ORCA综合导航系统在海洋物探中的应用

胡林峰

（上海海洋石油物探有限公司，上海 201208）

ORCA综合导航系统在海洋物探中的应用

胡林峰

（上海海洋石油物探有限公司，上海 201208）

本文主要介绍了ORCA综合导航系统的运行特点、系统配置、操作方法及在海洋物探中的应用，并对ORCA综合导航系统的外围定位设备和后处理系统进行了简要的介绍和分析，同时对ORCA系统在运行中可能出现的问题，如GPS信号质量对系统的影响、监控节点对网络通讯的影响及调用在线数据对质量控制记录的影响逐一加以描述，并提出行之有效的解决方法。

海洋物探 导航定位 GPS ORCA系统 数据处理

1　ORCA综合导航系统

ORCA综合导航系统是由ION公司开发的一套运行在Linux工作站环境下的命令及控制系统，它采用自动集成所有室内及水下设备的技术，为整个数据采集过程提供了一个全程可视、可控制并具备各项预报功能的操作平台。该系统的工作特点是在施工过程中以最优化的参数主动地驱动船舶；降低采集过程中实时的配置、控制及监视的复杂性；减少转向掉头及补测线的频率，达到降低采集成本的目的，并且整个系统开发理念为:通过减少人为的干涉及介入，从而降低与施工操作、设备故障及HSE有关的各类风险。

上海海洋石油局“发现者号”调查船从2012年起使用该系统，系统由三台主工作站（ORCA1、ORCA2、ORCA3）、三台显示工作站（Display1、Display2、Display3）及实时导航单元RTNU（Real Time Navigation Unit）构成导航控制中心。RTNU单元就像人类的大脑，不仅接收外围设备数据，而且还能向外围设备发送控制命令，如提醒地震系统准备记录数据、提醒气枪控制器准备响炮和提醒水下设备准备读取数据等。

ORCA综合导航系统能够实现定位功能的基础是接收来自外围定位设备的导航数据。常见的外围设备有DGPS（Differential Global Position System）即差分全球定位系统，主要用来提供船舶所在的位置。RGPS（Relative Global Position System）即相对全球定位系统，顾名思义是用来确定两者或多者之间相对位置而非绝对位置的定位系统，相对位置通过距离和方位来定义。P C S（Position Control System）即位置控制系统，是一种典型的水下声学定位系统，具有实时观察水下电缆的形态、电缆间距、电缆深度和其它水下设备位置、并控制电缆形态和间距等功能。

2　ORCA系统的启动和基本配置

ORCA系统的启动可以在terminal窗口中输入orca op vessel［vessel name］命令或者直接点击桌面上的ORCA图标进入ORCA OP界面，选择相应的工区，等待Event Logger、Status Monitor和Process Monitor三个进程启动后点击Start进入ORCA系统。在ORCA所有的进程界面全部打开后就可以对整个ORCA系统进行相应的配置了，O R C A系统的主要工区配置集中在O R C A Configuration、ORCA Plan和ORCA Web这个三个进程里。

3　后处理软件

当有超过10%的质量低的数据时，ORCA系统自带的NRT（Near Real Time）模块就无法完成自动处理，此时就需要利用后处理系统SPRINT进行人工处理数据，并利用NRT Replay得到最终的处理数据。SPRINT 系统是由ION公司开发的一套运行在Linux工作站环境下的后处理系统，能够完全与ORCA系统整合，通过排除有问题的数据或过滤有问题的观测值等处理步骤，通过最小平方差调整的网络解决方案，最终生成用户所需的有效的P190文件和导航数据的质量控制报告。

4　具体应用实例

（1）2012年下半年乌拉圭某海域二维地震勘探，工作时采用CNAV公司生产的C-NAV 2050G双导航传感器，主导航传感器和备用导航传感器均接收星站差分信号，在施工某一条测线时，主导航传感器差分信号质量较差，差分信号更新时间逐渐增加，最后导致该传感器直接丢失差分信号，同时在ORCA系统的定位参数监控窗口中卫星质量、残差和SMA（椭球长半轴误差）等卫星质量参数均大于正常值，这种状态将直接影响作业定位精度，此时应立刻采取措施，看能否在一定的时间内恢复主导航传感器的差分信号，若不能恢复应在ORCA Control界面中利用Knockout选项暂停主导航传感器，使其停用并不参与定位运算，同时ORCA会自动启用副导航传感器的定位数据定位以保证作业继续。

当遇上主副导航传感器同时丢失差分信号的时候，对于这种情况应立刻手动设置让传感器接收离当前位置较近的差分改正卫星的差分信号，如果任何一个传感器在作业规范允许的范围内恢复差分信号，则仍可继续进行作业；若更改差分改正卫星一定时间内仍无法接受差分信息，此时应立即重启传感器，尽可能增加传感器在作业规范允许的范围内恢复差分信号的概率以保证勘探作业的继续。

（2）ORCA是由许多具有不同功能和性质的模块组成，在整个ORCA系统中这些模块都具有相应的进程，通过相应的进程能查看该模块的运行情况。如果模块出现问题，该模块对应的进程就会有绿变红提示，在进程的Message框中也会出现问题描述，这种情况一般只需通过Restart this Process选项重启该进程就能解决，但是有时也会有例外情况。例如2014年下半年科摩罗某海域二维地震勘探，在施工某条测线的时候发现ORCA Control模块瘫痪，导致不能通过该模块进行任何操作，同样无法切换和该模块在同一显示界面上的其它模块，但是通过ORCA Diagnostic模块中的Logging发现测线炮号，数据等信息仍然在更新和记录，因此可以判断这些模块只是假死，仅仅不能操作该显示界面上的所有模块，并不影响测线施工。当测线结束后通过ORCA Diagnostic中的Processes界面重启ORCA Control进程，重启后发现ORCA Control仍然处于瘫痪状态，仍然无法进行任何操作，操作该显示服务器也没有响应，通过其它的服务器也无法ping同该服务器，应该可以判断所有的问题都是由于该显示服务器死机造成，只要重启服务器问题应该就能解决，通过ORCA OP关闭ORCA系统并重启所有服务器后ORCA恢复正常。

5　结语

通过不断的海上实践证明ORCA综合导航系统能很好的满足不同地震勘探类型对导航系统的要求，并能根据施工过程中收集的相关信息（水流、羽角等）对勘探作业进行预测，是一种功能比较完善的导航系统。同时根据ORCA系统运行的特点，结合海上作业经验，充分调用系统的一些特殊功能，使海上地震勘探作业能高速、高效、高质的完成，比如:对系统运行状态、导航传感器工作状态、定位系统数据质量、网络通讯状态、物探设备工作状态的监控，预先设定好报警门槛，能及时发现问题并减少故障率；使用质量控制记录中的数据，在测线下线报告中提交有关质量控制数据、图表和技术参数，提高勘探资料的质量和可靠性等。随着海上地震勘探的不断发展，对导航系统的要求也在不断的提高，同时随着多方位角、4D勘探等需求日益增加，对导航系统的控制功能、数据处理速度和数据处理自动化等方面的要求也在不断提高，在这些更高要求的驱使下，ORCA综合导航系统的功能也一定会更加完善和强大。

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