Динамический метод поиска антропогенных объектов в морском дне с использованием автономных необитаемых подводных аппаратов
Ключевые слова:
робототехнический комплекс, автономный необитаемый подводный аппарат, антропогенный объект, сейсморазведка, излучатель, геофон, среднеквадратическое отклонениеАннотация
Предложен динамический метод поиска антропогенных объектов в толще морского дна с использованием группы автономных необитаемых подводных аппаратов. В отличие от статического метода, при котором все аппараты с геофонами на борту одновременно заглубляются и прикрепляются ко дну, а после окончания сеанса поиска одновременно всплывают, предложенный метод обеспечивает непрерывность ведения поиска за счет динамического поведения группы аппаратов. В то время как основная часть аппаратов с геофонами занята прослушиванием отраженного сигнала, другая часть аппаратов перемещается далее по своему маршруту. Таким образом достигается непрерывность ведения сейсморазведки в заданном районе и существенное сокращение времени на ее проведение. Предложенный метод представляет собой дальнейшее развитие методов поиска антропогенных объектов на морском дне с использованием необитаемых аппаратов. Приведен алгоритм согласованного поведения аппаратов с геофонами на борту и подводного аппарата, перемещающего излучатель. Определено взаимное положения группы и излучателя, обеспечивающее наиболее эффективное ведение сейсморазведки антропогенных объектов. Определен показатель эффективности — всеазимуталность прихода отраженных от толщи морского дна сигналов, и приведен алгоритм его вычисления. Указан порядок решения задачи определения параметров метода поиска. Определено необходимое количество аппаратов в группе с учетом параметров движения аппаратов и излучателя. Описана математическая модель функционирования системы «излучатель — геофоны». Проведены численные эксперименты по определению оптимальных параметров ведения сейсморазведки антропогенных объектов. Результаты моделирования позволили оценить выигрыш от использования предло-женного метода, определить его оптимальные параметры и разработать рекомендации по его использованию для поиска антропогенных объектов на дне Мирового океана.Литература
1. Гайнанов В.Г., Верхняцкий А.А., Шматков А.А., Токарев М.Ю. Трехмерные сейсмоакустические наблюдения на акваториях: обзор современных технологий // Деловой журнал Neftegaz.RU, М.: 2017. № 1. C. 56-68.
2. Токарев М.Ю., Гайнанов В.Г. Новые технологии сейсмоакустического профилирования на акваториях // Приборы и системы разведочной геофизики. Т. 3. № 3. 2016. С. 18-23.
3. Шматков А.А., Гайнанов В.Г., Токарев М.Ю. Обзор технологий трехмерных сейсмоакустических исследований на акваториях // Технологии сейсморазведки. № 2. 2015. С. 86-97.
4. Крылов А.А. Моделирование реакции пористых водонасыщенных верхних осадков морского шельфа на сейсмические воздействия // Естественные и технические науки. 2015. № 10. С. 221–223.
5. Delaney J.R. NEPTUNE: an interactive submarine observatory at the scale of a tectonic plate. Long-Term Observations in the Oceans // OHP/ION Joint Symposium. 2001. 309 p.
6. Maultzsch S., Nawab R., Yuh S., Idrees M., Frignet B. An integrated multi-azimuth VSP study for fracture characterization in the vicinity of a well // Geophysical Prospecting. 2009. vol. 57. pp. 263–274.
7. Wild P. Practical applications of seismic anisotropy // First Break. 2011. vol. 29. no. 5. pp. 117–124.
8. Leurera K.C. Compressional- and shear-wave velocities and attenuation in deep-sea sediment during laboratory compaction // J. Acoust. Soc. Amer. 2004. vol. 116. no. 4. pp. 2023–2030.
9. Левченко Д.Г. Методы и средства измерения параметров океанической среды автоматическими многоцелевыми донными станциями // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2010. Т.5. №2. С.1–9.
10. Борисов А.С., Плотникова И.Н. Геолого-геофизические исследования акваторий. Учебно-методическое пособие. Казань, 2011. 51с.
11. Кузнецов В.М., Шехтман Г.А., Череповский А.В. Методика наблюдений в многоволновой сейсморазведке // Технологии сейсморазведки. № 2. 2013. С. 37–59.
12. Марченко А.Л., Владов М.Л., Судакова М.С., Старовойтов А.В. Автоматизация скоростного анализа георадарных данных // Инженерные изыскания. Т. 5. 2017. С. 36-42.
13. Processing and interpretation of vintage 2D marine seismic data from the outer Hanö Bay area, Baltic Sea // Journal of Applied Geophysics. vol. 95. 2013. pp. 1-15.
14. Coşkun S., Dondurur D., Çifçi G., Aydemir A., Drahor M.G. Natural and anthropogenic submarine morphologies revealed by high resolution acoustic data in the Gulf of Izmir, western Turkey // Marine and Petroleum Geology. 2016. vol. 71. pp. 211–224.
15. Лаверов Н.П., Лобковский Л.И., Тулупов А.В., Воронов М.А., Ганжа О.Ю. Перспективы донной сейсморазведки в Российской Федерации // Арктика: экология и экономика. 2011. № 4. С. 4–13.
16. Подводные камни морской сейсморазведки. Часть 1. URL: https://www.korabel.ru/news/comments/podvodnye_kamni_morskoy_seysmorazvedki_chast_1.html (дата обращения: 21.09.2017).
17. Ампилов Ю.П., Токарев М.Ю. «Окно возможностей» российского шельфа» // Бурение и нефть. №02. 2017. С. 3-9.
18. Ампилов Ю.П. Сейсморазведка на российском шельфе // Offshore [Russia]. 2015. № 2 (8). С. 26–35.
19. Ампилов Ю.П. Батурин Д.Г. Новейшие технологии сейсмического мониторинга 4D при разработке морских месторождений нефти и газа // Технологии сейсморазведки. 2013. №2. С. 31–36.
20. Ампилов Ю.П. Новые вызовы для российской нефтегазовой отрасли в условиях санкций и низких цен на нефть // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2017. №2. С. 38-50.
21. Ампилов Ю.П., Токарев М.Ю. Сейсморазведка. Время действий или упущенных возможностей?» // Бурение и нефть. №3. 2017. С. 3–13.
22. WiMust – A Fleet of AUVs for Seismic Surveys. – URL: https://www.hydro-international.com/content/article/wimust-a-fleet-of-auvs-for-seismic-surveys (дата обращения: 21.09.2017).
23. Машошин А.И., Жуменков С.В., Зиннатов В.Б., Ермаков С.Ю., Смирнов А.С. Морская автономная донная станция для выполнения геофизических и геологоразведочных работ // Патент РФ № 2381530. 2008. 8 с.
24. Ильин И.А., Бродский П.Г., Аносов В.С., Левченко Д.Г., Павлюкова Е.Р., Леньков В.П., Чернявец В.В., Зайцев А.А., Гвоздецкий А.Л. Автономная донная станция для сейсмических наблюдений // Патент РФ № 2438149. 2011. 14 с.
25. Суконкин С.Я., Белов С.В., Кошурников А.В., Пушкарев П.Ю., Рыбаков Н.П., Чернявец С.Ю., Червинчук В.В. Подводная геофизическая станция // Патент РФ № 2435180. 2011. 13 с.
26. Груздев П.Д., Дмитриченко В.П., Жостков Р.А., Кочедыков В.Н., Нисневич М.З., Руденко О.В., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Солдатенков В.А., Сухопаров П.Д. Подвижная подводная автономная сейсмогидроакустическая станция разведки углеводородов на акватории арктического шельфа // Патент РФ № 2515170. 2014. 6 с.
27. Максимов С.В. О применении автономных необитаемых подводных аппаратов в технологии тотальной донной сейсморазведки // Труды 4-й Всероссийской научно-технической конференции «Технические проблемы освоения Мирового океана». 2011. С. 220–224.
28. Кузнецов В.М., Шехтман Г.А., Череповский А.В. Методика наблюдений в многоволновой сейсморазведке // Технологии сейсморазведки. № 2. 2013. С. 37–59.
29. Кебкал К.Г., Машошин А.И. Гидроакустические методы позиционирования автономных необитаемых подводных аппаратов // Гироскопия и навигация. 2016. Т. 24. № 3 (94). С. 115–130.
30. Буя М., Флорес П.Э., Хилл Д., Палмер Э., Росс Р., Уокер Р., Хаубирс М., Томпсон М., Лаура С., Менликли Дж., Молдовану Н., Снайдер Э. Морская сейсморазведка по спиральной траектории Coil Shooting // Нефтегазовое обозрение. 2008. Т. 21. № 4. С. 22–39.
31. Мартынова Л.А. Инструментарий для исследований эффективности ведения сейсморазведки с использованием автономных необитаемых подводных аппаратов // Информационно-управляющие системы. №2. 2017. С. 77–87.
2. Токарев М.Ю., Гайнанов В.Г. Новые технологии сейсмоакустического профилирования на акваториях // Приборы и системы разведочной геофизики. Т. 3. № 3. 2016. С. 18-23.
3. Шматков А.А., Гайнанов В.Г., Токарев М.Ю. Обзор технологий трехмерных сейсмоакустических исследований на акваториях // Технологии сейсморазведки. № 2. 2015. С. 86-97.
4. Крылов А.А. Моделирование реакции пористых водонасыщенных верхних осадков морского шельфа на сейсмические воздействия // Естественные и технические науки. 2015. № 10. С. 221–223.
5. Delaney J.R. NEPTUNE: an interactive submarine observatory at the scale of a tectonic plate. Long-Term Observations in the Oceans // OHP/ION Joint Symposium. 2001. 309 p.
6. Maultzsch S., Nawab R., Yuh S., Idrees M., Frignet B. An integrated multi-azimuth VSP study for fracture characterization in the vicinity of a well // Geophysical Prospecting. 2009. vol. 57. pp. 263–274.
7. Wild P. Practical applications of seismic anisotropy // First Break. 2011. vol. 29. no. 5. pp. 117–124.
8. Leurera K.C. Compressional- and shear-wave velocities and attenuation in deep-sea sediment during laboratory compaction // J. Acoust. Soc. Amer. 2004. vol. 116. no. 4. pp. 2023–2030.
9. Левченко Д.Г. Методы и средства измерения параметров океанической среды автоматическими многоцелевыми донными станциями // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2010. Т.5. №2. С.1–9.
10. Борисов А.С., Плотникова И.Н. Геолого-геофизические исследования акваторий. Учебно-методическое пособие. Казань, 2011. 51с.
11. Кузнецов В.М., Шехтман Г.А., Череповский А.В. Методика наблюдений в многоволновой сейсморазведке // Технологии сейсморазведки. № 2. 2013. С. 37–59.
12. Марченко А.Л., Владов М.Л., Судакова М.С., Старовойтов А.В. Автоматизация скоростного анализа георадарных данных // Инженерные изыскания. Т. 5. 2017. С. 36-42.
13. Processing and interpretation of vintage 2D marine seismic data from the outer Hanö Bay area, Baltic Sea // Journal of Applied Geophysics. vol. 95. 2013. pp. 1-15.
14. Coşkun S., Dondurur D., Çifçi G., Aydemir A., Drahor M.G. Natural and anthropogenic submarine morphologies revealed by high resolution acoustic data in the Gulf of Izmir, western Turkey // Marine and Petroleum Geology. 2016. vol. 71. pp. 211–224.
15. Лаверов Н.П., Лобковский Л.И., Тулупов А.В., Воронов М.А., Ганжа О.Ю. Перспективы донной сейсморазведки в Российской Федерации // Арктика: экология и экономика. 2011. № 4. С. 4–13.
16. Подводные камни морской сейсморазведки. Часть 1. URL: https://www.korabel.ru/news/comments/podvodnye_kamni_morskoy_seysmorazvedki_chast_1.html (дата обращения: 21.09.2017).
17. Ампилов Ю.П., Токарев М.Ю. «Окно возможностей» российского шельфа» // Бурение и нефть. №02. 2017. С. 3-9.
18. Ампилов Ю.П. Сейсморазведка на российском шельфе // Offshore [Russia]. 2015. № 2 (8). С. 26–35.
19. Ампилов Ю.П. Батурин Д.Г. Новейшие технологии сейсмического мониторинга 4D при разработке морских месторождений нефти и газа // Технологии сейсморазведки. 2013. №2. С. 31–36.
20. Ампилов Ю.П. Новые вызовы для российской нефтегазовой отрасли в условиях санкций и низких цен на нефть // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2017. №2. С. 38-50.
21. Ампилов Ю.П., Токарев М.Ю. Сейсморазведка. Время действий или упущенных возможностей?» // Бурение и нефть. №3. 2017. С. 3–13.
22. WiMust – A Fleet of AUVs for Seismic Surveys. – URL: https://www.hydro-international.com/content/article/wimust-a-fleet-of-auvs-for-seismic-surveys (дата обращения: 21.09.2017).
23. Машошин А.И., Жуменков С.В., Зиннатов В.Б., Ермаков С.Ю., Смирнов А.С. Морская автономная донная станция для выполнения геофизических и геологоразведочных работ // Патент РФ № 2381530. 2008. 8 с.
24. Ильин И.А., Бродский П.Г., Аносов В.С., Левченко Д.Г., Павлюкова Е.Р., Леньков В.П., Чернявец В.В., Зайцев А.А., Гвоздецкий А.Л. Автономная донная станция для сейсмических наблюдений // Патент РФ № 2438149. 2011. 14 с.
25. Суконкин С.Я., Белов С.В., Кошурников А.В., Пушкарев П.Ю., Рыбаков Н.П., Чернявец С.Ю., Червинчук В.В. Подводная геофизическая станция // Патент РФ № 2435180. 2011. 13 с.
26. Груздев П.Д., Дмитриченко В.П., Жостков Р.А., Кочедыков В.Н., Нисневич М.З., Руденко О.В., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Солдатенков В.А., Сухопаров П.Д. Подвижная подводная автономная сейсмогидроакустическая станция разведки углеводородов на акватории арктического шельфа // Патент РФ № 2515170. 2014. 6 с.
27. Максимов С.В. О применении автономных необитаемых подводных аппаратов в технологии тотальной донной сейсморазведки // Труды 4-й Всероссийской научно-технической конференции «Технические проблемы освоения Мирового океана». 2011. С. 220–224.
28. Кузнецов В.М., Шехтман Г.А., Череповский А.В. Методика наблюдений в многоволновой сейсморазведке // Технологии сейсморазведки. № 2. 2013. С. 37–59.
29. Кебкал К.Г., Машошин А.И. Гидроакустические методы позиционирования автономных необитаемых подводных аппаратов // Гироскопия и навигация. 2016. Т. 24. № 3 (94). С. 115–130.
30. Буя М., Флорес П.Э., Хилл Д., Палмер Э., Росс Р., Уокер Р., Хаубирс М., Томпсон М., Лаура С., Менликли Дж., Молдовану Н., Снайдер Э. Морская сейсморазведка по спиральной траектории Coil Shooting // Нефтегазовое обозрение. 2008. Т. 21. № 4. С. 22–39.
31. Мартынова Л.А. Инструментарий для исследований эффективности ведения сейсморазведки с использованием автономных необитаемых подводных аппаратов // Информационно-управляющие системы. №2. 2017. С. 77–87.
Опубликован
2018-06-01
Как цитировать
Безрук, Г. Г., Мартынова, Л. А., & Саенко, И. Б. (2018). Динамический метод поиска антропогенных объектов в морском дне с использованием автономных необитаемых подводных аппаратов. Труды СПИИРАН, 3(58), 203-226. https://doi.org/10.15622/sp.58.9
Раздел
Робототехника, автоматизация и системы управления
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).
