的方法包括用來使用對于研究區(qū)域可得到 的流速計數(shù)據(jù)的上游階段，這些數(shù)據(jù)通過使用 一個或幾個流速計的測量可以得到，并且/或者從預(yù)建立公報(如由專門組織提供的海洋預(yù)測) 取得。然后把這些可得到數(shù)據(jù)在沿拖纜的長度的不同點處投影到將 來。下面在描述中將詳細(xì)說明洋流在點(固定或運動)處的這種時間 投影階段。
參照圖5至7描述三個不同的實施例。參照這些圖，船l拖拉線
列聲學(xué)天線2，并且在一個或幾個點3處測量洋流。
在圖5中表明的配置中，確定考慮周到數(shù)量的點3(固定或運動)，
這個數(shù)量足以定義至少包含拖纜2的邊界，該拖纜2的將來形式要被
定義。對于這些點，在上游階段期間如有可能，則得到洋流和關(guān)聯(lián)位
置(圖12的步驟P3)。
為此目的，可以使用不同裝置，并且特別是 -在研究區(qū)域中、在點3的位置處，可以使用固定流速計； -流速計可以裝配在拖拉拖纜2的船1上，而兩個其它流速計裝
配在船上在船1后面的位置中， 一個在右舷側(cè)并且另一個在左舷側(cè)。 在這種配置中，根據(jù)圖12的步驟PS3，通過沿拖纜的長度(假
定在船的航線上對準(zhǔn))在考慮周到數(shù)量的點中的點3處(在點3之間)
在洋流的瞬時t處在兩維上的插值，得到在瞬時t處沿拖纜的長度的洋流。
根據(jù)由圖6表明的配置，確定考慮周到數(shù)量的點3(固定或運動)， 在這種情況下至少兩個， 一個在拖纜2前面并且另一個在其后面。對 于這些點，在上游階段期間如有可能，則再次得到洋流和關(guān)聯(lián)位置(圖 12的步驟P3)。
為此目的，可以使用幾種裝置，并且具體地
-把流速計定位在拖纜的首部21處，并且把另一個流速計定位在 拖纜的尾部22處；
-把流速計裝配在船1上，并且把另一個裝配在尾部浮標(biāo)4上；
-每條攜帶流速計的兩條船航行， 一個在拖拉拖纜2的船1的后 面并且另一個在其前面，拖纜2的將來形式要被確定。
在這種配置中，根據(jù)圖12的步驟PS3，通過沿拖纜的長度(假定在船的航線上對準(zhǔn))在考慮周到數(shù)量的點中的點3處(在點3之間) 在洋流的瞬時t處在一維上的插值，得到在瞬時t處沿拖纜2的長度 的洋流。
在圖7表明的配置中，使用由靠近拖纜的點攜帶的流速計識別洋 流和其關(guān)聯(lián)位置(圖12的步驟P3)。拖纜的接近特別可以是拖拉它 的船、另一條船、或甚至拖纜本身的點。對于這種配置，為了識別至 少對于區(qū)域的第二點的洋流，可以設(shè)想兩種可能性
-認(rèn)為在流速計(例如，由拖拉拖纜的船攜帶)處的洋流是沿拖 纜的長度作用的洋流(因而假定洋流的時間變化優(yōu)于空間變化)。在 這種情況下，洋流數(shù)據(jù)通過把它與新位置相關(guān)聯(lián)被空間偏移(在絕對 基準(zhǔn)中)(圖12的步驟PS1和PS2);
-在流速計處的洋流被時間偏移，從而在地理點處洋流是恒定的 (因而假定洋流的空間變化優(yōu)于時間變化)。在這種情況下，洋流數(shù) 據(jù)通過把它與新位置相關(guān)聯(lián)被時間偏移(在諸如流速計的基準(zhǔn)之類的 相對基準(zhǔn)中)。
這個第二點特別可能是拖纜的尾部(其中假定拖纜跟隨航線)。 在這種配置中，因此必須確定從流速計已知的洋流的空間或時間 偏移是否要進行。為此目的，使用洋流的現(xiàn)場定位數(shù)據(jù)。對于定位數(shù) 據(jù)(和構(gòu)成基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，從該構(gòu)成基準(zhǔn)數(shù)據(jù)可挑選拖纜的基準(zhǔn)形式)是 可得到的時間段，根據(jù)兩種不同手段計算拖纜的形式，根據(jù)其一種沿 拖纜的長度考慮同一洋流，并且根據(jù)其另一種進行在船的水平處的洋 流的時間偏移。然后把這些模擬與拖纜的現(xiàn)場定位數(shù)據(jù)相比較(把兩 種手段應(yīng)用在瞬時t處以便計算在瞬時t后的瞬時t'處的新形式，然 后把對于瞬時t計算的形式與拖纜在瞬時t處實際經(jīng)歷的基準(zhǔn)形式相 比較)。
例如，用于用來建模拖纜的不同角度的曲線的二次誤差、在節(jié)點 的位置之間的歐幾里德標(biāo)準(zhǔn)、測量和預(yù)測的在拖纜之間的面積、或從 現(xiàn)有技術(shù)已知的其它標(biāo)準(zhǔn)可以選作標(biāo)準(zhǔn)。
對于研究區(qū)域的適當(dāng)挑選因而與具有最小標(biāo)準(zhǔn)的情況相對應(yīng)。這種方法允許在計入洋流的空間變化或時間變化之間挑選。
下面將詳細(xì)說明洋流在一個點(固定或運動)處的時間投影階段。
在點3 (固定或運動)處，方法的上游階段允許得到 -直到當(dāng)前瞬時的N系列的流速計測量；
-直到本瞬時的點的位置(在其處洋流要在將來確定的水平)以 及將來瞬時的那些位置(在模擬步驟期間)；
-對于研究區(qū)域的M次海洋預(yù)測(海洋預(yù)測是集成決定海洋的所 有物理現(xiàn)象(普通洋流、潮汐、風(fēng)、水的密度、大氣壓力、等等)的 數(shù)學(xué)模型的結(jié)果，該物理現(xiàn)象由外部組織以在4D網(wǎng)格上的數(shù)據(jù)形式 提供)。
由這些數(shù)據(jù)，計算用于最近將來(大約數(shù)小時，例如6小時、12 小時、24小時)的不同預(yù)測，并且特別是 -叫做"延長測量預(yù)測"的N個預(yù)測； -叫做"海洋預(yù)測，，的M個預(yù)測； -叫做"組合預(yù)測"的N*M個預(yù)測。
"延長測量預(yù)測，，(圖12的步驟PT1)按如下得到對于每個流 速計，在從拖纜的深度收集或帶回數(shù)據(jù)之后，流速計測量系列被延長。 使用不同插值算法，例如使用使系數(shù)依據(jù)在過去值Uk (BkSK) (以及對于1>0， ^^ZfJ(",，"2,…k )之間的相關(guān)的線性預(yù)測函數(shù)， 或甚至使用借助于過去值Uk(l^^K)(以及對于m，l>0,
"",Z^厶",""…)sin(",，("p"2，…)))定義的諧波分量的線性組合，可以進 行延長。對于每個洋流分量，例如強度和方向、或甚至區(qū)域和子午分 量，進行延長。
"海洋預(yù)測"按如下得到對于每個海洋預(yù)測，由于對其要預(yù)測洋 流的點的將來位置是已知的(通過模擬)，所以四維插值(三個空間 維和一個時間維)用來確定對于這個點的預(yù)測(圖12的步驟PT2)。
"組合"預(yù)測(圖12的步驟PT3 )按如下得到。首先進行提示 以與氣象預(yù)測相同的方式，海洋預(yù)測具有局部變化。通過把這些海洋 預(yù)測與收集的流速計數(shù)據(jù)相組合，可以得到最佳利用所有數(shù)據(jù)的預(yù)測。為此目的，在點的過去位置處插值的海洋預(yù)測與在這點處的流速 計數(shù)據(jù)之間的差別在確定點處被計算(對于每個洋流分量計算差別)。 這些計算的差別然后被延長，并且然后依次被添加到在點的將來位置 處插值的海洋預(yù)測上。
根據(jù)本發(fā)明的方法因而允許，對于要確定洋流的每個點，得到N 個"延長測量"預(yù)測、M個"海洋"預(yù)測及N頭M個"組合，，預(yù)測。
根據(jù)本發(fā)明的方法也允許挑選在步驟PT1、 PT2、 PT3中進行的 這些預(yù)測的一種，并且如有可能，挑選最好一種(圖12的步驟PT4)。 這種挑選按如下進行。
為了定義在進行的這些預(yù)測中的最好預(yù)測，方法包括定義數(shù)小時 前的情形。
從這種過去時期(date),計算N+M+N*M預(yù)測，直到當(dāng)前瞬 時因而進行"最近過去"的N+M+N*M預(yù)測。
因為直到當(dāng)前瞬時現(xiàn)場數(shù)據(jù)是已知的(在上游階段期間通過流速 計測量得到)，方法因而包括比較不同預(yù)測它是在現(xiàn)場洋流與預(yù)測 洋流之間的差別的標(biāo)準(zhǔn)的計算，這將允許進行這種比較。第i個預(yù)測 Pi (l《i^N+M+N*M)具有標(biāo)準(zhǔn)(Xi。
例如，挑選的標(biāo)準(zhǔn)可以是歐幾里德2D標(biāo)準(zhǔn)、用于橫向洋流的二 次誤差、或從現(xiàn)有技術(shù)已知的其它標(biāo)準(zhǔn)。
圖ll并行地放置不同曲線，其中
-曲線A代表直到當(dāng)前瞬時投影的測量洋流；
誦曲線B代表"過去"洋流預(yù)測；
-曲線C代表過去"延長測量"預(yù)測；
-曲線D代表過去"組合"預(yù)測。
最好"最近過去"預(yù)測是具有最小標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)測。
然后可以把預(yù)測加權(quán)。例如，借助于下式使權(quán)重pi與預(yù)測Pi相
關(guān)聯(lián)<formula>formula see original document page 16</formula>最好"最近過去"預(yù)測是具有最大加權(quán)的預(yù)測。
因此假定用于最近將來的最好預(yù)測具有與最好"最近過去，，預(yù)測 相同的類型。
這種"最近過去"預(yù)測和關(guān)聯(lián)權(quán)重對于導(dǎo)航員的呈現(xiàn)為導(dǎo)航員提 供進行關(guān)于要采納的最好預(yù)測的決定的幫助。使用客觀計算的加權(quán)允 許導(dǎo)航員在進行最后選擇時得到建議或方位。
可能注意到，由計算的權(quán)重，也可以進行另一種預(yù)測(圖12的
步驟PT5)，該預(yù)測只不過是與"最近過去，，的N+M+N*M預(yù)測相對
應(yīng)的權(quán)重的N+M+N*M加權(quán)預(yù)測的加權(quán)。如此得到的這樣一種預(yù)測 (Zr"' ,《)叫做"加權(quán)預(yù)測"。這種預(yù)測具有是自動的優(yōu)點，并且
自然接近最好類型的預(yù)測。
在圖7中表明的配置的特定情況下(根據(jù)該情況，只有對于洋流 可得到的數(shù)據(jù)來自在拖拉拖纜的船上的流速計)，對于船的將來洋流 如以前那樣被確定，方法還包括用來按如下沿拖纜的整個長度確定洋 流的步驟。
對于沿拖纜的長度的點，有M個("海洋")預(yù)測。因而假定海 洋預(yù)測中的差別對于船/拖纜對是相同的。在這種假設(shè)下，也有N*M 個"組合"預(yù)測。
對于關(guān)于船的N個"延長測量"預(yù)測，可以設(shè)想兩種可能性
-或者對于在拖纜處的預(yù)測使用在船處的N個預(yù)測(假定洋流的 時間變化優(yōu)于空間變化)；
-或者把時間偏移施加到N個預(yù)測上，從而在地理點處，洋流是 恒定的(假定在這種情況下洋流的空間變化優(yōu)于時間變化)。
如以前提到的那樣通過把拖纜的過去測量形式與在兩種情況下 都進行的模擬相比較，確定要施加的可能性。
在這時，再次有N+M+]^M預(yù)測Qi，并且以與對于船挑選的方 式相同的方式進行預(yù)測的挑選(并且如果進行挑選以釆納"加權(quán)，，預(yù)
測，則如以前那樣使用相同的加權(quán)，因此這種預(yù)測是(2X廣+w'、e,)。
對于拖纜的點的橫向漂移的確定的應(yīng)用由拖纜的計算定位，簡單的是，對于拖纜的特定點，通過相對于 定義船軌跡的線計算這個點的模擬位置的距離，確定這個點相對于船 軌跡的漂移。例如，有可能計算外部左舷側(cè)拖纜的尾部的橫向漂移、 中央拖纜沿其長度的路途的四分之一的橫向漂移、具有最大漂移和其 關(guān)聯(lián)漂移的外部拖纜的點、等等。
計算將來的橫向漂移允許導(dǎo)航員識別在將來拖纜的網(wǎng)絡(luò)的寬度、 和定義以最大安全性從事航行的航線。
對于要被拖拉的將來線的挑選、離開這條線的時間、及船的平均 速度的應(yīng)用
對于每條潛在將來線，采納如下程序
-或者把在已經(jīng)拖拉的相鄰線上測量的洋流與對于將來線預(yù)測的 洋流相比較(通過洋流的相似性的比較)；
-或者把在已經(jīng)拖拉的相鄰線上測量的拖纜的形式與對于將來線 預(yù)測的拖纜形式相比較(通過變形的相似性的比較)。
依據(jù)相鄰和將來線的相對方向進行在解的一個或另一個之間的
挑選
-如果它們在相同方向上，則洋流的比較是足夠的并且將自動地 進行(然而可以進行形式的比較)；這種挑選具有不計入拖纜的流體 力學(xué)參數(shù)的優(yōu)點，并因此，它們的不良知識不會影響變形的計算和最 終結(jié)果；
-如果它們在相反方向上，則要求形式的比較(由于在兩條線上 顛倒的拖纜的慣性)并且將自動地進行。應(yīng)該注意，如果比較幾條線， 則如果它們之一與其已經(jīng)拖拉的相鄰線相反，那么自動地挑選變形的 相似性。
對于每條潛在將來線，對于每個可能離開時間(在定義的時間偏 航(pitch)上)或?qū)τ诖拿糠N可能速度(在定義的偏航上)，洋流 或?qū)砭€的形式被預(yù)測，并且然后通過計算在進行的預(yù)測與對相鄰線 進行的測量之間的差別而被比較。
最佳挑選因而是線、時間及速度與最小標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)的挑選。這些不同參數(shù)可以在諸如圖8表明的之類的曲線圖上呈現(xiàn)給導(dǎo)航員。執(zhí)行 這樣一種操作因而允許導(dǎo)向員挑選盡可能多地減少在最近將來在不
同可能情景之間的"在覆蓋區(qū)中的孔洞"的情景。
權(quán)利要求
1. 一種用于模擬在研究區(qū)域中拖拉的至少一個聲學(xué)線天線的定位的方法，包括至少一個用于模擬所述聲學(xué)線天線的至少一個點的至少一個將來位置的步驟、至少一個用于預(yù)測能夠與所述聲學(xué)線天線相互作用的至少一個洋流的時間和空間變化的步驟、和至少一個用于根據(jù)流體力學(xué)模型的解確定所述聲學(xué)線天線的形式的步驟，其特征在于，所述預(yù)測步驟包括-用于確定在所述區(qū)域的至少兩個確定點處的洋流的上游階段；-所述確定點的至少一個將來位置的模擬階段；-在每個將來位置處在所述上游階段期間確定的所述洋流的時間投影階段；-在占據(jù)所述模擬步驟的所述將來位置的所述聲學(xué)線天線的至少兩個相異點處的所述洋流的空間投影階段。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線天線的定位的 方法，其特征在于，所述時間投影階段在所述空間投影階段之前。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線天線的定位的 方法，其特征在于，所述空間投影階段在所述時間投影階段之前。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線 天線的定位的方法，其特征在于，所述上游階段通過在所述研究區(qū)域的考慮周到數(shù)量的至少一個確定點對所述洋流的相繼測量進行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線天線的定位的 方法，其特征在于，所述相繼測量在所述聲學(xué)線天線的軌跡的至少兩 個點處被執(zhí)行，相對于所述軌跡至少一個點在所述天線前面并且至少 一個點在所述天線后面，所述空間投影階段包括沿所述聲學(xué)線天線的 所述測量的至少一個一維插值步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線天線的定位的 方法，其特征在于，所迷相繼測量在至少三個點處被執(zhí)行，這三個點 一起定義包含至少一個聲學(xué)線天線的空間，所述空間投影階段包括沿所述聲學(xué)線天線的所述測量的至少一個兩維插值步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線天線的定位的 方法，其特征在于，所述相繼測量在單個運動點處被執(zhí)行，在所述運 動點處的所述測量被投影到所述區(qū)域的至少一個第二點上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于模擬至少 一個聲學(xué)線天線的定位的 方法，其特征在于，它包括相對于相對基準(zhǔn)的時間偏移步驟、或相對 于在所述運動點處的所述測量的絕對基準(zhǔn)的空間偏移步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線天線的定位的 方法，其特征在于，它包括對于在所述第二點處的所述投影、在所述 空間偏移步驟和所述時間偏移步驟之間、通過將與所述聲學(xué)線天線已和所述時間偏移步驟得到的模擬形式進行比較的選擇步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項所述的用于模擬至少一個聲學(xué) 線天線的定位的方法，其特征在于，所述時間投影階段使用所述測量 的至少一種時間投影技術(shù)和/或基于預(yù)建立公報的預(yù)測數(shù)據(jù)的至少一 種空間-時間插值技術(shù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線天線的定位 的方法，其特征在于，所述時間投影階段使用所述時間投影技術(shù)與所 述空間-時間插值技術(shù)的至少 一種組合技術(shù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線天線的定位 的方法，其特征在于，所述組合技術(shù)包括用于通過將用于過去的所述 空間-時間插值步驟的結(jié)果與在所述上游階段期間測量的洋流相比較 而確定差別的步驟，其中所述差別被設(shè)計成在時間中投影并添加到用于將來的所述空間-時間插值步驟的結(jié)果上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10和11所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線天線 的定位的方法，其特征在于，所述時間投影階段包括用于在如下組中 的 一種技術(shù)或至少兩種技術(shù)的組合之間挑選的步驟-所述測量的所述時間投影技術(shù)；-基于預(yù)建立公報的所述預(yù)測數(shù)據(jù)的所述空間-時間插值技術(shù)；-所述組合技術(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10和11所述的用于模擬至少一個聲學(xué)線天線 的定位的方法，其特征在于，所述組合步驟包括用于加權(quán)如下技術(shù)的 步驟-所述測量的時間投影；-基于預(yù)建立公報的所述預(yù)測數(shù)據(jù)的所述空間-時間插值； -組合，以上通過將在過去瞬時t用于在所迷區(qū)域中的一個點的每一種所 述技術(shù)與在所述瞬時t在所述點處進行的測量相比較而得到。
全文摘要
本發(fā)明的主題是一種用于模擬在研究區(qū)域中拖拉的至少一個聲學(xué)線天線的定位的方法，該方法包括所述聲學(xué)線天線的至少一個點的至少一個將來位置的至少一個模擬步驟、用于預(yù)測可能與所述聲學(xué)線天線相互作用的至少一個洋流的時間和空間變化的至少一個步驟、及用于由流體力學(xué)模型的解確定所述聲學(xué)線天線的形式的至少一個步驟，其特征在于，所述預(yù)測步驟包括用于確定在所述區(qū)域的至少兩個確定點處的洋流的上游階段；所述確定點的至少一個將來位置的模擬階段；在每個將來位置處在所述上游階段期間確定的所述洋流的時間投影階段；在占據(jù)模擬步驟的所述將來位置的所述聲學(xué)線天線的至少兩個相異點處的所述洋流的空間投影階段。
文檔編號G01V1/38GK101435877SQ20081016988
公開日2009年5月20日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日
發(fā)明者C·維塞奧斯, V·勒赫爾 申請人:瑟塞爾公司