專利名稱：記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地震測(cè)量獲取設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及地震測(cè)量設(shè)備配 件組合、測(cè)量數(shù)據(jù)管理策略、用于執(zhí)行管理策略的操作軟件、設(shè)備配置的后勤、 和設(shè)備的操作。
背景技術(shù)：
原則上，地震測(cè)量表現(xiàn)為包含可以被分析以描繪地球的分層地質(zhì)的詳細(xì)信 息的大量數(shù)據(jù)集，所述地球的分層地質(zhì)由層交界面處聲阻抗不連續(xù)的地震波反 射所指示。該分析受關(guān)于地層密度或彈性的差異的彈性波傳播速度的影響。諸 如由淺鉆孔中埋藏的炸藥的點(diǎn)燃或由地球表面放置的振動(dòng)裝置而導(dǎo)致的地震事 件在精確已知的位置和時(shí)間被發(fā)射至地下。這種人造地震事件的地震波反射由 多個(gè)在技術(shù)上特征如地震檢波器的傳感器(transducer)來檢測(cè)。地震檢波器布 設(shè)在所關(guān)注區(qū)域上的有序的網(wǎng)格中。每個(gè)地震檢波器陣列的位置相對(duì)于地震事 件的位置而被精確映射。隨著來自定時(shí)事件的地震波從源頭發(fā)出，原始地震波 的反射返回到表面，在此處它們被地震檢波器檢測(cè)到時(shí)。地震檢波器以相應(yīng)的 模擬電子信號(hào)響應(yīng)波的接收。這些模擬信號(hào)由數(shù)據(jù)獲取模塊接收，這些數(shù)據(jù)獲 取模塊數(shù)字化模擬信號(hào)流，以再傳輸至中央記錄單元。在由數(shù)據(jù)獲取模塊數(shù)字 化的有意義數(shù)據(jù)當(dāng)中，有所反射波的幅度或強(qiáng)度、及事件發(fā)生時(shí)刻與地震檢波 器陣列的模擬值被轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的時(shí)刻之間所經(jīng)過的精確時(shí)間。
在單個(gè)測(cè)量中，可能有數(shù)千個(gè)地震檢波器信號(hào)源。因此，數(shù)據(jù)流必須是有 序且經(jīng)過組織的。例如，數(shù)據(jù)獲取模塊傳輸按稱為包(packet)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)組的地 震檢波器信號(hào)值。每個(gè)包包含預(yù)確定數(shù)量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位，除了其它事情以外， 所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位還代表當(dāng)?shù)卣鸩ɑ蚱湓隽勘晦D(zhuǎn)換為數(shù)字值時(shí)模擬信號(hào)幅度的數(shù)
字值。對(duì)獲取模塊進(jìn)行編程，來以預(yù)確定位速率傳輸關(guān)于一系列地震檢波器信 道的數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包中的變量數(shù)據(jù)代表了來自每個(gè)地震檢波器信道的模擬信號(hào)
流的瞬時(shí)快照(snapshot),可以有許多單獨(dú)的地震檢波器單元，在相同的地震
檢波器信號(hào)信道將各自的模擬信號(hào)分別傳輸至數(shù)據(jù)獲取模塊。
對(duì)這種大量數(shù)據(jù)有序流向中央記錄單元的管理，經(jīng)常在野外測(cè)量車上進(jìn)行, 需要多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器件。數(shù)據(jù)獲取模塊將地震檢波器;f莫擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字
數(shù)據(jù)，并且將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包沿接收器線(line)或無線發(fā)射信道發(fā)送?？梢杂性S多 數(shù)據(jù)獲取模塊沿單個(gè)接收器線發(fā)送各數(shù)據(jù)包。在每個(gè)數(shù)據(jù)獲取模塊的功能當(dāng)中， 有關(guān)于來自沿相同接收器線發(fā)送各數(shù)據(jù)包的其它數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)據(jù)包的流的 數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)序。通常，兩個(gè)或更多的接收器線與基線(baseline)單元相連接, 這些基線單元進(jìn)一步將許多附加基線單元的數(shù)據(jù)包流調(diào)節(jié)(coordinate)為基準(zhǔn) 傳輸線(base transmission line),用于中央記錄單元的接收。
地震測(cè)量經(jīng)常在極端惡劣的熱或冷、熱帶或寒帶、陸地或海洋、沙漠或沼 澤的條件下進(jìn)行。不論環(huán)境如何，地震檢波器必須相對(duì)地震源事件精確定位。 必要地，通常要求地震檢波器的人工放置。
使用電纜連接的系統(tǒng)的地震地面工作人員面對(duì)的許多挑戰(zhàn)之一是電纜配置 的最初確定。地質(zhì)學(xué)家和投資者的數(shù)據(jù)需求不總是可以預(yù)計(jì)的。地震測(cè)量承包 人必須嘗試選擇這樣的電纜配置，即在保持線路連接器的數(shù)目最小的同時(shí)，最 小化他們的工作者在野外的負(fù)重。然而，現(xiàn)有技術(shù)的地震系統(tǒng)被不靈活地設(shè)計(jì) 為集成單元。如果遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取模塊被設(shè)計(jì)為以8信道模式操作，則現(xiàn)有技術(shù) 的系統(tǒng)不能夠被容易地重新配置為以6信道模式操作，盡管具體的測(cè)量任務(wù)可 能特別適合于6信道模式。現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)獲取模塊被制造為具有固定的位傳 輸速率和不能調(diào)整的功率設(shè)置的典型配置。因此，位傳輸速率和傳輸功率是強(qiáng) 制性的，僅僅對(duì)于單 一 類型的設(shè)備配置是最佳的。
現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)依賴于發(fā)自中央控制模塊的詢問(interrogate)命令，這些 詢問命令被同步發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取模塊，僅依賴于中央系統(tǒng)時(shí)鐘來控制采樣 時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是幫助野外觀測(cè)者最大化對(duì)于任何具體任務(wù)其可 用的記錄資源的使用效率。本發(fā)明的另一個(gè)目的是對(duì)于給定的設(shè)備配置，提供
最高可能的質(zhì)量的數(shù)據(jù)的最大可能的數(shù)量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，可以使其位傳輸速率調(diào)整為優(yōu)化對(duì)于地震任務(wù)目 標(biāo)可用的電纜和其它設(shè)備的應(yīng)用的地震系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是，有意使用遠(yuǎn)程單元處的數(shù)據(jù)異步采樣，以提高網(wǎng) 絡(luò)組件的使用效率。
此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供具有遠(yuǎn)程選擇可用的多數(shù)據(jù)傳輸路徑的 可配置地震遙感勘測(cè)網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的再一個(gè)目的是，對(duì)于數(shù)據(jù)詢問信號(hào)的遠(yuǎn)程
促動(dòng)(actuate)的終端點(diǎn)。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是，其中所有數(shù)據(jù)載波可以以相同位傳輸速率起作 用的地震遙感勘測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是，這樣的地震遙感勘測(cè)網(wǎng)絡(luò)，其中，當(dāng)有利于測(cè)量 幾何時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸基線可以以大于或小于接收器線的傳輸速率的傳輸速率來操 作?，F(xiàn)有技術(shù)提供的基線以高于接收器線傳輸速率的固定傳輸速率操作。這些 現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不提供容易地改變基線傳輸?shù)奈凰俾室岳玫卣饻y(cè)量的不同要 求、或者匹配基線位速率至接收器線傳輸位速率的手段。
本發(fā)明其它的目的包括通過優(yōu)化數(shù)據(jù)信號(hào)強(qiáng)度來延伸接收器線取出 (take-out)距離。傳輸電功率影響可靠遙感勘測(cè)可以以更長距離所要求的更高 功率進(jìn)行的距離?，F(xiàn)有技術(shù)不提供對(duì)于不同電纜上可變傳輸距離優(yōu)化通信所要 求的改變功率的能力，諸如可以用在一個(gè)工程(project)中或有不同要求的工程 上的改變功率能力。在分布式地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中，能量儲(chǔ)藏(power comervation )是延長電池壽命中重要的考慮。通過把傳輸功率限制到可靠通信 要求的最小量來在分布式遙感勘測(cè)單元中儲(chǔ)藏電池能量是本發(fā)明的一個(gè)目的。
接收器線取出距離也通過增加數(shù)據(jù)傳輸效率來提高。通過針對(duì)給定的接收 器線取出距離優(yōu)化通信，減少給定的系統(tǒng)配置的設(shè)備重量。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是，通過最小化數(shù)據(jù)包之間所浪費(fèi)的時(shí)間來增加數(shù)據(jù) 傳輸?shù)臅r(shí)間密度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，通過從數(shù)據(jù)包中排除識(shí)別創(chuàng)始(originated)數(shù)據(jù) 的信號(hào)處理單元的信息及其數(shù)據(jù)的創(chuàng)建時(shí)間(其減少將被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量)、以及 使用數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)流中的位置來隱含地傳遞數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)、來提高數(shù)據(jù)遙感勘測(cè) 的效率。
有選擇地拆分接收器線的部分的數(shù)據(jù)報(bào)告路由的能力和選擇也是本發(fā)明的
一個(gè)目的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供可相互連接并能執(zhí)行多功能，從而最大化設(shè) 備利用的靈活性和效率的網(wǎng)絡(luò)元件。
本發(fā)明的上述目的和上面沒有特別陳述的其它目的根據(jù)下面的本發(fā)明詳細(xì) 描述對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是明顯的。本發(fā)明的每個(gè)遠(yuǎn)程獲取模塊(RAM)
受中央記錄單元(CRU)控制，以循環(huán)地將模擬地震幅度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。對(duì)
于一個(gè)循環(huán)的數(shù)字值與其它信息相組合作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包。在接收器線中交替的
RAM沿著兩條通信線之一將各數(shù)據(jù)包發(fā)送至線分接頭單元(Line Tap Unit, LTU)，用于傳輸至CRU。應(yīng)來自詢問信號(hào)的命令而從各個(gè)RAM分別發(fā)送數(shù)據(jù) 包。詢問信號(hào)從CRU啟始，從LTU再傳輸至最近的RAM,該最近的RAM立 即開始傳輸從前一個(gè)傳輸循環(huán)開始集合的數(shù)據(jù)。然而，直到第一RAM的數(shù)據(jù)包 可以由第一 RAM和LTU之間的通信通道段容納為止，詢問信號(hào)至下一 RAM的 再傳輸被延遲。當(dāng)?shù)谝籖AM的最后的數(shù)據(jù)包的傳輸完成時(shí)，詢問信號(hào)再傳輸定 時(shí)接收來自下一 RAM的第一數(shù)據(jù)包。對(duì)接收器線中的所有RAM重復(fù)這種模式。 例如，調(diào)整傳輸位速率至大約6到12兆位每秒(mbps)之間的合適的值， 以容納一個(gè)傳輸循環(huán)中沿給定的接收器線將被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的數(shù)目。在傳輸位 速率選擇中還要考慮的是在接收器線序列中的RAM之間的電纜的特性和物理 特征。然而，例如，RAM和基線單元具有1到2兆位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，以容納過 多的數(shù)據(jù)生成。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)足以存儲(chǔ)射出(shot)數(shù)據(jù)的整個(gè)序列，用于以后的傳 輸?；蛘撸瑪?shù)據(jù)存儲(chǔ)可以用于記錄時(shí)間段期間允許數(shù)據(jù)傳輸以低于數(shù)據(jù)創(chuàng)建速 率的速率進(jìn)行。
也可調(diào)整傳輸信號(hào)功率至適合的值，使得既提供臨近RAM (和LTU )之間 可靠的通信，又最小化功耗，從而延長分布式單元中的電池壽命。
基線傳輸速率可被選擇為與接收器線傳輸速率相同，以匹配兩種類型的通 信的能力，或者，基線傳輸速率可被設(shè)置為高于或低于接收器線傳輸速率，以 利用諸如不同的直插線(in-line)和交叉線(cross-line)間距和/或不同的直插線 和交叉線數(shù)據(jù)量要求之類的測(cè)量的特征。
間接地，系統(tǒng)具有將所有接收器線與可選擇的通信通道邏輯鏈接的能力， 從而接收器線可以在從中央記錄單元發(fā)布的命令要求的時(shí)候終止。來自沿一接 收器線相互孤立的RAM的數(shù)據(jù)包可以傳輸至沿另一接收器線的另一基線，或者 它們可以留下而不使用。
系統(tǒng)的另 一特征是RAM信道的靈活性，從而任意數(shù)量的信道可以被容納，
直至RAM的最大能力。結(jié)果，RAM不限于具有每RAM特定數(shù)目的信號(hào)信道 的固定的通信方案。按照本發(fā)明實(shí)施例建構(gòu)的RAM可以與例如2、 4、 6、和8 信道電纜連接。
系統(tǒng)還提供靈活的、多路徑的網(wǎng)絡(luò)，用于連接RAM至CRU。通用電纜連 接器使得接收器線、基線和跳線電纜被連接至網(wǎng)絡(luò)中的任意類型設(shè)備，包括 RAM、 LTU和CRU。 RAM可以用作中繼器。接收器線電纜可以被用作具有減 少的數(shù)目的通道的基線電纜。系統(tǒng)的操作者使用具有測(cè)量區(qū)域的基本上真實(shí)比 例(true-scale)地圖的圖形用戶界面來操作網(wǎng)絡(luò)，該地圖示意了物理障礙的位置 和所有的地震測(cè)量設(shè)備項(xiàng)目及其它們的網(wǎng)絡(luò)連接。當(dāng)克服物理障礙和零星設(shè)備 故障時(shí)，系統(tǒng)軟件引導(dǎo)操作者優(yōu)化設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)配置。
RAM的雙向和LTU的多向，與接收器線電纜中的電纜回路(looping)和 邏輯斷裂(break)相結(jié)合，以及電纜和模塊的相互連接，提供了現(xiàn)有技術(shù)中不 可得的適應(yīng)性。
因?yàn)镽AM和LTU是從CRU可配置的，因此，當(dāng)改變的環(huán)境要求配置的變 更時(shí)，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)配置進(jìn)行必要的改變而無需物理訪問遠(yuǎn)程線設(shè)備模塊。接收 器線和基線電纜中的多通信通道提供了優(yōu)化傳輸能力的4吏用和避免在一些通道 的干擾的情況下停工的機(jī)會(huì)。在基線拆分并再聯(lián)結(jié)的過程中使用多通道基線電 纜設(shè)計(jì)，以繞過障礙及在障礙兩側(cè)分配能力。
本發(fā)明包括一種操作地震網(wǎng)絡(luò)的新方法，該方法有意異步以允許對(duì)于CRU 有更有效率的地震數(shù)據(jù)的遙感勘測(cè)，并且使用RAM中獨(dú)立的時(shí)鐘，以更有效率 地控制采樣時(shí)序。通過由RAM和CRU實(shí)現(xiàn)的新穎的處理方法，將異步采樣轉(zhuǎn) 換為同步采樣。
本處理方法使能地震信號(hào)幅度值的精準(zhǔn)的和精確的時(shí)序，并且克服單獨(dú) RAM中時(shí)鐘的不精準(zhǔn)。本方法預(yù)計(jì)網(wǎng)絡(luò)中固有的時(shí)何延遲，并且量測(cè)RAM時(shí) 鐘漂移。使用高精準(zhǔn)的CRU時(shí)鐘和采樣的幅度值，可以確定在正確的時(shí)間的幅 度值的估計(jì)。本發(fā)明的這個(gè)特點(diǎn)允許與常規(guī)間斷記錄相反的持續(xù)記錄能夠?qū)嵤?這個(gè)特點(diǎn)在陸地和海洋地震系統(tǒng)的最新的技術(shù)發(fā)展水平中是有用且需要的。
本發(fā)明的另一獨(dú)特特點(diǎn)包括通過指定包括RAM、 LTU和CRU在內(nèi)的所 有系統(tǒng)元件的位置和狀態(tài)，定義地震網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)定義還包括由所有網(wǎng)絡(luò)中激活 的元件進(jìn)行的數(shù)據(jù)包的傳輸?shù)木_順序的規(guī)定，使能夠隱含確定創(chuàng)始數(shù)據(jù)包的
RAM及其創(chuàng)建時(shí)間的標(biāo)識(shí)。這種信息的隱含傳送的方法減少了將被物理傳輸?shù)?數(shù)據(jù)量，并改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)效率。另外提供了對(duì)丟失的或過多的數(shù)據(jù)包補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?以使數(shù)據(jù)包的隱含識(shí)別的方法更實(shí)用。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，所述方法
包括如下步驟a.生成陸地傳輸?shù)牡卣饻y(cè)量事件；b.由多個(gè)物理上間隔開的 傳感器探測(cè)所述事件的地震反射，所述多個(gè)傳感器包括一個(gè)或多個(gè)第一傳感器 以及一個(gè)或多個(gè)第二傳感器；c.由所述傳感器生成對(duì)應(yīng)于所述地震反射的相應(yīng) 第一和第二傳感器信號(hào)；d.將所述第一和第二傳感器信號(hào)沿相應(yīng)的信號(hào)信道傳 輸至相應(yīng)的第一和第二信號(hào)處理模塊，該第一和第二信號(hào)處理模塊提供選擇性 地可變的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸頻率；以及e.由所述第一和第二信號(hào)處理模塊將對(duì)應(yīng)于 所述地震反射的第一和第二數(shù)字信號(hào)傳輸至信號(hào)記錄系統(tǒng)，所述第一和第二數(shù) 字信號(hào)由所述第一和第二信號(hào)處理模塊以從作為關(guān)于在所述第一和第二信號(hào)處 理模塊之間的數(shù)字信號(hào)載波的物理特性的函數(shù)的預(yù)定頻譜中自動(dòng)選擇的數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)頻率進(jìn)行傳輸。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，所述方法 包括下述步驟a.生成陸地傳輸?shù)牡卣饻y(cè)量事件；b.由多個(gè)物理上間隔開的 傳感器探測(cè)所述事件的地震反射，所述多個(gè)傳感器包括一個(gè)或多個(gè)第一傳感器 以及一個(gè)或多個(gè)第二傳感器；c.由所述傳感器生成對(duì)應(yīng)于所述地震反射的相應(yīng) 第一和第二傳感器信號(hào)；d.將所述第一和第二傳感器信號(hào)沿相應(yīng)的信號(hào)信道傳 輸至相應(yīng)的第一和第二信號(hào)處理模塊，該第一和第二信號(hào)處理模塊提供選擇性 地可變的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸頻率；以及e.由所述第一和第二信號(hào)處理模塊將第一和 第二數(shù)字信號(hào)傳輸至信號(hào)記錄系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)于所述地震反射的所述第一和第二數(shù) 字信號(hào)由所述第一和第二信號(hào)處理模塊以從作為傳感器信號(hào)信道的總體數(shù)量的 函數(shù)的預(yù)定數(shù)據(jù)位頻譜中選擇的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位速率進(jìn)行傳輸，該傳感器信號(hào)信道 將傳感器信號(hào)經(jīng)由所述信號(hào)處理模塊傳輸?shù)剿鲇涗浵到y(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，所述方法 包括下述步驟a.生成陸地傳輸?shù)牡卣饻y(cè)量事件；b.由多個(gè)物理上間隔開的 傳感器探測(cè)所述事件的地震反射，所述多個(gè)傳感器包括一個(gè)或多個(gè)第一傳感器 以及一個(gè)或多個(gè)第二傳感器；c.由所述傳感器生成對(duì)應(yīng)于所述地震反射的相應(yīng) 第一和第二傳感器信號(hào)；d.將所述第一和第二傳感器信號(hào)沿相應(yīng)的信號(hào)信道傳 輸至相應(yīng)的第一和第二信號(hào)處理模塊，該第一和第二信號(hào)處理模塊提供選擇性
地可變的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸頻率；e.由所述第一和第二信號(hào)處理模塊處理所述第一
和第二傳感器信號(hào)，從而以選擇性地變化的數(shù)據(jù)位速率傳輸對(duì)應(yīng)于所述地震反
射的第一和第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)；f.由相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)載波將所述第一信號(hào)處理 ^^莫塊鏈接到所述第二信號(hào)處理模塊并將所述第二信號(hào)處理4莫塊連接到地震記錄 系統(tǒng)；g.作為相應(yīng)鏈接的數(shù)字信號(hào)載波的物理特性的預(yù)定函數(shù)而選擇用于所述 第一和第二信號(hào)處理模塊的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位速率；以及h.以所述選擇的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位 速率沿著將所述第二信號(hào)處理模塊鏈接到所述地震記錄系統(tǒng)的所述數(shù)字信號(hào)載 波而將第一和第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)剿鲂盘?hào)記錄系統(tǒng)。


通過閱讀下面優(yōu)選實(shí)施例的說明，并參考附圖，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 將能被本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)知和理解，其中，全部附圖的數(shù)幅圖中，相似的參考 符號(hào)表示相似或近似的元件，其中
圖la是配置以用于3D測(cè)量的本發(fā)明的半平面(half-plan)示意圖lb是配置以用于3D測(cè)量的本發(fā)明的半平面示意圖2是一對(duì)RAM和連接至該RAM的地震檢波器之間的通信通道的詳細(xì)示
意圖3是8信道接收器線電纜和通用連接器的橫截面視圖4是8信道基線電纜和通用連接器的橫截面視圖5是遠(yuǎn)程獲取模塊(RAM)的功能示意圖6是模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的功能示意圖7是RAM通信模塊的功能示意圖8是基線單元(BLU)的功能示意圖9是線分接頭單元(LTU)的功能示意圖IO是中央記錄單元(CRU)的功能示意圖ll是用于CRU的通信模塊的功能示意圖12是基線拆分器的功能示意圖13是針對(duì)兩種類型的電纜的比較的與電纜長度及信號(hào)傳輸速率相關(guān)的數(shù) 據(jù)表和相應(yīng)的圖形；
圖14是本發(fā)明可用的可能的測(cè)量布局(layout)參數(shù)表； 圖15是示出本發(fā)明的典型設(shè)備布局和信號(hào)流路由的圖16是圖15中由于接收器線斷裂而修改的信號(hào)流路由的圖； 圖17是典型基線拆分器應(yīng)用的示意性圖示；
圖18是疊置在地形圖上的用于克服物理障礙的地震設(shè)備野外布局的典型地 圖顯示；
圖19是詢問命令時(shí)間傾斜(skew)的圖形；
圖20是圖示地震信號(hào)傾斜和信號(hào)幅度插值的地震波圖形。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地圖示了按照本發(fā)明的模型地震測(cè)量矩陣，其中，以周期和間 距的有序方式在所關(guān)注地形上分布地震檢波器。對(duì)于這個(gè)例子，地震檢波器排 列在T1、 T2、 T3和T4四行中。行T3不連續(xù)地延伸穿過諸如河流或高速公路 之類的物理障礙。沿每個(gè)地震檢波器行分布三個(gè)(例如)RAM 10。 RAM 10的 結(jié)構(gòu)將更全面地結(jié)合圖5、 6、和7描述。
RAM關(guān)于每個(gè)RAM的"A"側(cè)和"B"側(cè)分別由兩個(gè)接收器線電纜12連 接。見圖5。如圖3的橫截面圖所示，接收器線電纜12包括四對(duì)地震檢波器信 道通道32和兩對(duì)通信通道30和31,環(huán)繞著壓力運(yùn)載芯(stress carrying core ) 元件28。六對(duì)接收器線通道在絕緣環(huán)24中排列，并被防護(hù)罩26包圍。接收器 線電纜以通用電纜連接器39終止于兩端。如圖1所示，這個(gè)電纜連接器使得接 收器線電纜連接至任意RAMIO、 LTU14、 BLU 38或連接至CRU 18。連接器 管腳包括通信通道30的一對(duì)135、通信通道31的第二對(duì)136、地震檢波器信 道通道的四對(duì)137、和兩個(gè)未用對(duì)138。保留未用對(duì)以4吏得能夠?qū)ο到y(tǒng)中包括接 收器線電纜、基線電纜和跳線電纜類型在內(nèi)的所有類型的電纜使用通用電纜連 接器39。
參照?qǐng)D1,行Tl中分別關(guān)于RAM R - 1/RAM 1和R - 1/RAM 2的兩個(gè)接 收器線電纜區(qū)間由背對(duì)背連接36相互聯(lián)結(jié)(join)。行T2中R-2/RAM2和R - 2/RAM 3之間的接收器線電纜也是如此。行T4包括兩個(gè)背對(duì)背連接器36。背 對(duì)背連接器36提供連接的接收器線電纜12的通信通道30和31之間而不是地 震檢波器信道通道32的連續(xù)。單個(gè)電纜區(qū)間中的四個(gè)地震檢波器信道通道32 的每一個(gè)分別連接至僅一個(gè)RAM。因此，在本優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)RAM接收 直至八個(gè)地震檢波器信道。
在一般的工業(yè)實(shí)踐中，每個(gè)地震檢波器信道32將被連接以多個(gè)地震檢波器。
對(duì)于給定的信道32的每個(gè)地震檢波器具有相對(duì)于地震擾動(dòng)位置的預(yù)確定位置， 從而那些普通連接的地震檢波器全部基本上接收相同的地下反射信號(hào)，由此(通 過合計(jì))增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，但基本上接收不同的地震噪聲，由此當(dāng)合計(jì)時(shí)削弱噪 聲。
通常，但不總是，通過信道32的地震檢波器信號(hào)是模擬的如下文更全面 描述的由RAM進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換。然而，單獨(dú)地震檢波器單元中的專用電路 進(jìn)行的A/D轉(zhuǎn)換在某種環(huán)境下是可能且有利的。
再參照?qǐng)D1, LTU14" 142和143將行丁1、 T2和T3聯(lián)結(jié)至基線電纜16。 LTU將結(jié)合圖9更全面的描述。
圖4橫截面中所示的基線電纜16包括絕緣環(huán)24和防護(hù)罩26中的八個(gè)通信 通道對(duì)34,-8。配件的芯可以是壓力運(yùn)載芯28。通用電纜連接器39終止基線電 纜的區(qū)間的兩端(end)，使得能夠連接至系統(tǒng)中的任何模塊。示出通信通道34的 連接器管腳147。通用連接器39在物理上與用在接收器線中的連接器相同，跳 線類型使得系統(tǒng)中所有設(shè)備能夠全部相互可連接。
如圖l所示，基線電纜16的一個(gè)區(qū)間聯(lián)結(jié)LTU144和145。使用基線電纜 16而不是接收器線電纜12來連接在相同邏輯接收器線上的RAM,如在這個(gè)例 子中，圖示了系統(tǒng)的相互可連接性和適應(yīng)性的一個(gè)方面。
八個(gè)通信通道34卜8 (圖4 )將地震檢波器野外矩陣連接至CRU 18 (圖1 )， CRU18經(jīng)常運(yùn)載在車輛上以便于移動(dòng)。取決于CRU18的數(shù)據(jù)處理能力， 一個(gè) 或更多的基線16可以服務(wù)于CRU 18。在基線電纜16中有八個(gè)通信通道，在每 個(gè)接收器線電纜12中有兩個(gè)通信通道。地震檢波器數(shù)據(jù)將沿四個(gè)接收器線R- 1 至R - 4被報(bào)告至CRU 18。使基線的八個(gè)通信通道中的兩個(gè)對(duì)于每個(gè)激活的接 收器線是可用的，以確保在使用的接收器線和基線通道之間的一對(duì)一通訊。
特別地，接收器線R-1服務(wù)于RAMR-1/RAM1和R-1/RAM2。來自 連接至RAMR - 1/RAM 1的地震檢波器信道1 - 8的數(shù)據(jù)首先由那個(gè)RAM處 理，并沿接收器線通信通道30,傳輸至基線通信通道34s。行T1的地震檢波器信 道9 - 16生成的數(shù)據(jù)由RAMR- 1/RAM2處理，并沿接收器線通信通道30,傳 輸至基線通信通道34t。
接收器線R - 2服務(wù)于行T2中的R - 2/RAM 1 、 R - 2/RAM 2、 R - 2/RAM 3 和行T3中的R - 2/RAM 4。關(guān)于行T2和T3的電纜12端區(qū)間的通信通道302 和312由跳線電纜17鏈接(link)。跳線電纜是僅包含兩個(gè)通信通道且不包含地震
檢波器信道通道的電纜。它可用于連接兩個(gè)接收器線的端以形成回路。行T2中
的地震檢波器信道9-16的數(shù)據(jù)由R - 2/RAM 2及行T3中的信道17 - 24由R -2/RAM 3沿接收器線通信通道302傳輸至基線通信通道346。行T3中的地震 檢波器信道25 - 32的數(shù)據(jù)由R - 2/RAM 4沿接收器線通信通道312傳輸至基線 通信通-道342。另外，來自行T2的信道1-8的地震檢波器數(shù)據(jù)由R-2/RAM1 沿通信通道312傳輸至基線通信通道342。
接收器線R - 3僅服務(wù)于作為由R - 3/RAM 1處理的信號(hào)的行T3的地震檢 波器1 - 8。這些數(shù)據(jù)沿接收器線通信通道303傳輸至基線通信通道347。
接收器線R - 4服務(wù)于行Tl中的R - 4/RAM 1和行T3中的R - 4/RAM 2。 在行T4中，接收器線R - 4也服務(wù)于R - 4/RAM 3 、 R - 4/RAM 4和R - 4/RAM 5。行T4中的地震檢波器信道25 - 32連接至R-4/RAM4，用于沿接收器線通 信通道304傳輸數(shù)據(jù)至基線通信通道348。
接收器線通信通道314接收行Tl中的地震檢波器信道1-8、行T4中的信 道17 _ 24和行T4中的信道33 - 40的數(shù)據(jù)，用于沿基線通信通道344傳輸至 CRU。接收器線通信通道304接收行T3中的地震檢波器信道9-16和行T4中 的信道25 - 32的數(shù)據(jù)，用于沿基線通信通道348傳輸至CRU。
圖2的本發(fā)明實(shí)施例圖示了連接至基線16的兩個(gè)接收器線R - 1和R-2。 接收器線R - 1的通信通道30和31,分別將R - 1/RAM 1 、 R - 1/RAM 2和R -1/RAM 3連接至基線通信通道3+和345。接收器線R - 2的通信通道302和312 分別將R - 2/RAM 1 、 R - 2/RAM 2和R - 2/RAM 3連接至基線通信通道342和 346。
RAM 10、 LTU 14、和CRU 18通過數(shù)種類型的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包通信。CRU 18 使用"命令"來與包括RAMIO、 LTU 14、 BLU 38和中繼器在內(nèi)的線設(shè)備通信。 線設(shè)備將線數(shù)據(jù)(Line Data)發(fā)送回CRU。矩陣系統(tǒng)中的每部設(shè)備知道它的相對(duì) CRU的方位。RAM和LTU僅認(rèn)知在它們的CRU側(cè)的命令和在它們的線側(cè)的線 數(shù)據(jù)。
每個(gè)RAM和LTU本身固有邏輯上的"命令側(cè)"和"線側(cè)"。在兩側(cè)之間沒 有物理上的差別，任何一個(gè)物理上的側(cè)可以起任何一種功能作用。然而，確定 的是，命令側(cè)是更靠近CRU的側(cè)，通常，在兩個(gè)物理側(cè)是自CRU的直接路徑 可達(dá)到的情況下(要求使用跳線電纜17的接收器線的回路)，有可能的例外。 在本優(yōu)選實(shí)施例中，在圖2所示的多路徑環(huán)境中，每個(gè)設(shè)備的命令側(cè)由操作者 的過程而在具體RAM或LTU的各側(cè)切 換。這是4t期待的，例如，響應(yīng)于具體電纜段中的通信故障。這種配置RAM和 LTU的方向性的能力的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)CRU在測(cè)量過程中移動(dòng)到另一位置時(shí)， 這些模塊可以容易地適應(yīng)由操作者作出的新的網(wǎng)絡(luò)配置(不需要如在現(xiàn)有技術(shù) 中那樣物理訪問將被再配置的每個(gè)RAM和LTU的位置)。
圖2中的跳線電纜17使RAM能夠從任何一側(cè)與CRU通信，這樣，通過 命令側(cè)的筒單再分配，另外的絞合的(stranded) RAM可以由CRU訪問。通過 將"上電，，電壓發(fā)送至設(shè)備，CRU在系統(tǒng)初始化時(shí)控制命令側(cè)的分配。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包每包包括204位。在這總的位中，8個(gè)數(shù)據(jù)位對(duì)包識(shí)別首部 (header)保留，192位對(duì)數(shù)據(jù)使用可用，4位對(duì)數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)(校驗(yàn)和)保 留。
命令可以包括，例如，用于指令一個(gè)(或全部)線設(shè)備模塊以執(zhí)行給定任 務(wù)的32位數(shù)據(jù)。例如，軟件可以指令具體的LTU來在所有的RAM的"B"側(cè) "斷電"。在另一種情況下，軟件程序可以指令所有的RAM切換到低功率模式。 通常，命令數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)位結(jié)構(gòu)將序列中的起首5位用以識(shí)別包類型，例如命 令、詢問命令或線數(shù)據(jù)。命令包中的第六和第七位識(shí)別命令將發(fā)送至的設(shè)備的 類型(RAM、 LTU等等)。命令報(bào)頭中的第八位是"全局(global)"位，該位定 義了哪些設(shè)備將在命令中起作用。全局位的一種設(shè)置尋址所選類型的所有設(shè)備。 另一種設(shè)置包括隨后的16個(gè)位，以特別指定哪些設(shè)備將在命令中起作用(尋址 的命令)。命令包中的最后8位定義了發(fā)送的命令。當(dāng)LTU從野外測(cè)量車接收命 令時(shí)，它同時(shí)在三個(gè)方向發(fā)送命令向"A，，側(cè)、"B"側(cè)、和"線側(cè)，，夕卜(除非 命令是詢問命令的特殊情況，該情況要不同對(duì)待)。當(dāng)延展上的每個(gè)RAM接收 命令時(shí)，它決定(基于報(bào)頭和地址位)是否在其上起作用，然后發(fā)送它至線上 的下一設(shè)備。
詢問命令是特殊類型的命令，僅由8位組成。如果前面的命令準(zhǔn)備好這樣 做，則詢問命令通知所有的設(shè)備將線數(shù)據(jù)傳輸回CRU。在識(shí)別詢問命令的過程 中，設(shè)備僅看數(shù)據(jù)的起首5位，而不顧其余。當(dāng)接收詢問命令時(shí)，LTU將它同 時(shí)傳遞到RAM的"A，，側(cè)和它的"B"側(cè)，然后，開始向CRU傳輸它已經(jīng)存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)器中的先前采樣"A"和"B"數(shù)據(jù)。當(dāng)先前采樣數(shù)據(jù)已經(jīng)對(duì)"A"和"B" 側(cè)發(fā)送時(shí)，已經(jīng)有意延遲將詢問命令發(fā)送出"線，，側(cè)以便在向CRU發(fā)送數(shù)據(jù)過 程中最小化間隙的LTU,開始向CRU傳輸新接收到的"線"側(cè)數(shù)據(jù)(從當(dāng)前的
采樣)。
如果在編程的時(shí)間長度之內(nèi)LTU沒有接收足夠的響應(yīng)，則它對(duì)于缺失的
RAM插入仿真(simulated )的^:據(jù)。如果LTU接收過多的響應(yīng)，則它忽略超過 限定的數(shù)量的那些響應(yīng)。這種方法使得CRU能夠識(shí)別數(shù)據(jù)包的來源，而無需借 助數(shù)據(jù)包之內(nèi)明確的識(shí)別位的使用。 一旦以"A"側(cè)結(jié)束，則LTU重復(fù)"B"側(cè) 的處理。后面，LTU將詢問命令發(fā)送出"線側(cè)" 一側(cè)。
LTU必須以這種"A"、 "B"和"線，，側(cè)的順序向CRU傳輸^:據(jù)。如果它 已經(jīng)實(shí)際上按次序詢問了 "A"側(cè)、"B"側(cè)和"線"側(cè)，則所傳輸?shù)捻樞蚺c已經(jīng) 發(fā)生的順序相同。這種對(duì)向CRU傳輸數(shù)據(jù)包的正確順序的嚴(yán)格遵守對(duì)于通過省 略識(shí)別信息來減小數(shù)據(jù)包尺寸從而改進(jìn)遙感勘測(cè)效率是需要的。
RAM或LTU可以用于中繼器模式。在這種模式中，它的功能僅僅是接收 來自CRU的命令，并在"線，，側(cè)上將命令傳輸至下一RAM或LTU。在中繼器 模式中，RAM或LTU也接收來自"線"側(cè)的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)解碼，并再傳輸該 數(shù)據(jù)至CRU。
當(dāng)激活的RAM (由前面命令激活)接收詢問命令時(shí)，它開始向CRU發(fā)送 它的數(shù)據(jù)。恰在結(jié)束傳輸它的數(shù)據(jù)包之前，(例如，在為了最小化傳輸中的時(shí)間 間隙而計(jì)算出的時(shí)間)RAM向線上的下一RAM或LTU傳遞8位詢問命令。
例如，線數(shù)據(jù)包由204個(gè)數(shù)據(jù)位組成。這些包包括由線設(shè)備發(fā)送至記錄系 統(tǒng)的模擬-數(shù)字(例如，地震檢波器脈沖或地震檢波器噪聲)或狀態(tài)(例如， 電池電壓、序列號(hào)等)信息。線數(shù)據(jù)包的起首8位是報(bào)頭。位1 - 5將信息塊識(shí) 別為前面描述的來自線的數(shù)據(jù)。隨后3位識(shí)別哪些類型的信息包含在包中以及 它如何創(chuàng)始。例如，信息可以是真實(shí)或仿真的射出的數(shù)據(jù)，或設(shè)備狀態(tài)。
線數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)字部分有192位長，可以包括射出數(shù)據(jù)(來自RAM的八 信道的每一個(gè)的24位)或者狀態(tài)信息。線數(shù)據(jù)包的余下四位是校驗(yàn)和計(jì)數(shù)。在 RAM將數(shù)據(jù)發(fā)送至記錄系統(tǒng)之前，它在數(shù)據(jù)字中計(jì)數(shù)"高"位(或"1")的數(shù) 目，并以二進(jìn)制格式在此處寫入總和。RAM以16 (從O至15)的循環(huán)計(jì)數(shù)， 重復(fù)循環(huán)直至它完成數(shù)據(jù)字中所有高位的計(jì)數(shù)。例如，如果在數(shù)據(jù)字中總共20 位設(shè)置為"高"，則RAM將計(jì)數(shù)至15,然后重復(fù)循環(huán)，計(jì)數(shù)16作為0、 17作 為1、 18作為2、 19作為3及20作為4。這種情況下的校驗(yàn)和計(jì)數(shù)將是4 (在 二進(jìn)制格式中寫為"0-1-0-0")。
在RAM向CRU發(fā)送線數(shù)據(jù)之后，每個(gè)沿路的設(shè)備核實(shí)它。當(dāng)設(shè)備接收線數(shù)據(jù)時(shí)，它計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)字中的高位，并將該數(shù)字與數(shù)據(jù)包的校驗(yàn)和計(jì)數(shù)做比較。 如果這些數(shù)目不匹配，則設(shè)備記下它檢測(cè)出傳輸問題的事實(shí)。然后，設(shè)備向CRU
發(fā)送數(shù)據(jù)并等待來自線或CRU的更多數(shù)據(jù)。
在采集數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)輪詢線上的所有設(shè)備，以便確定，例如，那些設(shè)備 檢測(cè)出了傳輸問題以及在CRU監(jiān)視器顯示中在哪放置出錯(cuò)標(biāo)志。
如圖5所示意，RAM 10的結(jié)構(gòu)中，包括通信模塊40和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換模 塊42。通信ii塊40由時(shí)鐘電路44和中央處理單元(CPU) 46支持。CPU包括 隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器電路48。通信模塊由電源電路45提供能量，該電源電路45在 內(nèi)部電池4 7和外部電池4 9上管理功率需求。
圖6更擴(kuò)展地示出了模擬-數(shù)字模塊42的示意圖，該模擬-數(shù)字模塊42 包括對(duì)于每個(gè)模擬信號(hào)信道32,線電涌(surge )隔離器50用于限制雜散(stray ) 電壓電涌；模擬信號(hào)放大器52;模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器54。當(dāng)從通信模塊40(圖5) 接收到詢問信號(hào)(稱為詢問命令)時(shí)，每個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器54將它的當(dāng)前地 震檢波器信號(hào)值傳輸至通信模塊40,用于集成入各自的數(shù)據(jù)包。
RAM的通信模塊40由圖7示意性地表示，包括線電涌隔離器56以限制由 通信通道30和31運(yùn)載(carry)的電壓電涌。地震檢波器信號(hào)的數(shù)字值從模擬 -數(shù)字轉(zhuǎn)換器42接收。數(shù)字信號(hào)的傳送由CPU46調(diào)節(jié)，來將數(shù)據(jù)包編碼到通 信通道30或31中的一個(gè)或另一個(gè)。在接收器線12中的兩個(gè)通信通道30和31 之中，選擇一個(gè)來接收數(shù)據(jù)包傳輸。由控制器60中的中繼器電路解碼并再傳輸 另一個(gè)通信通道。通常，每個(gè)通信通道30或31被邏輯連接，用于從沿單個(gè)接 收器線的交替的(alternate) RAM單元輸入的數(shù)據(jù)包。關(guān)于圖2,例如，通信通 道30,可以被連接，以從R - 1/RAM 1和R - 1/RAM 3接收數(shù)據(jù)包，而R - 1/RAM 2可以沿通信通道31,報(bào)告數(shù)據(jù)包。
圖5,在CPU46的軟件程序控制下，由時(shí)鐘電路44確定步調(diào)(paced), 控制器60 (圖7 )從模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊42接收數(shù)字信號(hào)值，并將該數(shù)據(jù)與其 它首部以及校驗(yàn)和數(shù)據(jù)相結(jié)合，以創(chuàng)建數(shù)據(jù)包。例如，地震采樣率在從大約每 毫秒0.125次采樣至大約4毫秒/采樣的范圍內(nèi)是可編程的。幅度值存儲(chǔ)在RAM 存儲(chǔ)器中，直至接收到詢問命令，在此之后，它將幅度值以數(shù)據(jù)包的形式沿接 收器線傳輸至CRU。
沿接收器線12，包括一系列數(shù)據(jù)包的信號(hào)流被LTU14或BLU38再引導(dǎo) (redirect)至基線16信號(hào)流。兩個(gè)信號(hào)傳輸單元之間的唯一差異是用于BLU 38
的擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。LTU和BLU兩者均潛在地具有信號(hào)處理能力。
例如，關(guān)于LTU14的圖9示意圖，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括關(guān)于一對(duì)接收
器線12&和12b的通信通道以及關(guān)于一對(duì)基線163和16b的通信通道。由遠(yuǎn)程控制
的線隔離器電路64服務(wù)于這些端口的每一個(gè)。在通常的操作模式中，關(guān)于接收 器線12a的通信通道30a和31a和關(guān)于接收器線12b的通信通道30b和31 b連接至 通信模塊70。與RAM IO相似，LTU 14的通信模塊70由CPU 72指導(dǎo)，并由時(shí) 鐘電路74確定步調(diào)。CPU72的存儲(chǔ)能力由隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器76擴(kuò)展。由內(nèi)部電 池68和/或外部電池67供應(yīng)單元功率分布電路66。
除了巨大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力78之外，圖8的BLU 38實(shí)質(zhì)上與圖9的LTU 14 相同。BLU可以代替LTU而被使用，但是反之不需要。在不要求BLU的巨大 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的情況下，在本優(yōu)選實(shí)施例的描述中以及隨后的權(quán)利要求中，術(shù)語 "LTU" 14和"BLU" 38可以相互交換地使用。
圖10表示的CRU 18的優(yōu)選實(shí)施例包括兩個(gè)由各自的通信模塊80服務(wù)的 基線16的通信通道。通信模塊80由時(shí)鐘82確定步調(diào)，并由諸如電池或發(fā)生器 之類的源84從外部供電。功率管理電路86包括濾波和分配。CPU88控制通信 模塊80。 CPU 88由隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器85和巨大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路87在功能上支持。 整個(gè)系統(tǒng)由鍵盤90、監(jiān)視器92、鼠標(biāo)94、繪圖機(jī)96、和打印機(jī)98人工地在界 面交互。
關(guān)于CRU 18的通信模塊80由圖11示意性地示出，包括針對(duì)八個(gè)通信通道 34^8的每一個(gè)的線隔離器100!-8和數(shù)據(jù)控制器102。
控制本發(fā)明操作的軟件程序有幾種獨(dú)特的特征。這些獨(dú)特的特征相互協(xié)作 以克服現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中本身固有的幾個(gè)存在障礙或效率低下之處。這些效率低 下之一是發(fā)生數(shù)據(jù)包之間的大量時(shí)間流逝，從而導(dǎo)致在給定的時(shí)間段可以訪問 的線設(shè)備的數(shù)量減少。另一種效率低下由如下各項(xiàng)之間的復(fù)雜關(guān)系產(chǎn)生(1) 數(shù)據(jù)電纜長度，(2)數(shù)據(jù)傳輸位速率，和(3)數(shù)據(jù)生成速率。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)速率傳輸?shù)男实拖拢⑶覟榱藴p少數(shù)據(jù)包之間的 間隔，本發(fā)明的操作過程包括信號(hào)協(xié)議，通過該信號(hào)協(xié)議數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包進(jìn)行裝配 和排隊(duì)，用于從許多RAM至CRU18的傳輸。這一過程通常包括詢問命令從 CRU至LTU 14的傳輸。LTU沿接收器線通信通道30和31的每一個(gè)向RAM單 元中繼詢問命令。對(duì)單個(gè)接收器線12中的那對(duì)通信通道30和31，兩個(gè)詢問命 令獨(dú)立地定時(shí)。它們可以同時(shí)發(fā)送，也可以不同時(shí)發(fā)送。雖然單個(gè)接收器線12
中的兩個(gè)通信通道30和31均可以在各自的接收器線中連接到每個(gè)RAM,每個(gè) RAM將作出的對(duì)連接的響應(yīng)通常不同。
參照?qǐng)D2，例如，詢問命令A(yù)o起源于CRU18,沿基線16的通信通道34, 運(yùn)載(carry)至LTU 1^。 LTU 14,沿通道30!中繼詢問命令A(yù)。至R - 1/RAM 1 。 一 旦接收到，R - 1/RAM 1立即開始沿通信通道30,將包含連接至R - 1/RAM 1的 所有地震檢波器系統(tǒng)信道32 (圖5 )的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包按順序傳輸回LTU 14,。重 要的是，信號(hào)Ao不再沿通信通道30,被R-1/RAM1之外的設(shè)備運(yùn)載。SRI/RAM 1接收信號(hào)AQ時(shí)，RAM通信模塊40針對(duì)沿通信通道30,從R - 1/RAM 1 經(jīng)由R- 1/RAM2中的中繼器電路至R- 1/RAM3的詢問命令A(yù),的中繼傳輸啟 始定時(shí)延遲。這個(gè)時(shí)間延遲的長度是作為許多系統(tǒng)和工程參數(shù)的函數(shù)的變量。 具體上，連接至具體RAM的地震檢波器系統(tǒng)信道的數(shù)目(即，4、 6、或8)、 電纜類型和長度、中繼器RAM的數(shù)目和RAM之間的傳輸位速率對(duì)時(shí)間延遲有 最強(qiáng)的影響。詢問命令A(yù)o的再傳輸延遲的設(shè)計(jì)哲學(xué)是調(diào)節(jié)來自R-1/RAM 1 的最后數(shù)據(jù)包的傳輸與在R- 1/RAM 1處來自R- 1/RAM3的第一數(shù)據(jù)包的到 達(dá)，并最小化連續(xù)信號(hào)流之間的包流之間的間隙。雖然詢問命令A(yù),由R - 1/RAM 2接收，但是信號(hào)僅僅重復(fù)至R - 1/RAM 3。
當(dāng)R-1/RAM 1接收到詢問命令A(yù)o時(shí)，關(guān)于報(bào)告至R-1/RAM 1 (例如， 直至8)的地震檢波器系統(tǒng)信道的數(shù)據(jù)包的傳輸立即開始。然而，數(shù)據(jù)包信號(hào)的 執(zhí)行要求有限的時(shí)間段。該有限時(shí)間段的一部分是關(guān)于由R- 1/RAM 1進(jìn)行的 詢問命令A(yù),的中繼傳輸延遲間隔。當(dāng)來自R- 1/RAM 1的數(shù)據(jù)包被傳輸回LTU 14,時(shí)，詢問命令A(yù),進(jìn)至R - 1/RAM 3以啟始來自該RAM的相應(yīng)的數(shù)據(jù)包傳輸。 馬上，R - 1/RAM 3數(shù)據(jù)包的傳輸沿著已經(jīng)運(yùn)載了詢問命令A(yù),的R - 1/RAM 3 和R - 1/RAM 1之間的通信通道30!段開始。詢問命令A(yù),的創(chuàng)建被定時(shí)為使來 自R- 1/RAM3的數(shù)據(jù)包的第一元素恰好在傳輸了最后的R- 1/RAM 1數(shù)據(jù)包 之后到達(dá)R- 1/RAM 1。
獨(dú)立于詢問命令A(yù)o從CRU 18傳輸?shù)脑儐柮頑o，由LTU 14沿線通信通 道3h中繼至R-1ZRAM1。 一旦接收到詢問命令Bo, R- 1/RAM 1僅將信號(hào)中 繼至R - 1/RAM 2。 R - 1/RAM 2開始將各自的數(shù)據(jù)包沿著R - 1/RAM 2和R -1/RAM 1之間的通信通道段傳輸至LTU 14" —旦接收到數(shù)據(jù)包，R - 1/RAM 1僅重復(fù)數(shù)據(jù)包信號(hào)至LTU 14,。
在每個(gè)RAM處的詢問命令延遲不是固定值，而是取決于報(bào)告至各自的
RAM的模擬信道數(shù)目、激活的RAM之間的中繼器RAM的數(shù)目、和影響傳輸 時(shí)間的其它因素的關(guān)于每個(gè)RAM潛在可變。雖然本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例對(duì)每個(gè) RAM提供8個(gè)地震檢波器系統(tǒng)信道32,但是也可以對(duì)各自的CPU 46編程，以 容納少于8個(gè)的任意數(shù)量的信道。此外，沒有將模擬信道的最大數(shù)目設(shè)置為8 的自然的規(guī)則。這僅是設(shè)備設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐的事情。
應(yīng)當(dāng)注意的是，關(guān)于具體的RAM,通信通道30或31可以從一個(gè)改變?yōu)榱?一個(gè)?？梢栽谟幸鈭D的通信通道中的斷裂的連接或連續(xù)性的事件中要求這樣的 步驟。然而，在這樣的改變的事件中，在受影響的RAM處的詢問命令延遲時(shí)間 可以被改變。
值得特別注意的是對(duì)于終止(termination)而非詢問命令至下一RAM的再 傳輸被編程的每個(gè)RAM的邏輯斷裂功能。這種功能使接收機(jī)線成為回路，從而 具有至兩個(gè)LTU 14的電纜連接。然而，功能上，在給定的編程的配置中，每個(gè) RAM將僅以一對(duì)關(guān)于單個(gè)的、指定的LTU 14的通信通道30/31來操作。如圖1 所示，在一個(gè)例子中，地震檢波器行T3的連續(xù)性在RAMR-3/RAM 1和R-2/RAM 4之間被諸如河流或陡哨的懸崖之類的不可克服的障礙物打斷。結(jié)果， 來自基線通信通道343的、通常從LTU 143傳輸至R - 2/RAM 4的詢問命令改為 由LTU終止。相應(yīng)地，來自LTU 142的、通常終止于R - 2/RAM 3的詢問命令 進(jìn)一步經(jīng)由跳線電纜17傳輸至地震檢波器行T3中的R - 2/RAM 4。
在圖2所示的近似的例子中，由穿越R-2/RAM2和R-2/RAM3之間的 通道302和312的邏輯斷裂線P-P代表障礙。來自CRU18的詢問命令C。和D。 由LTU 142中繼。詢問命令C。由R - 2/RAM 1接收，并被延遲以作為詢問命令
C, 再傳輸至R-2/RAM3。由于存在至R-2/RAM2的邏輯斷裂命令，因此詢問 命令C，沒有發(fā)布。同時(shí)，詢問命令Di通過R-2/RAM 1被中繼至R-2/RAM2, 用于R-2/RAM2地震^f全波器數(shù)據(jù)。然而，R-2/RAM2沒有發(fā)布再傳輸信號(hào)
D, 。響應(yīng)于來自R-1/RAM3的詢問命令A(yù)2的延遲，R- 2/RAM 3地震檢波器 數(shù)據(jù)沿通道30,經(jīng)由跳線電纜17被報(bào)告。
雖然，通過沿R - 2/RAM 2和R - 2/RAM 3之間的線P - P的通信通道的物 理不連接顯然可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)結(jié)果，但是在分布RAM的時(shí)刻，對(duì)于這樣的報(bào)告再 分配的需要不總是明顯的。此外，在分布和要求替換、修理或忽略之后，某些 RAM可能會(huì)出故障。與現(xiàn)有技術(shù)要求物理返回各自的RAM位置的修理或替換 的選擇相比較，根據(jù)本發(fā)明，可以從CRU 18實(shí)行忽略和修改連接的選擇。
本發(fā)明的邏輯斷裂能力可以通過對(duì)于RAM的至CPU 46的直接命令(由 CRU創(chuàng)始)來完成。CPU 46對(duì)各自的RAM編程，以使它們有選擇地阻止詢問 命令的再傳輸。
通過基于網(wǎng)絡(luò)配置嚴(yán)格限定數(shù)據(jù)包排序(s叫uencing),序列內(nèi)任何數(shù)據(jù)包 的位置可以用于確定哪個(gè)RAM創(chuàng)建了那個(gè)數(shù)據(jù)包。并且因?yàn)轫憫?yīng)于一個(gè)詢問命 令而發(fā)送的數(shù)據(jù)包包含大約在詢問命令到達(dá)創(chuàng)建RAM的時(shí)刻所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)采 樣，因此在數(shù)據(jù)包之內(nèi)不需要明確陳述數(shù)據(jù)包創(chuàng)建時(shí)間。通過它的在起因于詢 問命令的整個(gè)數(shù)據(jù)流之內(nèi)的位置，創(chuàng)建時(shí)間是隱含可知的。
這樣，初始的RAM和任何數(shù)據(jù)包的創(chuàng)建時(shí)間兩者均能夠隱含地確定。這 減少了必須明確地寫在數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)量。因此，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量相應(yīng)減少。 這有助于地震遙感勘測(cè)的優(yōu)化并使系統(tǒng)更有效率及成本效率。
使多基線通信通道，例如，通道34!至348,以及它們各自的接收器線的每 一個(gè)均獨(dú)立地按照上面描述的方法，用于通過基線單元和RAM的作用而對(duì)數(shù)據(jù) 包排序。這樣，多個(gè)數(shù)據(jù)隊(duì)列(trains),其中每個(gè)基線通信通道對(duì)應(yīng)一個(gè)，同時(shí)存 在并且可以并行操作，優(yōu)化總傳輸能力。
沿通信通道的數(shù)據(jù)包完整性受傳輸速率、傳輸功率、電纜類型和電纜長度 影響。隨著電纜長度增加衰減也增加。隨傳輸速率的增加衰減變大。為了優(yōu)化 傳輸?shù)男盘?hào)定義值(definition),傳輸位速率和傳輸功率必須針對(duì)通信通道的長 度調(diào)整。
數(shù)據(jù)位定義值涉及接收工具在接收的信號(hào)連續(xù)譜(continuum)中區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù) 位的功能。由于傳輸線損耗，數(shù)據(jù)位定義值將在傳輸線的長度上衰落(decay)。 在沿線長度的某點(diǎn)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位脈沖衰落到不能與隨機(jī)噪聲異常(anomaly) 區(qū)分開來。使用更低的傳輸位速率，可以延伸可靠通信可以發(fā)生的距離。另夕卜， 在傳輸中使用更大的功率可以延伸這種傳輸距離。
控制傳輸功率的功能是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的特點(diǎn)。這種控制根據(jù)CRU實(shí) 行，并確定RAM和LTU所使用的傳輸?shù)墓β孰娖?。功率電平按照更長的傳輸 距離的要求而增加，對(duì)更短的距離而減少。由于不同的電纜長度和類型可以用 在一個(gè)工程上，因此可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的不同RAM而調(diào)用不同的傳輸功率設(shè)置， RAM所用的功率電平可以與LTU所用的功率電平不同?？梢葬槍?duì)向CRU的前 向傳輸和反向傳輸(離開CRU)而設(shè)置不同的信號(hào)傳輸?shù)墓β省９β试O(shè)置取決 于電纜的通信通道的傳輸特征，長度作為基本特征，但是諸如導(dǎo)體的性質(zhì)之類
的其它特征也影響所要求的功率，并因此影響最佳的設(shè)置。僅通過使用夠用的 能量以確?？煽康耐ㄐ哦皇沁^量的能量，通常對(duì)儲(chǔ)藏能量是有益的。這延長
了在遠(yuǎn)程分布的RAM和LTU中的電池壽命。
在本優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)不同類型和長度的電纜實(shí)驗(yàn)性地確定最佳功率設(shè)置，
對(duì)CRU編程以對(duì)于給定的電纜使用這些設(shè)置。功率設(shè)置獨(dú)立于傳輸頻率可控。 然而，最佳功率設(shè)置對(duì)于不同的傳輸頻率而不同，從而對(duì)CRU編程以識(shí)別對(duì)于 不同的傳輸頻率、以及對(duì)于不同類型和長度的通信通道的不同最佳設(shè)置。
通過儲(chǔ)藏電池能量，系統(tǒng)的產(chǎn)出和成本效率提高到超過從現(xiàn)有技術(shù)可得的 程度。
圖13的圖形和相關(guān)表格圖示了上文所描述的具有兩種不同導(dǎo)體(conductor) 尺寸和結(jié)構(gòu)的電纜的本詢問信號(hào)策略的操作。圖13的圖形描繪了在信號(hào)定義值 的限制下，傳輸位速率和電纜長度的關(guān)系。從這個(gè)比較應(yīng)注意的是電纜結(jié)構(gòu)具 有的對(duì)數(shù)據(jù)傳輸能力的影響。
例如，結(jié)構(gòu)"A，，的28AWG導(dǎo)體將在288米的電纜長度上以7.5兆位每秒 可靠傳輸可辨別的數(shù)據(jù)。比較之下，結(jié)構(gòu)"B"的26AWG導(dǎo)體將在342米的電 纜長度上以相同的傳輸速率可靠傳輸數(shù)據(jù)；54米的延長代表15%的優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)還通過圖14的列表數(shù)據(jù)圖示。此處，系統(tǒng)的能力針對(duì)連接至 陣列中的每個(gè)RAM的地震檢波器信道的數(shù)目被組織為3個(gè)組。具體上，組I的 數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于將8個(gè)地震檢波器模擬信道32連接至單個(gè)RAM的設(shè)備分布矩陣。 組II數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于具有連接至單個(gè)RAM的6個(gè)地震檢波器模擬信道32的設(shè)備矩 陣。組III數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于4信道連接。
參照?qǐng)D1的示意圖，圖14表的TO/電纜(每電纜取出數(shù))列示出了至接收 器線電纜的模擬地震檢波器信道的連接的優(yōu)選的最大數(shù)目。TO間隔(取出間隔) 是沿電纜長度在相鄰模擬連接之間的以米為單位的距離。重量列是以磅為單位 的表中所列的長度的相應(yīng)的電纜的重量。距離/RAM列是接收器線中相鄰RAM 之間以米為單位的空間距離。電纜長度列是以米為單位的相應(yīng)電纜的長度。
對(duì)于8個(gè)采樣頻率值(即，詢問頻率)500Hz、 400Hz等等的8列數(shù)據(jù)，對(duì) 應(yīng)于可以連接至表中所列長度的單個(gè)接收器線的模擬信道32的最大數(shù)目。窗T 奎列對(duì)應(yīng)于對(duì)各自接收器線施加(charging)的傳輸位速率。圖14列出的每接 收器線的特定數(shù)量的模擬信道32涉及相應(yīng)的采樣頻率列和XMIT率行。
圖！描繪了具有接收器線和垂直于接收器線的基線的典型陸地3D地震測(cè)
量。在一些類型的3D測(cè)量中，接收器線之間的距離可以顯著短于沿接收器線的
RAM之間的距離。在這種情況下，在優(yōu)化基線遙感勘測(cè)方面能夠選擇比被選擇 用來優(yōu)化接收器線遙感勘測(cè)的速率更高的傳輸位速率是有利的，因?yàn)檫B接LTU 的電纜段可以比連接RAM的電纜段短得多。因此，CRU對(duì)基線選擇使用適當(dāng) 更高的傳輸速率，獨(dú)立于接收器線傳輸速率設(shè)置它。通過使用更高的傳輸速率， 提高了基線能力，并且在一個(gè)基線通信通道上可以容納更多的信道。在接收器 線通信通道上使用更低的傳輸速率在具體測(cè)量工程中是有益的，因?yàn)樗试S RAM之間的更大的距離，從而使總數(shù)更少的RAM覆蓋給定區(qū)域。
這樣，在本優(yōu)選實(shí)施例中，基線的傳輸速率可以設(shè)置得與接收器線傳輸速 率相比更高、更低或相同。系統(tǒng)設(shè)置將在CRU處的操作者的控制下被使用的傳 輸速率，CRU相應(yīng)地對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備編程。
地震測(cè)量具有空間和時(shí)間的采樣要求，這些要求是局部地質(zhì)、地球物理學(xué) 目標(biāo)、地震噪聲和信號(hào)特征以及其它因素的函數(shù)。在時(shí)間和空間上的采樣密度 要求均受影響并且以相似的方式。具有非常淺的地質(zhì)目標(biāo)的地震測(cè)量通常具有 以相對(duì)高的頻率，例如250Hz,保持信號(hào)的潛能。然而，為了能夠以直至250Hz 成功地對(duì)淺目標(biāo)成像，要求相對(duì)密的空間采樣以及密的時(shí)間采樣。相反，深地 質(zhì)目標(biāo)具有僅保持更低頻率的信號(hào)，例如直至50Hz，的潛能。這樣，對(duì)深目標(biāo) 成像要求更低密度的時(shí)間采樣(以限定直至50Hz)，但是也有益地要求更低密度 的空間采樣。
作為例子，目標(biāo)在非常淺的地質(zhì)層位的第一地震測(cè)量要求以500Hz的高采 樣率(為了保真地保持250Hz信號(hào))的非常密的時(shí)間采樣。為了維持可靠的信 號(hào)定義值，相鄰的RAM之間的短分離距離是合適的。根據(jù)圖14的表，極端的 布局是將單個(gè)接收器線中的1984個(gè)模擬信道連接至LTU的一側(cè)。相應(yīng)地，信號(hào) 傳輸速率(XMIT率)應(yīng)設(shè)置為大約16.25兆位每秒。這些模擬信道沿著136米 的最大單個(gè)電纜長度能夠具有17米的最大取出間隔。僅一個(gè)電纜也能夠在分離 也是最大達(dá)136米的相鄰RAM之間跨越(span)。在每個(gè)取出點(diǎn)，電纜信道斷裂， 地震檢波器組從取出點(diǎn)連接至模擬通道線。單個(gè)模擬通道兩次斷裂，并在相反 方向報(bào)告至各自的RAM，從而陣列中的每個(gè)RAM連接到8個(gè)模擬信道。
在前面的例子中，雖然僅1984個(gè)信道可以沿接收器線連接至LTU的一側(cè)， 如果它連接至LTU的相反一側(cè)，則另1984個(gè)信道可以沿接收器線的延伸連接。
倍的每接收器線的信道數(shù)目。
具有相同設(shè)備的隨后的目標(biāo)在深的地質(zhì)層的測(cè)量可以要求分布在大面積上 的非常稀疏的地下采樣。地震檢波器組之間的長距離和相應(yīng)的RAM之間的寬間
距對(duì)于這樣的測(cè)量可能合適。參照?qǐng)D14，通過將RAM采樣率調(diào)整至大約100Hz 并且設(shè)置傳輸速率為大約3.5兆位每秒；這種低密度測(cè)量能夠在每個(gè)接收器線容 納416個(gè)才莫擬信道(或者如果接收器線連接在LTU的兩側(cè)則為932 )。 RAM能 夠沿線以528米的間隔間隔開，并連接以便每個(gè)RAM僅接收4個(gè)模擬信道。在 這種情況下，沿?cái)?shù)據(jù)電纜的地震檢波器取出間隔可以是最大大約132米。
這樣，本發(fā)明的可調(diào)整的采樣率和信號(hào)傳輸速率，以及每個(gè)RAM的信道 數(shù)目的可變性，使得能夠?qū)τ诟淖兊臏y(cè)量要求實(shí)現(xiàn)設(shè)備投資的優(yōu)化。可變的位 速率直接轉(zhuǎn)化為野外的操作的和后勤的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的傳輸功率控制特點(diǎn)是當(dāng) 優(yōu)化功耗時(shí)用戶具有的另 一個(gè)在改變測(cè)量條件的情況下使數(shù)據(jù)傳輸更有魯棒性 (robust)的工具。按照用在網(wǎng)絡(luò)中的電纜類型和長度，數(shù)據(jù)包傳輸控制使數(shù)據(jù) 包組之間的時(shí)間間隙最小化。這個(gè)益處為測(cè)量人員提供接近100%的電纜的時(shí)間 利用，以及對(duì)于將被加入線中的更多信道可用的額外時(shí)間，從而導(dǎo)致更高的通 信通道限制。
在系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)CRU18軟件編程，以便理解3維地球表面和 地理特點(diǎn)位置，其中既包括自然的也包括人工的，以及地震數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的所 有項(xiàng)目的位置和操作狀態(tài)。CRU軟件理解RAM、接收器線電纜、LTU、基線電 纜和CRU網(wǎng)絡(luò)的配置和相互連接。向系統(tǒng)操作者提供了如圖18所舉例的所有 的這些信息的基本上真實(shí)比例地圖視圖。阿絡(luò)連接可以由操作者在任何時(shí)間或 應(yīng)操作者的要求由軟件自動(dòng)來建立和修改。以這種方式，當(dāng)操作者要求這樣做 時(shí)，所配置的RAM的全集的所希望的子集可以被激活，以便記錄并傳輸?shù)卣饠?shù) 據(jù)。包括4定盤、鼠標(biāo)、觸墊(touchpad)和觸摸屏在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)工具可以作 為工具提供給操作者，以幫助他操縱網(wǎng)絡(luò)，來實(shí)現(xiàn)地球物理目標(biāo)。操作者可以
要求系統(tǒng)軟件優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，以最好地利用單獨(dú)設(shè)備項(xiàng)目的通信能力，來將所 要求的傳輸時(shí)間減少至最小。
在優(yōu)選實(shí)施例中，接收器線的回路(通過使用跳線電纜17聯(lián)結(jié)接收器線的 相鄰對(duì)的端)是推薦實(shí)施的，以便在任何RAM的故障或接收器線電纜中的斷裂 的事件中，至CRU的連接可以通過利用RAM的雙向通信功能來重新建立。在 地圖屏幕上向操作者通知故障，操作者僅需要再引導(dǎo)另外標(biāo)準(zhǔn)化的RAM在相反
的方向通信到達(dá)CRU。這通過再定位在接收器線中的邏輯斷裂來完成。這由圖
15和16的示意示。
圖15示出最初期望的數(shù)據(jù)傳輸路由，其中，沿接收器線R-1將RAM1-6 的數(shù)據(jù)傳輸至LTU 14,。沿接收器線R - 2將RAM 7-12的數(shù)據(jù)傳輸至LTU 142。 雖然RAM6在物理上通過回路17連接至RAM12,但是對(duì)于來自RAM 6和12 的各自的R - 1和R - 2詢問命令傳輸，該回路是斷線(off-line )的。
在設(shè)備陣列已經(jīng)定位并連接后，沒有預(yù)料到的情況導(dǎo)致沿RAM 3和RAM 4 之間的接收器線R-1的信號(hào)連續(xù)性中斷，如圖16的x所示。作為響應(yīng)，本發(fā) 明的操作者在RAM 3終止R - 1詢問命令再傳輸(通過插入邏輯斷裂)，激活來 自RAM 12的R - 2詢問命令，并終止來自RAM 4的R - 2詢問命令。
由于系統(tǒng)的如下兩個(gè)關(guān)鍵方面(1 )數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在RAM的存儲(chǔ)器中，直至 CRU確認(rèn)收到數(shù)據(jù)，以及(2)系統(tǒng)具有在余下的接收器線通信通道上傳輸所有 數(shù)據(jù)的能力，因此傳輸期間接收器線電纜中兩個(gè)通信通道中一個(gè)的故障將不會(huì) 導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。雖然電纜的吞吐能力減半，但是沒有數(shù)據(jù)丟失。
近似地，如果基線損失它的通信通道的一部分，例如由于操作期間物理損 壞，則所有數(shù)據(jù)可以引導(dǎo)(direct)通過余下的通道。靈活性網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)允許這種 對(duì)于未預(yù)料的條件的適應(yīng)性。
數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在LTU(如在RAM那樣)中，該LTU允許當(dāng)?shù)却賯鬏斨罜RU 時(shí)保存數(shù)據(jù)。
由八個(gè)(8)獨(dú)立的通信通道提供基線傳送地震數(shù)據(jù)的能力。除了在克服上 面剛剛描述的一些通道的故障中提供有用的冗余之外，這個(gè)設(shè)計(jì)還便利于物理 障礙兩側(cè)周圍基線能力的分布。這在圖17中圖示?；€需要被連接至障礙兩側(cè) 的接收器線。在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，這將不可避免地要求提供分布在從CRU至最 大程度的將被覆蓋區(qū)域的整條路的兩條完整基線，這是本優(yōu)選實(shí)施例中的不需 要的負(fù)擔(dān)。如圖12所示，使用基線拆分器設(shè)備19,來自CRU的單個(gè)基線的能 力可以被定位在障礙的兩側(cè)。在障礙的遠(yuǎn)側(cè)，基線可以通過使用另一個(gè)基線拆 分器設(shè)備19而被再聯(lián)結(jié)。八個(gè)所選擇的通信通道可以被均勻地展開，每側(cè)四個(gè)， 或者在總數(shù)為八的情況下任意組合。在拆分處沒有被選擇的通道沒有被連接、 并且在障礙周圍沒有被使用。當(dāng)然，在不改變這個(gè)方法的原則的情況下，基線 能夠被設(shè)計(jì)為具有不同于八個(gè)的通信通道數(shù)目。
取代要求從CRU至記錄區(qū)域的邊緣的兩條完整基線，除了在障礙本身處之
外， 一個(gè)就足夠了，這將導(dǎo)致人力和設(shè)備上的巨大節(jié)約。為基線提供可再分
(sub-dividable)的能力的基本概念使其可以實(shí)現(xiàn)。使用高能力基線的現(xiàn)有技術(shù) 系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)這種節(jié)約，并且更易遭受由于設(shè)備故障造成的傳輸能力的總損失。
本優(yōu)選實(shí)施例還提供了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的相互可連接性，以便使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)更靈活 且可適應(yīng)不同的布局要求?；蛘呋€電纜，或者接收器線電纜可以被連接至LTU 的任意端口。 LTU可以連接至任何RAM對(duì)之間的接收器線。物理接收器線可以 在兩端被連接到基線，或者在不同的LTU被連接至相同基線。基線可以被拆分 以及被再聯(lián)結(jié)。接收器線可以用于運(yùn)載基線遙感勘測(cè)。
圖18圖示了本優(yōu)選實(shí)施例的相互連接性對(duì)地震數(shù)據(jù)獲取操作的益處。操作 者在系統(tǒng)軟件的指引下，在給定了障礙的性質(zhì)的條件下，使用區(qū)域的真比例地 圖和地震設(shè)備，以優(yōu)化的方式建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
在這個(gè)例子中，有三種阻礙地震接收器線的所希望的理想網(wǎng)格的布局的物 理障礙。有一條河流流過這個(gè)區(qū)域，高速公路阻斷通路以及一系列沙巖懸崖阻 斷通路。在CRU處的操作者觀察圖18所描繪的地圖。每當(dāng)需要描繪當(dāng)前設(shè)備 配置時(shí)，這幅地圖就改變。由于操作者建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，因此他具有觀察設(shè)備項(xiàng)目關(guān) 于地形的物理特點(diǎn)的確切位置的優(yōu)勢(shì)。他也看到設(shè)備項(xiàng)目的操作性狀態(tài)，例如 是否具體基線和具有RAM的連接到它的接收器線正在指定規(guī)范之內(nèi)操作。他決 定哪個(gè)最好地利用了可用的設(shè)備以建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
操作者已經(jīng)選擇在高速公路之南建立分離的基線，以便通過限制高速公路 上的工人和電纜的數(shù)量來降低安全方面的擔(dān)憂。他也選擇建立向北的基線，并 且將它多次拆分， 一部分停在懸崖下，另一部分在最容易的點(diǎn)爬上懸崖，其中 它 一次又一次地劃分以利用地形學(xué)。
在區(qū)域的NE角，操作者選擇使用具有單獨(dú)作為中繼器使用的RAM的、以 及沒有地震檢波器連接至這些RAM的接收器線電纜。此處，接收器線電纜已經(jīng) 用于運(yùn)載基線遙感勘測(cè)，因而起著僅具有兩個(gè)通信通道的基線的作用。在電纜 的這個(gè)區(qū)間的末端的LTU在該區(qū)域的最NE端處將接收器線與RAM相聯(lián)結(jié)。 這說明了 RAM可以起的雙重作用，即，純粹作為中繼器以克服距離限制，以及 作為關(guān)于地震檢波器陣列的數(shù)據(jù)獲取設(shè)備。另外，雖然具有的通信通道數(shù)目減 少，但是接收器線電纜的代替基線電纜的能力是增加系統(tǒng)靈活性從而提高生產(chǎn) 力的另一個(gè)特點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不具備這些功能。
跳線電纜17用于連接接收器線電纜的段以便在接收器線對(duì)的端創(chuàng)建回路。 這不僅使接收器線延長，而且可以提供替代的傳輸路徑，該替代的傳輸路徑可 以用于克服電纜斷裂及接收器線對(duì)中RAM的一個(gè)的故障。
這樣，在軟件提供的地圖視圖和布局工具的幫助下，操作者可以設(shè)計(jì)出用
來獲取地震數(shù)據(jù)的最實(shí)用且有成本效率的方式。由于從每個(gè)RAM至CRU有多 條路徑可用，這使得在設(shè)備損壞或故障的情況下不需要重新配置就可以連續(xù)作 業(yè)，因此網(wǎng)絡(luò)的靈活性改進(jìn)了配置的方便與安全，而且提高了配置后的生產(chǎn)力。
圖18描繪了 CRU和網(wǎng)絡(luò)中典型的RAM,該RAM與CRU分離，并且通 過具有一系列LTU的基線電纜、以及具有數(shù)個(gè)介入(intervening) RAM的接收 器線來連接到CRU。所有地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的希望的目標(biāo)是由網(wǎng)絡(luò)中所有 RAM記錄幅度采樣，所有這些都在精確相同時(shí)刻有效。然而，如果可以得到一 種得知關(guān)于每個(gè)RAM的變化的實(shí)際采樣時(shí)間的手段，并且提供在理想的采樣時(shí) 間計(jì)算幅度的可能值的手段，則不需要實(shí)際上同時(shí)對(duì)幅度采樣。本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例包括實(shí)現(xiàn)上面陳述的采樣目標(biāo)的獨(dú)特手段。
本發(fā)明的方法認(rèn)識(shí)到有兩種類型的誤差會(huì)導(dǎo)致幅度采樣的時(shí)間不同于所意 圖的理想時(shí)間。第一種類型的誤差包括隨著詢問命令從CRU經(jīng)介入網(wǎng)絡(luò)元素 系列至RAM的行程，由網(wǎng)絡(luò)中的連續(xù)延遲導(dǎo)致的那些。第二種類型的誤差發(fā)生 在RAM之內(nèi)。
基線電纜、LTU、接收器線電纜、和介入RAM中的傳輸延遲都促使 (contribute) 了第一種類型的誤差。這些延遲或者可以在地震測(cè)量之前在實(shí)驗(yàn) 室中物理量測(cè)，并且針對(duì)每種類型的網(wǎng)絡(luò)元素在CRU系統(tǒng)軟件中以表格列出， 或者在有意施加詢問命令再傳輸?shù)难舆t的情況下，可以通過系統(tǒng)軟件計(jì)算。對(duì) CRU編程，以便對(duì)于給定的網(wǎng)絡(luò)配置簡單相加這些可以預(yù)計(jì)的延遲，從而對(duì)于 網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)RAM計(jì)算總的可以預(yù)計(jì)的傳輸延遲。這個(gè)預(yù)計(jì)的值等同于從詢問 命令自CRU發(fā)送的時(shí)間直至給定的RAM在記錄時(shí)間段的開始針對(duì)它的信道進(jìn) 行相應(yīng)的啟始幅度采樣的時(shí)間之間的總延遲。
在本優(yōu)選實(shí)施例中，在進(jìn)行了地震記錄的第一次采樣之后，按照RAM自 身的內(nèi)部時(shí)鐘，RAM繼續(xù)以等同于編程的采樣時(shí)間段，例如每2ms，的時(shí)間增 量來進(jìn)行采樣。RAM內(nèi)部時(shí)鐘可以是相對(duì)低功率并且易于漂移(drift - prone ) 的時(shí)鐘，諸如具有例如2.5份(parts)每百萬(PPM)的漂移的溫度補(bǔ)償晶體振 蕩器(TCXO)。然而，CRU中的系統(tǒng)主時(shí)鐘更精確得多、消耗功率也大得多。 通常它可以具有諸如0.02PPM的漂移率。系統(tǒng)主時(shí)鐘可以使用諸如來自GPS時(shí)
鐘的外部時(shí)間源來周期性地校正。
在進(jìn)行下一次采樣之前，免除RAM對(duì)接收來自CRU的各個(gè)和每個(gè)詢問命 令的依賴，具有在系統(tǒng)效率方面的優(yōu)勢(shì)，以及在從CRU至RAM的傳輸中零星 誤差的情況下防止誤差的優(yōu)勢(shì)，這也是本發(fā)明的新特點(diǎn)。
隨著RAM在記錄時(shí)間段，按照它的時(shí)鐘比如每2ms,在啟始采樣之后進(jìn)行 幅度采樣，由于在它的時(shí)鐘中增加積累誤差因此采樣會(huì)逐漸從意圖的采樣時(shí)間 漂離。如果不使用本優(yōu)選實(shí)施例的方法，當(dāng)記錄時(shí)間段的長度很大時(shí)，誤差會(huì) 變得很大，以至于無效及返回?zé)o用的幅度數(shù)據(jù)。圖19示意了啟始采樣時(shí)間和后 來的采樣時(shí)間之間的時(shí)鐘漂移誤差的積累。
以作為本優(yōu)選實(shí)施例的方法的下面所述的方式，可以監(jiān)視這個(gè)RAM時(shí)鐘漂移。
1. 按照預(yù)確定的詢問命令的接收進(jìn)度，例如每100次接收，在記錄時(shí)間段 開始時(shí)以第 一詢問命令開始，RAM周期性地存儲(chǔ)它的時(shí)鐘時(shí)間。
2. 在記錄時(shí)間段結(jié)束時(shí)，或當(dāng)CRU請(qǐng)求時(shí)，RAM將它的存儲(chǔ)的時(shí)鐘時(shí)間 的表發(fā)送回CRU。
間，并且知道關(guān)于RAM的總的可預(yù)計(jì)延遲，建構(gòu)了關(guān)于由RAM時(shí)鐘時(shí)間比 (versus )主時(shí)鐘時(shí)間的值組成的RAM時(shí)鐘的漂移曲線。
任何在傳輸中出問題并因而沒有被RAM接收的詢問命令將把它的計(jì)數(shù)減 一并引起漂移曲線中的診斷位移(diagnostic shift )。除非傳輸誤差極大，本方法 包括了這樣的詢問命令傳輸誤差的檢測(cè)和校正。
使用關(guān)于每個(gè)RAM的每個(gè)信道的漂移曲線和總預(yù)計(jì)延遲，CRU計(jì)算每個(gè) RAM進(jìn)行它的幅度采樣的實(shí)際時(shí)間。圖20示意了兩組時(shí)間，在代表性的模擬 地震波形上標(biāo)記出的希望的時(shí)間和實(shí)際時(shí)間。實(shí)際采樣提供了按照主時(shí)鐘估算 在意圖的采樣時(shí)間的幅度的基礎(chǔ)。簡單回歸或曲線擬合方法可被用于計(jì)算在意 圖的時(shí)間的估算的幅度值?；蛘撸梢允褂迷诒绢I(lǐng)域眾所周知的更精致的方法， 諸如(sinX) /X或最佳最小均方誤差(LSME)插值濾波。這樣，CRU針對(duì)每 個(gè)所記錄信道計(jì)算對(duì)于理想意圖的采樣時(shí)間的幅度值，有效地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
如果記錄時(shí)間段的持續(xù)很短，例如10秒，則計(jì)算RAM時(shí)鐘的漂移可能是 最不重要的。對(duì)于很長的記錄時(shí)間段，諸如300秒或更長，則這是重要的，因 此在諸如震動(dòng)源滑掃(Vibroseis Slip-Sweep)之類的方法要求的連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)記
錄的實(shí)施中，這是無價(jià)的。
如果在窗口 (例如<0.2ms)之內(nèi)RAM時(shí)鐘的相對(duì)漂移量是不明顯的，則 在相對(duì)短的持續(xù)時(shí)間，例如10秒，的時(shí)間窗口上計(jì)算的關(guān)于信道的平均時(shí)間誤 差可以用于時(shí)移(time-shift)這個(gè)窗口之內(nèi)的所有幅度采樣。
對(duì)于記錄系統(tǒng)中許多RAM的每一個(gè)，RAM時(shí)鐘漂移是不同的，這些不同 的RAM時(shí)鐘漂移表明要在不同時(shí)間進(jìn)行的對(duì)于不同RAM的原始幅度采樣。 在這方面本發(fā)明中記錄系統(tǒng)是異步系統(tǒng)，而不是現(xiàn)有技術(shù)中的同步系統(tǒng)。另夕卜， 詢問命令傳輸中有意施加的延遲也對(duì)系統(tǒng)的異步性質(zhì)有所貢獻(xiàn)(同時(shí)允許沿基 線和接收器線的數(shù)據(jù)吞吐量最大化)。
校正時(shí)間釆樣的新方法使異步系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在效果上是同步的所希望的采 樣。因?yàn)橄到y(tǒng)起初是異步的，因此它能夠?qū)崿F(xiàn)同步系統(tǒng)不可能實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)和系 統(tǒng)效率。
僅僅作為示例，本發(fā)明不限于此。根據(jù)本發(fā)明所公開的內(nèi)容，替代的實(shí)施例和 操作技術(shù)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。因此，在不背離本發(fā)明權(quán)利要 求的精神的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1. 一種記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，包括如下步驟a. 生成陸地傳輸?shù)牡卣饻y(cè)量事件；b. 由多個(gè)物理上間隔開的傳感器探測(cè)所述事件的地震反射，所述多個(gè)傳感器包括一個(gè)或多個(gè)第一傳感器以及一個(gè)或多個(gè)第二傳感器；c. 由所述傳感器生成對(duì)應(yīng)于所述地震反射的相應(yīng)第一和第二傳感器信號(hào)；d. 將所述第一和第二傳感器信號(hào)沿相應(yīng)的信號(hào)信道傳輸至相應(yīng)的第一和第二信號(hào)處理模塊，該第一和第二信號(hào)處理模塊提供選擇性地可變的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸頻率；以及e. 由所述第一和第二信號(hào)處理模塊將對(duì)應(yīng)于所述地震反射的第一和第二數(shù)字信號(hào)傳輸至信號(hào)記錄系統(tǒng)，所述第一和第二數(shù)字信號(hào)由所述第一和第二信號(hào)處理模塊以從作為關(guān)于在所述第一和第二信號(hào)處理模塊之間的數(shù)字信號(hào)載波的物理特性的函數(shù)的預(yù)定頻譜中自動(dòng)選擇的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)頻率進(jìn)行傳輸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求2的記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，其中，所述第一和第二傳感器信號(hào)是數(shù)字傳感器信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，其中，所述第一和第二數(shù)字信號(hào)以作為相應(yīng)數(shù)字信號(hào)載波的長度的函數(shù)所選擇的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)頻率進(jìn)行 傳輸。
4. 一種記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，包括下述步驟a. 生成陸地傳輸?shù)牡卣饻y(cè)量事件；b. 由多個(gè)物理上間隔開的傳感器探測(cè)所述事件的地震反射，所述多個(gè)傳感器包括一個(gè)或多個(gè)第一傳感器以及一個(gè)或多個(gè)第二傳感器；c. 由所述傳感器生成對(duì)應(yīng)于所述地震反射的相應(yīng)第一和第二傳感器信號(hào)；d. 將所述第一和第二傳感器信號(hào)沿相應(yīng)的信號(hào)信道傳輸至相應(yīng)的第一和第二信號(hào)處理模塊，該第一和第二信號(hào)處理模塊提供選擇性地可變的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸頻率；以及e. 由所述第一和第二信號(hào)處理模塊將第一和第二數(shù)字信號(hào)傳輸至信號(hào)記 錄系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)于所述地震反射的所述第 一和第二數(shù)字信號(hào)由所述第 一和第二信 號(hào)處理模塊以從作為傳感器信號(hào)信道的總體數(shù)量的函數(shù)的預(yù)定數(shù)據(jù)位頻譜中 選擇的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位速率進(jìn)行傳輸，該傳感器信號(hào)信道將傳感器信號(hào)經(jīng)由所述信 號(hào)處理模塊傳輸?shù)剿鲇涗浵到y(tǒng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，其中所述第一和第二傳 感器信號(hào)是數(shù)字傳感器信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，其中所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位速率是手動(dòng)選^^的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4的記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，其中所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位速 率是自動(dòng)選擇的。
8. —種記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，包括下述步驟a. 生成陸地傳輸?shù)牡卣饻y(cè)量事件；b. 由多個(gè)物理上間隔開的傳感器探測(cè)所述事件的地震反射，所述多個(gè)傳 感器包括一個(gè)或多個(gè)第 一傳感器以及一個(gè)或多個(gè)第二傳感器；c. 由所述傳感器生成對(duì)應(yīng)于所述地震反射的相應(yīng)第一和第二傳感器信d. 將所述第一和第二傳感器信號(hào)沿相應(yīng)的信號(hào)信道傳輸至相應(yīng)的第一和 第二信號(hào)處理模塊，該第 一 和第二信號(hào)處理模塊提供選擇性地可變的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 傳輸頻率；e. 由所述第一和第二信號(hào)處理模塊處理所述第一和第二傳感器信號(hào)，從 而以選擇性地變化的數(shù)據(jù)位速率傳輸對(duì)應(yīng)于所述地震反射的第 一和第二數(shù)字 數(shù)據(jù)信號(hào)；f. 由相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)載波將所述第一信號(hào)處理模塊鏈接到所述第二信號(hào) 處理模塊并將所述第二信號(hào)處理模塊鏈接到地震記錄系統(tǒng)；g. 作為相應(yīng)鏈接的數(shù)字信號(hào)載波的物理特性的預(yù)定函數(shù)而選擇用于所述 第一和第二信號(hào)處理模塊的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位速率；以及h. 以所述選擇的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位速率沿著將所述第二信號(hào)處理模塊鏈接到所 述地震記錄系統(tǒng)的所述數(shù)字信號(hào)載波而將第一和第二數(shù)字lt據(jù)信號(hào)傳輸?shù)剿?述信號(hào)記錄系統(tǒng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，其中所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位速 率選擇是手動(dòng)操作者函數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8的記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，其中所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位 速率選擇是包括所述信號(hào)記錄系統(tǒng)的中央處理單元的自動(dòng)控制函數(shù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8的記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，其中所述第一和第二 傳感器信號(hào)是數(shù)字信號(hào)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8的記錄地震測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，其中用于所述第一和第二信號(hào)處理模塊的所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位速率是作為相應(yīng)鏈接的數(shù)字信號(hào)載波長 度的函數(shù)而被選擇的。
全文摘要
一種地震測(cè)量系統(tǒng)，具有用來獲取地震信號(hào)并經(jīng)由排列在接收器線和基線矩陣中的電纜、其它RAM、和線分接頭單元(LTU)的網(wǎng)絡(luò)與中央記錄系統(tǒng)(CRU)通信的遠(yuǎn)程獲取模塊(RAM)。每個(gè)RAM循環(huán)地將模擬信號(hào)值轉(zhuǎn)換為數(shù)字的，形成數(shù)據(jù)包。詢問命令從CRU發(fā)出，由介入LTU和RAM以策略延遲而被中繼，由RAM接收。每個(gè)命令均導(dǎo)致RAM傳輸數(shù)據(jù)包。設(shè)置策略延遲，以使線的傳輸能力能被最好地利用。傳輸?shù)墓β屎皖l率是由CRU可選擇的，以優(yōu)化性能。電纜包含多個(gè)通信對(duì)。RAM和CRU之間的網(wǎng)絡(luò)路徑從CRU建立，并在故障情況下被改變。所有類型的網(wǎng)絡(luò)元件都是可以相互連接的。所記錄的采樣是同步的。
文檔編號(hào)G01V1/22GK101387707SQ20081014412
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月4日
發(fā)明者唐納德·G·張伯倫 申請(qǐng)人:Geo-X系統(tǒng)有限公司