專利名稱：磁信標(biāo)制導(dǎo)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制導(dǎo)系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于將探測器引導(dǎo)到目標(biāo)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明具體地但不必然排他地具有的應(yīng)用領(lǐng)域是在煤床甲烷氣體提取領(lǐng)域內(nèi)鉆出達(dá)到豎直孔的橫向孔的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
在多個應(yīng)用內(nèi)，必須引導(dǎo)探測器穿過固體介質(zhì)而到達(dá)目標(biāo)。這樣的應(yīng)用的一個示例是在煤床甲烷氣體(CBM)提取領(lǐng)域內(nèi)。雖然已經(jīng)對于這種應(yīng)用特別開發(fā)了本發(fā)明，但是利用很少的修改(如果有修改的話)，本發(fā)明可以用于其他應(yīng)用。因此，本發(fā)明不限于這樣的應(yīng)用，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解本發(fā)明可以應(yīng)用于其他使用領(lǐng)域。
在一種CBM提取方法中，從表面向下鉆出豎直井并使其穿過目標(biāo)煤床。泵在井底煤層之下的坑腔內(nèi)保持低壓力。水平地鉆出橫向孔并使其穿過煤層，其目的在于與所述井相交。泵進(jìn)而用于從煤層中提取甲烷。橫向孔從表面位置進(jìn)入地面，其為上傾的并距離通風(fēng)井的水平距離為300-1500米。一旦處于煤層內(nèi)，則鉆桿柱被轉(zhuǎn)動到更水平的高度，但是沿著煤層的斜層。主要由于由測量系統(tǒng)引入的累積系統(tǒng)誤差，因此產(chǎn)生了不確定性的橢圓。實際上，在鉆桿柱的第一次通過時，橫向孔與鉆孔相交的機(jī)會很小。
結(jié)果，使得橫向孔與鉆孔相交是非常難得的事，并且迄今為止，需要鉆桿柱的重復(fù)通過來實現(xiàn)這個目的?？梢悦靼?，操作鉆機(jī)成本很大，并且因此鉆桿柱的每次通過成本很大，雖然說不上它是耗時的。每次要求鉆桿柱的另一次通過時，需要縮回鉆桿柱并且繪制和鉆出新的軌跡。


發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于將探測器引導(dǎo)到目標(biāo)的方法，所述方法包括 在所述目標(biāo)處放置磁場產(chǎn)生器； 將所述探測器引導(dǎo)到所述目標(biāo)的區(qū)域，所述探測器承載測量傳感器封裝件； 使用所述測量傳感器封裝件來獲得多個測量讀數(shù)(surveyreading)； 使用所述測量傳感器封裝件，以便于利用由所述磁場產(chǎn)生器產(chǎn)生的磁場獲得多個磁信標(biāo)讀數(shù)； 將選定數(shù)量的測量讀數(shù)與所述磁信標(biāo)讀數(shù)相比較，并且確定在所述測量讀數(shù)和所述磁信標(biāo)讀數(shù)之間的差異；并且 其后補(bǔ)償所述差異，以將所述探測器引導(dǎo)到所述目標(biāo)。
測量讀數(shù)和磁信標(biāo)讀數(shù)之間的差異可以包括角度差和/或位移差。
所述方法可以包括選擇將具有預(yù)定尺寸的所述磁場產(chǎn)生器。具體地，所述方法可以包括根據(jù)探測器可能遠(yuǎn)離所述目標(biāo)的估計距離來選擇所述磁場產(chǎn)生器的尺寸。因此，所述方法可以包括以多個分段來實現(xiàn)磁場產(chǎn)生器，以便可以使用期望長度的磁場產(chǎn)生器。
所述方法可以包括初始限定探測器的開始位置(commencementposition)和結(jié)束位置。在煤床甲烷氣體提取領(lǐng)域內(nèi)，所述探測器的開始位置可以是要鉆出的橫向孔的進(jìn)入環(huán)，結(jié)束位置可以是在假定沒有誤差的情況下探測器應(yīng)當(dāng)與目標(biāo)相交的位置。
所述方法可以包括處理和記錄由探測器沿其初始軌跡產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。由于所述軌跡的一些部分可能導(dǎo)致死巷的原因，因此所述方法可以包括排除與初始軌跡的未完成且不可使用的部分相關(guān)的數(shù)據(jù)。
所述方法可以包括當(dāng)所述探測器在所述磁場產(chǎn)生器的范圍內(nèi)時，獲取預(yù)定數(shù)量的磁信標(biāo)讀數(shù)。所述方法可進(jìn)一步包括從至少兩對預(yù)定磁信標(biāo)讀數(shù)中推導(dǎo)出方位(fix)。因此，所述方法可以包括通過將磁信標(biāo)讀數(shù)與對應(yīng)的測量讀數(shù)相比較而選擇每個磁信標(biāo)讀數(shù)，用于推導(dǎo)出所述方位；并且，如果磁信標(biāo)讀數(shù)與測量讀數(shù)相差超過預(yù)定值的量，則忽略那個磁信標(biāo)讀數(shù)。所述方法可進(jìn)而包括從所述方位形成磁信標(biāo)讀數(shù)的一個分段。而且，所述方法可以包括將所述磁信標(biāo)讀數(shù)的分段與對應(yīng)的測量讀數(shù)的分段相比較。
優(yōu)選的是，所述方法包括針對每個磁信標(biāo)讀數(shù)獲得兩個測量值，其中一個用于磁場產(chǎn)生器在第一方向上的磁極，另一個用于磁場產(chǎn)生器在相反方向上的磁極，以便最小化地球磁場的影響。
所述方法可以包括獲得用于表示在每個磁信標(biāo)讀數(shù)由所述磁場產(chǎn)生器產(chǎn)生的磁場的徑向分量的向量。所述方法可以包括將原始向量從每個磁信標(biāo)讀數(shù)變換以獲得所述徑向向量。
所述方法可以包括計算每個磁信標(biāo)讀數(shù)和其相關(guān)聯(lián)的測量讀數(shù)之間的角度差，并且計算所述磁信標(biāo)讀數(shù)和其相關(guān)聯(lián)的測量讀數(shù)之間的位移差。
而且，所述方法可以包括計算新的軌跡，并且向操作者顯示所述新的軌跡。具體地，所述新的軌跡可以以圖形和數(shù)字形式顯示給操作者。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于將探測器引導(dǎo)至目標(biāo)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 磁場產(chǎn)生器，其將位于所述目標(biāo)； 測量探測器，其將被引導(dǎo)到所述目標(biāo)，所述測量探測器承載測量傳感器封裝件，所述傳感器封裝件的傳感器是可操作的，以便于通過使用由所述磁場產(chǎn)生器產(chǎn)生的磁場來獲得多個測量讀數(shù)和多個磁信標(biāo)讀數(shù)；以及 處理設(shè)備，用于處理與選定數(shù)量的被測量的測量讀數(shù)和磁信標(biāo)讀數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，以確定所述測量讀數(shù)和所述磁信標(biāo)讀數(shù)之間的差異，并且用于其后補(bǔ)償所述差異以將探測器引導(dǎo)到所述目標(biāo)。
所述磁場產(chǎn)生器可以具有可變的尺寸，根據(jù)所述探測器可能距離所述目標(biāo)的估計距離來選擇所述磁場產(chǎn)生器的尺寸。優(yōu)選的是，所述磁場產(chǎn)生器包括多個可互連的分段，以便可以使用期望長度的磁場產(chǎn)生器。所述磁場產(chǎn)生器可以是具有可切換磁極的螺線管。
所述測量傳感器封裝件可以包括多對磁力計/加速計，所述對被布置成獲得沿笛卡兒坐標(biāo)的讀數(shù)。
所述處理設(shè)備是可操作的以便于處理和記錄由探測器沿其初始軌跡產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
所述測量封裝件是可操作的，以便于當(dāng)所述探測器在所述磁場產(chǎn)生器的范圍內(nèi)時獲得預(yù)定數(shù)量的磁信標(biāo)讀數(shù)。然后，所述處理設(shè)備可操作地用于從至少兩對預(yù)定的磁信標(biāo)讀數(shù)推導(dǎo)出方位。
所述處理設(shè)備可操作地用于選擇每個磁信標(biāo)讀數(shù)，用于通過將所述磁信標(biāo)讀數(shù)與對應(yīng)的測量讀數(shù)相比較而推導(dǎo)出方位，并且如果所述磁信標(biāo)讀數(shù)與所述測量讀數(shù)相差超過預(yù)定值的量，則忽略那個磁信標(biāo)讀數(shù)。
而且，所述處理設(shè)備可操作地用于從所述方位形成磁信標(biāo)讀數(shù)的分段，并且將所述磁信標(biāo)讀數(shù)的分段與對應(yīng)的測量讀數(shù)的分段相比較。
所述系統(tǒng)可以包括切換裝置，用于切換所述磁場產(chǎn)生器的磁極的相對方向，以最小化地球磁場的影響。
所述處理設(shè)備可操作地用于獲得表示在每個磁信標(biāo)讀數(shù)由所述磁場產(chǎn)生器產(chǎn)生的磁場的徑向分量的向量。因此，所述處理設(shè)備可以將原始向量從每個磁信標(biāo)讀數(shù)變換，以獲得所述徑向分量。
而且，所述處理設(shè)備可操作地用于計算每個磁信標(biāo)讀數(shù)和其相關(guān)聯(lián)的測量讀數(shù)之間的角度差，并且計算所述磁信標(biāo)讀數(shù)和其相關(guān)聯(lián)的測量讀數(shù)之間的位移差。由此，所述處理設(shè)備可以計算探測器的新的軌跡。
所述系統(tǒng)可以包括顯示裝置，用于向操作者顯示所述探測器的所述新的軌跡。



現(xiàn)在通過參見示意性附圖以舉例方式說明了本發(fā)明的實施例，附圖中 圖1示出了按照本發(fā)明實施例的系統(tǒng)的示意圖示，所述系統(tǒng)用于將探測器引導(dǎo)到目標(biāo)； 圖2示出了在圖1的系統(tǒng)的探測器的原始軌跡和被調(diào)整的軌跡之間的比較的示意圖； 圖3示出了探測器的到達(dá)目標(biāo)的路徑的示意側(cè)視圖； 圖4示出了探測器相對于目標(biāo)的路徑的最后部分的示意平面圖，其表示拉回和相交操作； 圖5示出了探測器相對于目標(biāo)的路徑的最后部分的示意平面圖，其指示了根據(jù)本發(fā)明實施例的方法的一部分，所述方法用于將探測器引導(dǎo)到目標(biāo)； 圖6示出了目標(biāo)的示意剖面?zhèn)纫晥D，其中所述目標(biāo)處具有磁場產(chǎn)生器； 圖7示出了其上疊加了在所述方法中使用的向量的路徑的一部分的示意平面圖； 圖8示出了其上疊加了在所述方法中使用的其他信息的、與圖7的視圖類似的視圖； 圖9示出了所述方法中所使用的向量變換之后的示意平面圖； 圖10示出了在軌跡校正之后的圖8的路徑的一部分的示意平面圖； 圖11示出了圖1的系統(tǒng)的顯示器的屏幕快照；以及 圖12示出了圖1的系統(tǒng)的顯示的另一個屏幕快照。

具體實施例方式 首先參見附圖的圖1，示出了用于將探測器引導(dǎo)到目標(biāo)的系統(tǒng)的實施例，并且其由附圖標(biāo)號10總體指示。系統(tǒng)10可以用于多種應(yīng)用。但是僅僅為了容易說明，將參考系統(tǒng)10在從煤層提取煤床甲烷氣體(CBM)的領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用來說明系統(tǒng)10。
在這樣的系統(tǒng)內(nèi)，朝向形式為豎直延伸的鉆孔14的目標(biāo)鉆出橫向孔12(圖3)，以與鉆孔14相交。鉆出橫向孔12并使其穿過附圖的圖6內(nèi)的16所示意性指示的煤層。
系統(tǒng)10包含豎直鉆孔14內(nèi)所容納的磁場產(chǎn)生器或信標(biāo)18，其剛好懸掛在煤層16內(nèi)，如附圖的圖6所示。
系統(tǒng)10還包括測量探測器20，其被布置在鉆桿柱22內(nèi)。更具體地，測量探測器20被布置在承載鉆頭26的底部孔組件24中。所述測量探測器20可以被安裝到鉆頭26后方6-12米。所述測量探測器承載測量傳感器封裝件28。雖然在附圖的圖1內(nèi)將測量傳感器封裝件28示出為獨立的部件，但這純粹是為了說明。實際上，測量封裝件28被布置在測量探測器20內(nèi)。測量封裝件28承載多個傳感器，所述傳感器可操作地用于獲得多個測量讀數(shù)。更具體地，所述傳感器包括三個磁力計和三個加速計，它們沿笛卡兒坐標(biāo)30而布置成成對的磁力計/加速計。
測量探測器20、更具體地是其傳感器封裝件28與處理器32形式的遠(yuǎn)程布置的處理設(shè)備通信。所述處理器32在顯示器34上顯示所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
磁信標(biāo)18可以由任何適當(dāng)?shù)拇艌霎a(chǎn)生器構(gòu)成。在一個優(yōu)選實現(xiàn)方式內(nèi)，磁信標(biāo)18具有可以切換其磁極的電磁鐵或螺線管36的形式。但是，可以明白，磁信標(biāo)18可以是永久磁鐵，雖然這將需要從鉆孔14取出信標(biāo)18并倒轉(zhuǎn)它以便倒轉(zhuǎn)其極性。
螺線管36產(chǎn)生磁場38。磁場38的大小和形狀被螺線管36的長度控制。因此，螺線管36可以被分段布置，所述分段可以以端對端的關(guān)系被固定在一起，以按照需要改變磁場38的大小和形狀。
從進(jìn)入位置或進(jìn)入環(huán)40(圖2)沿預(yù)定軌跡42朝向鉆孔14挖出橫向孔12。相對于基線44而繪制了軌跡42。
由于在傳感器封裝件28的傳感器和諸如鉆桿柱延伸的其他因素內(nèi)的誤差，當(dāng)鉆桿柱22沿軌跡42進(jìn)行時，誤差累積了。因此，雖然原始軌跡42被示出為從進(jìn)入環(huán)延伸以與鉆孔14相交，但是實際上，所鉆出的軌跡更經(jīng)常的是錯過鉆孔14，這并不是不可能發(fā)生的，如在附圖的圖2內(nèi)的軌跡46所示?？梢悦靼?，在方位平面內(nèi)的傳感器的分辨率僅僅是大約0.5°。進(jìn)入環(huán)40可以與目標(biāo)14相距1500米，并且目標(biāo)14僅僅具有大致15厘米的直徑，因此，軌跡42與目標(biāo)14相交的可能性低。
在附圖的圖2內(nèi)，點48表示原始軌跡的最后測量點，并且點50表示被調(diào)整的軌跡的最后測量點。這示出了方位角誤差52以及基線位移誤差54。
另外，如附圖的圖3內(nèi)所示，從表面挖出的橫向孔14必須從豎直向水平轉(zhuǎn)動幾度，如附圖的圖3內(nèi)的56所示。橫向孔12的這種轉(zhuǎn)動也向軌跡42引入了顯著誤差。
這些誤差在軌跡42的長度上累積，必須補(bǔ)償護(hù)著些誤差以便橫向孔12可以與目標(biāo)14相交。
在開始鉆井之前，進(jìn)入環(huán)40和目標(biāo)14必須被精確地限定在網(wǎng)格坐標(biāo)內(nèi)，因為它們是用于操作的重要數(shù)據(jù)點。通常，測量計算解析了相對于進(jìn)入環(huán)40的位置，因此知道了進(jìn)入環(huán)40在局部網(wǎng)格坐標(biāo)內(nèi)的位置會影響沿軌跡42的所有點的絕對測量精度。
同樣地，一旦信標(biāo)方位已經(jīng)解析了相對于目標(biāo)14的軌跡位置，則在假定已經(jīng)良好地限定了進(jìn)入環(huán)40的位置和目標(biāo)14的位置兩者的情況下，可以高精度確定在軌跡42的兩端的探測器20的絕對網(wǎng)格位置。
作為開始步驟，處理和記錄從探測器20產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，以便可以將鉆桿柱22的路徑限定在傳感器封裝件28的傳感器的容許極限內(nèi)。但是，所述路徑通常不僅僅是從進(jìn)入環(huán)40向目標(biāo)14繪制的單個連續(xù)孔。在典型的操作內(nèi)，向目標(biāo)14鉆孔的過程通常需要鉆出一系列分支孔，其被稱為側(cè)鉆，當(dāng)被排成一列時形成最后的路徑。諸如在煤層16內(nèi)的故障和滾動的因素的組合使得很難在煤層底板58(圖6)和煤層頂部60內(nèi)在計劃的軌跡42的距離內(nèi)導(dǎo)航。如上所述，使導(dǎo)航更困難的是下述事實測量探測器20位于鉆頭26后方大約6米到12米。其與很受限的轉(zhuǎn)動半徑相結(jié)合意味著鉆桿柱22可能在任何給定的操作期間無意地被驅(qū)動出煤層16多次。每次退出煤層16，鉆桿柱22必須在可開始一個分支孔的位置撤回到煤層16。
系統(tǒng)10的處理器32的軟件功能是確定從進(jìn)入環(huán)40延伸到目標(biāo)14的連續(xù)路徑。分支孔的可用部分被包括在最后的軌跡42內(nèi)，并且被插到它們的分支點，同時排除了不可用的死巷部分。
處理器32必須從探測器20的傳感器封裝件28獲得所有的傳感器數(shù)據(jù)，并且從操作者或者從附接到鉆桿柱22的傳感器獲得被測量的深度間隔長度。這些數(shù)據(jù)用于使用來自探測器20的傳感器封裝件28的原數(shù)據(jù)來解析位置。假定軌跡42在任何兩個被測量的點之間插入圓形路徑，其具有由兩點分段限定的方向和半徑。使用2x方位角+2x傾斜角值Pt1(az1，inc1)-Pt2(az2，inc2)加上所測量的沿那個分段的距離(Δmd)來計算每個分段。
(Δmd＝md2-md1) 方程1 因為 (任何兩個向量的點積) 其中，θ是在被測量的兩個向量之間的總的角度差。
則 其中

是被變換到網(wǎng)格坐標(biāo)系的探測器到目標(biāo)的單元向量。
f＝(2/θ)*tan(θ/2) 方程2 P.x＝(f*Δmd/2)*(sin(Inc(i-1))*sin(Az(i-1))+(sin(Inc(i))*sin(Az(i))) 方程3 P.y＝(f*Δmd/2)*(sin(Inc(i-1))*cos(Az(i-1))+sin(Inc(i)*cos(Az(i))) 方程4 P.z＝(f*Δmd/2)*cos(Inc(i-1))+cos(Inc(i)) 方程5 其中 P是分段的端點。
Δmd＝md2-md1 Inc＝傾斜角 Az＝方位角 i＝拍攝次序指數(shù) 所測量的深度(md)是相對于md＝0的進(jìn)入環(huán)40沿著孔12測量的總距離。軌跡42是從自方程3至5產(chǎn)生的每個連續(xù)點的累積和中找到的。
方程6 其中，n是需要解析的拍攝數(shù)量，從1開始的指數(shù)i是在集內(nèi)的任何點的序號。從方程6，很清楚看到從點的累積和形成軌跡42，所述累積和是從沿著孔12所取的每個連續(xù)測量對計算的。
利用方程3至5替代方程6中的pti，得到 方程7 方程8 方程9 鉆機(jī)22的操作者使用方程7至9的結(jié)果來沿著煤層16驅(qū)動以最終與目標(biāo)14相交。在軌跡42內(nèi)的每個點被繪制在圖上，所述圖示出了在平面圖和豎直剖面圖內(nèi)投影的軌跡路徑42、進(jìn)入環(huán)40處的進(jìn)入點、目標(biāo)14和基線44。
為了使用信標(biāo)18來排列目標(biāo)14，螺線管36首先被降低到豎直目標(biāo)孔14，因此下磁極位置剛好高于煤層16的頂部60。操作者通過執(zhí)行一串信標(biāo)拍攝來定位螺線管36，在所述一串信標(biāo)拍攝中必然有至少三個好的拍攝品62、64和66(圖4、5和10)。如下更詳細(xì)所述，每個信標(biāo)拍攝品62、64和66應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生指向螺線管的大的徑向向量。所述徑向向量是磁場38的與螺線管36垂直的分量。在這一點上，可以注意到，磁場38的形狀基本上是環(huán)狀的(toroidal)，并且，場的具有大徑向分量的那部分位于螺線管36的上方和下方，如箭頭68所示。相反，磁場38的沿著螺線管36側(cè)面的那部分具有與螺線管的縱軸平行的通量線，因此具有大的軸向分量和小的徑向分量，如箭頭70所示。
被提取的徑向磁場向量作為指向螺線管36的指針。通過變換來自探測器20的傳感器封裝件28的原始向量來獲得徑向磁場向量，就好像探測器的坐標(biāo)系(PCS)被定向到螺線管36和所述網(wǎng)格。
與探測器20的實際方向無關(guān)，處理器32數(shù)學(xué)地反旋每個傳感器輸出，因此它測量場38，就好像探測器20繞其軸線滾轉(zhuǎn)且傾斜，因此探測器20的X傳感器與螺線管36的縱軸平行。如果螺線管36是絕對豎直的，則X傳感器將向上直指，用于表示1G，Y傳感器將是水平的且垂直于地平線，因此示出0G，并且Z軸在網(wǎng)格坐標(biāo)系(GCS)上被旋轉(zhuǎn)到北部。
通過執(zhí)行這個操縱，探測器20的傳感器封裝件28的所述Y、Z磁力計(被虛擬旋轉(zhuǎn)作為所述變換的結(jié)果)將僅僅“看到”螺線管36的磁場38的徑向分量68，而虛擬X傳感器將僅僅看到螺線管36的磁場38的軸向分量70。因此，為了找到磁場36的徑向分量68，執(zhí)行這些旋轉(zhuǎn)的變換被應(yīng)用，并且獲得Y、Z向量?？紤]到水平向量將被旋轉(zhuǎn)到所述網(wǎng)格，即，虛擬Z軸將指向北，則所述徑向分量將被定位在水平平面內(nèi)的GCS內(nèi)。
在任何組的信標(biāo)讀數(shù)或者拍攝品62、64和66內(nèi)，有比所獲得的拍攝品數(shù)量少一個的方位，因此例如，所述三個信標(biāo)拍攝品62、64和66(從6個磁極拍攝品獲得)將獲得兩個雙拍攝品方位72、74(其是一個多拍攝方位)，如圖5內(nèi)所示。
每個方位72、74處理成對的拍攝品--因此方位1包含拍攝品1和2，方位2包含拍攝品2和3，方位3包含拍攝品3和4等。例外的是在第一方位內(nèi)的第一拍攝品和在最后方位內(nèi)的最后拍攝品。這表示實際上總共有2*(n-1)個拍攝品，在圖5內(nèi)的76和78示出了可能不精確地彼此對準(zhǔn)的公共點。兩個公共點76和78被平均，以便具有與所獲得的拍攝品的數(shù)量相同數(shù)量的點。但是，在使用點之前，其必須通過如下所述的未對準(zhǔn)測試，或者其被拒絕。所述未對準(zhǔn)測試操作如下 ●每個分段80(圖4)被獨立地推導(dǎo)得到，并且如果所有的測量數(shù)據(jù)完全正確，則每個分段將無縫地配合于下一個分段而沒有像差。但是，通常不是這種情況，因為信標(biāo)的磁場測量會是由噪聲的--特別是如果場的徑向分量的被測量磁通密度在大約100nt之下的話。因此，查看每個向量以確認(rèn)從每一個拍攝品到下一個拍攝品的連續(xù)的空間對準(zhǔn)，即，所述系統(tǒng)以其未對準(zhǔn)的量的順序來在兩個雙點方位之間將公共點排序。
●在對應(yīng)的測量拍攝品(例如以82、84和86示出)和大于4度的信標(biāo)拍攝品之間的任何角度偏差被當(dāng)作不可接受的。如果這個條件存在，則處理器32拒絕引起所述問題的信標(biāo)點。如果拒絕一個點，則使用下一個對，例如，如果從系列s1、s2、s3和s4拒絕點3，則方位f1(s1，s2)、f2(s2，s4)將保持，然后，在平均了公共點s2(s2(fix1)+s2(fix2))/2后，獲得最后的方位(s1，s2，s4)。
●然后查看包含從3到8個拍攝品的每個置換，以確認(rèn)相對于對應(yīng)測量分段88的最佳適配的連續(xù)空間對準(zhǔn)。
●如果發(fā)現(xiàn)在可接受的極限內(nèi)，則對于美好置換來平均測量至信標(biāo)拍攝的未對準(zhǔn)距離，并且其有助于加權(quán)系數(shù)，所述加權(quán)系數(shù)用于確定分級順序中的簇位置。所述加權(quán)系數(shù)被存儲為單個加權(quán)數(shù)量，然后被列舉在列表內(nèi)。所述列表以最小未對準(zhǔn)到最大未對準(zhǔn)的順序排序(最好的在第一位-最差的在最后一位)。處理器32將所述列表提供到用戶，作為一組可選擇的方案，如附圖的圖12所示。但是，系統(tǒng)10將默認(rèn)為最佳方案，即，具有最小的測量至信標(biāo)的未對準(zhǔn)。
圖5示出了使用三個信標(biāo)拍攝品62、64和66的簡單示例。如上所述，存在兩個方位72和74，并且方位1和2產(chǎn)生略為不同的位移76和78。為了解析這一點，平均所述兩個發(fā)生位移的拍攝品，并且結(jié)果被示出為拍攝品64。這得出了三個點，將所述簇減少回與實際上獲得的信標(biāo)拍攝品相同的數(shù)量。雖然發(fā)生位移了(由于系統(tǒng)誤差)，但是應(yīng)當(dāng)注意到，信標(biāo)拍攝品的分段80在形狀和方向上與被計算以插入相同點的測量拍攝品的分段88非常一致。
如上所述，虛線的軌跡線42表示信標(biāo)范圍搜索運行(beaconranging run)。點82、84和86表示沿傳統(tǒng)被測量軌跡42的內(nèi)插的測量點，它們以精確相同的測量距離處于孔12內(nèi)，因為當(dāng)鉆桿柱22分別在沿著孔12的md＝1210m、1216m和1222m時排列每個信標(biāo)點，例如點p1、p2和p3。理論上，測量拍攝品82、84和86應(yīng)當(dāng)精確地覆蓋在信標(biāo)拍攝品62、64和66上。不是這樣的情況表示有誤差?？梢约俣ㄋ鰷y量數(shù)據(jù)內(nèi)具有誤差。當(dāng)通過了準(zhǔn)確性檢查時，信標(biāo)拍攝簇內(nèi)似乎沒有誤差。
通過使用插值過程或者最小曲率算法計算兩個已知點之間的點的坐標(biāo)，處理器32找到重合的測量點。另一種獲得測量點的方法是通過下述方式通過隔離來將地球場過濾的處理反轉(zhuǎn)，并且使用地球磁場來取代螺線管36的磁場38。
處理器32確定相對于信標(biāo)18的、探測器20的處于水平面內(nèi)的位置。這是通過下述方式實現(xiàn)的即，在每個磁極狀態(tài)下激勵螺線管36的同時進(jìn)行磁場向量測量，如下更詳細(xì)所述。將從所述測量得出的累積的位置測量值與從信標(biāo)得出的位置相比較。假定任何偏離分量是誤差，并且將其量化。
使用下面的公式來計算所述測量點 方程10 方程11 G(roll)＝tan-1(-G.z/G.x)方程12 M(Azimuth)＝tan-1((M.y*G.x-M.x*G.y)/(M.z*G(total)2-M.x*G.x*G.z-M.y*G.y*G.z-M.z*G.z2)) 方程13 M(dip)＝tan-1(I/K) 方程14 并且 I＝M.x*G.x+M.y*G.y+M.z*G.z 方程15 J＝α(total)*G(total) 方程 16 方程17 其中 G(total)＝地球重力 Inc＝測量工具的相對于豎直方向的傾斜角 G(roll)＝探測器的徑向方位(圍繞在縱軸的旋轉(zhuǎn)度數(shù))。通過記錄總是指向地球中心的G向量的方向來確定所述數(shù)據(jù)，即探測器的高側(cè)。
M(total)＝以nano-teslas計的總的磁通密度 M(Azimuth)從磁北起順時針0-360度 M(dip)＝地球磁場的相對于水平線的傾角。
存在兩種需要校正的誤差 方位角誤差 方位角誤差或者水平角誤差52是在傳統(tǒng)的測量分段88和信標(biāo)分段80之間的方位角上的差。一旦這個誤差52已經(jīng)被確定，則可以通過向在軌跡42內(nèi)的每個點加上所述方位角誤差或者通過使用幾何變換旋轉(zhuǎn)所有的點來調(diào)整被測量的軌跡42。方位角誤差在水平面內(nèi)，并且表現(xiàn)為以沿著圍繞進(jìn)入環(huán)的弧線樞轉(zhuǎn)的方式累積水平位置誤差?？梢詮闹T如全球和本地的地球磁場擾動、傳感器未對準(zhǔn)、運行的齒輪和抽油桿柱干擾等的未知因素引起所述誤差。因為目標(biāo)是長的豎直形成，因此不必校正豎直誤差。而且，傳感器封裝件28加速計的分辨率與磁力計相比較大得多，通常在+-.1度的數(shù)量級。這在大于1000米的水平位移的情況下僅僅轉(zhuǎn)換為大約一米等。
基線位移誤差 基線誤差在例如在附圖的圖2內(nèi)的54示出的反向或者正向上沿著基線44累積。基線誤差具有許多來源，包括抽油桿伸長(或者抽油桿誤計數(shù))，但是在其中鉆孔12從幾乎豎直向幾乎水平上仰的操作期間，由于在井的豎直到傾斜高度部分累積的傾斜角誤差，導(dǎo)致非常大的分量。這是在附圖的圖3內(nèi)的軌跡42的開始處的懸鏈線部分56。
為了量化方位角誤差52和基線位移誤差54，處理器32首先將信標(biāo)點簇與傳統(tǒng)測量點簇相比較。為了使得能夠如此進(jìn)行，需要在軌跡42中的已知測量深度處(通常在探測器20向處理器32告知其正處于螺線管36的場38內(nèi)的點處)獲得信標(biāo)拍攝品62、64和66。一旦通過未對準(zhǔn)測試的信標(biāo)拍攝品62、64和66的簇已經(jīng)被獲得并且標(biāo)準(zhǔn)化了公共點，則相對于由它們的測量深度值限定的其重合測量點來測試每個得到的信標(biāo)點。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖的圖6內(nèi)僅示出了兩個信標(biāo)拍攝品62和64。這純粹是為了清楚的目的，并且處理器在使用中需要至少三個可接受允許指標(biāo)(即滿足未對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn))以解析所述誤差。


是兩個磁信標(biāo)的徑向單位向量，其中每個與它們各自的在方位時的測量點相關(guān)聯(lián)。

是量級為1的單位向量，因此僅僅傳送方向信息。因此，

可以被看作在方位的第一位置指向信標(biāo)18的箭頭，并且

被看作從該第二位置同樣指向信標(biāo)18的箭頭。
每個信標(biāo)拍攝品由兩個測量值或者磁極拍攝品構(gòu)成。在使用在頂部的正(北)極和在底部的負(fù)(南)極來激勵螺線管36的同時，當(dāng)探測器20的傳感器封裝件28在螺線管36的磁場38內(nèi)時，由探測器20的傳感器封裝件28進(jìn)行第一測量。當(dāng)探測器20的傳感器封裝件28在相對于螺線管36的相同位置時，利用探測器20的傳感器封裝件28來進(jìn)行第二測量，但是用到反轉(zhuǎn)的螺線管36的磁場，即頂部的負(fù)(南)極和底部的正(北)極。
當(dāng)在每個位置(在每個測量點獲得兩個磁極拍攝品以解析信標(biāo)位置)執(zhí)行所述測量過程時探測器20不移動時，從而重力向量將不大幅度波動，因此處理器32隨意使用來自所述兩個磁極拍攝品之一的重力向量。
如果探測器20不在拍攝品之間移動，則 方程18 BM和BG分別是從探測器20直接獲得的原始磁向量和原始重力向量。它們是來自探測器20的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的原始輸出。每個ADC服務(wù)于探測器內(nèi)的6個方位傳感器之一--磁(x，y，z)和重力(x，y，z)。
為了從所述測量值去除地球磁場的影響，從第一磁極拍攝品內(nèi)的地球磁向量減去第二磁極拍攝品內(nèi)的地球磁向量。這消除了包括地球磁場的所有未改變的磁量(magnetic quantities)。相反，來自信標(biāo)18的兩個轉(zhuǎn)換的磁場向量將是加成的，因此信標(biāo)磁場向量的總密度將是單個測量值的兩倍，如下面的方程19所示。
方程19 與暴露所述地球磁場相反 方程20 如上所述，系統(tǒng)10僅僅使用信標(biāo)18的磁場38的徑向分量68。為了提取徑向分量68，被測量的磁場被變換到螺線管36的坐標(biāo)系中。為了使得能夠如此進(jìn)行，必須知道螺線管36在鉆孔14內(nèi)的姿態(tài)，以便能夠限定幾何變換矩陣。
也需要考慮探測器20的姿態(tài)和側(cè)傾角。為了如此進(jìn)行，需要構(gòu)造以螺線管36的姿態(tài)開始的3D變換S?？梢允褂寐菥€管36的方向向量或者通過將兩個獨立的旋轉(zhuǎn)矩陣(螺線管36的方位角和傾斜角)相乘來構(gòu)造S。例如，可以開始于被定向為指向正北的+z軸。首先圍繞螺線管36的傾斜方向(如果有的話)旋轉(zhuǎn)所述+z軸。然后，圍繞Y軸再一次旋轉(zhuǎn)+z軸(INC-90)。
為了找到變換矩陣T，必須將矩陣S乘以三個其他的矩陣，即PR(探測器滾動)、PI(探測器傾斜)然后是PA(探測器方位角)，以得出 T＝PR*PI*PA*S 方程11 其中 S是螺線管36的復(fù)合旋轉(zhuǎn)矩陣，并且與T相同，僅僅滾動矩陣PR不與螺線管相關(guān)； PA是探測器20的方位角旋轉(zhuǎn)矩陣； PI是探測器20的傾斜旋轉(zhuǎn)矩陣；并且 PR是探測器20的滾動旋轉(zhuǎn)矩陣。
這旋轉(zhuǎn)了傳感器輸出，以使探測器的X傳感器軸線與螺線管36的縱軸(其可以是豎直的)虛擬對準(zhǔn)。首先，探測器20必須圍繞其Z軸來旋轉(zhuǎn)(滾動)，因此，實際上，Y傳感器水平指向，而X傳感器直向下指向，因此僅僅在X、Z傳感器上感覺到重力，在Y軸傳感器上為0G。然后，應(yīng)當(dāng)將所述坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)所述探測器傾斜的相同的量。最后，應(yīng)當(dāng)朝向網(wǎng)格北向而旋轉(zhuǎn)所述坐標(biāo)系。最簡單的示例是，如果螺線管36是豎直的并且探測器20是水平的(90度傾斜角)，并且具有0滾動方位角(向高側(cè)定向)且向北移動，在這種情況下，T將是單位矩陣。
如果探測器20圍繞其Z軸線滾動至其高側(cè)，這將使得探測器20的Y軸線平行于水平線并進(jìn)而圍繞其Y軸線轉(zhuǎn)動直至Z也與水平線平行，那么探測器20的方向向量將看起來像PG之下。在這種構(gòu)造中，在Y和Z軸線上的傳感器封裝件28的加速計的讀數(shù)將是0G的力，因此Y軸線加速計將讀出總數(shù)1G。
PG[1 0 0] 必須使用下面的方程22和23通過旋轉(zhuǎn)來變換來自探測器坐標(biāo)系(PCS)(也稱為傳感器坐標(biāo)系(SCS))的向量。使用下面的方程22、23和24來旋轉(zhuǎn)點。因為已經(jīng)知道了探測器20的所計算的指向，因此可以使用下面的通用旋轉(zhuǎn)函數(shù) BRv2.y′(GCS)＝BRv2.x(SCS)*sin(Az)+BRv2.y(SCS)*cos(Az) 方程22 BRv2.x′(GCS)＝BRv2.x(SCS)*cos(Az)-BRv2.y(SCS)*sin(Az) 方程23 其中，Az＝探測器20磁方向+磁偏角 當(dāng)使用上述變換來變換兩個或更多個點的分段時，第一點被變換到原點，所有其他點等同地被變換，因此在執(zhí)行下面方程24內(nèi)的旋轉(zhuǎn)之前，BP1(SCS)＝
。
BPn(SCS)＝BPn(SCS)-BP1(SCS) 方程24 有時，也可以在執(zhí)行所述變換后要求 BPn(SCS)＝BPn(SCS)-BP1(SCS) 方程25 如在附圖的圖9內(nèi)最清楚地所示，為了重建真實的信標(biāo)方位幾何形狀，必須找到標(biāo)量s和tv。如此進(jìn)行的方便方式是首先使用從

構(gòu)造的變換來執(zhí)行暫時旋轉(zhuǎn)，因此

變?yōu)榕R時坐標(biāo)系的X軸。通過下述方式來如此進(jìn)行獲得由頂點BP1’、BP2’和信標(biāo)B限定的三角形，并且將其旋轉(zhuǎn)到X軸，并且將P1變換到原點，以得到 方程22和23 p1″＝
方程26 p2″＝A*(BP2′(GCS)-BP1′(GCS)) 方程27 其中， 方程28 在上面的A內(nèi)，v1’是指向信標(biāo)但是被旋轉(zhuǎn)到GCS內(nèi)的單元向量，即BRv1′(GCS)。也應(yīng)當(dāng)注意，在A內(nèi)的行之間存在y和x的置換。
為了找到s，我們已經(jīng)從上面知道p2”，并且 方程29 因此 方程30 方程31 但是，因為已經(jīng)將所述分段變換為暫時的原點，即p1″＝
，并且，將

旋轉(zhuǎn)到x軸線，即可以將tv簡化如下 方程32 因為已經(jīng)計算了

和p2″x，因此可以確定tv。
使用上面的方程1至5來建立由最小曲率算法限定的分段，以將測量數(shù)據(jù)與信標(biāo)方位相比較，從而建立系統(tǒng)誤差。
在附圖的圖7內(nèi)，水平徑向向量BRv1′(GCS)和BRv2′(GCS)是被旋轉(zhuǎn)或被變換一定量以便與網(wǎng)格坐標(biāo)系對準(zhǔn)的BRv1(SCS)和BRv2(SCS)，所述一定量等于探測器20在GCS內(nèi)的方向(heading)但是是相對于由信標(biāo)18產(chǎn)生的場的。為了下面在測量測量值和信標(biāo)測量值之間區(qū)別，所涉及的點或向量被分別加上前綴S和B。因此，例如，BP2′(GCS)在GCS坐標(biāo)內(nèi)并且相對于信標(biāo)，而SP2′(GCS)在GCS坐標(biāo)內(nèi)，但是相對于測量。也必須記住所述測量相對于進(jìn)入環(huán)40而累積誤差。在圖7內(nèi)未示出向量BRv1(SCS)和BRv2(SCS)，它們從原始測量傳感器數(shù)據(jù)指向信標(biāo)，但是不被固定于所述網(wǎng)格。Bv3′(GCS)是在相對于信標(biāo)18的P1和P2之間測量的直路徑。
徑向向量BRv1(SCS)和BRv2(SCS)相對于探測器20的縱軸而指向信標(biāo)18。在圖7內(nèi)，從BRv1(SCS)和BRv2(SCS)變換向量BRv1′(GCS)和BRv2′(GCS)。向量BRv1(SCS)和BRv2(SCS)每個在水平面內(nèi)被獨立地旋轉(zhuǎn)由探測器20的方位角方向控制的量。這將所述向量旋轉(zhuǎn)，因此它們指向相對于網(wǎng)格的方向，而不是相對于探測器20，所述探測器20本身可以指向任何位置。因此這一點，必須在固定網(wǎng)格上觀看系統(tǒng)10的幾何形狀，即它必須獨立于探測器20的方向。如果例如在p1獲得信標(biāo)測量并且探測器的方向是275度GCS且在P2的方向為265度GCS，則除了由于變換(從一個點向下一個點的位移)導(dǎo)致的角度改變之外，這將清楚地向BRv2(SCS)增加10度的旋轉(zhuǎn)差異。因此， SRv3′(GCS)＝BP2′(GCS)-BP1′(GCS)方程33 假定 SRv3′(GCS)＝BRv3′(GCS) 方程34 要作出的合理假定是，因為由測量引入的誤差已經(jīng)在大距離上累積，但是它們將在方位v3′(SCS)＝Bv3′(SCS)上測量的小距離上是不重要的。
已知BRv1′(GCS)、BRv2′(GCS)和v3(GCS)在GCS內(nèi)所指向的方向。處理器32現(xiàn)在需要利用所計算的標(biāo)量tv和s來將分別調(diào)整(scale)BRv1′(GCS)、BRv2′(GCS)。一旦已經(jīng)應(yīng)用了標(biāo)量并且因為在絕對GCS上高度肯定地已知目標(biāo)14的位置，因此也可能將被調(diào)整的向量-BRv1(GCS)和-BRv2(GCS)錨定到目標(biāo)14。因為被縮放的向量精確地指向相反的方向，因此-BRv1(GCS)將向回指向Bp1′(GCS)，并且-BRv2(GCS)將向回指向Bp2′(GCS)。為了找到p1′(GCS)，必須將被調(diào)整的向量轉(zhuǎn)換到已知的信標(biāo)點，并且將被調(diào)整的向量反轉(zhuǎn)，以提供 p1′(GCS)＝Bp(GCS)-tv*BRv1(GCS)方程35 p2′(GCS)＝Bp(GCS)-s*BRv2(GCS) 方程36 其中， p1′(GCS)、p2′(GCS)是最后重新計算的位置；并且 Bp(GCS)是在GCS內(nèi)的目標(biāo)信標(biāo)坐標(biāo)。
為了確定測量點和被排列的點之間的在角度和位置上的差別，處理器32首先計算信標(biāo)拍攝簇的中心以及等同的測量點簇的中心?？梢酝ㄟ^應(yīng)用下面的方程37來發(fā)現(xiàn)角度誤差。在已經(jīng)向所述軌跡應(yīng)用角度誤差校正后，通過使用適當(dāng)?shù)淖儞Q或者通過向方位角參數(shù)簡單地增加所述誤差，信標(biāo)拍攝品和測量拍攝品兩者應(yīng)當(dāng)在角度上是一致的，但是在基線位移上不必一致。通過如下面方程38內(nèi)所示的相減來計算位移。
方程37 其中，B表示信標(biāo)拍攝品的簇，并且S表示在同一位置的等同測量得出的拍攝品的簇。
ΔDisplacement＝CSpt2′-CBpt1′ 方程38 其中， CS是測量得出的拍攝品的中心點；并且 CB是信標(biāo)拍攝品的簇的中心點。
一旦已經(jīng)計算了角度誤差和基線位移誤差，則處理器32重新計算鉆桿柱22現(xiàn)在要遵循的軌跡46。因此，一旦已經(jīng)計算了新的軌跡46，則沿著橫向孔12朝向進(jìn)入環(huán)40退出鉆桿柱22。處理器32指示出鉆桿柱22必須退出的位置。這例如通過使用照明裝置以可辨別的方式來通知操作者。紅燈表示鉆桿柱22需要退出，并且所述燈保持紅色，直到已經(jīng)達(dá)到了新的拉回位置。在此位置，燈變綠，用于表示可以開始沿著新的軌跡46進(jìn)行鉆孔。
因此，本發(fā)明的優(yōu)點是鉆桿柱22僅僅需要進(jìn)行目標(biāo)鉆孔14的一次通過。一旦已經(jīng)計算了誤差，則第二軌跡將導(dǎo)致鉆孔14的相交。這相當(dāng)大地減少了與鉆孔14相交所需要的時間和努力的量。因為在過去，需要進(jìn)行多次才能接近鉆孔以便最終與目標(biāo)相交。因此，相當(dāng)大地減少了使用系統(tǒng)10與目標(biāo)相交的成本。這對于鉆桿柱22的操作者具有較大的成本益處和時間益處。
另外，系統(tǒng)10操作簡單，因為不需要磁信標(biāo)的移動來產(chǎn)生被調(diào)整的軌跡。系統(tǒng)10基本上以軟件實現(xiàn)，因此不需要對于現(xiàn)有的鉆桿柱22進(jìn)行硬件修改。再一次，這帶來成本益處。
本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以明白，在不脫離廣義描述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對于以特定實施例所示的本發(fā)明進(jìn)行多種改變和/或修改。因此，本實施例在各個方面被認(rèn)為是說明性和非限定性的。
權(quán)利要求
1.一種用于將探測器引導(dǎo)到目標(biāo)的方法，所述方法包括
在所述目標(biāo)處放置磁場產(chǎn)生器；
將所述探測器引導(dǎo)到所述目標(biāo)的區(qū)域，所述探測器承載測量傳感器封裝件；
使用所述測量傳感器封裝件來獲得多個測量讀數(shù)；
使用所述測量傳感器封裝件，以便利用由所述磁場產(chǎn)生器產(chǎn)生的磁場來獲得多個磁信標(biāo)讀數(shù)；
將選定數(shù)量的測量讀數(shù)與所述磁信標(biāo)讀數(shù)相比較，并且確定在所述測量讀數(shù)和所述磁信標(biāo)讀數(shù)之間的差異；并且
其后補(bǔ)償那個差異以將所述探測器引導(dǎo)到所述目標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其包括選擇具有預(yù)定尺寸的所述磁場產(chǎn)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其包括根據(jù)所述探測器可能距離所述目標(biāo)的評估距離來選擇所述磁場產(chǎn)生器的尺寸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個的方法，其包括以多個分段來實現(xiàn)所述磁場產(chǎn)生器，以便可以使用期望長度的磁場產(chǎn)生器。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個的方法，其包括初始限定所述探測器的開始位置和結(jié)束位置。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個的方法，其包括處理和記錄由所述探測器沿其初始軌跡產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其包括排除與所述初始軌跡的未完成的、未使用的部分相關(guān)的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個的方法，其包括當(dāng)所述探測器在所述磁場產(chǎn)生器的范圍內(nèi)時，獲取預(yù)定數(shù)量的磁信標(biāo)讀數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其包括從至少兩對預(yù)定磁信標(biāo)讀數(shù)得出方位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其包括通過將所述磁信標(biāo)讀數(shù)與對應(yīng)的測量讀數(shù)相比較而選擇用于得出所述方位的每個磁信標(biāo)讀數(shù)；并且，如果所述磁信標(biāo)讀數(shù)與所述測量讀數(shù)相差超過預(yù)定值的量，則忽略那個磁信標(biāo)讀數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或者權(quán)利要求10的方法，其包括從所述方位形成磁信標(biāo)讀數(shù)的一個分段。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其包括將所述磁信標(biāo)讀數(shù)的分段與對應(yīng)的測量讀數(shù)的分段相比較。
13.根據(jù)權(quán)利要求8-12的任何一個的方法，其包括對于每個磁信標(biāo)讀數(shù)獲得兩個測量值，其中一個用于所述磁場產(chǎn)生器在第一方向上的磁極，另一個用于所述磁場產(chǎn)生器在相反方向上的磁極，以便最小化地球磁場的影響。
14.根據(jù)權(quán)利要求8-13的任何一個的方法，其包括獲得用于表示在每個磁信標(biāo)讀數(shù)由所述磁場產(chǎn)生器產(chǎn)生的磁場的徑向分量的向量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其包括將原始向量從每個磁信標(biāo)讀數(shù)變換以獲得所述徑向向量。
16.根據(jù)前述的權(quán)利要求的任何一個的方法，其包括計算在每個磁信標(biāo)讀數(shù)和其相關(guān)聯(lián)的測量讀數(shù)之間的角度差，并且計算在所述磁信標(biāo)讀數(shù)和其相關(guān)聯(lián)的測量讀數(shù)之間的位移差。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個的方法，其包括計算新的軌跡，并且向操作者顯示所述新的軌跡。
18.一種用于將探測器引導(dǎo)到目標(biāo)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
磁場產(chǎn)生器，位于所述目標(biāo)處；
測量探測器，其待被引導(dǎo)到所述目標(biāo)，所述測量探測器承載測量傳感器封裝件，所述傳感器封裝件的傳感器可操作地用于使用由所述磁場產(chǎn)生器產(chǎn)生的磁場來獲得多個測量讀數(shù)和多個磁信標(biāo)讀數(shù)；以及
處理設(shè)備，用于處理與選定數(shù)量的被測量的測量讀數(shù)和磁信標(biāo)讀數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，以確定所述測量讀數(shù)和所述磁信標(biāo)讀數(shù)之間的差異，并且用于其后補(bǔ)償那個差異以將所述探測器引導(dǎo)到所述目標(biāo)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中，所述磁場產(chǎn)生器具有可變的尺寸，根據(jù)所述探測器可能離所述目標(biāo)的評估距離來選擇所述磁場產(chǎn)生器的尺寸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其中，所述磁場產(chǎn)生器包括多個可互連的分段，以便可以使用期望長度的磁場產(chǎn)生器。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或者權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中，所述磁場產(chǎn)生器是具有可切換的磁極的螺線管。
22.根據(jù)權(quán)利要求18-21的任何一個的系統(tǒng)，其中，所述測量傳感器封裝件包括多個磁力計/加速計對，所述對被布置成獲得沿笛卡兒坐標(biāo)的讀數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求18-22的任何一個的系統(tǒng)，其中，所述處理設(shè)備可操作地用于處理和記錄由所述探測器沿其初始軌跡而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求18-23的任何一個的系統(tǒng)，其中，所述測量封裝件可操作地用于當(dāng)所述探測器在所述磁場產(chǎn)生器的范圍內(nèi)時獲得預(yù)定數(shù)量的磁信標(biāo)讀數(shù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中，所述處理設(shè)備可操作地用于從至少兩對預(yù)定的磁信標(biāo)讀數(shù)得出方位。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中，所述處理設(shè)備可操作地用于選擇每個磁信標(biāo)讀數(shù)以用于通過將所述磁信標(biāo)讀數(shù)與對應(yīng)的測量讀數(shù)相比較而得出所述方位，并且如果所述磁信標(biāo)讀數(shù)與所述測量讀數(shù)相差超過預(yù)定值的量，則忽略那個磁信標(biāo)讀數(shù)，
27.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，所述處理設(shè)備可操作地用于從所述方位形成磁信標(biāo)讀數(shù)的分段，并且將所述磁信標(biāo)讀數(shù)的分段與對應(yīng)的測量讀數(shù)的分段相比較。
28.根據(jù)權(quán)利要求18-27的任何一個的系統(tǒng)，其包括切換裝置，用于切換所述磁場產(chǎn)生器的磁極的相對方向，以最小化地球磁場的影響。
29.根據(jù)權(quán)利要求18-28的任何一個的系統(tǒng)，其中，所述處理設(shè)備可操作地用于獲得表示在每個磁信標(biāo)讀數(shù)由所述磁場產(chǎn)生器產(chǎn)生的磁場的徑向分量的向量。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其中，所述處理設(shè)備可操作地用于將原始向量從每個磁信標(biāo)讀數(shù)變換，以獲得所述徑向分量。
31.根據(jù)權(quán)利要求18-30的任何一個的系統(tǒng)，其中，所述處理設(shè)備可操作地用于計算每個磁信標(biāo)讀數(shù)和其相關(guān)聯(lián)的測量讀數(shù)之間的角度差，并且計算所述磁信標(biāo)讀數(shù)和其相關(guān)聯(lián)的測量讀數(shù)之間的位移差。
32.根據(jù)權(quán)利要求18-31的任何一個的系統(tǒng)，其中，所述處理設(shè)備可操作地用于計算所述探測器的新的軌跡。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其包括顯示裝置，用于向操作者顯示所述探測器的所述新的軌跡。
全文摘要
一種用于將探測器(20)引導(dǎo)到目標(biāo)的方法包括在所述目標(biāo)放置磁場產(chǎn)生器，并且將所述探測器(20)引導(dǎo)到所述目標(biāo)的區(qū)域。所述探測器承載測量傳感器封裝件(28)，并且所述方法包括使用所述測量傳感器封裝件(28)來首先獲得多個測量讀數(shù)，其次利用由所述磁場產(chǎn)生器產(chǎn)生的磁場來獲得多個磁信標(biāo)讀數(shù)。將選定數(shù)量的測量讀數(shù)與所述磁信標(biāo)讀數(shù)相比較，并且確定所述測量讀數(shù)和所述磁信標(biāo)讀數(shù)之間的差異。所述方法包括其后補(bǔ)償那個差異以將所述探測器(20)引導(dǎo)到所述目標(biāo)。
文檔編號G01V3/18GK101351617SQ200580052475
公開日2009年1月21日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者尼爾·斯佩克 申請人:尼爾·斯佩克