海洋平臺(tái)FPSO姿態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與數(shù)據(jù)融合.pdf

1、海洋平臺(tái)是人類在海洋作業(yè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是在海洋中開采石油資源和天然氣資源的必要工具和設(shè)備，海洋平臺(tái)長(zhǎng)期受到海洋環(huán)境復(fù)雜性和不確定性等因素的影響導(dǎo)致海洋平臺(tái)存在一定的安全隱患。風(fēng)、浪、流等復(fù)雜環(huán)境因素的影響導(dǎo)致海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)變得極其復(fù)雜，為了海洋平臺(tái)能夠安全地生產(chǎn)和生活以及為安全工作提供預(yù)警，需要長(zhǎng)期有效地監(jiān)測(cè)海洋平臺(tái)及其周圍的海域環(huán)境。
　　本文以FPSO單點(diǎn)系泊海洋平臺(tái)為背景，結(jié)合海洋平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及其所處的海洋環(huán)境特點(diǎn)，

2、對(duì)海洋平臺(tái)的監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入探討。本文主要通過(guò)安裝在FPSO船體以及系泊系統(tǒng)的傾角傳感器、慣導(dǎo)傳感器、加速度傳感器以及GPS傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)FPSO船體以及系泊系統(tǒng)的姿態(tài)信息和位置信息，并通過(guò)集成的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)到的姿態(tài)信息。GPS傳感器在海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中起著重要的作用，主要測(cè)量FPSO海洋平臺(tái)的位置和姿態(tài)信息，本文基于FPSO海洋平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)用GPS測(cè)量船體姿態(tài)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了多個(gè)GPS組合測(cè)量船體姿態(tài)的方案，并

3、得出基于GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)解算的公式，使用多個(gè)GPS解算船體的姿態(tài)信息為后續(xù)的數(shù)據(jù)融合校正傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)提供了有效的途徑，此外對(duì)GPS解算姿態(tài)時(shí)所用的關(guān)鍵算法進(jìn)行了詳細(xì)地介紹。
　　本文針對(duì)FPSO單點(diǎn)系泊海洋平臺(tái)在位監(jiān)測(cè)中傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差問(wèn)題，提出了一種利用多傳感器冗余監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合方法。該方法利用FPSO船體以及系泊系統(tǒng)上安裝的多個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立了FPSO軟鋼臂單點(diǎn)系泊的多剛體運(yùn)動(dòng)方程，確立了冗余數(shù)據(jù)之間

4、的約束關(guān)系，采用非線性最小二乘法修正測(cè)量數(shù)據(jù)誤差。實(shí)驗(yàn)表明利用該方法能夠有效地修正監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的誤差，能夠極大地提高數(shù)據(jù)約束的精度。
　　FPSO現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)針對(duì)FPSO軟剛臂單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，為該類系泊系統(tǒng)姿態(tài)數(shù)據(jù)研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了寶貴的資料。相比于模型計(jì)算和水池實(shí)驗(yàn)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多傳感器監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)可以更加真實(shí)地體現(xiàn)海洋平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和系泊受力情況，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校準(zhǔn)可以為后續(xù)海洋平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析提供準(zhǔn)確