动力定位船铺缆定位关键技术研究

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摘要 本文阐述以PPP精密单点定位技术为主，结合船舶姿态补偿系统，拖点位置精确计算和测量，建立一个实时动态的动力定位铺缆船高精度的定位系统。

关键词 GPS全球定位系统；PPP高精度单点定位；SBAS；船舶姿态；USBL

中图分类号U66 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）88-0096-02

1 概述

我国在海底电缆铺设项目中广泛使用的海洋动态定位技术DGPS（Differential Global Positioning System）发展非常缓慢，多年来一直使用传统的伪距差分DGPS定位技术，固有的定位精度低、稳定性差、有效距离短等缺点，使其无法满足动力定位铺缆船高精度定位的要求。随着海洋石油开发的不断发展，DGPS动态定位技术不断进步，特别是精密单点定位（Precise Point Positioning，PPP）技术不断发展，逐渐成为动力定位铺缆船最佳选择。PPP精密单点定位技术不但能够提高定位精度，而且能够提高信号稳定性，为达到海洋工程施工要求提供可靠保障。

海底电缆铺设高精度定位系统的建立不但需要稳定的高精确度的PPP精密单点定位技术，同时必须对船舶姿态进行控制和对拖点位置进行精确测量和计算。

2 GPS高精度定位系统

1）作用范围：PPP为全球适用，最广；2）精确程度：RTK精度1cm～3cm，最高；3）PPP和RTK模式都是有偿服务，成本较高；SBAS和DGPS模式是无偿服务，成本较低。

3 动力定位船铺缆定位关键技术

3.1 动力定位铺缆船定位模式设计

在海缆铺设中，按照此悬链线公式计算出在一定水深下铺设张力设定不同的值而导致的海缆入水角度和着床点距船尾的距离。

4 高精度定位系统实现

动力定位铺缆船高精度定位系统实现目标主要有如下几个：

1）实现动力定位船舶自身精确定位，为电缆铺设中定点导航定位服务；

2）实现电缆着泥的精确定位，为准确将海底电缆铺设在设计路由上服务；

3）导航动力定位船铺缆前进，为动力定位船沿路由方向向前铺设海底电缆；

4）导航动力定位船规避已有结构物，为动力定位船避开已有结构物，并监测其与海上结构物的距离和方位，保证船舶安全；

5）监测动力定位摇晃，为保持动力定位船铺缆状态，必须监测其纵摇和横摇角度，并作为船舶状态调整的依据。

5 结论

分析多种不同模式差分对GPS精度的影响。根据作业海域的离岸距离设计四差分自适应方式（用户自主选择）选择差分的模式，在保证施工技术要求，满足定位需要的情况下，选择不同精度、作用距离可以尽可能低的项目运营成本。

一直以来在电缆铺设项目中电缆着床点的实时显示都被忽略，本文通过导航定位软件内嵌悬链线公式，可以实时计算着床点位置，同时也可以在部分时间里使用USBL进行测量，达到相互校准的目的。

使用姿态仪监测船舶姿态，并提供船舶横摇和纵摇参与船位计算，在船舶摇晃时，提供更精确的位置。

本系统在渤海CFD1-1油田海底电缆铺设中得到应用。系统选择PPP为主定位模式，SBAS为备份。在铺设作业中和后调查中确认达到高精度要求，定位精度±15cm。

参考文献

[1]刘经南，叶世榕.GPS非差相位精密单点定位技术探讨[J].武汉大学学报：信息科学版，2002.

[2]刘智敏，林文介.GPS非差相位精密单点定位技术的发展[J].桂林工学院学报，2004，7.

[3]马宏颖.船舶运动姿态极短期预报研究[J].哈尔滨工程大学学报，1992，2.