專利名稱：無(wú)線探測(cè)地震的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及探測(cè)地震儀(seismograph),具體地涉及地震勘探(seismic survey)系統(tǒng)，其中通過無(wú)線方式發(fā)送來自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明考慮無(wú)線地讀出地震陣列，甚至在快速地重復(fù)振動(dòng)能量源勘探的情況，而不積壓(backlog)數(shù)據(jù)或者延遲勘探進(jìn)程。
背景技術(shù)：
自然資源探測(cè)公司和其他機(jī)構(gòu)通常利用地震探測(cè)來形成地下地質(zhì)(subsurfacegeologic)結(jié)構(gòu)的圖像。這些圖像被用來確定對(duì)石油和天然氣開鉆的最佳位置，并且計(jì)劃和監(jiān)視其他應(yīng)用中改進(jìn)的資源回收率(recovery)規(guī)劃。地震勘探也可用于石油探測(cè)以外的各種環(huán)境中，例如，查找地下水的位置和規(guī)劃道路建設(shè)。地震勘探通常通過在地面上(通常在一條線上或者以矩形或者其他幾何形的柵格)放置振動(dòng)傳感器(加速器或者稱作“地震檢波器”的速度傳感器)的陣列來進(jìn)行。振動(dòng)或者通過爆炸物或者通過諸如振動(dòng)能量源之類的機(jī)械設(shè)備或者落重法(weight drop)來產(chǎn)生。來自能量源的振動(dòng)通過土地、采取不同的路徑、從地下中的不連續(xù)面間斷面(discontinuity)的折射和反射來傳播,并且通過振動(dòng)傳感器的陣列來檢測(cè)。來自傳感器的信號(hào)或者被單獨(dú)的電子裝置放大和數(shù)字化，或者在“數(shù)字”傳感器的情況下被內(nèi)部地放大和數(shù)字化。通過記錄土地的自然振動(dòng)也可以被動(dòng)地進(jìn)行勘探。來自眾多傳感器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)連同關(guān)于勘探和能量源的相關(guān)信息一起最終被記錄在存儲(chǔ)媒質(zhì)上，例如磁帶、或者磁盤或者光盤、或者其他存儲(chǔ)器設(shè)備。能量源和/或有效的傳感器被重新安置，并且所述處理繼續(xù)，直到獲取繁多的地震記錄以完成地震勘探為止。來自勘探的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)上被處理，以便生成有關(guān)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的期望信息。通常，隨著更多傳感器被使用，被更緊密地放置，并且覆蓋更寬廣的范圍，得到的圖像的質(zhì)量將增加。在幾平方公里內(nèi)測(cè)量的范圍上延伸的地震勘探中使用數(shù)千個(gè)傳感器已經(jīng)變得普通。數(shù)百公里的電纜可以平放在地面上并且被用來連接這些傳感器。大量的工人、電動(dòng)車輛以及直升機(jī)通常被用來部署和找回這些電纜。探測(cè)公司通常樂于使用更多更緊密放置在一起的傳感器來進(jìn)行勘探。然而，另外的傳感器需要甚至更多的電纜，從而增加了勘探的成本?？碧匠杀九c傳感器數(shù)量之間的經(jīng)濟(jì)折衷通常需要勘探質(zhì)量的妥協(xié)。除了后勤成本，電纜會(huì)引起可靠性問題。除了搬運(yùn)引起的正常磨損，電纜通過被動(dòng)物、車輛、雷擊和其他問題損壞。相當(dāng)多的野外(field)時(shí)間被花費(fèi)在發(fā)現(xiàn)并修理故障電纜問題。額外的后勤努力也增加到對(duì)勘探的環(huán)境影響，在其他事情當(dāng)中，也增加到勘探的成本或者對(duì)一些環(huán)境敏感的區(qū)域取消勘探。因此，在本領(lǐng)域中需要提供改進(jìn)的用于無(wú)線地震數(shù)據(jù)獲取的系統(tǒng)和方法。如從下列公開將會(huì)理解，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法解決了與地震數(shù)據(jù)獲取有關(guān)的這些、和多個(gè)其他問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)獲取模塊來獲取地震數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，所述數(shù)據(jù)獲取模塊被配置成收集地震數(shù)據(jù)并且將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到中央記錄和控制系統(tǒng)。因此本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)獲取模塊的無(wú)電纜布局以及地震數(shù)據(jù)的無(wú)線讀出。使用數(shù)據(jù)獲取模塊的無(wú)電纜布局由于幾個(gè)原因而優(yōu)越于使用電纜通信的傳統(tǒng)系統(tǒng)。例如，無(wú)電纜系統(tǒng)不易受到由于磨損、動(dòng)物、雷擊等引起的損壞。另外地，無(wú)電纜系統(tǒng)能夠容易地跨河流、公路或者其他障礙物而放置，然而，使用電纜的地震勘探系統(tǒng)在這些區(qū)域中卻難以實(shí)現(xiàn)。而且，基于電纜的地震勘探需要相對(duì)大量的車輛和人力來運(yùn)輸和安放跨距幾平方公里的電纜。無(wú)線地捕捉數(shù)據(jù)的能力也是潛在的優(yōu)勢(shì)。例如，當(dāng)單根電纜損壞時(shí)，可能丟失來自位于被損壞電纜的遠(yuǎn)處末端的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取模塊的所有數(shù)據(jù)。該類問題不存在于無(wú)線發(fā)送地震數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中。具體地，使用為更可靠的系統(tǒng)潛在提供的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來改道發(fā)送(reroute)數(shù)據(jù)更可行。某些建議的無(wú)電纜和/或無(wú)線地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)需要人工讀出或者否則涉及導(dǎo)致地震勘探處理的延遲的讀出過程。已經(jīng)意識(shí)到，以避免積壓數(shù)據(jù)或者延遲勘探處理的方式從無(wú)線陣列中提供數(shù)據(jù)的捕捉是相當(dāng)重要的。也就是，如果能夠不延遲勘探處理(例如，不延遲隨后的地震事件)而完成數(shù)據(jù)捕捉，則系統(tǒng)可以更有效并低廉地操作。傳統(tǒng)地，勘探處理包括在地面上放置振動(dòng)傳感器的陣列(稱作加速計(jì)或者地震檢波器的速度傳感器)，通常覆蓋幾平方公里。然后，振動(dòng)/地震事件可以通過陸地傳播并且被這些傳感器檢測(cè)。處理單元捕捉并分析來自傳感器的信號(hào)。最常用的，通過兩種方法之一會(huì)引起地震事件。第一種，可以使用爆炸物來產(chǎn)生陸地的振動(dòng)?？商鎿Q地，可以使用振動(dòng)能量源車輛。振動(dòng)能量源車輛是一種被設(shè)計(jì)來在地面產(chǎn)生振動(dòng)的車輛。通常，振動(dòng)能量源車輛將在短時(shí)間段內(nèi)(例如，十五或者二十秒)在一個(gè)位置上產(chǎn)生振動(dòng)。然后，車輛可以移動(dòng)到附近的另一位置并且立即開始產(chǎn)生另一振動(dòng)。在每一振動(dòng)事件之間可能僅有幾秒。該處理可能持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，直到獲取了期望數(shù)量的地震數(shù)據(jù)為止。就設(shè)備和人力的所需量來說，該勘探過程非常昂貴，因此測(cè)量處理的任何延遲成本非常高。因此，將會(huì)理解，對(duì)于整個(gè)勘探，地震數(shù)據(jù)最好或者被本地地存儲(chǔ)，或者相反，例如以足以適應(yīng)振動(dòng)源的操作的速率毫無(wú)延遲地被傳送到中央存儲(chǔ)系統(tǒng)。除了上述項(xiàng)，存在許多被認(rèn)為有助于提供商業(yè)上期望的無(wú)線地震勘探系統(tǒng)的屬性。這些屬性包括下列I.該系統(tǒng)成本應(yīng)當(dāng)近似于或者小于有線系統(tǒng)的成本。2.該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在不平坦地形中和障礙物周圍或者之上進(jìn)行，跨越以平方公里測(cè)量的范圍。3.該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)全世界范圍可用，而沒有復(fù)雜的無(wú)線許可問題。4.功耗應(yīng)當(dāng)足夠低，從而搬運(yùn)和替換電池不會(huì)引起不適當(dāng)?shù)暮笄趩栴}。5.地震數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)可用于接近實(shí)時(shí)的檢查，以便確保質(zhì)量，并且避免重復(fù)一些或者全部地震數(shù)據(jù)獲取的需要。6.該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠按比例增加到數(shù)千個(gè)傳感器。7.該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足當(dāng)代有線系統(tǒng)的技術(shù)性能規(guī)范。本發(fā)明的各個(gè)方面涉及無(wú)線傳輸協(xié)議，以便能夠不延遲地震勘探來捕捉來自地震陣列的地震數(shù)據(jù)。在這點(diǎn)上，將要注意，振動(dòng)傳感器的陣列產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量可能非常大。例如，如果每個(gè)振動(dòng)傳感器以每個(gè)取樣24比特的分辨率每秒獲取500個(gè)取樣，則每個(gè)傳感器的取樣大小是每秒12000比特。對(duì)于20秒振動(dòng)(即，地震事件)，得到的取樣大小是每個(gè)傳感器240K比特。對(duì)于排列成包含成百或者更多個(gè)傳感器的線或者串的多個(gè)傳感器來說，這是非常難得的。而且，多條線或者串可以平行地布置，以便定義覆蓋期望地理范圍的傳感器的陣列。對(duì)于利用1000個(gè)傳感器的地震勘探，對(duì)于每一地震事件可以生成240，000，000比特?cái)?shù)據(jù)。因此，由于有限的帶寬，以足以跟上地震事件的速率將所有數(shù)據(jù)從傳感器無(wú)線傳送到
中央記錄系統(tǒng)可能有問題。在本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)中，單獨(dú)的數(shù)據(jù)獲取模塊將地震數(shù)據(jù)發(fā)送到相鄰或者附近的相鄰模塊，該相鄰模塊接著將接收到的地震數(shù)據(jù)與其自己的數(shù)據(jù)中繼到其他模塊。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送的該處理繼續(xù)，直到數(shù)據(jù)到達(dá)線抽頭或者中央記錄和控制系統(tǒng)。這種布置在幾個(gè)原因上是令人期望的。首先，由于數(shù)據(jù)獲取模塊僅將數(shù)據(jù)發(fā)送到附近的模塊，而不是直接到中央位置，因此可以利用相對(duì)低的功率傳輸。功率節(jié)省使得模塊不需天池替換而操作更長(zhǎng)時(shí)間，并且/或者使用更小容量的電池進(jìn)行操作。另外，低功率傳輸允許利用更少的信道(或者容納更大數(shù)量的獲取模塊的可用信道)，因?yàn)樗鼈兛梢栽诓煌秶年嚵兄袥]有干擾地被重新使用。另外，低功率信號(hào)的使用可以使用基于信號(hào)強(qiáng)度的技術(shù)來增加模塊位置信息。然而，將會(huì)理解，使如上所述的這種串行數(shù)據(jù)傳送與期望讀出率和諧是個(gè)問題。通過此處陳述的本發(fā)明解決了這些潛在的沖突目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供這樣一種地震陣列，該地震陣列能夠以一足以避免延遲振動(dòng)能量源的操作的速率使用串行數(shù)據(jù)傳送來無(wú)線地讀出陣列。如上所述，振動(dòng)能量源通常振動(dòng)幾秒來定義地震事件，然后移動(dòng)到另一位置并且立即再次開始振動(dòng)?？梢詢H大約幾秒，例如20-30秒來重復(fù)該循環(huán)。人們期望以串行方式將得到的地震數(shù)據(jù)讀出到基站等，從而每個(gè)模塊僅需要與相鄰或者附近的相鄰模塊進(jìn)行通信，并且可以使用低發(fā)送功率。然而，串行數(shù)據(jù)傳送通常涉及數(shù)據(jù)傳輸率需求，對(duì)于特定的整個(gè)陣列讀出時(shí)間，作為串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的長(zhǎng)度的函數(shù)。本發(fā)明的目前方面提供了一種方法和設(shè)備(“實(shí)體”)，涉及提供用于獲取與重復(fù)的振動(dòng)能量源的操作對(duì)應(yīng)的地址數(shù)據(jù)的陣列。結(jié)合定義至少一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑用以讀出地震數(shù)據(jù)的陣列，提供一種讀出機(jī)制。該讀出機(jī)制被操作來以一足以避免延遲振動(dòng)能量源的操作的速率讀出陣列。例如，該讀出機(jī)制可被操作來在只是大約20秒內(nèi)讀出包括多個(gè)模塊(例如，大于大約10個(gè)模塊)的串行數(shù)據(jù)傳輸路徑。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，特定的串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的不止一個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊可以同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。如上所述，串行數(shù)據(jù)傳輸路徑是令人期望的，但是可能導(dǎo)致增加的數(shù)據(jù)傳輸率的需求。為了解決該潛在的問題，串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的不止一個(gè)模塊可以同時(shí)發(fā)送，例如，通過利用適當(dāng)?shù)膹?fù)用機(jī)制來避免干擾。因此，根據(jù)本發(fā)明的本方面的實(shí)體包括提供包括至少一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的陣列，其中數(shù)據(jù)在多個(gè)模塊之間被連續(xù)地傳送路由到基站或其他收集點(diǎn)；和操作所述陣列，使得串行數(shù)據(jù)傳輸路徑上的多個(gè)模塊的至少兩個(gè)同時(shí)發(fā)送。以這種方式，對(duì)單獨(dú)的發(fā)送機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更高的占空比，從而得到提高的讀出效率。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，地震陣列的特定串行數(shù)據(jù)傳輸路徑上的不同模塊使用不同的發(fā)送頻率。再者，串行數(shù)據(jù)傳輸路徑是令人期望的，但是可能會(huì)引起與陣列讀出率相關(guān)的某些問題。這些問題可以通過在單條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中使用多個(gè)頻率來解決，例如考慮頻分復(fù)用。根據(jù)本發(fā)明目前方面的相應(yīng)實(shí)體包括提供包括至少一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的陣列，具有多個(gè)模塊；和操作所述陣列，使得串行數(shù)據(jù)傳輸路徑上的第一模塊以第一頻率發(fā)送，串行數(shù)據(jù)傳輸路徑上的第二模塊以不同于第一頻率的第二頻率發(fā)送。例如，不同的頻率可以被分配到彼此同時(shí)發(fā)送的模塊的接收范圍內(nèi)的所有模塊。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，與地震陣列的串行數(shù)據(jù)傳輸路徑相關(guān)地實(shí)施多個(gè)復(fù)用機(jī)制。例如，每個(gè)復(fù)用機(jī)制可以考慮串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的發(fā)送機(jī)的并列操作，從而能夠沒有不適當(dāng)?shù)母蓴_來提高讀出率。在一種實(shí)施中，與串行數(shù)據(jù)傳輸路徑相關(guān)地使用時(shí)分復(fù)用和
頻分復(fù)用兩者。例如，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用，使得串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的僅一半(或者三分之一、四分之一等)的發(fā)送機(jī)以任何定義的時(shí)間間隔進(jìn)行發(fā)送。同時(shí)進(jìn)行發(fā)送的這些發(fā)送機(jī)(或者同時(shí)進(jìn)行發(fā)送并且在路徑中的接收器的接收范圍內(nèi)的至少那些發(fā)送機(jī))可被分配不同的頻道和/或可以利用諸如碼分復(fù)用的其他復(fù)用機(jī)制。在陣列中存在多條串行路徑的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)所述復(fù)用以便避免路徑間的干擾。為了便于從地震數(shù)據(jù)獲取模塊的陣列捕捉地震數(shù)據(jù)同時(shí)避免地震勘探處理中的延遲，可以期望提供從利用公共無(wú)線串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的大量獲取模塊同步地傳輸?shù)卣饠?shù)據(jù)，用以報(bào)告地震數(shù)據(jù)。也就是，沿著由大量獲取模塊定義的串行數(shù)據(jù)傳輸路徑，第一子組的獲取模塊可被操作來將地震數(shù)據(jù)同時(shí)地發(fā)送到第二子組的獲取模塊。這樣的結(jié)構(gòu)可以考慮將地震數(shù)據(jù)從大量上游獲取模塊同時(shí)傳送到更接近數(shù)據(jù)收集點(diǎn)(例如，線抽頭或基站)放置的大量下游獲取模塊。例如，串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的每個(gè)其他獲取模塊可操作來在第一時(shí)間間隔期間將地震數(shù)據(jù)發(fā)送到相鄰的下游獲取模塊。類似地，當(dāng)下游獲取模塊從相鄰的上游模塊接收數(shù)據(jù)時(shí)，下游模塊可以在第二間隔期間發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)和/或附加的地震數(shù)據(jù)。因此，通過重復(fù)所述處理，多組地震數(shù)據(jù)可以從多個(gè)獲取模塊被逐步地同時(shí)傳送到一個(gè)或多個(gè)基站和/或中央記錄和控制系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)這種從多個(gè)獲取模塊同時(shí)傳送地震數(shù)據(jù)，本發(fā)明的一方面提供一種發(fā)送地震數(shù)據(jù)的實(shí)體。所述實(shí)體包括將多個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊放置在一陣列中，其中每個(gè)獲取模塊可操作來與該陣列中的至少一個(gè)其他獲取模塊進(jìn)行無(wú)線通信。因此，獲取模塊之間的這種通信考慮通過陣列來定義數(shù)據(jù)傳輸?；颈惶峁﹣聿僮餍缘亟邮諄碜躁嚵兄械闹辽僖粋€(gè)獲取模塊的地震數(shù)據(jù)。在這點(diǎn)上，基站與數(shù)據(jù)傳輸路徑無(wú)線通信。為了發(fā)送來自多個(gè)獲取模塊的地震數(shù)據(jù)，所述實(shí)體還包括首先在第一傳輸周期期間將第一地震數(shù)據(jù)從第一子組的獲取模塊的至少第一模塊發(fā)送到第二子組的獲取模塊的至少第一模塊。在第一傳輸周期之后，第一地震數(shù)據(jù)可被在第二傳輸周期期間從第二子組的獲取模塊的第一模塊發(fā)送到第一子組的獲取模塊的第二模塊。在這點(diǎn)上，第一組的地震數(shù)據(jù)可以通過朝向基站的數(shù)據(jù)傳輸路徑來中繼。為了向基站發(fā)送數(shù)據(jù)，在每個(gè)發(fā)送步驟期間，各個(gè)獲取模塊可以將地震數(shù)據(jù)發(fā)送到位于更接近基站的另一數(shù)據(jù)獲取模塊。在這點(diǎn)上，數(shù)據(jù)可被從遠(yuǎn)程放置的獲取模塊中繼到更接近基站放置的獲取模塊。而且，位于基站的傳輸范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)獲取模塊可以將地震數(shù)據(jù)發(fā)送到基站。為了重新發(fā)送從第一子組的第一模塊接收的第一地震數(shù)據(jù)，第二子組的第一模塊可操作來將附加的地震數(shù)據(jù)(即，由第二子組的第一模塊生成)附加到第一子組的第二模塊。在這點(diǎn)上，在每個(gè)發(fā)送步驟期間，附加的數(shù)據(jù)可被附加到從遠(yuǎn)程放置的數(shù)據(jù)獲取模塊接收的地震數(shù)據(jù)。因此，對(duì)于每一子組的附加模塊可以重復(fù)第一子組的獲取模塊和第二子組的獲取模塊之間的第一和第二發(fā)送步驟，直到基站接收到來自多個(gè)獲取模塊的所有地震數(shù)據(jù)為止。在任何結(jié)構(gòu)中，每個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來響應(yīng)地震事件而生成地震數(shù)據(jù)。在振動(dòng)能量源的情況下，事件可以持續(xù)幾秒(例如，20秒)。因此，可以期望在地震事件結(jié)束之前開始數(shù)據(jù)傳輸。也就是，在地震事件結(jié)束之前開始數(shù)據(jù)傳輸可能極大地減少完成對(duì)地震事件收集的整個(gè)數(shù)據(jù)組的傳輸所需的時(shí)間。這樣的傳輸可以基本實(shí)時(shí)地完成或者可以
在開始第二地震事件之前完成。為了在地震事件期間實(shí)現(xiàn)這樣的傳輸，每個(gè)獲取模塊可操作來按地震數(shù)據(jù)被生成那樣地分組。得到的分組(例如，預(yù)定的數(shù)據(jù)大小或者時(shí)間段)可以包括識(shí)別已生成數(shù)據(jù)的獲取模塊的信息以及所述分組的獲取時(shí)間。然后所述分組被中繼到基站(例如，經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)中繼器)，到中央控制和記錄系統(tǒng)或者所述分組可被存儲(chǔ)和/或重新組合的另一位置。也就是，對(duì)于單個(gè)地震事件的來自各個(gè)地震獲取模塊的多個(gè)分組可在從獲取模塊移除的位置處被重新組合成單個(gè)數(shù)據(jù)文件。在一種實(shí)施中，為了便于從第一子組的獲取模塊到第二子組的獲取模塊的同時(shí)傳送，多個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊中的每一個(gè)被分配在發(fā)送地震數(shù)據(jù)中供使用的發(fā)送頻率。而且，由于形成單條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的潛在的大量獲取模塊，可以期望和/或必須給串行傳輸路徑內(nèi)的第一和第二地震數(shù)據(jù)獲取模塊分配公共發(fā)送頻率。也就是，由于有限的可用發(fā)送頻率，重新使用一個(gè)或多個(gè)頻率是非常有用的。發(fā)送功率和/或模塊的物理間距可被選擇來防止具有公共的發(fā)送頻率的模塊之間的干擾。而且，當(dāng)對(duì)于公共傳輸周期在單條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中重新使用公共頻率時(shí)，可以期望利用公共頻率的模塊被隔開一段大于模塊的傳輸范圍的距離。將會(huì)理解，可以進(jìn)一步布置利用公共發(fā)送頻率的模塊，從而它們?cè)跁簳r(shí)不同的傳輸周期期間發(fā)送地震數(shù)據(jù)，或者它們利用其他復(fù)用機(jī)制，例如碼分復(fù)用來減少或者避免干擾。獲取模塊的間距和/或發(fā)送功率也可以取決于一個(gè)或多個(gè)相鄰傳輸路徑中用來發(fā)送來自附加陣列的地震數(shù)據(jù)的發(fā)送頻率。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于提高定義陣列的多個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊與基站之間的數(shù)據(jù)傳輸率的實(shí)體，所述基站可操作來通過調(diào)整與基站直接通信的多個(gè)模塊的操作來收集來自陣列的地震數(shù)據(jù)。所述實(shí)體涉及在物理路徑上放置多個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊，例如，一條模塊線。在這點(diǎn)上，物理路徑中的每個(gè)地址數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來與該路徑中的至少一個(gè)其他地址數(shù)據(jù)獲取模塊無(wú)線地通信，從而數(shù)據(jù)被連續(xù)地從遠(yuǎn)程模塊傳送到更接近基站放置的模塊。通過物理路徑來定義第一和第二串行數(shù)據(jù)傳輸路徑。這些第一和第二(或者附加的)數(shù)據(jù)傳輸路徑可以通過沿著物理路徑的長(zhǎng)度的替換或者其他圖案的獲取模塊來形成。因此，第一和第二數(shù)據(jù)傳輸路徑中的每一條可操作來對(duì)形成每條路徑的模塊中繼數(shù)據(jù)，并且基站優(yōu)選地可操作來交替地接收來自第一和第二傳輸路徑的地震數(shù)據(jù)的傳輸。在這點(diǎn)上，基站可操作來基本持續(xù)地接收來自第一和第二傳輸路徑的地址數(shù)據(jù)的傳輸。例如，基站可操作來交替地接收來自第一和第二路徑的傳輸，從而基站接收器具有基本100%的占空比。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于通過一串獲取模塊來中繼地震數(shù)據(jù)的實(shí)體，其中特定的模塊使用不同的頻率來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。為了中繼它們之間的地震數(shù)據(jù)，所述實(shí)體利用串聯(lián)放置多個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊，并且多個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來與至少一個(gè)上游獲取模塊和至少一個(gè)下游獲取模塊無(wú)線地通信。在這點(diǎn)上，地震數(shù)據(jù)獲取模塊通?？刹僮鱽斫邮諄碜灾辽僖粋€(gè)上游地震數(shù)據(jù)獲取模塊的上游地震數(shù)據(jù)并且將上游地震數(shù)據(jù)發(fā)送到下游地震數(shù)據(jù)獲取模塊。而且，為了實(shí)現(xiàn)將多組上游數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉嘟M下游獲取模塊，分配不同的發(fā)送和接收頻率給每個(gè)數(shù)據(jù)獲取模塊可能有用。通常，這將要求任何單獨(dú)的數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來以第一發(fā)送頻率接收上游數(shù)據(jù)和以第二發(fā)送頻率將上游數(shù)據(jù)以及接收獲取模塊所產(chǎn)生的任何數(shù)據(jù)提供給下游獲取模塊。因此，每個(gè)單獨(dú)的獲取模塊可被調(diào)諧到與上游獲取模塊相關(guān)的接收頻率和被調(diào)諧到與下游獲取模塊的接收頻率對(duì)應(yīng)的發(fā)送頻率。在這點(diǎn)上可以使用單個(gè)天線或者多個(gè)天
線。獲取模塊可操作來接收來自直接相鄰的上游獲取模塊的傳輸并且將數(shù)據(jù)提供給直接相鄰的下游獲取模塊。在另一結(jié)構(gòu)中，獲取模塊可操作來接收來自不相鄰的上游獲取模塊的傳輸并且發(fā)送到不相鄰的下游獲取模塊。在這點(diǎn)上，接收和發(fā)送可以跳過相鄰的獲取模塊，從而第一和第二串行數(shù)據(jù)傳輸路徑在地址獲取模塊的物理路徑內(nèi)交織。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，至少一些模塊被配置為自我定位。為了處理傳感器捕捉的數(shù)據(jù)，必須確定每個(gè)傳感器的地理位置。取代如以前所進(jìn)行的人工地測(cè)量數(shù)千個(gè)傳感器的位置，本發(fā)明可以使用各種方法來自動(dòng)地確定至少一些模塊的位置。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)模塊可以包括全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器。該模塊可以使用該接收器來自定位，并且可以進(jìn)一步將位置數(shù)據(jù)傳送到中央記錄系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，僅一些模塊或者沒有一個(gè)模塊或者基站可配備有GPS接收器。該系統(tǒng)可以有利地使用RF技術(shù)來確定至少一些模塊的位置。例如，模塊或基站可以將信號(hào)從它的發(fā)送機(jī)傳播到幾個(gè)其他遠(yuǎn)程模塊。其他的模塊或者基站可以單獨(dú)地記錄從第一模塊或者基站接收信號(hào)的時(shí)間和/或信號(hào)的強(qiáng)度。使用在每個(gè)遠(yuǎn)程模塊接收信號(hào)的時(shí)間，可以確定接收信號(hào)的方向、信號(hào)強(qiáng)度或者球體參數(shù)、模塊的位置。因此，如果一個(gè)或多個(gè)模塊或者基站的位置已知，則可以確定傳播信號(hào)的遠(yuǎn)程模塊的位置。將會(huì)理解，該方面不限于使用一個(gè)特定的基于RF的方法來確定遠(yuǎn)程模塊的位置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到具有許多利用RF技術(shù)的方法，所述RF技術(shù)可以如下面將更詳細(xì)討論的那樣被利用。而且，基于從其他模塊或者基站在模塊處接收的信號(hào)可以確定模塊的位置，或者基于從該模塊發(fā)送到其他模塊或者基站(例如，該技術(shù)可以是基于模塊的或者外部的)的信號(hào)來確定模塊的位置。在又一實(shí)施例中，可以結(jié)合GPS方法來使用位置的RF方法。例如，一部分模塊和/或基站可以包括GPS接收器。由于GPS方法給出精確的位置，因此這些模塊或者基站可被用作參考位置。然后，可以使用該參考位置通過使用基于RF的方法計(jì)算的相對(duì)位置來計(jì)算其他模塊的實(shí)際位置，所述其他模塊未配備GPS接收器。例如，僅基站(或者其子集)可以包括GPS接收器。在另一示例中,所有模塊可以包括GPS接收器。然后,可以一前一后地使用基于RF的位置方法和GPS方法來確保精確的位置測(cè)量。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)特征是在中央記錄和處理系統(tǒng)處接近實(shí)時(shí)地記錄遠(yuǎn)程模塊的位置的性能。也就是，不必行進(jìn)到每個(gè)模塊來提取位置數(shù)據(jù)。相反，遠(yuǎn)程模塊或者其他定位平臺(tái)可被配置來將位置數(shù)據(jù)無(wú)線地發(fā)送回中央控制和記錄系統(tǒng)。位置數(shù)據(jù)可穿過用于傳送地震數(shù)據(jù)的相同網(wǎng)絡(luò)來傳送，或者可以利用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。而且，對(duì)于位置信號(hào)(與地震數(shù)據(jù)傳送信號(hào)相關(guān))可以使用不同的頻率、功率或者其他信號(hào)參數(shù)。將會(huì)理解，在開始地震數(shù)據(jù)獲取之前，不必求解模塊的位置。相反，在地震數(shù)據(jù)獲取的同時(shí)或之后，可以求解所述位置。根據(jù)本發(fā)明的再一目的，可以采用模塊自我定位技術(shù)，這利用無(wú)線地震陣列環(huán)境來確定位置。如上所述，已經(jīng)意識(shí)到，假設(shè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取模塊的位置的自動(dòng)確定(例如，使用RF定位技術(shù)、嵌入GPS、這兩種方法的組合或者其他適當(dāng)?shù)姆椒?是相當(dāng)重要的。通常，確定潛在的數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)獲取模塊的精確位置是耗費(fèi)巨大并且費(fèi)時(shí)的任務(wù)。首先，工作者通常行進(jìn)到每個(gè)數(shù)據(jù)獲取模塊并且使用GPS接收器或者類似設(shè)備來確定位置。這需要首先工作者知道每個(gè)模塊的一般位置，從而能夠發(fā)現(xiàn)每個(gè)模塊。一旦發(fā)現(xiàn)該模塊，對(duì)GPS接收器來說通?；ㄙM(fèi)相當(dāng)數(shù)量的時(shí)間來提供精確的位置測(cè)量。每個(gè)設(shè)備的位置必須被輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)處理數(shù)據(jù)時(shí)，將使用該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。定位所述裝置、等待GPS數(shù)據(jù)以及存儲(chǔ)位置數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間可以是真實(shí)的。而且，對(duì)于數(shù)千個(gè)傳感器可以重復(fù)該處理。因此，同時(shí)基本
沒有人為相互作用、為自動(dòng)定位數(shù)據(jù)獲取模塊而提供的系統(tǒng)是有利的。本發(fā)明提供了自動(dòng)低位至少一些模塊，因此減少了建立成本。在這點(diǎn)上可以使用任何適用的自我定位技術(shù)，包括內(nèi)置于模塊的GPS定位系統(tǒng)，并且能夠無(wú)線地報(bào)告位置。然而，已經(jīng)意識(shí)到，獲取模塊的無(wú)線本質(zhì)提供了附加的自我定位的可能性。具體地，結(jié)合無(wú)線電話和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，許多基于RF的定位技術(shù)已經(jīng)被研發(fā)。通常，這些技術(shù)包括使用距離修正和/或從多個(gè)信號(hào)得來的方向性信息的多點(diǎn)定位(multilateration)(諸如三角測(cè)量)算法，例如到達(dá)時(shí)間差(TDOA)、到達(dá)角(AOA)、信號(hào)強(qiáng)度等。具體地，已經(jīng)意識(shí)到，這些技術(shù)可適用于目前的無(wú)線數(shù)據(jù)獲取環(huán)境。現(xiàn)有的技術(shù)基于涉及許多移動(dòng)手機(jī)和諸如無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站的更少量固定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的范例。這些系統(tǒng)的目的通常是定位移動(dòng)手機(jī)，并且已知固定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的位置。然而，時(shí)常，由于距離、建筑物或者其他障礙物和本地布局，手機(jī)與固定的結(jié)構(gòu)具有有限的接觸，從而導(dǎo)致不能精確及時(shí)地定位手機(jī)。另外，由于手機(jī)是移動(dòng)的，因此通常必須基本同時(shí)地獲取位置信號(hào)。結(jié)果，在許多情況下，使用這樣的技術(shù)不能定位手機(jī)，或者位置會(huì)具有大的不確定性。這看起來使得那些技術(shù)對(duì)在目前環(huán)境中定位獲取模塊不太弓丨人注意，尤其是給出所需的精度。然而，如果正常地適應(yīng)，則許多因素在這種條件下使得這些技術(shù)可用。首先，許多RF發(fā)送機(jī)在將被定位的獲取模塊的附近中變得可用，從而允許高空間分辨率多點(diǎn)定位算法。另外，如果期望，則可以使用GPS或者其他技術(shù)來精確地定位大量的這些RF發(fā)送機(jī)，并且因此大量的這些RF發(fā)送機(jī)用作錨定多點(diǎn)定位計(jì)算的基準(zhǔn)參考。而且，獲取模塊是固定的，允許隨著時(shí)間執(zhí)行統(tǒng)計(jì)處理，以便減少多點(diǎn)定位技術(shù)的不確定性?；鶞?zhǔn)的參考也可被定位來確保RF位置信號(hào)的未受干擾的通信。將會(huì)理解，位置計(jì)算可以在獲取模塊處或者其他位置處(例如，基于專用的位置信號(hào)或者從模塊發(fā)送和在多個(gè)接收器接收到的其他信號(hào))執(zhí)行(例如，基于專用的位置信號(hào)或者從多個(gè)發(fā)送器接收到的其他信號(hào))。本發(fā)明的另一方面涉及一種用于使用對(duì)無(wú)線地震勘探系統(tǒng)唯一的參數(shù)來設(shè)計(jì)無(wú)線地震勘探的實(shí)體。例如，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取模塊的布局不受每個(gè)模塊之間的物理連接的約束，如在傳統(tǒng)的基于電纜的系統(tǒng)中的情況那樣。這可以使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在選擇模塊的布局時(shí)能夠具有更多的自由。例如，可能需要以一種構(gòu)造來放置模塊以便避免障礙物。另外，與無(wú)線傳送的特性相關(guān)的參數(shù)可被用來設(shè)計(jì)無(wú)線地震勘探(例如，發(fā)送功率、信道的數(shù)目、帶寬等)。例如，發(fā)送功率和/或模塊之間的距離可以增加或減少來滿足特殊的勘探目標(biāo)。而且，傳送地震數(shù)據(jù)所需的無(wú)線信道的數(shù)目可以依靠于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取模塊的間距。而且，由于與影響勘探成本和傳感器數(shù)目之間的經(jīng)濟(jì)折衷的無(wú)線實(shí)施相關(guān)的經(jīng)濟(jì)性，獲取模塊的數(shù)目和間距(密度)可能相對(duì)于傳統(tǒng)的有線陣列而不同。另外，根據(jù)本發(fā)明的目前方面的實(shí)體包括獲取有關(guān)潛在的陣列構(gòu)造的參數(shù)信息，其中所述陣列構(gòu)造是無(wú)線數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的特性的函數(shù)；獲取有關(guān)所考慮的地震勘探的勘探目標(biāo)信息；和基于參數(shù)信息和勘探目標(biāo)信息來確定陣列構(gòu)造。本發(fā)明的再一方面涉及從快速讀出(例如，地震事件之間的讀出)無(wú)線地震勘探系統(tǒng)接收地震數(shù)據(jù)并且將所述數(shù)據(jù)處理為有助于分析一個(gè)或多個(gè)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特性的形式。接收步驟可以包括例如將地震數(shù)據(jù)傳送到能夠處理數(shù)據(jù)的計(jì)算系統(tǒng)。處理步驟可以包括許多種處理地震數(shù)據(jù)的方法(例如，過濾、求和、同步、顯示、正常移動(dòng)、執(zhí)行公共中間點(diǎn)或者其他聚集等)。將會(huì)理解，這可以進(jìn)一步涉及對(duì)無(wú)線環(huán)境唯一的特定處理，例如解插
入來自不同模塊的數(shù)據(jù)以及解決唯一的無(wú)線陣列幾何學(xué)。另外地或者替換地，處理步驟可以包括解釋地震數(shù)據(jù)，以便識(shí)別一個(gè)或多個(gè)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特性。


為了更完整地理解本發(fā)明及其另外的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在對(duì)結(jié)合附圖的下列詳細(xì)描述進(jìn)行參考，下面簡(jiǎn)要地描述附圖。圖I示出了有線地震系統(tǒng)中的傳感器和電纜的典型布局。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取和中繼模塊的方框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)線系統(tǒng)中的模塊和傳感器的典型布局。圖4是用于討論根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率分配和操作的無(wú)線系統(tǒng)的一部分的詳細(xì)圖。圖5圖解說明了自動(dòng)確定數(shù)據(jù)獲取模塊的位置的系統(tǒng)。圖6A-6C圖解說明了可被用來自動(dòng)定位數(shù)據(jù)獲取模塊的各種技術(shù)的操作。圖7圖解說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)線地震勘探系統(tǒng)中的模塊的布局。圖8圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的地震陣列和相關(guān)讀出的協(xié)議的替換布局。圖9A-9C圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的某一自定位結(jié)構(gòu)和功能。圖10是圖解說明設(shè)計(jì)根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線地震陣列的處理的流程圖。圖11是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的處理無(wú)線地震數(shù)據(jù)的處理的流程圖。圖12A-12C圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的沿?zé)o線地震陣列的串行數(shù)據(jù)傳送路徑發(fā)送數(shù)據(jù)的處理。
具體實(shí)施例方式盡管本發(fā)明能夠接受各種修改和替換形式，但是本發(fā)明的特定實(shí)施例已經(jīng)通過附圖中的示例示出并且此處被詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明往往不限于所公開的特定形式，相反，本發(fā)明覆蓋了落入如權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范疇之內(nèi)的所有修改、等效物和替換物。在如下所述的某些實(shí)施中，本發(fā)明將數(shù)據(jù)獲取功能和無(wú)線中繼功能組合到單個(gè)模塊，從而解決了多個(gè)問題。每個(gè)模塊典型地在途中將數(shù)據(jù)中繼到其他模塊，以便中繼到中央控制和記錄系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的某些優(yōu)點(diǎn)包括(a)因?yàn)槟K之間的間距較小，通常不大于約50米，因此可以使用相對(duì)低功率的無(wú)線電將信息中繼到下一模塊。功率的節(jié)省允許模塊以手電筒電池工作幾天或者甚至以太陽(yáng)能天池工作更長(zhǎng)時(shí)間。另外，在預(yù)定的重新安置模塊期間可以替換或者重新充電電池。(b)可以利用低成本的集成電路無(wú)線芯片，從而允許以比具有在有線系統(tǒng)中的模塊之間穿行的電纜的系統(tǒng)更低的成本進(jìn)行設(shè)計(jì)以便制造。(c)因?yàn)楂@取模塊的陣列被平放在地域(terrain)上作為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(mesh)，因此自動(dòng)適用于不平坦的地域。如果存在障礙物，則可以使用備用模塊來穿過或者圍繞該障礙
物而傳遞信號(hào)。(d)如果選擇2. 4GHz頻帶，則在世界的大多數(shù)區(qū)域中以這些低功率電平操作將會(huì)合法。因?yàn)樵谶h(yuǎn)程的區(qū)域中正常地進(jìn)行了地震勘探，因此來自外部源的干擾應(yīng)當(dāng)不會(huì)成為問題。(e)通過以該波段內(nèi)的不同頻率操作模塊，該模塊能夠沿著地震陣列連續(xù)地傳遞數(shù)據(jù)，就象“(救火時(shí))排成長(zhǎng)龍以傳水救火的一隊(duì)列”，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取和到中央控制和記錄系統(tǒng)的中繼。(f)通過增加模塊和擴(kuò)展所述陣列到容納數(shù)千模塊，所述網(wǎng)絡(luò)可以按比例擴(kuò)展。圖I描繪了傳統(tǒng)地震勘探的普通物理布局。大量的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取模塊101通過電纜連接在一條線上并排列在地面上。每個(gè)模連接到一個(gè)或多個(gè)傳感器，所述傳感器被配置為單獨(dú)的傳感器、多組件傳感器、或者有線連接成組的傳感器串。每個(gè)模塊可以包含用于放大、數(shù)字化和存儲(chǔ)來自傳感器的信號(hào)的電子裝置，或者在數(shù)字傳感器的情況，收集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取模塊可以包含用于測(cè)試傳感器和/或獲取電路的附加電路以便確保正常的功能和性能。遠(yuǎn)程模塊通過電纜或者光纖線纜連接在一條線上，并且該線連接到稱作“線抽頭(line tap)”或者“交叉線單元”的第二裝置102。該線抽頭隨后一起連接成串，并且最終連接到中央控制和記錄系統(tǒng)103。通常獲取地震數(shù)據(jù)并且將該地震數(shù)據(jù)從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取模塊朝電纜下游傳遞到線抽頭，并且由該處到中央控制和記錄系統(tǒng)。將指令和定時(shí)信號(hào)從中央控制和記錄系統(tǒng)朝電纜上游傳遞到線抽頭，并且由該處到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取模塊?？梢允褂闷渌麕缀涡螤睿冒ň€性陣列。如果失敗或者障礙發(fā)生，則可以使用多余的線或者環(huán)形布局來提供預(yù)備的數(shù)據(jù)和控制路徑。所配置的傳感器的數(shù)目可以根據(jù)勘探的需求而極大地變化。如果一條線由于一些障礙、例如河流而必須中斷，則可以插入射頻通信系統(tǒng)來跨過缺口傳送數(shù)據(jù)和指令。中央控制和記錄系統(tǒng)通常由具有顯示器、鍵盤、到線抽頭串的接口的計(jì)算機(jī)、和數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)組成。在一種實(shí)施中，中央控制和記錄系統(tǒng)可以由標(biāo)準(zhǔn)筆記本計(jì)算機(jī)組成，該標(biāo)準(zhǔn)筆記本計(jì)算機(jī)具有以太網(wǎng)、USB或者連接到線抽頭串的無(wú)線接口或者連接到線抽頭串的接口設(shè)備。數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的內(nèi)部硬盤上。對(duì)于更大的系統(tǒng)，中央控制和記錄系統(tǒng)可以由更大的計(jì)算機(jī)組成，該更大的計(jì)算機(jī)具有分離的顯示器、鍵盤和諸如磁帶驅(qū)動(dòng)器的分離的存儲(chǔ)設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)硬盤、或者存儲(chǔ)相對(duì)大數(shù)量的數(shù)據(jù)的一些其他存儲(chǔ)設(shè)備。在本發(fā)明中，無(wú)線數(shù)據(jù)獲取和中繼模塊替換了傳統(tǒng)的有線單元。遠(yuǎn)程模塊的位置可以與有線系統(tǒng)的相同，或者所述陣列可以適于開發(fā)無(wú)線系統(tǒng)的靈活性。在下面的討論中，首先提供概括的示例來圖解說明本系統(tǒng)的靈活性。也就是，獲取模塊能夠以基本任何圖案排列，并且地震數(shù)據(jù)的串行通信可以沿著基本任何路線發(fā)生，以便向中央控制和記錄系統(tǒng)報(bào)告信息。之后，提供特定示例來圖解說明有利的陣列構(gòu)造和讀出協(xié)議。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線地震勘探系統(tǒng)700的布局。系統(tǒng)700包括在整個(gè)地震勘探地點(diǎn)分布的數(shù)據(jù)獲取模塊701。數(shù)據(jù)獲取模塊701被配置成通過無(wú)線鏈接707與周圍的模塊通信。通常，將地震數(shù)據(jù)從距中央控制和記錄系統(tǒng)703更遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)獲取模塊701無(wú)線地轉(zhuǎn)送到距中央控制和記錄系統(tǒng)703不太遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)獲取模塊701，直到數(shù)據(jù)到達(dá)中央控制和記錄系統(tǒng)703為止。如所示，可以通過數(shù)據(jù)獲取模塊701來轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)到達(dá)基站705為止。該基站能夠通過任何適當(dāng)?shù)姆椒?例如，以太網(wǎng)、USB、光纖鏈接、諸如IEEE 802. 11之類的某些計(jì)算機(jī)兼容無(wú)線接口等)在中央控制和記錄系統(tǒng)703之間發(fā)
送和接收數(shù)據(jù)。另外，基站705可以簡(jiǎn)單地是被配置成與中央控制和記錄系統(tǒng)703直接通信的數(shù)據(jù)獲取模塊。圖7圖解說明了不必是線性陣列或者任何常規(guī)幾何構(gòu)造的數(shù)據(jù)獲取模塊的布局。這相當(dāng)有利，因?yàn)樗试S勘探系統(tǒng)在障礙物周圍操作，并且允許勘探設(shè)計(jì)者自由選擇將優(yōu)化系統(tǒng)的性能的布局。將會(huì)理解，可以手動(dòng)或者自動(dòng)地配置數(shù)據(jù)獲取模塊之間的地震數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)路徑。在手動(dòng)配置情況下，每個(gè)模塊例如可被編程來與將被立即放置或緊密彼此相鄰的預(yù)定模塊通信?；蛘?，所述模塊可被配置成自動(dòng)檢測(cè)和選擇對(duì)于將要傳送的地震數(shù)據(jù)最佳的路徑。在自動(dòng)配置情況下，可以不需要將特定模塊放置在特定位置來安置所述模塊。然后，所述模塊可以基于諸如障礙物、信號(hào)強(qiáng)度、傳輸率等之類的各種因素來選擇最佳數(shù)據(jù)路徑。本發(fā)明的重要方面是提供快速捕捉來自無(wú)線陣列的數(shù)據(jù)的能力。也就是，如果如上所述可以不延遲勘探處理來完成數(shù)據(jù)捕捉，則該系統(tǒng)能夠更有效更便宜地操作。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，將會(huì)理解，地震數(shù)據(jù)必須或者對(duì)于整個(gè)勘探完整地或者部分地被本地存儲(chǔ)(例如，在模塊基站或者其他收集站)，或者相反以不干擾或者不延遲振動(dòng)源設(shè)備的操作的方式被傳送到中央控制和記錄系統(tǒng)。本發(fā)明提供了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的無(wú)線傳送地震數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在從振動(dòng)事件結(jié)束開始的不大于約20秒內(nèi)，將地震事件的所有地震數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)獲取模塊傳送到中央控制和記錄系統(tǒng)、或者其他存儲(chǔ)系統(tǒng)。通過選擇數(shù)據(jù)傳輸率、陣列和每條串行數(shù)據(jù)傳輸線中的數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)目、以及其他因素來實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)。下面詳細(xì)描述了優(yōu)選實(shí)施例的示例。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)線遠(yuǎn)程獲取和中繼模塊200的方框圖。振動(dòng)傳感器201將振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)通過開關(guān)210被饋入到前置放大器202并由此到模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器203。來自A/D轉(zhuǎn)換器203的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被饋入到中央處理器204或者直接到數(shù)字的存儲(chǔ)器205?；蛘?，在具有直接數(shù)字輸出的傳感器201的情況下，信號(hào)可以直接流入處理器204或者存儲(chǔ)器205。除了控制系統(tǒng)和將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，處理器204可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一些計(jì)算，包括除以十、過濾、堆集重復(fù)的記錄、相關(guān)、計(jì)時(shí)等。遠(yuǎn)程模塊200也可以通過收發(fā)機(jī)206接收信息，例如計(jì)時(shí)信息、交叉相關(guān)參考信息、獲取參數(shù)、測(cè)試和編程指令、位置信息、來自上游模塊的地震數(shù)據(jù)、和在其他命令中到軟件的更新。發(fā)送和接收的信號(hào)通過天線207耦接。處理器204可以控制收發(fā)機(jī)206，包括發(fā)送/接收狀態(tài)、頻率、功率輸出、數(shù)據(jù)流、以及操作所需的其他功能。遠(yuǎn)程模塊200也可以接收來自其他遠(yuǎn)程模塊或基站的數(shù)據(jù)和命令，將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，然后再次發(fā)送它們用以其他遠(yuǎn)程模塊沿著線向上或者向下接收。數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器208可被包含在可以接收來自處理器204的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的系統(tǒng)中，以便通過開關(guān)210將信號(hào)施加到輸入電路。這些信號(hào)，例如可以包括DC電壓、電流或者正弦波，可被數(shù)字化和分析，以便確定系統(tǒng)是否工作正常和是否滿足其性能規(guī)格。典型的分析可以包括輸入噪聲、諧波失真、動(dòng)態(tài)范圍、DC偏置和其他測(cè)試或者測(cè)量。信號(hào)也可被饋入到傳感器201，以便確定諸如電阻、漏損率、靈敏度、衰減和自然頻率之類的參數(shù)。電源電壓也可以通過開關(guān)210連接到A/D轉(zhuǎn)換器203，以便監(jiān)視電池充電和/或系統(tǒng)功率。前置放大器202可以具有由處理器204或者其他部件設(shè)定的可調(diào)增益，以便對(duì)輸入信號(hào)電平進(jìn)行調(diào)
節(jié)。振動(dòng)傳感器201可以是遠(yuǎn)程模塊200外部并通過電纜連接分離的普通單元，或者傳感器201可被集成到遠(yuǎn)程模塊封裝。如果遠(yuǎn)程模塊200被用作基站，等效于“線抽頭”或者到中央記錄系統(tǒng)的接口，則它將也具有數(shù)字輸入/輸出功能211，例如可以是以太網(wǎng)、USB、光纖鏈接或者一些計(jì)算機(jī)兼容無(wú)線接口(例如，IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)之一)或者通過有線或無(wú)線鏈接的其他方式的通信?？山邮艿氖?，對(duì)線抽頭無(wú)線數(shù)據(jù)獲取和中繼模塊使用更大的電池組，因?yàn)樗鼈冊(cè)跀?shù)量上將正常地相對(duì)少，并且可以使用高速數(shù)據(jù)通信協(xié)議在更長(zhǎng)的距離上通信。遠(yuǎn)程模塊200由許多供應(yīng)商可用的普通集成電路構(gòu)成。發(fā)送/接收集成電路206可能是具有可編程功能的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)收發(fā)機(jī)，包括功率輸出、定時(shí)、操作頻率、帶寬和其他必需功能。操作頻帶可能最好是允許世界性的未經(jīng)許可的操作的頻率范圍，例如，2. 4GHz范圍。中央處理器204、存儲(chǔ)器205和開關(guān)210可以包括大量廣泛可用的任意普通部件。A/D轉(zhuǎn)換器203最好可以是24位σ δ轉(zhuǎn)換器，例如許多供應(yīng)商可用的那些轉(zhuǎn)換器。前置放大器202應(yīng)當(dāng)最好是許多源可用的低噪聲差分輸入放大器，或者替換地與A/D轉(zhuǎn)換器203集成。D/A轉(zhuǎn)換器208應(yīng)當(dāng)最好是非常小失真的單元，其能夠產(chǎn)生可由進(jìn)行諧波失真測(cè)試的系統(tǒng)使用的低失真正弦波。模塊200可以包括未在圖2中示出的許多其他組件，例如用于AOA信號(hào)測(cè)量的方向性天線、分離的發(fā)送和接收天線、位置信號(hào)和地震數(shù)據(jù)傳送信號(hào)的分離的天線、GPS接收器、電池等。下面的示例描繪該系統(tǒng)可以如何持續(xù)地獲取地震數(shù)據(jù)。假設(shè)每個(gè)模塊以每取樣24位的分辨率、每秒500個(gè)取樣來取樣振動(dòng)信號(hào)。來自振動(dòng)傳感器的地震數(shù)據(jù)被數(shù)字化并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。當(dāng)發(fā)生該情況時(shí)，收發(fā)機(jī)206從距中央記錄系統(tǒng)更遙遠(yuǎn)的下一模塊接收數(shù)據(jù)。在從傳感器201和其他模塊收集一些數(shù)量數(shù)據(jù)之后，模塊切換到發(fā)送模式，并且朝著更接近中央記錄系統(tǒng)的模塊發(fā)送從傳感器201和其他模塊收集的一些數(shù)據(jù)分組。對(duì)于獲取的原始源傳感器和時(shí)間，每個(gè)數(shù)據(jù)分組也被用一些識(shí)別注釋。該模塊在發(fā)送階段期間繼續(xù)獲取和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，因此在記錄中沒有間隙。時(shí)戳注釋可能來源于微處理器中的時(shí)鐘或者無(wú)線電。所有模塊中的時(shí)鐘可被周期性地調(diào)整并且與來自中央記錄系統(tǒng)或其他源的信號(hào)同步。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)線地震系統(tǒng)的一種可能構(gòu)造。除了在遠(yuǎn)程模塊之間沒有物理連接之外，許多遠(yuǎn)程模塊301可以如圖I中所示的有線系統(tǒng)一樣被排列在線上。基站模塊302代替線抽頭模塊，該基站模塊302可以通過以太網(wǎng)、光纖、或者其他數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈接或無(wú)線替代物而連接到中央控制和記錄系統(tǒng)303。頻率Fl到F12上操作的示例無(wú)線電鏈接通過箭頭表示。注意，為了提高數(shù)據(jù)速率，說明性實(shí)施例中的每條無(wú)線電鏈接跨越最接近的遠(yuǎn)程模塊到更靠近基站的下一模塊。其他無(wú)線電傳輸路徑是可能的，包括直接到最接近的遠(yuǎn)程模塊、跨越多個(gè)模塊、或者在障礙物或設(shè)備故障的情況下，越過有缺陷的遠(yuǎn)程模塊或者甚至是橫過到另一條線或者建立通信流的任何其他邏輯路徑。中央控制和記錄系統(tǒng)可以是筆記本電腦或者更大的等效系統(tǒng)。圖4是代表根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)線遠(yuǎn)程模塊Rn和基站BSn的陣列的線路的一部分的分解圖，所述無(wú)線遠(yuǎn)程模塊Rn和基站BSn通過以太網(wǎng)或光纖或射頻無(wú)線或其他鏈接連接在一起。在數(shù)據(jù)獲取階段期間，來自傳感器的信號(hào)將被數(shù)字化并且被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。然后，一些遠(yuǎn)程模塊將通過RF鏈接發(fā)送來自存儲(chǔ)器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。其他遠(yuǎn)程模塊將從附近的模塊接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。以最大數(shù)據(jù)傳輸率，一半遠(yuǎn)程模塊可以進(jìn)
行發(fā)送，一半遠(yuǎn)程模塊將隨時(shí)進(jìn)行接收。因此模塊不會(huì)彼此干擾，不同的頻率可以被分配給任何其他遠(yuǎn)程模塊的范圍內(nèi)的每個(gè)遠(yuǎn)程模塊。例如，遠(yuǎn)程模塊Rll將以頻率Fl發(fā)送到遠(yuǎn)程模塊R13。遠(yuǎn)程模塊R12能夠以頻率F2同時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程模塊R14。遠(yuǎn)程模塊R15、R16、R19和R20也分別以它們所分配的頻率F3、F4、F5和F6進(jìn)行發(fā)送。遠(yuǎn)程模塊R20將它的數(shù)據(jù)分組發(fā)送到它的基站BS I。在遠(yuǎn)程模塊之間傳遞數(shù)據(jù)分組之后，遠(yuǎn)程模塊的發(fā)送/接收狀態(tài)被反轉(zhuǎn)，如附圖中下一串的遠(yuǎn)程模塊所示。遠(yuǎn)程模塊R23以頻率F7發(fā)送它的數(shù)據(jù)分組，并且處理繼續(xù)，遠(yuǎn)程模塊R31將它的分組發(fā)送到基站BS2。向下沿著中樞數(shù)據(jù)鏈接將數(shù)據(jù)進(jìn)一步發(fā)送到中央記錄和控制系統(tǒng)。因此將會(huì)理解，模塊所使用的信號(hào)是時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用的。也就是，如所述的，在相同時(shí)間間隔期間發(fā)送的彼此模塊的接收范圍之內(nèi)的模塊可能被分配不同的發(fā)送頻帶以避免干擾。因此，彼此模塊的接收范圍和甚至單條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑(例如，附圖4中R11、R13、R15、R17、R19、R21、BS1定義的路徑)之內(nèi)的不同模塊可以同時(shí)進(jìn)行發(fā)送，從而提
高了讀出率。另外，如上所述，任何特定模塊可以僅一半的時(shí)間或者更少時(shí)間來進(jìn)行發(fā)送。例如，模塊可以僅基本一半的時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)并且基本一半的時(shí)間接收來自一個(gè)上游模塊或者多個(gè)模塊的數(shù)據(jù)。因此，在給定的串行數(shù)據(jù)傳輸路徑內(nèi)，相鄰的模塊通常將以相對(duì)的(即，交替)時(shí)間間隔進(jìn)行發(fā)送。因此，來自相鄰模塊的信號(hào)通常被時(shí)分復(fù)用。如此，給定頻帶可被彼此模塊的接收范圍內(nèi)或者甚至給定串行數(shù)據(jù)傳輸路徑內(nèi)的模塊重新使用，從而能夠更好地使用可用的數(shù)據(jù)信道，這可能允許如期望的更密集的陣列(模塊相距更近)。而且，將要注意，圖4中的模塊的每條物理線路有效地定義為兩條(圖4的示例中)或者更多條交織的串行數(shù)據(jù)傳輸路徑。也就是，與基站BS1(R12...R20)相關(guān)的偶數(shù)模塊定義一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑，奇數(shù)模塊(R11...R21)定義另一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑。這兩條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑可以是同等的，以便改進(jìn)數(shù)據(jù)讀出。例如，這些串行數(shù)據(jù)傳輸路徑可以同步，從而模塊R20和R21交替地發(fā)送到基站BSl。以這種方式，在基站BSl，資源被更有效地用作單個(gè)天線，以基本100%占空比操作，可以接收來自R20和R21的信號(hào)?；蛘撸綛Sl可以接收來自空間分離的線路的信號(hào)，以便充分有效地利用資源。盡管圖4中未示出，但是基站BS1、BS2等可以接收來自分離的線路、即基站相對(duì)側(cè)的數(shù)據(jù)。將會(huì)理解，多個(gè)復(fù)用技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)能夠以各種方式來實(shí)現(xiàn)。例如，不是將給定模塊的操作分為兩個(gè)基本相同的定義周期段的間隔(即，接收間隔，之后是發(fā)送間隔)，該周期段可被分為多于兩個(gè)間隔。例如，模塊可以在第一間隔期間接收來自第一上游模塊的數(shù)據(jù)，在第二間隔內(nèi)接收來自第二上游模塊的數(shù)據(jù)，并且在第三間隔內(nèi)發(fā)送(在模塊獲得的和/或從第一和/或第二上游模塊接收的)數(shù)據(jù)。例如，關(guān)于非線性的串行數(shù)據(jù)傳輸布局可以使用所述三個(gè)間隔周期。或者，關(guān)于在如期望的單條物理線路的模塊中的交織三條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑，可以使用三何個(gè)間隔周期。而且，在一些情況下，對(duì)于無(wú)線數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，模塊可以以小于100%占空比進(jìn)行操作，即，在模塊既不發(fā)送也不接收的一個(gè)周期段內(nèi)具有沉默間隔。例如，該周期可被分為四個(gè)間隔，并且奇數(shù)模塊可以在第一間隔進(jìn)行接收，在第三間隔進(jìn)行發(fā)送，在第二間隔和第四間隔既不發(fā)送也不接收。偶數(shù)模塊可以在第二間隔進(jìn)行接收，在第四間隔進(jìn)行發(fā)送，在
第一間隔和第三間隔既不發(fā)送也不接收。這提供了時(shí)分復(fù)用的另一方面，如在交織的串行數(shù)據(jù)傳輸線之間可以期望的，例如，帶寬的高效使用比任何單個(gè)天線的滿占空比使用率更重要。也可以使用時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用以外的復(fù)用技術(shù)，例如，碼分復(fù)用。在碼分復(fù)用中，發(fā)送機(jī)-接收器對(duì)被分配一數(shù)字碼，該數(shù)字碼使得甚至在其他信號(hào)與感興趣的信號(hào)在時(shí)間和頻率上重疊的情況下感興趣的信號(hào)也與其他信號(hào)區(qū)分開。潛在干擾信號(hào)的代碼可被選擇為數(shù)學(xué)地正交，從而降低干擾。在涉及許多潛在干擾信號(hào)的應(yīng)用的情況下，可以利用長(zhǎng)代碼，從而潛在地復(fù)雜了處理并且增加了開銷。在該環(huán)境下，利用低功率發(fā)送和明確的陣列幾何形狀，更短的代碼可能就足夠了。而且，碼分復(fù)用可以與如上討論的時(shí)分復(fù)用和/或頻分復(fù)用相結(jié)合，以便進(jìn)一步縮短代碼和優(yōu)化處理。另外，根據(jù)有關(guān)其他事物的經(jīng)濟(jì)學(xué)考慮，對(duì)于給定模塊可以利用多個(gè)天線，例如，分離的發(fā)送和接收天線。在圖4的示例中，涉及每秒500個(gè)取樣的取樣率和24比特的取樣分辨率，遠(yuǎn)程模塊Rll發(fā)送一半時(shí)間，必須以每秒24000比特向遠(yuǎn)程模塊R13發(fā)送數(shù)據(jù)，該遠(yuǎn)程模塊R13同時(shí)以每秒12000比特的速率從它自己的傳感器獲取數(shù)據(jù)。在逝去一段時(shí)間后，遠(yuǎn)程模塊在發(fā)送和接收狀態(tài)之間都切換，并且向下朝著基站進(jìn)一步傳遞數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，遠(yuǎn)程模塊R13將從Rll先前接收的數(shù)據(jù)加上它自己累積的數(shù)據(jù)傳遞到遠(yuǎn)程模塊R15。由于現(xiàn)在必須傳遞來自兩個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)速率將必須為每秒48000個(gè)取樣，以便防止數(shù)據(jù)在傳感器處的積壓。將會(huì)理解，來源于不同模塊的數(shù)據(jù)，即使它以單個(gè)傳輸間隔被隨后傳送，也可以具有稍微不同的基準(zhǔn)時(shí)間或時(shí)戳，如下面將更詳細(xì)討論的。適當(dāng)?shù)膱?bào)頭或者元數(shù)據(jù)可以與所述數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以便不僅識(shí)別源模塊/位置，并且識(shí)別獲取時(shí)間。隨著遠(yuǎn)程模塊的線路變得更長(zhǎng)，所需的數(shù)據(jù)速率將以線性方式增加。當(dāng)線路上的站的數(shù)目與取樣率相乘所得的結(jié)果超過無(wú)線數(shù)據(jù)獲取和中繼模塊的最大數(shù)據(jù)速率兩倍，該線路將再也不能跟上數(shù)據(jù)流。在這點(diǎn)上，需要增加另一線路的基站，或者在數(shù)據(jù)傳輸處理中允許延遲，或者允許“等待周期”。在振動(dòng)能量源的情況下，這意味著對(duì)于必需的延遲擴(kuò)展系統(tǒng)組件或者停止能量源。也就是，在一些情況下，數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)模塊或者基站，用以在能量源的存放期間進(jìn)行讀出或者在其他時(shí)間不延遲勘探處理。另一選擇是在使用中央處理器的遠(yuǎn)程模塊中相關(guān)和/或堆疊來自振動(dòng)能量源的導(dǎo)頻信號(hào)，這極大地減小了所需的數(shù)據(jù)量。又一選擇是使用數(shù)據(jù)壓縮來減少運(yùn)送信息所需的數(shù)據(jù)位數(shù)量，這使得系統(tǒng)每基站具有更多的遠(yuǎn)程模塊。當(dāng)使用爆炸源來產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，在一時(shí)間段中收集的地震數(shù)據(jù)的數(shù)量少得多，因此陣列可能會(huì)比使用振動(dòng)能量源車輛的勘探大得多。來自每個(gè)遠(yuǎn)程模塊的每個(gè)數(shù)據(jù)分組可以包括有關(guān)收集數(shù)據(jù)的時(shí)間的信息、獲取參數(shù)、遠(yuǎn)程模塊的索引號(hào)和序列號(hào)、站坐標(biāo)等等。周期地，可以沿著所述線路向上或向下將命令和信息發(fā)送到遠(yuǎn)程模塊(即，時(shí)間同步、獲取參數(shù)、自測(cè)試指令等)?；灸K可以包含來自多個(gè)模塊的電路，用于允許相同或不同方向上的到兩個(gè)或更多個(gè)陣列的數(shù)據(jù)傳輸。圖12A-12C以圖表說明地震數(shù)據(jù)分組從一連串的模塊Rl-Rn到基站BS的串行傳送。如所示，每個(gè)模塊Rl-Rn響應(yīng)于地震事件的至少一部分而生成數(shù)據(jù)分組PlR(1_n)。對(duì)于第一時(shí)間段Tl收集每個(gè)分組PlR(1_n)中的數(shù)據(jù)。然后，將每個(gè)單元的第一分組發(fā)送到沿著更靠近基站BS的串行數(shù)據(jù)傳輸路徑布置的其他模塊。對(duì)于第二時(shí)間段T2重復(fù)所述處理。
然而，將會(huì)注意，第二模塊R2除了對(duì)于第二時(shí)間段T2生成第二數(shù)據(jù)分組P2R2，還對(duì)于第一時(shí)間段接收從第一模塊接收的第一分組P1R1。請(qǐng)查看圖12B。第一數(shù)據(jù)分組PlRl可被附加到第二數(shù)據(jù)分組P2R2，用以在下一傳輸周期期間傳送到第三模塊R3。在這點(diǎn)上，第二模塊R2到R3傳送的數(shù)據(jù)文件將包括來自不同模塊(即，模塊Rl和R2)的分組PlRl和P2R2。而且，這些分組PlRl和P2R2將包含在兩個(gè)單獨(dú)的時(shí)間段Tl和T2期間收集的地震數(shù)據(jù)。將會(huì)理解，隨著時(shí)間段數(shù)目的增加，由最后遠(yuǎn)程單元Rn傳送到基站單元BS的數(shù)據(jù)分組的數(shù)目可以等于串行傳輸路徑中遠(yuǎn)程單元的數(shù)目。例如，最后模塊Rn可以包括來自每個(gè)模塊單元R(l-n)的數(shù)據(jù)分組。而且，這些數(shù)據(jù)分組中的每個(gè)可以包括不同時(shí)間段T(l-n)的數(shù)據(jù)。因此，在利用來自模塊R(l-n)的分組之前，那些分組將被核對(duì)和重組。例如，可以從被發(fā)送到基站BS的多個(gè)數(shù)據(jù)文件中核對(duì)與第一模塊Rl相關(guān)的分組(例如，PlRln-PnRlJ。所核對(duì)的分組可以按時(shí)間順序重組，以便定義第一模塊Rl對(duì)地震事件的響應(yīng)。眾所周知，所述核對(duì)和/或重組可以通過基站、中央控制來執(zhí)行，或者在遠(yuǎn)離地震勘探的位置執(zhí)行。在后一點(diǎn)上，所述核對(duì)和/或重組可以在完成地震勘探之后執(zhí)行。以避免與其他模塊干擾的方式來將頻率分配給模塊。這種分配可以依據(jù)模塊的已知位置和分離，或者可以基于中央計(jì)算機(jī)手動(dòng)或者自動(dòng)進(jìn)行的實(shí)際實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)實(shí)地試驗(yàn)。或者，單獨(dú)的模塊可被指示來進(jìn)行它們自己的測(cè)試以確定最佳的頻率分配。在弱信號(hào)強(qiáng)度的情況下，模塊可以將它們的功率輸出調(diào)節(jié)到與最低使用電池功率一致所需的級(jí)別。在諸如山脊線、建筑物之類的障礙物或者具有無(wú)線電通信的其他問題的情況下，可以放置一個(gè)或多個(gè)額外的模塊來通過無(wú)線電中繼而維持?jǐn)?shù)據(jù)流。該額外的模塊可以或者可以不包含振動(dòng)傳感器。數(shù)據(jù)獲取、來自傳感器的數(shù)據(jù)的數(shù)字化、先前獲取的數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸將同時(shí)發(fā)生，因此在獲取和傳輸之間將存在小的延遲。因此，每個(gè)數(shù)據(jù)分組可以包括有關(guān)源和獲取時(shí)間的信息。數(shù)據(jù)分組將被重組為具有來自包括陣列的有效部分的所有傳感器的記錄的文件。將會(huì)理解，圖3和圖4的系統(tǒng)的許多變型是可能的。圖8示出了這樣一種系統(tǒng)800。所示的系統(tǒng)800包括普通的直線陣列的獲取模塊801，一般類似于圖3和圖4的系統(tǒng)。然而，所不的系統(tǒng)800包括多行的基站模塊,包括一行第一基站模塊802和一行第二基站模塊803。如上討論的，一列獲取模塊801以串行方式將數(shù)據(jù)傳送到基站802或803。在這種情況下，交替列的獲取模塊801將數(shù)據(jù)傳送到相對(duì)的基站802或803，如箭頭805所示。也就是，如果給定列將數(shù)據(jù)傳送到第一基站802，則在其任一側(cè)的相鄰列將數(shù)據(jù)傳送到第二基站803。所述陣列以這種方式實(shí)施存在各種陣列設(shè)計(jì)原因。例如，如果給定的數(shù)據(jù)獲取單元80IA有缺陷或者脫機(jī)，則使用相鄰列的模塊80IB可以在模塊80IA周圍傳送數(shù)據(jù)，如由虛線806所示。例如，這可以通過適當(dāng)調(diào)節(jié)相關(guān)模塊801的發(fā)送和/或接收頻率來實(shí)施。在這點(diǎn)上，以相反方向讀出相鄰列有利于避免傳送不適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)量的需要。也就是，如上所述，由于串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，所傳送的數(shù)據(jù)量按照人接近任意列中的基站的方式增加。在所示的情況下，罪近基站的1旲塊801最接近遠(yuǎn)尚它們各自的基站的相鄰列中的|旲塊801。因此，通?？梢允褂萌缢镜南噜徚械哪K801B，以便旁路有缺陷的模塊801A，而不使旁路模塊80IB超載。在這種情況下，接收來自旁路模塊80IB的數(shù)據(jù)的每個(gè)模塊可以僅重新發(fā)送與其串行數(shù)據(jù)傳輸線相關(guān)的數(shù)據(jù)。所示的基站802和803通常按上述的方式將數(shù)據(jù)傳送到中央控制和記錄系統(tǒng)804。而且，如圖8所示，基站802和803可以在其任一側(cè)接收來自模塊801的信息。例如，每個(gè)
基站802或803可以具有一對(duì)接收器來在其相對(duì)側(cè)上接收來自模塊801的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，無(wú)線勘探系統(tǒng)500可以提供用以自動(dòng)確定數(shù)據(jù)獲取模的位置。如所示，系統(tǒng)可以利用一個(gè)或多個(gè)位置發(fā)現(xiàn)技術(shù)(LFT)系統(tǒng)507、509、511來確定數(shù)據(jù)獲取模塊501的位置。這些1^1'系統(tǒng)可以利用諸如八(^30(^、6 3、信號(hào)強(qiáng)度之類的多個(gè)位置發(fā)現(xiàn)技術(shù)或其他方法。那些系統(tǒng)的示例包括諸如AOA、TDOA和信號(hào)強(qiáng)度之類的基于基礎(chǔ)構(gòu)造的系統(tǒng)、諸如GPS之類的外部系統(tǒng)和諸如基礎(chǔ)構(gòu)造輔助GPS之類的混合系統(tǒng)。通常，基于基礎(chǔ)構(gòu)造的系統(tǒng)可以基于數(shù)據(jù)獲取模塊和其他無(wú)線定位單元(WLU)(例如，專用LFT單元，其他數(shù)據(jù)獲取模塊等)之間的通信來確定數(shù)據(jù)獲取模塊的位置。例如，將如下面更詳細(xì)所述的，所述系統(tǒng)可以接收有關(guān)數(shù)據(jù)獲取模塊的方向性方位的信息或者模塊相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)其他WLU的距離的信息?；谒鲂畔?，數(shù)據(jù)獲取模塊的位置可以通過三角測(cè)量或類似的幾何學(xué)/數(shù)學(xué)技術(shù)來確定。諸如GPS系統(tǒng)之類的外部系統(tǒng)通常確定數(shù)據(jù)獲取模塊相對(duì)于外部系統(tǒng)(例如，GPS衛(wèi)星星座)的位置。這是通過向數(shù)據(jù)獲取模塊配備GPS接收器來實(shí)現(xiàn)的。正常地，來自LFT系統(tǒng)的輸出將被傳送到中央控制和處理系統(tǒng)505。下面更詳細(xì)地描述了輸出的種類和數(shù)據(jù)傳送的方法。通常，所述輸出將包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)獲取模塊的位置，并且將被數(shù)據(jù)處理器用來將地震數(shù)據(jù)處理為可被分析的格式。為了圖解目的，在圖6A-6C中繪示了多個(gè)不同的位置發(fā)現(xiàn)技術(shù)。圖6A繪示了基于到達(dá)時(shí)間(TOA)的LFT 600。在這種情況下，基于信號(hào)從數(shù)據(jù)獲取模塊到另一 WLU的信號(hào)到達(dá)時(shí)間或者信號(hào)發(fā)送時(shí)間來確定第一數(shù)據(jù)獲取模塊601與另一WLU603之間的范圍。一旦已知數(shù)據(jù)獲取模塊與至少三個(gè)其他WLU603、605、607之間的范圍，就可以通過求解(resolve)范圍的交叉點(diǎn)來確定第一數(shù)據(jù)獲取模塊601的相對(duì)位置。圖6B—般圖解說明了基于AOA的LFT系統(tǒng)610?；贏OA的LFT系統(tǒng)可以基于來自第一數(shù)據(jù)獲取模塊的信號(hào)618、619的到達(dá)角(一般用虛線617表示)來確定第一數(shù)據(jù)獲取模塊611的位置，所述角度由兩個(gè)或更多個(gè)WLU613和615測(cè)量，所述WLU613和615配備有能夠求解信號(hào)的到達(dá)角的天線，例如多個(gè)方向性天線(未示出)。將會(huì)理解，模塊因此可以配備有專門用于該目的的天線?？梢允褂酶鞣N到達(dá)角基于來自兩個(gè)或更多個(gè)WLU的角度的交叉來計(jì)算第一數(shù)據(jù)獲取模塊611的位置。
圖6C圖解說明了基于TDOA的LFT系統(tǒng)620。在TDOA系統(tǒng)中，多個(gè)WLU623、625、627測(cè)量來自第一數(shù)據(jù)獲取模塊621的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間?；谒鰷y(cè)量，兩個(gè)WLU之間的到達(dá)時(shí)間差可以用雙曲線629來提供有關(guān)第一數(shù)據(jù)獲取模塊的位置的信息?？梢允褂萌龡l或者更多條雙曲線629的交叉點(diǎn)來確定第一數(shù)據(jù)獲取模塊621的位置。將會(huì)理解，上述的某些方法提供了數(shù)據(jù)獲取模塊的相對(duì)位置，也就是，相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)WLU的位置。為了將數(shù)據(jù)獲取模塊的相對(duì)位置轉(zhuǎn)換為絕對(duì)位置，可以確定至少一個(gè)WLU的絕對(duì)位置。這可以使用幾種方法來實(shí)現(xiàn)。例如，一個(gè)或更多個(gè)WLU可被配備有GPS接收器。作為另一個(gè)示例，可以通過任何適當(dāng)?shù)姆椒▉泶_定一個(gè)或更多個(gè)WLU的位置，并且可以使用一個(gè)或更多個(gè)WLU的位置將相對(duì)位置轉(zhuǎn)換為絕對(duì)位置。另外，注意，WLU可被提供為任何數(shù)量的合適設(shè)備。例如，在優(yōu)選實(shí)施例中，WLU可以包括其他數(shù)據(jù)獲取模塊和/或基站。在該實(shí)施例中，數(shù)據(jù)獲取模塊將被配置成接收來自周圍數(shù)據(jù)獲取模塊(或者基站)的信號(hào)或者將信號(hào)發(fā)送到周圍數(shù)據(jù)獲取模塊(或者基站)，
用以自動(dòng)定位目的?；蛘撸琖LU可以包括專用于定位數(shù)據(jù)獲取模塊的功能的接收器。將會(huì)理解，可以在中央控制和處理系統(tǒng)或者遠(yuǎn)程地執(zhí)行自動(dòng)定位系統(tǒng)的控制和處理。在一個(gè)實(shí)施例中，中央控制和記錄系統(tǒng)可以將命令發(fā)送到第一數(shù)據(jù)獲取模塊，指導(dǎo)第一數(shù)據(jù)獲取模塊開始自動(dòng)定位過程。能夠以與傳送地震數(shù)據(jù)相同的方式傳送該命令，或者可以使用單獨(dú)的數(shù)據(jù)傳送方法來傳送該命令。換句話說，自動(dòng)定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)可以或者可以不與用于傳送地震數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)相同。接著，第一數(shù)據(jù)獲取模塊或者單獨(dú)的控制平臺(tái)可以將命令無(wú)線地發(fā)送到周圍的數(shù)據(jù)獲取模塊，指示它們將準(zhǔn)備接收信號(hào)。然后，第一數(shù)據(jù)獲取模塊可以發(fā)送信號(hào)，并且周圍的模塊將接收該信號(hào)。然后，周圍的模塊可以使用合適的數(shù)據(jù)傳送方法將原始數(shù)據(jù)(其可以包括識(shí)別、定時(shí)信息、到達(dá)角、地理坐標(biāo)等)或者處理的信息傳送回中央控制和記錄系統(tǒng)。在原始數(shù)據(jù)的情況下，中央控制和記錄系統(tǒng)可以隨后使用來自周圍模塊的信息，以便使用此處所述的一種或多種方法來計(jì)算第一數(shù)據(jù)獲取模塊的位置?；蛘撸赪LU或者其他合適系統(tǒng)中可以包括用于執(zhí)行位置計(jì)算的邏輯電路。在后一種情況下，WLU可以將包括一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)獲取模塊的位置的處理的數(shù)據(jù)發(fā)送回中央控制和記錄系統(tǒng)。如上所述，本發(fā)明的系統(tǒng)可以利用關(guān)于無(wú)線電話和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的各種多點(diǎn)定位技術(shù)。然而，本發(fā)明的系統(tǒng)利用地震陣列環(huán)境來優(yōu)化這些定位技術(shù)。在這點(diǎn)上，圖9A中圖解說明了示例性的地震陣列900。陣列900包括多個(gè)獲取模塊901。至少一個(gè)獲取模塊901A是自定位的，在這種情況下，使用諸如TDOA或信號(hào)強(qiáng)度的RF技術(shù)。所述多點(diǎn)定位技術(shù)涉及將被定位的模塊901A與多個(gè)參考結(jié)構(gòu)之間的通信。例如，多個(gè)參考結(jié)構(gòu)可以將信號(hào)發(fā)送到將被定位的模塊901A和/或模塊901A可以將信號(hào)通信到參考結(jié)構(gòu)。在這種情況下，參考結(jié)構(gòu)可以是其他獲取模塊901B或者專用參考結(jié)構(gòu)901C。例如，使一些或全部基站902充當(dāng)參考結(jié)構(gòu)901C是有利的。類似地，用于定位目的信號(hào)可以是專用定位信號(hào)或者可以是包括可被用來定位目的的編碼信息的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)。在圖示的示例中，模塊901A從多個(gè)其他獲取模塊901B接收定位信號(hào)。在這點(diǎn)上，模塊901A可以從三維定位所需的不止最少數(shù)目的模塊901B接收定位信號(hào)，以便提高定位精度。因?yàn)槟K901A是固定的，因此不必同時(shí)接收各種定位信號(hào)。因此，例如，模塊901A可以包括可在不同時(shí)刻被調(diào)諧到不同頻率的天線，以便從不同的模塊901B接收定位信號(hào)?；蛘?，模塊901B可以用對(duì)模塊901A專用的頻率發(fā)送定位信號(hào)。發(fā)送結(jié)構(gòu)901C可以是其他模塊或者基站，它對(duì)定位信號(hào)可以使用比地震數(shù)據(jù)傳送信號(hào)更高的發(fā)送功率，以便提供更長(zhǎng)的傳輸范圍。因?yàn)橥ǔＪ褂帽鹊卣饠?shù)據(jù)傳輸信號(hào)更少的定位信號(hào)，因此不會(huì)過度耗盡電池來完成所述處理。因此將會(huì)理解，由于陣列構(gòu)造和陣列的固定屬性，所示的定位系統(tǒng)關(guān)于無(wú)線電話定位系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)。圖9B和圖9C圖解說明了有關(guān)這一點(diǎn)的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)。如上所述，諸如TDOA和信號(hào)強(qiáng)度之類的某些多點(diǎn)定位技術(shù)涉及計(jì)算將被定位的獲取模塊與多個(gè)外部參考之間的距離。為了上述圖示目的，所述技術(shù)被圖解為涉及同時(shí)求解表示某些曲線的等式?，F(xiàn)實(shí)中，這些距離修正等式的每一個(gè)具有不確定性，例如，關(guān)于時(shí)間測(cè)量或信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量的不確定性。這在圖9B中用圖表說明了。具體地，這些測(cè)量中的不確定性對(duì)應(yīng)于每條曲線周圍的無(wú)限厚包絡(luò)線。結(jié)果，獲取模塊的位置通過陰影不確定區(qū)域900來定義，表示厚包絡(luò)線的重疊。因此，在所示的示例中，基于求解三個(gè)范圍曲線存在相當(dāng)數(shù)量的不確定性。盡管不確定區(qū)域900以兩維來圖示，但是將會(huì)理解，不確定區(qū)域在三維中延伸，所有維數(shù)涉及處理地震數(shù)據(jù)。由于地震陣列的固定屬性，可以使用某些統(tǒng)計(jì)處理技術(shù)來減少該不確定性。這在圖9C中得以圖示。具體地，圖9C圖解說明了將被定位的獲取模塊與給定的參考結(jié)構(gòu)之間的一系列范圍確定的繪圖。在一段時(shí)間上可以采用取樣902。理論上或者經(jīng)驗(yàn)上可以確定這些取樣902定義了高斯分布或者其他定義的分布。因此，可以基于取樣902使用統(tǒng)計(jì)處理來確定所設(shè)計(jì)的實(shí)際范圍903。該范圍在圖9B中得以進(jìn)一步繪示。通過對(duì)多個(gè)參考結(jié)構(gòu)執(zhí)行所述統(tǒng)計(jì)處理，可以將感興趣的獲取模塊的位置確定到所需的精度。本發(fā)明的另一特征涉及一種用于基于對(duì)無(wú)線地震勘探系統(tǒng)唯一的參考來設(shè)計(jì)地震勘探的方法。設(shè)計(jì)諸如本發(fā)明的無(wú)線地震勘探系統(tǒng)包括考慮當(dāng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)有線系統(tǒng)時(shí)呈現(xiàn)的那些差別。例如，可以選擇對(duì)無(wú)線傳送協(xié)議的各種參數(shù)來實(shí)現(xiàn)期望的性能(例如，發(fā)送功率、天線靈敏度、所使用的信道的數(shù)目、數(shù)據(jù)傳輸率等)。例如，假設(shè)對(duì)具體的地理區(qū)域計(jì)劃地震勘探。設(shè)計(jì)者可以選擇數(shù)據(jù)獲取模塊的間距來實(shí)現(xiàn)所得到的地震數(shù)據(jù)的期望分辨率。然后可以選擇所需的發(fā)送功率和無(wú)線頻率數(shù)。而且，可以基于振動(dòng)源設(shè)備的操作特性、以及模塊的傳輸占空比和串行數(shù)據(jù)傳輸線的長(zhǎng)度等等來選擇數(shù)據(jù)傳輸率。將會(huì)理解，所提供的示例僅包括當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)線地震勘探系統(tǒng)時(shí)考慮的許多各種參數(shù)的一些參數(shù)。另外，選擇數(shù)據(jù)獲取模塊的布局可以包括當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)線系統(tǒng)時(shí)的獨(dú)特的考慮。首先，模塊的布局不局限于每個(gè)模塊之間的電纜的物理連接。這使得設(shè)計(jì)者能夠在選擇特殊布局時(shí)具有更多的靈活性。例如，由于各種原因(例如，為了防止信號(hào)的混淆)可以改變或者隨機(jī)化模塊之間的距離?；蛘撸季挚赡鼙仨毷遣灰?guī)則的圖案，以便避免諸如道路、橋梁、河流、建筑物等的障礙物。本發(fā)明的其他特征涉及接收來自無(wú)線地震勘探系統(tǒng)的地震數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)處理和/或分析為有助于求解一個(gè)或多個(gè)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特性的形式。該接收步驟可以包括例如將地震數(shù)據(jù)傳送到能夠處理數(shù)據(jù)的計(jì)算系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算系統(tǒng)是中央控制和記錄系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，計(jì)算系統(tǒng)是除了中央控制和記錄系統(tǒng)以外的系統(tǒng)。在后一種情況下,通過任何合適的方法(例如，以太網(wǎng)、802. 11無(wú)線協(xié)議、USB、防火墻、⑶-ROM、硬盤驅(qū)動(dòng)器等等)可以將地震數(shù)據(jù)從中央控制和記錄系統(tǒng)傳送到計(jì)算系統(tǒng)。另外，將會(huì)理解，計(jì)算系統(tǒng)可以地理地遠(yuǎn)離地震勘探場(chǎng)所。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在進(jìn)行地震勘探的不同國(guó)家內(nèi)可以通過計(jì)算系統(tǒng)來處理地震數(shù)據(jù)。所述處理步驟可以包括許多處理地震數(shù)據(jù)(例如，過濾、求和、同步、顯示等)的方法。通常，所述處理步驟包括通過計(jì)算系統(tǒng)將原始地震數(shù)據(jù)處理為有助于分析的形式。例如，處理步驟的輸出可以在合適的顯示設(shè)備上顯示地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的3D圖像。作為另一個(gè)示例，處理步驟可以輸出頻率數(shù)據(jù)，例如對(duì)光譜分析格式化的數(shù)據(jù)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到存在許多可被用來將地震數(shù)據(jù)處理為有用的形式的算法。另外，處理步驟可以包括解釋從諸如本發(fā)明的系統(tǒng)獲得的地震數(shù)據(jù)以便識(shí)別一個(gè)或多個(gè)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特性。該部分的處理步驟可以通過計(jì)算系統(tǒng)來實(shí)施，或者通過具有解釋所述數(shù)據(jù)的資格的人員來實(shí)施。實(shí)際上，可以參考無(wú)線系統(tǒng)的特性來設(shè)計(jì)地震勘探。圖10中圖解了相關(guān)的處理1000。在這點(diǎn)上，注意，在可用帶寬、采用的信道的數(shù)量、所使用的一個(gè)或多個(gè)復(fù)用技術(shù)和相關(guān)的天線占空比、和發(fā)送機(jī)功率之間相互影響。因此，例如，根據(jù)勘探目標(biāo)，可以確定勘探的地理范圍(1002)。將會(huì)理解，在勘探的精確地理范圍方面可以存在一些靈活性，同樣，在數(shù)
據(jù)獲取模塊的數(shù)量和間隔方面也存在一些靈活性。在這點(diǎn)上，設(shè)計(jì)者可以確定(1004)獲取模塊可用的總帶寬，并且對(duì)獲取模塊所使用的通信信道確定(1006)期望的信道寬度。可以期望在相鄰的信道之間提供一些緩沖以便避免干擾。基于可用的總帶寬和期望的信道寬度，可以確定系統(tǒng)可利用的信道的總數(shù)量(1008)。另外，設(shè)計(jì)者可以確定(1009)要使用的一個(gè)或多個(gè)復(fù)用技術(shù)，例如，上述的時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用。設(shè)計(jì)者也可以確定(1010)對(duì)陣列期望的讀出時(shí)間。例如，在振動(dòng)能量源的情況下，可以期望在近似20秒內(nèi)完全讀出該陣列，以便避免所述源的延遲操作并且完成勘探?；谒羞@些信息，以及模塊和其他陣列設(shè)備的技術(shù)規(guī)范，設(shè)計(jì)者可以進(jìn)行大量的計(jì)算來確定可能的陣列構(gòu)造。例如，設(shè)計(jì)者可以計(jì)算(1012)在串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中可以有多少模塊。因此，在上述的示例中，以每取樣24位的分辨率，以每秒500個(gè)取樣的速率對(duì)模塊進(jìn)行取樣。而且，每個(gè)模塊被假設(shè)發(fā)送一半時(shí)間。結(jié)果，第一模塊以速率η(在這種情況下，每秒24000位)發(fā)送數(shù)據(jù)，第二模塊以速率2η(在這種情況下，每秒48000位)發(fā)送數(shù)據(jù)，第三模塊以速率3η (在這種情況下，每秒72000位)發(fā)送數(shù)據(jù)，等等，以便防止數(shù)據(jù)在模塊處的積壓。因此，將有某最大串行數(shù)據(jù)傳輸路徑長(zhǎng)度，所需的數(shù)據(jù)傳輸率將等于模塊的最大數(shù)據(jù)傳輸率規(guī)范。例如，如果模塊規(guī)范是IMbit/sec，則串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的最大長(zhǎng)度可以是大約40個(gè)模塊。設(shè)計(jì)者可以使用該參數(shù)來計(jì)算在串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中模塊的最大數(shù)量，從而，計(jì)算將需要多少基站或其他存儲(chǔ)器/傳輸單元的“骨干”。在示例中，在兩條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑在與給定基站相關(guān)的模塊的單個(gè)物理線中交織的情況下，物理線的長(zhǎng)度，模塊的數(shù)量將是一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的長(zhǎng)度的兩倍。然而，為了易于圖解說明，使用數(shù)據(jù)傳輸率獨(dú)立于模塊間距的假設(shè)，陣列的構(gòu)造可以仍舊變化巨大。具體地，設(shè)計(jì)者仍舊必須確定物理線中模塊之間的間距、線之間的間距、以及陣列中要使用的模塊的總數(shù)。傳統(tǒng)上，對(duì)于寬闊范圍的地震勘探，一條線上的模塊之間的間距可以是25-100m的量級(jí)，線之間的間距可以是100-400m的量級(jí)。所選擇的間距通常基于期望改善成像分辨率相對(duì)于與使用更長(zhǎng)數(shù)量的模塊相關(guān)的增加勘探費(fèi)用的加權(quán)。在此處描述的無(wú)線系統(tǒng)的情況下，期望勘探費(fèi)用能夠減少，并且由此設(shè)計(jì)者可以使用更密集陣列的模塊。然而，這需要模塊之間沒有無(wú)法接受的信號(hào)干擾地容納如此增加的密度。因此，設(shè)計(jì)者可以計(jì)算(1014)可以實(shí)現(xiàn)沒有無(wú)法接受的干擾的陣列密度。例如，這可以被計(jì)算為可以使用多少通信信道的函數(shù)，作為幾何空間的函數(shù)它們有多頻繁被重新使用，作為頻分復(fù)用以外采用的任何復(fù)用技術(shù)的函數(shù)它們可以有多頻繁被重新使用。將會(huì)理解，這些參數(shù)將受各種因素影響，例如干擾外部源、包括任何障礙物的勘探地形的布局等。而且，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于不需要?jiǎng)趧?dòng)者精確地定位模塊，因此實(shí)際的位置可以變動(dòng)。另外，在陣列布置之前或者之后，可以改變發(fā)送功率，并且根據(jù)期望的或者實(shí)際的信號(hào)強(qiáng)度，可以自配置所述陣列。因此，在陣列設(shè)計(jì)中可以考慮一些不確定性。然而，在簡(jiǎn)單的示例中，設(shè)計(jì)者可以假設(shè)信道可以被彼此不接近400米的模塊重新使用(在開發(fā)來匹配該規(guī)范之后可以調(diào)節(jié)發(fā)送功率)。而且，基于陣列設(shè)備需要的可用帶寬頻譜和信道寬度，可以如上所討論地確定可用的信道的總數(shù)。基于該信息，設(shè)計(jì)者可以計(jì)算(1016)模塊的兩線間間距以及內(nèi)部線間距。實(shí)際上，這可能受到天線的任何方向性和其他因素的影響。為了圖解說明目的，可以假設(shè)100個(gè)信道可用，并且天線不具有方向選擇性。而且，因?yàn)樵谌我饨o定時(shí)間僅一半的模塊正在進(jìn)行發(fā)送，因此在彼此400米內(nèi)模塊可以重新使用100個(gè)信道，假設(shè)同時(shí)不能使用所述信道。因此，在半徑400米(假設(shè)陣列的相鄰區(qū)域沒有干擾)的圓圈內(nèi)可獲得200信道/時(shí)隙。因此，如果兩行間的間距被期望是線內(nèi)的間距的四倍，則可以確定可以容納大約25米的線內(nèi)的間距和100米的兩行間的間距。假設(shè)勘探目標(biāo)可以至少被無(wú)線陣列來滿足，然后設(shè)計(jì)者可以選擇(1018)至少對(duì)勘探目標(biāo)足夠并且在無(wú)線陣列的干擾限制內(nèi)的布局，和/或可以選擇(1020)獲取單元的發(fā)送機(jī)功率以便沒有不適當(dāng)?shù)母蓴_來實(shí)現(xiàn)勘探目標(biāo)。一旦由此建立陣列的一般參數(shù)，則設(shè)計(jì)者可以確定(1022)陣列配置(尋址，例如，地形和障礙物)，并且可以將信道分配給各個(gè)獲取單元。將會(huì)理解，來自無(wú)線陣列的數(shù)據(jù)的處理也將考慮無(wú)線系統(tǒng)的本質(zhì)。這樣的處理可以在勘探位置處局部地和/或遠(yuǎn)程地執(zhí)行。為了易于參考，下面的討論參考處理器，盡管多個(gè)位置處的多個(gè)機(jī)器可以涉及于這樣的處理。參考圖11的流程圖來概括相關(guān)的處理1100。在圖解的示例中，處理器接收(1102)從陣列讀出的數(shù)據(jù)。將會(huì)理解，由于上述的讀出處理，該數(shù)據(jù)將不會(huì)以正常的時(shí)間順序接收。也就是，串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第一或者最遠(yuǎn)的模塊將時(shí)間段η的數(shù)據(jù)發(fā)送到相鄰的第二模塊。該模塊然后重新發(fā)送對(duì)于時(shí)間段η的來自第一模塊的數(shù)據(jù)以及對(duì)于時(shí)間段η +I的由第二模塊獲取的數(shù)據(jù)。該處理沿著串行數(shù)據(jù)傳輸路徑繼續(xù)，從而形成單個(gè)數(shù)據(jù)流的不同模塊的分組具有不同的時(shí)戳。因此，處理器通過獲取時(shí)間來分類(1104)所述數(shù)據(jù)。然后處理器從模塊收集(1106)與公共時(shí)間相關(guān)的數(shù)據(jù)。接收、分類和收集的這些步驟可以重復(fù)，直到獲得與檢測(cè)到的地震事件的時(shí)間段對(duì)應(yīng)的來自陣列的數(shù)據(jù)。因此對(duì)于該時(shí)間段來自任何一個(gè)模塊的數(shù)據(jù)定義一條痕跡。這些痕跡的處理通常需要知道數(shù)據(jù)的時(shí)間和位置參數(shù)。如上所述，數(shù)據(jù)分組將具有考慮同時(shí)在不同模塊處獲得的數(shù)據(jù)的相關(guān)性的時(shí)戳。在這點(diǎn)上，參考時(shí)間信號(hào)可以從普通系統(tǒng)時(shí)鐘(或者其他時(shí)間源)和同步中提供，由于在模塊之間，因此經(jīng)由如上討論的穿過陣列連續(xù)發(fā)送的控制信號(hào)得以維持。因此，在本發(fā)明的環(huán)境中，處理器通過時(shí)戳的方式或者在逐個(gè)分組的基礎(chǔ)上存儲(chǔ)(1108)數(shù)據(jù)的時(shí)間參數(shù)信息。
所述處理也接收(1110)數(shù)據(jù)的位置參考信息。該信息及其處理也是陣列的位置發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)環(huán)境的函數(shù)。也就是，如上所述，為了提高的精度，該信息可以基于多點(diǎn)定位處理并且可以統(tǒng)計(jì)地處理。因此，隨著時(shí)間可以發(fā)展該信息，并且該信息可以取決于其他模塊或位置參考的位置的知識(shí)，所述知識(shí)也可以隨著時(shí)間發(fā)展。因此，至少對(duì)于起初獲取的數(shù)據(jù)，位置信息不能同時(shí)可獲得。相反，報(bào)頭信息或其他元數(shù)據(jù)可以簡(jiǎn)單識(shí)別模塊，使得對(duì)應(yīng)于該模塊的位置信息可能后來與數(shù)據(jù)相關(guān)。因此，處理器接收具有以對(duì)陣列的無(wú)線環(huán)境唯一的方式與其相關(guān)的時(shí)間和位置參數(shù)信息的數(shù)據(jù)。將會(huì)進(jìn)一步理解，數(shù)據(jù)的本質(zhì)可以是該無(wú)線環(huán)境的函數(shù)，例如，陣列可能比通常對(duì)有線陣列所利用的更密集。而且，相關(guān)的處理可以包括作為無(wú)線環(huán)境的函數(shù)的多路分解和降噪濾波。然后，處理器以傳統(tǒng)方式處理(1112)得到的數(shù)據(jù)，以便獲取關(guān)于地下結(jié)構(gòu)的信息。例如，這樣的處理可能包括正常的移動(dòng)(normal moveout)、痕跡堆疊(tracestacking)等。盡管在附圖和前面的描述中已經(jīng)詳細(xì)圖解說明和描述了本發(fā)明，但是這些圖解說
明和描述被認(rèn)為是示例性的，而不是限制性的。例如，上面描述的某些實(shí)施例可以與其他描述的實(shí)施例相結(jié)合和/或以其他方式布置(例如，能夠以其他順序執(zhí)行處理元件)。因此，應(yīng)當(dāng)理解，僅示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其變型，并且期望保護(hù)在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)的所有變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括 串聯(lián)放置多個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊，其中每個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來與至少一個(gè)其他地震數(shù)據(jù)獲取模塊無(wú)線地通信，用以連續(xù)中繼地震數(shù)據(jù)； 在所述地震數(shù)據(jù)獲取模塊之一處從至少一個(gè)上游地震數(shù)據(jù)獲取模塊中接收上游地震數(shù)據(jù)，其中所述上游數(shù)據(jù)以第一發(fā)送頻率接收； 將所述上游地震數(shù)據(jù)從所述一個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊發(fā)送到下游地震數(shù)據(jù)獲取模塊，其中所述上游地震數(shù)據(jù)以第二發(fā)送頻率發(fā)送，其中所述第一發(fā)送頻率和所述第二發(fā)送頻率不同。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括 在發(fā)送所述上游地震數(shù)據(jù)之前，將所述一個(gè)地震數(shù)據(jù)獲取模塊產(chǎn)生的地震數(shù)據(jù)附加到所述上游數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中接收步驟包括從所述地震數(shù)據(jù)獲取模塊系列中的不相鄰的上游地震數(shù)據(jù)獲取模塊中接收所述上游數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中發(fā)送步驟包括將所述上游數(shù)據(jù)發(fā)送到所述地震數(shù)據(jù)獲取模塊系列中的不相鄰的下游地震數(shù)據(jù)獲取模塊。
全文摘要
提供了使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)獲取模塊來獲取地震數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，所述多個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)獲取模塊被配置成收集地震數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到中央記錄和控制系統(tǒng)。在一種實(shí)施中，多個(gè)遠(yuǎn)程模塊(301)被布置在線上?；灸K(302)接收來自所述線的信息并且將所述信息中繼到中央控制和記錄系統(tǒng)(303)。模塊(301)使用在多個(gè)頻率(F1-F12)上操作的無(wú)線鏈接。為了提高數(shù)據(jù)傳輸率，來自遠(yuǎn)程模塊(301)的無(wú)線鏈接跳躍最近的遠(yuǎn)程模塊到更接近基站的下一個(gè)模塊。
文檔編號(hào)G01V1/22GK102879812SQ20121027626
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2006年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月7日
發(fā)明者道格拉斯.克賴斯, 米海.比法 申請(qǐng)人:無(wú)線測(cè)震儀公司