本發明涉及油氣勘探，尤其涉及一種結合無人機對藍牙型地震節點儀野外定位追蹤的方法。

背景技術：

1、目前無線節點儀在地震采集生產中已開始廣泛應用，為提質提速提效發揮了重要作用，但也存在以下問題：

2、1)野外節點易丟失(傾斜、遮擋、被盜藏匿，衛星信號失鎖等)

3、2)丟失節點難尋找(地面障礙物阻擋、搜尋范圍受限、工農關系阻攔等)；

4、3)搜尋效率低(受人工模式、定位方法和效率、地方協調等限制)；

5、4)搜索成本高(人員車輛投入、關系協調、工農矛盾處理、收隊延遲等)；

6、5)如果找不回，損失大、風險高(地震數據的完整性和安全性、工農矛盾、設備損失等)

7、為了解決這些問題，有必要而且急切需要研究一種定位追蹤技術，實現野外丟失節點儀的快速高效搜尋。

8、鑒于目前主要的地震節點儀產品都配備了低功耗藍牙功能，用以無線發送設備健康狀態信息。只要節點儀電池不虧電，即使在一些特殊情況下(如傾斜、遮擋等導致衛星信號失鎖)無法提供坐標等信息，它仍然可以發射藍牙無線信號，并可以持續工作很長時間。基于藍牙這一特點，開展了一種野外丟失節點儀的快速高效定位追蹤的方法研究。

技術實現思路

1、本發明提供一種藍牙型地震節點儀野外定位追蹤的方法，用以解決人工搜尋野外丟失節點儀效率低、成本高等問題。技術方案：

2、步驟101：利用無線電波傳播損耗及實測修正模型優化藍牙測距技術，利用濾波算法降低藍牙信號多路徑干擾，自主編寫藍牙測距軟件，并加載到含有超級藍牙的智能設備中，再搭配千尋位置公司的北斗探針天線及cors定位服務；

3、步驟102：利用無人機搭載該智能設備，在可能存在節點儀的地區，設計一條任意方向的直線航線，以下簡稱首航線，空中搜尋目標節點儀的藍牙信號并持續測距；

4、步驟103：地面監控站同步觀察控制，首航線上的目標節點儀的藍牙距離會有“遠-近-遠”的變化，操作人員引導無人機飛到藍牙信號最強處(即距離最近點)；

5、步驟104：控制無人機在該點空中轉向90度，沿垂直航線繼續搜尋，目標節點儀的藍牙距離同樣會有“遠-近-遠”的變化，再次找到藍牙信號最強處(即距離最近點)，即到達目標節點儀的正上方。

6、步驟105：地面監控站控制測距程序記錄該點的坐標并發送給地面人員，地面人員用該坐標導航到點，即可追蹤到目標節點儀。

7、進一步的，步驟101中所述無線電波傳播損耗及實測修正模型，算法公式為：

8、路徑損耗l(db)＝32.45+20logd(km)+20logf(mhz)+c。

9、其中：f為工作頻率，單位mhz，藍牙一般為2400mhz或5000mhz；d為傳輸距離，單位km，c為局部實測改正數，單位db。

10、另外，基于同一平面內線段最短原理分析，藍牙多路徑效應產生的假信號，傳播路徑更長、信號更弱，計算出的距離更大，因此所述取短時間內多組觀測值最小值的方法，可以使用函數min(d1，d2...)來實現，且程序不斷重復利用這一算法，即可濾除明顯的跳值和假值，降低多路徑干擾。所涉及智能設備，例如手機、平板等，須含有x-bt超級藍牙芯片，以確保通訊距離80米以上，且能夠安裝藍牙測距程序/算法(包括無線電波傳播損耗及實測修正模型，以及濾波算法)，讀取目標節點儀的mac地址和測距，再搭配北斗探針天線及cors定位服務，保證自身定位精度。

11、進一步的，步驟102中所述利用無人機搭載智能設備，具體包括：

12、優選多旋翼無人機(如m300rtk)，將搭載藍牙測距程序的智能設備正確、穩固地掛載在無人機上，不能遮擋無人機的雷達以及衛星天線等傳感器，以免影響其性能；藍牙測距軟件要在智能設備上面安裝并正常運行；智能設備與地面監控站電腦均提供4g網絡條件，使用遠程控制程序airdroid等，用地面電腦對空中智能設備進行網絡連接和遠程管理，實現地面監控站同步觀察控制，用以監控空中節點測距實時情況以及程序開關、數據獲取、發送等各種操作；

13、進一步的，步驟103中首航線目標節點儀的藍牙測距對應信號強度變化，具體包括：

14、根據無線電波傳播損耗及實測修正模型，在搭載智能設備的無人機靠近目標節點儀的情況下，測得的藍牙信號距離就會變小，反之變大，對應藍牙信號強度的變強和變弱。雖然目標節點儀不一定在首航線上，但是根據無線電理論與空間解析幾何數學原理，目標節點儀的藍牙測距數據與信號強度存在對應對應關系。據此，找到首航線上的信號最強點，就完成了對目標節點儀追蹤定位的第一步。

15、進一步的，步驟104中在首航線信號最強處沿垂直航線繼續搜尋，具體包括：

16、通過數學計算推導，在首航線上對于目標節點儀的藍牙測距最近處(對應藍牙信號最強處)，設置首航線的垂直航線，即在該點無人機空中轉向90度繼續搜尋，目標節點儀理論上就在此航線上。針對該節點儀的藍牙測距同樣會有“遠-近-遠”的變化(對應藍牙信號為“弱-強-弱”)，再次找到距離最近點(即藍牙信號最強處)，即到達目標節點儀的正上方。

17、進一步的，步驟105中地面監控站記錄該點的坐標并發送給地面人員，具體包括：：

18、利用地面監控站遠程實時同步觀察控制功能，技術人員即時對無人機上的智能設備的測距信息進行分析，對搜尋過程中的數據進行隨時獲取、存儲和回傳，并向地面支持人員傳送坐標數據，調度人員快速高效地完成節點定位追蹤工作。

19、本發明的有益效果

20、本發明提供一種藍牙型地震節點儀野外定位追蹤的方法。通過優化藍牙測距和降低多路徑干擾的技術方法，創新地將該技術移植到野外隨機環境中，利用多旋翼無人機、帶超級藍牙芯片的智能設備、千尋位置公司的北斗探針、地面電腦監測站、移動cors定位服務、自主編寫的測距程序，以及地空同步監測與控制程序等軟硬件，建設了地空一體的節點儀搜尋平臺。通過在多個地震采集項目中進行充分研究和試驗、測試，實現了該定位追蹤技術方法，解決了傳統人工搜尋效率低、成本高、安全隱患大等問題，在項目生產實踐中效果明顯。

21、1)提高了效率、減少了人員、降低了成本和設備風險。

22、通過江蘇地區某項目全人工模式和新搜尋模式測試對比，“三角定向+十字定位法”折算單人搜尋效率為全人工模式的6.67倍，項目推廣后可減少70％的搜尋人員和節約81.4％的搜尋成本，科技賦能效果顯著。另外，截止到2024年3月底，在項目測試該方法的過程中，已找回地面人工探測不到的各型節點儀240個，折合設備價值約65萬元，新技術的應用降低了設備損失的風險。

23、2)提升了地震采集數據的完整性和安全性、減少了質量風險。

24、通過找回丟失的節點，挽救了附帶的重要采集數據，提高了有效采集道數，提升了數據完整性和安全性，減少了項目質量風險。例如：在項目技術測試過程中，找回的240個丟失節點，對應蘇北地區某項目不重復道18萬計算，可提升數據完整率(或回收率)0.13％，對地震采集資料質量提升來說具有重要意義。

25、3)緩解了工農矛盾，減少了施工阻攔事件，也利于環保。

26、新的節點定位追蹤技術，用無人機從空中搜尋節點，可以減少地面搜尋人員活動，避免了對田地莊稼和植被的破壞，有效緩解了工農矛盾，也有利于環保，進而減少了村民對地震施工的阻攔事件，促進了項目的高效運行，也對油田后期系列建設工作產生積極影響。

27、4)減少了野外風險點，促進了安全管理提升。

28、地震生產過程中，野外的每一個人、每一輛車都是一個安全風險點。節點定位追蹤新技術的使用，減少了野外搜尋節點的人員和車輛的數量，促進了地震項目野外安全管理的提升，也助力了油田的安全管理，彰顯了企業的安全責任。