中华人民共和国国家标准
GB/T35705-2017
船位仪
Acoustic positioningsystem
中国国家标准化管理委员会 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布
前言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草
本标准由中国船舶重工集团公司提出.
本标准由全国船舶电气及电子设备标准化技术委员会（SAC/TC531）归口.
本标准起草单位：中国船舶重工集团公司七五○试验场、中船重工（昆明）灵湖科技发展有限公司、中海油田服务股份有限公司
本标准主要起草人：程宏、齐美胜、王冬石、魏红球、张亚琴、范费、宋林松、曹明武、王永强、古伦武、吴家喜、汤志峰.
船位仪
1范围
本标准规定了船位仅技术要求、检验方法、检验规则及交货准备.本标准适用于船位仅的设计、制造和验收.其他形式的超短基线水下定位测量系统可参照使用.
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件.凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括的修改单）适用于本文件.
GB/T191包装储运图示标志GB/T2423.1电工电子产品环境试验第1部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.3电工电子产品环境试验第3部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T2423.5电工电子产品环境试验第5部分：试验方法试验Ea和导则：冲击GB/T2423.16电工电子产品环境试验第16部分：试验方法试验J及导则：长霉 GB/T2423.17电工电子产品环境试验第17部分：试验方法试验Ka：盐雾GB/T4208-2017外壳防护等级（1P代码）GB/T6388运输包装收发货标志GB/T7094船用电气设备振动（正弦）试验方法GB/T13306标牌GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T13951-2016移动式平台及海上设施用电工电子产品环境试验一般要求
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件.
3.1
船位仪acoustic positioning system
监视钻井平台或船体与水下井口（或水下目标）在水平方向相对位移以及钻井时隔水管倾斜度，偏移超出人工设定门限时可自动报警的设备.
注：监测平台与井口之间的偏移预防隔水管折断及井口失控.一般由应答器、基阵、信号处理设备、综合显控设备和 GPS/北斗设备（可选配）组成.
3.2
超短基线阵ultrashort baseline array
孔径（尺寸）较小，一般基线长度小于0.5m的声学基阵.
4设计与结构
4.1工作条件
在下列条件下船位仪应能正常工作：
a）平台安装条件：1）船位仪的超短基线阵分为平台水平横梁底部固定式安装和平台浮箱内升降杆上安装两种 方式，安装方式可根据合同要求确定：2）信号处理设备和综合显控设备可安装于能提供220V或110V交流电源的平台中控室.b）电源电压的波动范围为：220（1±10%）V；c）工作平台倾斜角度范围：-15~15”.
4.2组成
船位仪由安装于防喷器和隔水管等的应答器、安装于平台水平横梁或平台浮箱内升降杆上的超短基线阵、安装于中控室内的信号处理设备、综合显控设备和GPS/北斗设备等组成.
注：GPS/北斗设备仅作为水声监测补充.
4.3应答器
一般由模拟信号处理器、数字信号处理器、功率放大器、收发换能器与应答器壳体、泄压阀、电池组以及深度、温度、姿态等传感器组成，安装在水下目标（井口防喷器和隔水管）上，用于实现目标定位、姿态测量以及应答器工况（深度、温度、电池电压、发射声源级增加及减少）信息测量.
4.4基线阵
半潜式平台船位仪一般采用超短基线阵.超短基线阵一般由接收水听器基阵、发射换能器、姿态传感器、温度传感器、深度传感器等组成，安装于平台水平横梁或平台浮箱内升降杆上，其主要功能为：
a）发送船位仪询问信号：c）实时测量基阵姿态、深度和水温数据. b）接收水下应答器返回的应答信号，进行信号预处理：
4.5信号处理设备
具有水听器基阵接收信号的放大、滤波、增益控制等信号调理功能，信号检测、时延估计等信号处理功 一般由模拟信号处理板、数字信号处理板、水声发射板、信号处理设备机箱、AC/DC电源等组成，能，并将处理结果数据传送至综合显控设备.
4.6综合显控设备
一般由主处理计算机、相关接口、平台电源及控制执行机构等组成，其功能为：
a）系统参数设定、状态显示；b）外部数据的获取，如姿态传感器数据、深度传感器数据、温度传感器数据、声速数据等：c）发射信号的控制；d）定位数据解算、目标轨迹显示；f）基阵海上校准. e）船位仪的甲板单元设备自检；
4.7GPS/北斗设备
GPS/北斗监测可作为水声监测的补充.一般由GPS/北斗天线及组件等组成.其功能为：监测平台中心的位置变化，在钻井作业前测量井口位置作为基准在平台作业过程中实时监测平台中心位置，若平台与井口的水平偏移超出允许范围，系统发出报警.
4.8工作流程
船位仪工作时，平台上的水声发射机通过换能器发出一定频率、周期、脉宽的查询声信号，经水中传播后，被水下应答器接收，经处理确认后，返回不同体制（或额率）的应答信号，被平台上的超短基线阵接路的处理，计算出水声信号在基阵x、y方向接收阵元间的时间（相位）差，加上到达接收基阵的传播时 收，经基阵内的预处理电路处理后，送到平台中控室内的信号处理设备及综合显控设备，经模拟、数字电延，在已知各水听器位置和工作区域声速的情况下，根据超短基线阵测量原理可解算出目标相对平台坐标的位置，其定位方程按式（1)～式（3）计算.
式中：
一被定为目标在水下的深度，单位为米（m）；R H 超短基线阵与应答器的距离，单位为米（m）；D-基阵基线长度，单位为米（m）；、，分别为x、y方向上两个接收单元接收信号的时间差，单位为秒（s）.
注1：姿态测量传感器提供基阵的实时姿态数据，用以修正定位数据.
注2：水下目标的深度、周边温度和倾斜角度的测量可通过水声编码遥测的方法获取，系统可根据钻井平台的现场情况（海况、平台移动建度等）人工设定测量周期偏移量报警区域等.测量周期的合理设定.可减少水下应答器功耗延长应答器水下工作时间.
注3：选择高精度的GPS/北斗设备，在钻井作业前测量井口位置作为基准，在平台作业过程中实时监测平台位置， 一旦平台与井口的水平偏移超出允许范围，系统即报警.
5要求
5.1外观质量
产品外观不应有锈蚀、划痕、变形和污染，标志应简明、正确、耐久、醒目、易读.
5.2性能
5.2.1作用距离
船位仪的作用距离应不小于2000m.
5.2.2定位误差
船位仪的目标定位误差应不大于R×1%（RMS）0.5m（向下60开角内）.注：R为超短基线阵与目标之间的距离，单位为米（m）.
