CN101669043B - 采用异步的、分离的数据采样和传输的用于地震数据获取的系统和方法 - Google Patents

采用异步的、分离的数据采样和传输的用于地震数据获取的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101669043B
CN101669043B CN200880013156.6A CN200880013156A CN101669043B CN 101669043 B CN101669043 B CN 101669043B CN 200880013156 A CN200880013156 A CN 200880013156A CN 101669043 B CN101669043 B CN 101669043B
Authority
CN
China
Prior art keywords
clock
sensor assembly
data
seismic
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200880013156.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101669043A (zh
Inventor
S·巴拉卡特
K·伊兰普尔
D·戈尔帕里昂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westerngeco Canada Ltd
Schlumberger Technology BV
Original Assignee
Westerngeco Canada Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westerngeco Canada Ltd filed Critical Westerngeco Canada Ltd
Publication of CN101669043A publication Critical patent/CN101669043A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101669043B publication Critical patent/CN101669043B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/22—Transmitting seismic signals to recording or processing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/24—Recording seismic data
    • G01V1/247—Digital recording of seismic data, e.g. in acquisition units or nodes

Abstract

本申请描述了用于异步获取地震数据的系统和方法，一种系统包括：一个或多个地震源、多个传感器模块，每个传感器模块包括地震传感器、用于产生数字化的地震数据的A/D转换器、数字信号处理器(DSP)以及传感器模块时钟；地震数据记录站；以及包括高精度时钟的地震数据传输子系统，该子系统允许向记录站传输至少一些数字化的地震数据，其中每个传感器模块被配置为周期性地从该子系统接收其时钟相对于高精度时钟的漂移量。提供本摘要以符合要求摘要以便确定公开的主题内容的法规。基于本摘要不用于解释或限制权利要求的范围或含义的理解提交本摘要。37 CFR 1.72(b)。

Description

采用异步的、分离的数据采样和传输的用于地震数据获取的系统和方法
技术领域
本发明涉及地震数据获取系统以及使用该系统的方法的领域。更具体地，本发明涉及用于地震数据获取的系统和方法，其中通过将异步数字信号处理器用于数据采样并使用插值使采样同步，来将地震采样与数据传输分离(decouple)。
背景技术
陆地地震获取旨在捕捉通过地下传播的声能和弹性能。可以通过诸如振动源(振源(vibrator))的一个或多个地面源来产生这种能量。振源产生通过大地传播到各个地下层中的压力信号。在那里通过与地下层中的地质结构相互作用而形成弹性波。以质点位移和在地下层中的局部应力的改变来表征弹性波，质点位移基本上位于与波前相同的平面内。声波和弹性波还被称为压力波和剪切波。声波和弹性波统称为地震波场。
可由诸如密度、压缩性和孔隙度的物理参数来表征地下的结构。这些参数值的改变被称为声学反差(contrast)或弹性反差，并且可以指示可能包含碳氢化合物的地下层的改变。当声波或弹性波遇到声学反差或弹性反差时，一部分波将被反射回地面，并且另一部分波将传输到地下更深的部分中。可由位于陆地上的运动传感器(其测量位移、速度或加速度，诸如地震检波器、加速度计等)测量到达陆地面的弹性波。陆地面的弹性波的测量可用于创建地下的详细图像，其包括对诸如密度、压缩性和孔隙度等的物理属性的定量估计。这通过对地震数据的适当处理来实现。
地震传感器单元通常还包含数字化和记录地震数据所需的电子设备。在一个已知的实施例中，每个传感器单元连接到陆地地震电缆，陆地地震电缆经由电缆连接到地面车辆或诸如平台的其它地面设施上的记录仪器。陆地地震电缆提供电力和用于向记录仪器传送所记录的和数字化的地震信号的装置。在其它实施例中，已经努力减少执行陆地地震中的电缆的使用，向无线陆地地震系统和方法的方向发展。
典型地震传感器网络(不论是有线的还是无线的)中的地震采样可以包括多至数万个或更多的测量地震振动以用于油气探测的地震传感器。具有模拟输出的每个传感器通过模数转换器(ADC)将其输出转换为数字信号，模数转换器又连接到数字信号处理(DSP)单元。每个采样单元具有其自己的时钟频率，该时钟频率随时间过去而相对于可被假定为主时钟的数据传输线时钟发生漂移。通常将数字数据传输到集中记录单元。通常通过电子锁相环(PLL)将各个采样ADC/DSP单元与数据传输线时钟相位同步。
虽然这些系统和方法获得了某些成功，但仍有改进的空间。地震获取中至关重要的是使所有采样单元的采样相位同步。然而，由于如上所述的通过电子锁相环将各个采样ADC/DSP单元与数据传输线时钟相位同步，当前已知的系统和方法很昂贵并且不灵活。在地震数据获取领域中需要如下的系统和方法，即在其中将数据传输与数据采样分离，并且消除昂贵的和不灵活的电子锁相环，同时仍确保每个信号处理单元的输出采样频率与数据传输线时钟相位同步。本发明致力于解决这些需求中的一个或多个。
发明内容
根据本发明，描述了用于地震数据获取的系统和方法，其减少或克服了以前已知的其中数据传输与数据采样相结合的系统和方法中的缺点。根据本发明的地震数据获取的系统和方法消除了昂贵的和不灵活的电子锁相环。在本发明的系统和方法中，周期性地测量和/或计算与地震传感器相关联的每个时钟相对于数据传输线时钟(其可以是主时钟)的漂移，并且使用插值技术调整传感器时钟漂移。以这种方式，在不使用电子锁相环电路的情况下，将每个信号处理单元的输出采样频率与数据传输线时钟相位同步。本发明的系统和方法使得能够诸如在地下碳氢化合物储集层的探测期间或者在监视已有的储层期间进行更为有效的地震数据获取，例如，2-D、-D和-D陆地地震数据获取。可以使用电磁信号来向传感器单元和/或从传感器单元传送数据、来传输电力和/或来接收指令以便操作传感器单元。
本发明的第一方面是地震数据获取系统，包括：一个或多个地震源(其可以是陆地源诸如振源、炸药(explosivecharge)等或者海洋源诸如空气枪、振源等)；传感器系统(其可以适合于陆地地震或海洋地震)，用于获取和/或监视模拟的地震传感器数据，该传感器系统包括多个传感器模块，每个传感器模块被配置为异步地采样地震数据，并且包括地震传感器、用于产生数字化的地震数据的A/D转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)以及传感器模块时钟；地震数据记录站，以及包括高精度时钟的地震数据传输子系统，该子系统允许DSP向记录站传输至少一些数字化的地震数据，其中每个传感器模块周期性地从该子系统接收其时钟相对于数据传输线高精度时钟的漂移量。
可替换地，在本发明的某些系统实施例中，每个DSP可以周期性地从系统外部(例如经由GPS)接收信息来计算其时钟漂移，而不是每个传感器模块周期性地从数据传输子系统接收漂移量。在其它系统实施例中，可以使用这两种技术。
本发明的系统可以包括在传感器系统中相对于高精度时钟以特定固定采样率对数据进行上采样(upsample)的每个DSP。基于每个传感器模块时钟相对于数据传输线高精度时钟的漂移量，使用线性或非线性插值技术对数据上采样，以便提高其有效采样率。然后可以相对于高精度时钟抽取(decimate)数据(下采样(downsample)到固定的采样频率)。可以基于传感器模块时钟的额定漂移例如百万分之五十(50ppm)和系统中允许的噪声级，确定采样频率相对于高频率时钟的间歇性调整之间的时间段。
可选择地，数据传输子系统允许向一个或多个基站传输数据，基站又将它们收到的数据中的至少一些传输到记录站，这在本发明的无线系统和方法中可能是有利的。本发明的系统的无线版本的特征可以在于包括无线数据网络，其中无线数据网络包括经由第一无线链路向一个或多个基站传输数据中的至少一部分的地震传感器，基站又经由第二无线链路(对于完全无线的系统)或在其它实施例(部分无线)中通过电缆、导线或光纤，将其收到的至少一些数据传输到记录站。如此处进一步解释的，记录站不需要在陆地上，并且不必是不能移动的。例如，记录站可以选自：静止的陆上车辆、运动的陆上车辆、静止的海上船只、运动的海上船只以及运动的空中飞行器(airborne vessel)诸如直升飞机、飞艇或飞机。
如果在无线或部分无线的系统中使用基站，则可以策略性地(strategically)放置基站，以便覆盖预先确定的传感器模块组。在这些实施例中，每组传感器模块可以经由网状拓扑和/或以逐跳(hop tohop)的方式(此处也称为多跳(multi-hopping))无线地中继(relay)数据。还可以使用星形拓扑和其它的拓扑，但是网状拓扑将产生最大的冗余。在每个基站和数据记录站(例如，记录车)之间，可将地震数据直接从基站传送到记录站。在本发明的系统中传感器模块可被彼此相对接近地间隔开，例如，间隔从1米直到大约10米的距离。由于传感器模块间相对较短的距离，因此多跳可以避开不平坦的地形或包括人为障碍的地形中潜在的无线通信(RF、微波、红外线)问题。已知对于在间隔大距离的点A和点B之间无线地传输数据，与点A和点B之间的直接无线通信相比，A和B之间的多个点之间的中继将消耗更少的能量。
本发明中的系统包括如下的系统，即该系统包括将来自地震传感器的采样的地震数据无线地传输到基站(其可以是移动的或非移动的通信设备)的第一无线链路，基站具有第二无线链路，该第二无线链路从传感器模块接收地震数据并且将地震数据无线地传输到陆地地震数据记录站，一个或多个振源具有第三无线链路，该第三无线链路从陆地地震数据记录站接收命令并且将振源数据(诸如状态信息)无线传输到陆地地震数据记录站。如此处所使用的，术语“移动”在用于描述设备时包括手持设备和可被佩戴在人体上，例如，在腰带上、在口袋里、在钱包里等的设备。其不意味着包括实际上只能被极其费力地移动的物体诸如建筑物或棚屋，或者被较不费力地移动的物体诸如台式计算机。
在某些系统实施例中，第一无线链路可以选自任何无线个人局域网络(WPAN)通信协议。可以从支持点到多点(PMP)宽带无线接入的任何无线通信协议中单独选择第二无线链路和第三无线链路。这些协议可以包括但不限于IEEE标准802.16(有时称为WiMax(微波接入全球互通)标准)、IEEE标准802.20等。第二无线链路和第三无线链路可以使用相同的或不同的协议。
本发明的某些陆地地震数据获取系统可以使用允许在传感器模块、振源、基站和记录站之间、或者仅在传感器模块之间广播消息(音频的、视频的、字母数字的、数字的、模拟的消息及其组合)的设备和无线链路。可以给消息加上时间标签，并且可以将该消息用于距离测量和时钟校准。通信网络还可用于状态信息和/或质量控制(QC)的传输。
本发明的第二方面包括在地震勘探期间获取地震数据的方法，包括时移(4-D)地震数据获取，一种方法包括：a)启动一个或多个地震源；b)使用传感器系统异步地获取反射的模拟的地震数据，该传感器系统包括多个传感器模块，每个传感器模块包括地震传感器、用于产生数字化的地震数据的A/D转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)以及传感器模块时钟；c)经由数据传输子系统将该数字化的地震数据中的至少一些数据传输到数据记录站，该数据传输子系统包括具有高精度时钟频率的高精度时钟；以及d)校正每个传感器模块时钟相对于数据传输线高精度时钟频率的时钟频率漂移，并且每个传感器模块周期性地从该子系统接收其时钟相对于数据传输线高精度时钟的漂移量。
本发明的其它方法包括被动侦听(passive listening)勘探(其中不使用振动源)以及电磁(EM)勘探，其中一个或多个传感器单元包括一个或多个EM传感器。
如此处所使用的，“勘探”指的是在限定的勘探区域上的单个连续时期的地震数据获取(其可以同时地、顺序地或具有某种程度的时间重叠地发生)；多个勘探意味着在相同勘探区域上或勘探区域的相同部分上重复进行的但是时间上分离的勘探(时移地震，在此有时称为4-D地震)。在本发明的上下文中，单个地震勘探还可以指的是在其中受控的地震源没有运行的限定时期的地震数据获取(可替换地，其还可被称为被动地震侦听或微地震测量)。
本发明的系统和使用本发明的系统的方法使得能够进行比以前已知的系统和方法更有效的数据获取(包括时移)。在阅读了下面的附图说明、具体实施方式和权利要求书之后，这些和其它特征将变得更为清楚。
附图说明
在下面的描述和附图中解释了可以得到本发明的目标和其它所希望的特性的方式，在附图中：
图1示出了本发明的系统的简化平面图；
图2示意性地示出了本发明的系统的组件之间的无线通信；
图3-4示意性地示出了可用于实现本发明的系统和方法的现有技术的通信拓扑；以及
图5示出了IEEE 802.16宽带无线MAN标准的协议结构。
然而应当注意，这些附图不是按比例绘制的，并且仅示出了本发明的典型实施例，因此不应被认为限制本发明的范围，本发明可以包含其它等效的实施例。
具体实施方式
在下面的描述中，阐述了许多细节以便提供对本发明的理解。然而，本领域技术人员应当理解，可在没有这些细节的情况下实现本发明，并且可存在所描述的实施例的许多变型或修改。
如文献中和互联网上所述的(例如，参见2006年12月10日访问的瑞典Sundsvall的Mid-Sweden大学的Bengt Oelmann教授的网站http://apachepersonal.miun.se/～benoel/asynch.htm)，数字设计可分为同步电路和异步电路。被称为时钟信号的公共定时基准定义了同步设计。因此，异步设计是没有公共定时基准的设计。在早期的数字设计中，设计方法学尚未建立，并且使用同步技术和异步技术的组合。自从1960年到现在，同步电路和方法的使用和开发达到了几乎完全统治的地位。在最初构造计算机时，少数几个计算机是完全异步的。两个例子是Illinois大学的ORDVAC(1951-52)和后来的Manchester大学的MU5(1969-74)。但是后来异步技术在同步技术不可行的场合找到了它们的应用。典型的例子是诸如计算机总线系统中的在长距离上的高速通信。PDP-11中的UNIBUS(1969)和VMEBUS(1980)是这种异步总线的例子。
IC的逐渐增长的复杂性使得在功耗、面积和设计工作量方面同步设计中时钟分布的设计的代价更高。时钟分布问题已经使得异步设计技术成为可行的替换方案。在异步设计领域中进行的某些研究寻找利用这些优点解决现实问题的方法。该领域中的大部分工作在大学中进行，但是还有某些研究在工业界进行。例如，SunMicroSystems Labs提出了一种已知商业名称为“CounterflowPipeline Processor”的新的处理器体系结构，并且Philips ResearchLabs致力于使用异步电路的自动综合来设计低功率IC。近年来，通常被称为全局异步-局部同步(GALS)的混合的同步/异步方法得到了提倡(根据Oelmann)。基本思想是对于芯片上每个模块具有局部时钟，并且在同步模块之间具有异步通信。当考虑基于多个IC和PCB的其它复杂的数字系统时，这似乎是非常复杂的IC的自然发展。
本发明的系统和方法提供了Oelmann所讨论的可能的优点中的一个或多个，并且至少如该参考文献所描述的，异步设计方法与当前使用的方法显著不同。异步系统的一些可能的优点如下：
平均情况性能：在同步系统中，最慢的组合路径限定最大时钟频率。这导致了独立于数据的所有操作的最坏情况性能。异步数据路径被设计为指示何时完成了计算。许多操作的计算时间是非常依赖于数据的，并且在最坏情况延迟比平均延迟大得多的情况下，可以利用这种特性。
无时钟偏差(skew)问题或减小的时钟偏差问题：在同步系统中，必须控制时钟信号到达系统不同部分的时间差。时钟偏差影响速度性能，并且还可能由于竞态状态而引起故障。当IC的复杂性增加时，保持低时钟偏差的代价变得更高。异步电路没有全局时钟信号，并且因此时钟偏差不是问题。
低功耗：仅有CMOS设计的活动部分在CMOS中消耗功率。在同步系统中，时钟信号在空闲部分中仍然是活动的。异步设计的事件驱动属性使得仅有设计中实际参与计算的部分消耗功率。
低噪声：CMOS中的同时开关导致电源线中大的电流转变。在同步系统中，时钟网络的充电和放电对电流转变有较大贡献。门电路中的大部分开关在有效时钟沿之后不久发生。这使得总电流集中在有效时钟沿的时刻。快速的电流转变引起电源线上的波动，这可能导致速度性能下降或数字逻辑误动作。在混合的模拟/数字系统中，数字噪声可能影响敏感的模拟电路。异步电路不是同步的，并且电流在时间上更为均匀地分布。
模块性：在异步模块中，定时和功能性可以都位于模块内。从用户的角度看，当使用该模块时，仅有操作序列是重要的。提升异步系统性能仅需要更换限制性能的模块，而不必以任何其它方式改变或重定时(retime)系统。
可扩缩性：一般地，数字系统由以不同技术实现的不同部分组成，并且这些部分可以通过不同类型的介质通信。然后对于不同类型的实现技术使用不同类型的设计技术。典型的情况如下：在IC内，使用由锁相环(PLL)产生的高速全局时钟信号，该时钟信号被同步到较慢的外部时钟信号。同一PCB上的IC之间的通信被同步到较慢的时钟。由异步标准总线系统(诸如VMEBUS)处理板到板的通信。跨越实现技术的边界使得必须引入新的设计技术。通过从一开始就使用异步电路，可以在整个系统设计中保持相同的设计技术。
如在美国专利No.6,049,882中讨论的，“同步”系统给功能单元施加固定时间步长的信号(即，时钟信号)，以便确保同步执行。因此，在同步系统中，所有功能单元需要时钟信号。然而，对于给定的指令类型，不是所有功能单元都需要处于运行中。由于即使当对于给定的指令执行来说不是必需的时，功能单元也可能被激活，因此同步系统可能是效率低的。
在同步系统中使用固定时间的时钟信号(即，时钟周期)还限制了功能单元的设计。每个功能单元必须被设计为在该时钟周期内执行其最坏情况的操作，即使最坏情况的操作可能非常少见。最坏情况操作设计降低了同步系统的性能，在典型情况操作执行得比最坏情况标准快得多的情况下尤其如此。因此，同步系统企图减小时钟周期，以便使由最坏情况操作标准引起的性能损失减到最小。将时钟周期减小至最坏情况标准之下需要更加复杂的控制系统或者更加复杂的功能单元。这些更复杂的同步系统降低了面积和功耗方面的效率来满足给定的性能标准，诸如减小的时钟周期。
在本发明的异步地震数据获取系统和方法中，性能损失仅发生在实际(非常少见)的最坏情况操作中，并且可以针对典型情况的执行来设计本发明的系统和方法，这可以使实现性能要求的处理器实现的复杂度降低。另外，由于异步系统仅在给定指令类型需要时才激活功能单元，因此提高了效率。因此，本发明的异步地震数据获取系统和方法可以在集成度和功耗方面提供增加的效率。
本发明的第一方面是地震数据获取系统，包括：一个或多个地震源(其可以是陆地源诸如振源、炸药等或者海洋源诸如空气枪、振源等)；传感器系统(其可以适合于陆地地震或海洋地震)，用于获取和/或监视模拟的地震传感器数据，该传感器系统包括多个传感器模块，每个传感器模块被配置为异步地采样地震数据，并且包括地震传感器、用于产生数字化的地震数据的A/D转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)以及传感器模块时钟；地震数据记录站，以及包括高精度时钟的地震数据传输子系统，该子系统允许数字信号处理器向记录站传输至少一些数字化的地震数据，其中每个传感器模块时钟具有随时间而相对于数据传输线高精度时钟频率发生漂移的时钟频率，并且每个传感器模块周期性地从该子系统接收其时钟相对于数据传输线高精度时钟的漂移量。
可替换地，在本发明的某些系统实施例中，每个DSP可以周期性地从系统外部(例如经由GPS)接收信息来计算其时钟漂移，而不是每个传感器模块周期性地从数据传输子系统接收漂移量。在其它系统实施例中，可以使用这两种技术。
本发明的系统可以包括，在传感器系统中的每个DSP相对于高精度时钟将数据上采样到特定固定采样率，并且基于这个漂移使用线性或非线性插值来提高其有效采样率。然后可以相对于高精度时钟将数据下采样到固定的采样频率。可以基于传感器模块时钟的额定漂移、例如百万分之五十(50ppm)和系统中允许的噪声级，确定采样频率相对于高频率时钟的间歇性调整之间的时间段。
抽取是对信号进行滤波和下采样以便降低其有效采样率的处理。采用滤波以防止下采样可能导致的混叠。以因子
Figure G2008800131566D00101
进行下采样的操作描述了保留每第M个样本并且丢弃其余样本的处理。这在框图中以“↓M”表示。插值是对信号进行上采样和滤波以便增加其有效采样率的处理。以因子
Figure G2008800131566D00111
进行上采样的操作描述了在输入信号的每个样本之间插入L-1个零。这在框图中以“↑L”表示。
本发明的系统和方法可以如下操作：可以假设在DSP中在一级中具有采样频率X+δHz，其中“X”是额定采样频率，并且“δ”是DSP时钟相对于数据传输线时钟或主时钟的偏离。在本发明的某些实施例中，例如由记录站计算δ并且周期性地将该δ提供给DSP。然后，将采样频率X插值到MX，其中“M”是整数。一个例子可以澄清这个过程。在一个例子中，在DSP中的一个特定抽取级，假设采样频率为20kHz+相对于主时钟的采样频率的δ。此处δ较小。在这个特定的例子中，对样本应用“近似”16倍(即，M＝16)的线性插值来达到320kHz。然后，在以后的抽取级进行进一步滤波和下采样之前，由下采样滤波器对信号下采样、这次为“精确的”16倍，以回到20kHz。线性或非线性插值中使用的上采样因子很大程度上由输出所允许的噪声级确定。
适合的插值技术包括根据离散的一组已知数据点构造新数据点的任何方法。存在许多不同的插值方法，诸如线性插值、多项式插值、样条插值等。当选择适当的插值算法时要考虑的一些事情是：方法的准确度如何、花费如何、内插式(interpolant)的平滑性如何、以及需要多少个数据点。线性插值一般比其它插值方法容易实现，但是可能不具有所希望的准确度。误差与数据点之间的距离的平方成比例。另一个缺点是内插式在感兴趣的点处是不可微分的。多项式插值是线性插值的泛化。在线性插值中，内插式是线性函数。在多项式插值中，用更高阶多项式取代线性内插式。插值误差与数据点之间的距离的n次幂成比例，其中n是已知数据点的数目。另外，内插式是多项式，并且因此无限可微。然而，多项式插值也具有某些缺点。计算插值多项式可能在计算上相对代价高昂。另外，多项式插值可能在端点处不精确。通过使用样条插值可以避免这些缺点。样条插值在每个区间使用低阶多项式，并且选择多项式分段，从而使得它们平滑地拟合在一起。获得的函数称为样条。通过选择不同种类的内插式，可以在本发明的系统和方法中使用其它形式的插值。一些例子包括：通过有理函数进行插值的有理插值、以及通过三角多项式进行插值的三角插值。离散傅立叶变换是三角插值的特殊情况。另一个可能是使用小波。多变量插值是多于一个变量的函数的插值，并且这种方法包括二维的双边插值和双三次插值、以及三维的三边插值。
本发明的系统和方法可用于陆地和海洋地震勘探，并且可以采用数据和命令的有线(铜线或光纤连接)或无线传输。在任何情况下，采样与数据传输分离。每个DSP/ADC单元具有自己的未被电子设备(电子PLL)锁相到数据传输线的时钟。换句话说，本发明的系统和方法通过将数据传输与采样分离并且避免需要使用电子PLL，而使得本发明的系统和方法可以更便宜、更鲁棒和灵活地用于地震数据获取系统。
可用于本发明的数字信号处理器可以是定点或浮点DSP，并且可从包括Texas Instruments、Analog Devices、LucentTechnologies、Infineon和Philips的许多供应商处获得。可以使用许多技术来实现对定点或浮点DSP的编程，其范围从直接使用汇编语言编程(这可能是困难的)，到用诸如C语言或面向对象语言(诸如C++语言)的更高级别代码编程，并且然后使用适合的编译器。
本发明的系统和方法可以是“完全无线的”，其中基本上消除了用于振源、地震传感器、基站和记录站之间的通信的所有导线、电缆和纤维。这不排除例如在记录站装置和振源中使用导线、电缆或纤维(诸如，光纤)例如用于供电，并且如有必要在有风的情况下使用拴紧线缆。在海洋系统中，这不排除部署地震源和传感器、偏转器等所需的拖引线缆、距离线缆等。
无线的系统和方法可以在鲁棒性、可扩缩性、成本、功率效率中的一个或多个方面提供相对于使用导线或光纤进行通信的系统和方法的改进。本发明的系统和方法使得能够诸如在地下碳氢化合物储集层的探测期间或者在监视已有的储层期间进行更为有效的地震数据获取，例如，3-D和4-D陆地地震数据获取。可以使用电磁信号来向传感器单元和/或从传感器单元传送数据、来传输电力和/或来接收操作传感器单元的指令。
图1示出了本发明的陆地地震数据获取系统的简化示意图。要勘探的区域2可能具有物理障碍物来妨碍例如记录站14(其可以是记录车)和振源4a之间的直接无线通信。可以采用多个振源4a、4b、4c、4d，以及多个传感器单元栅格(grid)6a、6b、6c、6d、6e和6f，每一个传感器单元栅格可以具有多个传感器单元8。如图1所示，例如，可以绕基站10在其附近放置大约24-28个传感器单元8。与每个基站10相关联的传感器单元8的数目可以根据勘探目标数目而极大地改变，然而，由于各个组件之间的通信的体系结构(在此特别参考图3、4所讨论的)，该数目应当小于以前已知系统中所需的数目。圆12指示了每个基站10大致的接收范围。对于每个基站来说，该范围可以相同或不同。
使用多个传感器单元8的图1所示的系统可被用于获取和/或监视区域2的陆地地震传感器数据，并且将该数据传输到一个或多个基站10。按照在此定义的术语，振源4、基站10、记录站14和地震传感器8之间的所有通信是完全无线的。可替换地，本发明的系统可被描述为包括例如如图2示意性示出的无线数据网络，其中该无线数据网络包括多个地震传感器8，该地震传感器8将其感测到的地震数据中的至少一部分经由第一无线链路9传输到一个或多个基站10，基站10又将它们收到的至少一些数据经由第二无线链路16传输到记录站14。可以经由无线链路18从记录站14向振源4发送命令，并且就在振源4和记录站14之间交换数据而言，无线链路18也可被认为是无线数据网络的一部分。
第一无线链路9可被表征为无线个人局域网(WPAN)。“WPAN”是使用无线连接的个人局域网(PAN)。WPAN当前被用于短范围内的设备(诸如电话、计算机及其附件以及个人数字助理)间的通信。PAN的达到范围通常在大约10米之内。这些协议可以包括但不限于Bluetooth(华盛顿州贝尔维尤的Bluetooth SIG，Inc.的注册认证标记)、ZigBee(加利福尼亚州圣拉蒙的ZigBee AllianceCorporation的注册认证标记)、超宽带(UWB)、IrDA(加利福尼亚州沃尔纳特克里克的Infrared Data Association Corporation的服务标记)、HomeRF(加利福尼亚州旧金山的HomeRF Working GroupUnincorporated Association California的注册商标)等。Bluetooth是最广泛用于WPAN通信的技术。每种技术针对特定的用途、应用或领域而最优化。虽然在某些方面，某些技术可被视为在WPAN空间中有竞争力，但是它们通常是彼此互补的。
IEEE 802.15工作组是定义WPAN技术的组织。除了基于Bluetooth技术的802.15.1之外，IEEE在802.15中提出了另外两类WPAN：低速802.15.4(TG4，也称为ZigBee)和高速802.15.3(TG3，也称为超宽带或UWB)。TG4 ZigBee提供了针对家庭控制类型的低功率和低成本解决方案的、20Kbps或250Kbps的数据速率。TG3UWB支持针对多媒体应用的、范围从20Mbps到1Gbps的数据速率。在表1中，描述了IEEE 802.15中规定的WPAN技术的主要特性。表1无线个人局域网特征＊
  参数   Bluetooth(IEEE802.15.1)   UWB(IEEE802.15.3)   ZigBee(IEEE802.15.4)
  应用   计算机和附件设备计算机到计算机计算机与其它数字设备   多媒体内容传输，高分辨率雷达，探地雷达，无线传感器网络，无线电定位系统   家庭控制建筑物自动化工业自动化家庭安全医疗监控
  频带   2.4-2.48GHz   3.1-10.6GHz   868MHz902-928MHz2.4-2.48GHz
  范围   ～10米   ～10米   ～100米
  最大数据传输速率   3Mbps   1Gbps   20Kbps40Kbps250Kbps
  调制   GFSK、2PSK、DQSP、8PSK   OPSK、BPSK   BPSK(868/928MHz)OPSK(2.4GHz)
＊来自networkdictionary.com，2006年11月8日访问于：http://www.networkdictionary.com/wireless/WPAN.php？PHPSESSID ＝354101c49bc9d97659791acaecddca16
在有线通信系统中，网状网络拓扑是一种关键的网络体系结构，其中用诸如路由器和交换机的网络节点之间的许多冗余互连来连接设备(参见networkdictionary.com中网状拓扑的定义)。在使用网状拓扑的有线通信系统中，如果任何电缆或节点出现故障，则存在用于两个节点通信的许多其它方式。虽然容易查找故障和增加的可靠性是明显的优点，但是由于使用大量电缆敷设，因此有线网状网络的安装较昂贵。通常在有线通信系统中将结合其它拓扑(诸如星形、环形和总线)来使用网状拓扑，以便形成混合拓扑。诸如Internet的某些WAN体系结构采用网状路由。因此，Internet即使在战争期间也能实现站点通信。
存在两种类型的网状拓扑：全网状(如图3所示)和部分网状(如图4中所示)。当每个节点具有将其连接到网络中每一个其它节点的电路时出现全网状拓扑。在有线网络中，实现全网状非常昂贵，但是产生最大数量的冗余，所以在那些节点之一出现故障的情况下，可将网络流量引导到任意其它节点。全网状通常供主干网用。对于部分网状，一些节点按全网状方案组织，而其它节点仅连接到网络中的一个或两个节点。部分网状拓扑常见于连接到全网状主干网的外围网络。实现部分网状通常较便宜，但是产生比全网状拓扑少的冗余。
在本发明的无线的系统和方法中，由于使用无线数据网络体系结构的通信的无线属性，因此冗余性、鲁棒性和灵活性全都得到了增强，而降低了费用。如图3的全网状拓扑所示，传感器8a-8h可以通过多个直接无线链路20与每个其它传感器直接无线通信。在其它实施例中，例如图4的部分网状拓扑中所示，传感器8a可以仅与传感器8b、8c和8g经由无线通信20直接无线通信，并且通过无线通信链路22与传感器8d、8e、8f和8h间接通信。
可以从支持点到多点(PMP)宽带无线接入的任何无线通信协议中单独选择第二无线链路和第三无线链路(即，如图2所示，分别为链路16和18)。这些协议可以包括但不限于IEEE标准802.16(有时称为WiMax(微波接入全球互通)标准)、IEEE标准802.20等。IEEE无线标准当前具有多至30英里(48km)的范围，并且当前可以提供大约75兆比特每秒的宽带，但是本发明不限于此。理论上这比在商业上可获得的无线宽带快20倍。例如，参见http://www.tutorial-reports.com/wireless/wimax/tutorial.php中的讨论，它是下面的讨论的参考。
IEEE 802.16WiMax标准发表于2002年3月，并且提供了关于城域网(MAN)技术的更新信息。在2002年3月出版物给出的扩展扩充了仅专注于从10GHz到60+GHz的频谱的视线(line-of-sight)固定无线MAN标准。该扩展提供了如2-11GHz的低频带中的非视线接入。这些频带有时是无许可的。这还将最大距离从31英里提升到了50英里(50到80km)，并且支持PMP(点到多点)以及网状技术。IEEE在2004年6月通过了802.16标准。WiMax可被用于诸如流行的WiFi的无线联网。作为第二代协议的WiMax允许更长距离上的更高的数据速率，有效使用带宽，并且将干扰几乎消除到最小程度。WiMax可被部分地称为是Wi-Fi协议的后继者，Wi-Fi协议以英尺度量，并且工作于更短的距离上。
如在本发明的系统中的地震数据获取的上下文中所使用的，地震传感器和基站可被比作在802.16标准中给出的有时被称为固定无线的城域联网(MAN)。在固定无线中，基站的主干连接到公共网络。如同MAN一样，每个基站10支持许多“固定订户站”(传感器单元8)，其类似于公共WiFi热点(hot spot)或加防火墙的(fire walled)企业网。基站10使用媒体访问控制(MAC)层，并且按照“订户”(传感器单元8)各自需要给其分配上行链路和下行链路带宽。这基本上基于实时的需要。MAC层是使得网络可以共同操作的公共接口。将来，可以期待由802.16MAN主管的802.11热点。它们将用作无线局域网(LAN)，并且还将直接为终端用户服务。
WiMax具有两种主要拓扑，即，用于迂回信程(backhaul)的点对点和用于订户站的点到多点基站，它们中的任意一种可被用于本发明的系统和方法。在这些情况中的每种情况中，可以使用多输入多输出天线。图5示出了IEEE 802.16宽带无线MAN标准的协议结构。图5(来自Javvin.com)示出了四个层：会聚、MAC、传输和物理。这些层映射到OSI模型的最底层中的两个，物理层和数据链路层。
使用WiMax协议给本发明的系统和方法以及其终端用户提供了许多用户应用和接口，例如，以太网、TDM、ATM、IP和VLAN。IEEE 802.16标准足够通用，以适应时分多路复用(TDM)或频分双工操作(FDD)部署，并且还允许全双工和半双工终端两者。
IEEE 802.16支持三个物理层。强制物理模式是256点FFTOFDM(正交频分多路复用)。其它模式是单载波(SC)和2048 OFDMA(正交频分多路复用访问)模式。相应的欧洲标准-ETSI Hiperman标准定义了与802.16d标准中的256 OFDM模式相同的单PHY模式。
为点到多点无线接入环境开发了MAC，并且该MAC可以适应如ATM、以太网和IP(网际协议)的协议。MAC帧按照链路状况构造终端的动态的上行链路和下行链路简档(profile)。这在容量和实时鲁棒性之间造成折中。MAC使用可变长度的协议数据单元，这提高了标准的效率。多个MAC协议数据单元可被作为单个物理流发送，以避免过载。另外，可将多个服务数据单元(SDU)一起发送，以节省MAC头部(header)的开销。通过分段，大容量数据(SDU)可被跨帧边界传输，并且可以保证竞争性服务的QoS(服务质量)。MAC使用自校正带宽请求方案，以避免开销和确认延迟。在本发明的系统和方法中，该特征还可以允许实现比以前已知的系统和方法更好的QoS处理。终端根据QoS和其它参数，具有请求带宽的各种选择。可以轮询信号要求或可以捎带确认(piggyback)请求。
在本发明的系统和方法中，802.16MAC协议可以执行周期性活动和非周期性活动。快的活动(周期性的)例如调度、打包、分段和ARQ可能是时间紧迫的，并且可能具有严苛的时限。它们必须被在单个帧内执行。另一方面，慢的活动可以按照预定的计时器执行，但是不与任何计时器相关联。它们也不具有特定的时间帧或时限。
表2比较了可以在本发明的系统和方法中使用的第一无线链路与第二无线链路以及第三无线链路之间的相似和不同(借用自Javvin.com)。表2第一无线链路和第二无线链路的可比较的特性
  参数   WiMax   WLAN   Bluetooth
  频率   2-11GHz   2.4GHz   变化
  范围   ～31英里(50km)   ～100米   ～10米
  数据传输速率   70mbps   11-55mbps   20-55mbps
  用户   数千   ＞10   ＞10
802.11基于分布式体系结构，而WiMax基于中央控制体系结构。在该体系结构中，驻留在基站(BS)内的调度器控制无线媒介访问。WiMax可以支持符合一组QoS参数的多个连接，并且提供数据包分类器能力，以便将连接映射到许多用户应用和接口。
本发明的系统和方法的某些实施例可以使用基于较新的协议IEEE 802.20的无线数据网络。类似于802.16标准，IEEE 802.20针对到移动消费设备例如蜂窝电话、PDA和膝上计算机的无线高速连接。IEEE 802.20移动宽带无线访问工作组正在开发用于操作于3.5GHz以下的许可频带中的移动BWA系统的空中接口标准。它的目标是在车辆速度为250km/小时的情况下每个用户超过1Mb/s的峰值数据速率。这对于使用例如运动的数据记录站、例如运动的卡车、飞机或直升飞机而不是静止记录站的本发明的系统可能有用。使用该标准的系统和方法将工作在500MHz-3.5GHz的范围内。当前，该协议由新泽西州Bedminster的QUALCOMM Flarion Technologies和加利福尼亚州圣何塞的ArrayComm提出。
本发明的系统和方法可以包括为实现采用WiMAX的第二和/或第三无线链路提供多天线信号处理(MAS)软件体系结构。WiMAX简档支持自适应天线系统(AAS)和基线形式的多输入/多输出(MIMO)体系结构两者。诸如通过使用来自ArrayComm的商业名称为“A-MAS”的产品的MAS实现可以通过增加必要干扰抑制来增强基线MIMO。普通MIMO系统通过多次传输信号和/或传输多个信号来提高点对点数据速率并提供链路鲁棒性。在没有主动干扰抑制的情况下，这些附加的传输会招致其它小区(cell)中的共道用户的信号干扰比降低的代价。在以无线LAN为代表的单小区环境中，这种增加的干扰没有不利影响，MIMO技术在无线LAN中已实现它们的首次商业成功。在多个小区共享相同频谱资源的联网系统诸如WiMAX中，即使它可以为某些用户改善链路，增加的干扰降低了网络容量和整体服务质量。它还防止使用MIMO技术来提高在小区中央之外的数据速率。通过在我们的A-MAS解决方案中结合AAS技术和MIMO，可以遍及网络中的小区实现MIMO的益处，简化了网络规划，并且提供了操作员可以依赖的性能改善。A-MAS软件可以通过模块接口集成到客户设备的物理层中，作为普通ASIC体系结构中的可综合内核或作为嵌入式DSP代码运行。由诸如被称为A-MAS的软件产品所采用的方法对空间尺度进行精确控制，并且仅在实际需要时投入无线电能量(或接收灵敏度)。该软件驱动客户设备、基站或两者上的两个或多个天线的阵列，充分利用(leverage)无线电波的相干组合原理，以便使传输能量(或接收灵敏度)集中在预期的接收器(发送器)上，而共道干扰的源上不存在能量(灵敏度)。如在本发明的方法和系统的上下文中应用的，A-MAS使能的基站和传感器单元可以利用来自使用多个天线的所有可能的益处：得自多样性和组合益处的链路预算的改进，以及得自主动干扰抑制和空间多路复用的客户端数据速率和整体网络容量的益处。
本发明的系统和方法解决或减轻了与用于获取时移陆地地震数据的以前已知的基于传感器单元的系统或者基于电缆的陆地地震系统相关联的问题，即，成本、功率和数据传输问题。
除了测量传感器外，可用于本发明的陆地传感器单元可以包括高精度时钟、低功率电子设备、耐用电池和存储器组件、以及自主发电单元，自主发电单元在不依赖来自外部装置的充电的情况下提供电力以便给传感器单元中的电池充电。
在地震勘探之间，传感器单元可留在陆地上或从那里移走。在空闲期间，自主发电组件(如果存在的话)将产生足够的电力给自主电源再充电，自主电源可以是一个或多个可再充电的电池、一个或多个电容器等。电池和电容器可以基于任何化学性质，只要其能够在预期的持续时间中自给自足即可，该持续时间可以是几个月到几年。可以使用诸如那些可从法国巴尼奥莱的SAFT获得的商业名称为“Li-ion VL45E”的电池或电池单元。另一种替换方案是使用电容器作为电力的存储设备。诸如在2006年11月7日在http://web.mit.edu/newsoffice/2006/batteries-0208.html处得到的公布内容“Researchers fired up over new battery”(MIT News Office，2006年2月8日)中所讨论的，电容器更小，并且具有更高的存储容量，通过参考将该公布内容并入此处。另外，在无操作时期，本发明的传感器单元可被置于“睡眠”模式，以便节省能量。
“自主发电”组件和“自主电源”有区别。如此处使用的，短语“自主发电”是本发明的传感器单元的可选择的、但高度希望的特征，并且是指允许自主电源或多个自主电源被完全或部分地再生、再充电或者重新补给，以便地震传感器单元可以在地震勘探之间保留在陆地上的一个或多个组件。虽然理论上可通过借助车辆给地震传感器单元带来电力，但是这是个缓慢和麻烦的过程。相反，本发明的传感器单元可以包括从其本地环境中提取电力、有时称为能量收获的装置。适合的自主发电组件的例子包括可以使用风能、太阳能等的组件，风能和太阳能可以通过已知的能量转换手段转变为电能。可以在地震勘探之间的时间段期间给自主电源(例如，电池)再充电，该时间段可以在几个月到1到2年之间的任何时候。
本发明中的可用于陆地地震的传感器可以是单独的传感器或者是两个或多个传感器的组。一种适合的传感器组是包括3个地震检波器或加速度计的、可从WesternGeco LLC获得的商业名称为“4C Sensor”的传感器组。
可用于本发明的传感器单元还可以包括具有超低功率需求的电子模块，并且可以包括高精度时钟、模数转换器、电源管理软件和硬件、以及用于数据输入/输出的控制模块。
可以期望传感器单元内的数字化电子设备的总功耗不超过50mW。另外，通过使用低功率存储器(例如，闪速EPROM)，整个本发明传感器单元的总功耗预期在任何时候都不超过150mW。这至少小于陆地传感器单元中使用的当前技术的十分之一。对于为期6个星期的典型的地震勘探周期，给本发明传感器单元提供电力所需的电池容量仅为150Wh。可再充电的Li离子电池可以提供大约350Wh/l和150Wh/kg，因此总电池体积和重量预期大约为0.4升和0.6kg。
由陆地传感器单元记录的数据可被传送到基站，并且又被传送到记录站。在其它实施例中，可能希望从特定的传感器单元中取出和运送一个或多个存储器模块。例如，可以给传感器单元配备用于N次勘探的N个存储器模块。在这些实施例中，例如，对于每次勘探，取出一个存储器模块。可以使用这两种数据传输的方法。在某些实施例中，可以通过多个信道和/或以多个方法实现数据传输，以便增加数据传输的速度和/或数量。
使用本发明的系统的方法可以包括用于实现本发明的方法的测量、计算和其它的子系统。计算单元可以包括使得能够实现所需的一个或多个公式、算法和运算的软件和硬件，以及经由有线或无线传输访问数据库、数据仓库等。
例如，可以通过使用GPS确定本发明的一个或多个传感器单元的准确度在几米内的初始位置。
执行海洋地震获取勘探通常涉及一个或多个船只拖引至少一个地震拖缆(streamer)通过被认为或已知覆盖在一个或多个碳氢化合物储集层之上的水体。德克萨斯州休斯顿的WesternGecoL.L.C.当前正在进行某些情况下覆盖几平方公里的高分辨率Q-MarineTM勘探。被称为Q-TechnologyTM船的勘探船可以拖引具有25-200米间隔的多条1000-12000米的电缆，使用WesternGeco所有的校准的Q-MarineTM源，来进行地震勘探。“Q”是WesternGeco所有的一组用于增强的储层定位、描述和管理的先进地震技术。对于Q-MarineTM、一种完全校准的点接收器海洋地震获取和处理系统以及Q-LandTM和Q-SeabedTM的附加信息，参见http://www.westerngeco.com/q-technology。地震船和拖缆以大约5节的速度前行，并且系统能够相对有效地覆盖开阔海域的大的面积。因此，传统的拖引拖缆地震获取系统很适合于探测以前没有探测或未开发区域的地质结构。
本发明的系统与其它数据获取系统和方法、例如其它陆地地震数据获取系统，诸如基于电缆的系统以及使用以前已知的陆地地震系统的系统相接合也在本发明范围之内。作为一个非限制性的例子，在已经使得可靠的陆地电缆成功地运行的情况下，可以使用该陆地电缆和其传感器，并且在电缆的一侧或两侧在栅格中定位传感器单元。
在某些实施例中，不论环境或勘探区域如何，在整个分布范围上的更高密度的陆地传感器单元可以通过减小传感器单元之间的距离和无线信号的相关劣化，来改善整体操作效率。传感器单元的栅格或传感器单元的形状本身是不相关的。
虽然上面仅详细描述了本发明的几个示例性实施例，但是本领域技术人员会容易明白，在本质上不脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，可以对这些示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改意图被包括在如下面权利要求所限定的本发明的范围内。在权利要求中，除非将“用于...的装置”明确地被与相关联的功能一起叙述，否则没有句子意图以35U.S.C.§112第6段所允许的装置加功能格式出现。“用于...的装置”的从句意图覆盖此处描述的执行所叙述的功能的结构，并且不只是结构等同物，而且还有等同的结构。

Claims (14)

1.一种地震数据获取系统，包括：
一个或多个地震源；
被配置为异步采样地震数据的多个传感器模块，每个传感器模块包括模拟地震传感器、用于产生数字化的地震数据的A/D转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)以及传感器模块时钟；
地震数据记录站；以及
包括高精度时钟的地震数据传输子系统，所述子系统允许向所述记录站传输至少一些所述数字化的地震数据，
其中每个传感器模块被配置为周期性地从所述子系统接收所计算的该传感器模块的时钟相对于所述高精度时钟的漂移量。
2.一种地震数据获取系统，包括：
一个或多个地震源；
被配置为异步采样地震数据的多个传感器模块，每个传感器模块包括模拟地震传感器、用于产生数字化的地震数据的A/D转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)以及传感器模块时钟；
地震数据记录站；以及
包括高精度时钟的地震数据传输子系统，所述子系统允许向所述记录站传输至少一些所述数字化的地震数据；
其中每个传感器模块被配置为周期性地从全球定位系统接收足以计算该传感器模块相对于所述高精度时钟的时钟漂移的信息。
3.如权利要求1或2所述的系统，所述系统适于执行陆地或海洋地震数据获取。
4.如权利要求3所述的系统，其中每个DSP被配置为相对于所述高精度时钟以第一固定采样率对数字化的地震数据进行上采样。
5.如权利要求4所述的系统，其中由每个DSP基于每个传感器模块时钟相对于数据传输线高精度时钟的漂移量，使用选自线性和非线性插值的插值技术对所述数字化的地震数据进行上采样，以便提高每个传感器模块的有效采样率。
6.如权利要求5所述的系统，其中每个DSP被配置为相对于所述高精度时钟以第二固定采样率对所述数字化的地震数据周期性地下采样。
7.如权利要求3所述的系统，其中每个传感器模块时钟具有额定漂移，并且每个传感器模块被配置为基于所述传感器模块的时钟的额定漂移和所述系统内的噪声级，来周期性地从所述子系统接收其时钟相对于所述高精度时钟的漂移量。
8.如权利要求3所述的系统，所述系统包括一个或多个基站，所述一个或多个基站被策略性地放置以便经由第一无线链路从相应的一组或多组传感器模块接收所述数字化的地震数据。
9.如权利要求8所述的系统，其中至少一组传感器模块经由通信拓扑无线地在所述组内在传感器模块之间中继至少一些所述数字化的地震数据，所述通信拓扑选自部分网状拓扑、网状拓扑和星形拓扑。
10.如权利要求8所述的系统，其中至少一组传感器模块经由多跳无线地在所述组内在传感器模块之间中继数据包。
11.如权利要求8所述的系统，其中所述基站选自移动的和非移动的通信设备。
12.如权利要求8所述的系统，其中所述第一无线链路选自无线个人局域网(WPAN)通信协议。
13.如权利要求12所述的系统，其中从IEEE标准802.15所覆盖的协议中独立地选择个人局域网(WPAN)通信协议。
14.一种用于地震数据获取的方法，包括：
a)启动一个或多个地震源；
b)使用如权利要求1-13中任意一个所述的系统来校正每个传感器模块时钟的时钟频率漂移。
CN200880013156.6A 2007-03-08 2008-03-05 采用异步的、分离的数据采样和传输的用于地震数据获取的系统和方法 Active CN101669043B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/683,883 US7660203B2 (en) 2007-03-08 2007-03-08 Systems and methods for seismic data acquisition employing asynchronous, decoupled data sampling and transmission
US11/683,883 2007-03-08
PCT/US2008/055854 WO2008147584A2 (en) 2007-03-08 2008-03-05 Systems and methods for seismic data acquisition employing asynchronous, decoupled data sampling and transmission

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101669043A CN101669043A (zh) 2010-03-10
CN101669043B true CN101669043B (zh) 2013-01-30

Family

ID=39741469

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510246788.9A Pending CN104793241A (zh) 2006-09-14 2007-09-13 用于获取地震数据的无线系统和方法
CN200880013156.6A Active CN101669043B (zh) 2007-03-08 2008-03-05 采用异步的、分离的数据采样和传输的用于地震数据获取的系统和方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510246788.9A Pending CN104793241A (zh) 2006-09-14 2007-09-13 用于获取地震数据的无线系统和方法

Country Status (4)

Country Link
US (3) US7660203B2 (zh)
EP (1) EP2130064A2 (zh)
CN (2) CN104793241A (zh)
WO (1) WO2008147584A2 (zh)

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8228759B2 (en) 2003-11-21 2012-07-24 Fairfield Industries Incorporated System for transmission of seismic data
KR101049345B1 (ko) * 2004-07-23 2011-07-13 가부시끼가이샤 디 앤 엠 홀딩스 오디오 신호 출력 장치
US7660203B2 (en) * 2007-03-08 2010-02-09 Westerngeco L.L.C. Systems and methods for seismic data acquisition employing asynchronous, decoupled data sampling and transmission
GB0725276D0 (en) * 2007-12-28 2008-02-06 Vibration Technology Ltd Seismic data recording
US8296067B2 (en) * 2008-03-17 2012-10-23 Bp Corporation North America Inc. Satellite communications with cableless seismographs
US8559270B2 (en) * 2008-08-15 2013-10-15 Bp Corporation North America Inc. Method for separating independent simultaneous sources
US8467267B2 (en) * 2008-10-29 2013-06-18 Conocophillips Company Asynchronous operation of seismic sources in a seismic survey
US20100208551A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Daniel Golparian Configuring wireless seismic acquisition networks
US8885559B2 (en) 2009-03-20 2014-11-11 Innovative Wireless Technologies, Inc. Method and apparatus for reliable communications in underground and hazardous areas
US9179475B2 (en) 2009-03-20 2015-11-03 Innovative Wireless Technologies, Inc. Distributed ad hoc mesh network protocol for underground mine and hazardous area communications
US8594962B2 (en) * 2009-05-28 2013-11-26 Westerngeco L.L.C. Distributing a clock in a subterranean survey data acquisition system
US9213094B2 (en) * 2009-06-11 2015-12-15 Westerngeco L.L.C. In-field configuration of land survey sensors
DE102009034444A1 (de) * 2009-07-23 2011-01-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Überwachung einer Umgebung mit mehreren akustischen Sensoren
FR2951830B1 (fr) * 2009-10-23 2011-12-23 Thales Sa Procede de localisation et de cartographie simultanees par filtrage non lineaire elastique
US20110096628A1 (en) * 2009-10-26 2011-04-28 Daniel Golparian Wireless Communication Using Customized Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) Technology in a Survey Data Acquisition System
GB2474882B (en) * 2009-10-29 2014-04-09 Tgs Geophysical Company Uk Ltd Signal processing
CA2777134C (en) 2009-11-11 2016-04-05 Conocophillips Company Seismic acquisition in marine environments using survey paths following a series of linked deviated paths and methods of use
US8614928B2 (en) * 2009-12-31 2013-12-24 Wireless Seismic, Inc. Wireless data acquisition system and method using self-initializing wireless modules
DE102010007655A1 (de) * 2010-02-11 2011-08-11 Marmot Passive Monitoring Technologies SA, Vaud Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von natürlichem CO2-Lagerstätten
AU2011232464B2 (en) 2010-03-26 2014-02-27 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Seismic clock timing correction using ocean acoustic waves
US9529102B2 (en) 2010-04-30 2016-12-27 Conocophillips Company Caterpillar-style seismic data acquisition using autonomous, continuously recording seismic data recorders
CN101833109B (zh) * 2010-05-31 2012-01-25 无锡同春新能源科技有限公司 太阳能光伏发电系统应用在地震测报仪器上的供电方法
US20110305114A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 Daniel Golparian Seismic survey communication systems and methods
US20120250457A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Pgs Americas, Inc. Systems and methods for wireless communication in a geophysical survey streamer
US20120250456A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Pgs Americas, Inc. Systems and methods for energy harvesting in a geophysical survey streamer
CN102360070B (zh) * 2011-06-10 2013-04-03 中国科学技术大学 超宽带脉冲信号接收装置及超宽带脉冲雷达系统
CN102628957B (zh) * 2011-06-22 2014-05-07 中国科学院地质与地球物理研究所 基于计算机网络的百万道级新型数字地震仪
CA2842671C (en) * 2011-07-28 2023-01-24 Bp Corporation North America Inc. Field correlation for real-time passive seismic surveillance
US10139505B2 (en) 2011-08-09 2018-11-27 Pgs Geophysical As Digital sensor streamers and applications thereof
CN102323623A (zh) * 2011-08-15 2012-01-18 浙江大学 考古调查中的探地雷达属性分析方法
US10286428B2 (en) 2011-10-19 2019-05-14 Pgs Geophysical As Tools and methods for cleaning survey cables
WO2013112843A1 (en) * 2012-01-25 2013-08-01 Inova Ltd. High-precision time synchronization for a cabled network in linear topology
CN103226208B (zh) * 2012-01-25 2018-02-02 英洛瓦(天津)物探装备有限责任公司 通过光纤的时钟同步
CN104919339B (zh) 2012-03-08 2018-01-12 国际壳牌研究有限公司 集成地震监控系统和方法
AU2013230184B2 (en) 2012-03-08 2015-08-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Seismic cable handling system and method
US10285141B1 (en) 2012-09-19 2019-05-07 Safeco Insurance Company Of America Data synchronization across multiple sensors
US20140092707A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Global Geophysical Services, Inc. Operational Mode Switching in Seismic Data Acquisition Module via Supply Voltage Polarization
CA2891495A1 (en) * 2012-11-16 2014-05-22 Conocophillips Company Method for locating a microseismic event
CN103064108B (zh) * 2012-12-25 2016-03-02 中国海洋石油总公司 一种海洋地震数据同步采集的系统及方法
US20160077230A1 (en) * 2013-01-29 2016-03-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Presenting Information from Multiple Sensors
US9846247B2 (en) * 2013-03-15 2017-12-19 Pgs Geophysical As Methods and systems for interpolation of multi-component seismic data collected in a marine environment
US20140306057A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 Cgg Services Sa Systems and methods for using a hybrid style airship
US10371839B2 (en) * 2013-06-05 2019-08-06 Saudi Arabian Oil Company Blended land seismic data acquisition employing dispersed source arrays with variable sweep length
CN103336301A (zh) * 2013-07-11 2013-10-02 孙宏志 测震台无线数据传输监控仪
WO2015125015A2 (en) * 2014-02-19 2015-08-27 Cgg Services Sa Systems and methods for wireless data acquisition in seismic monitoring systems
WO2015132662A1 (en) * 2014-03-05 2015-09-11 Cgg Services Sa Systems and methods to reduce noise in seismic data using a frequency dependent calendar filter
US9599733B2 (en) 2014-03-12 2017-03-21 Sercel Method for collecting, in a harvester equipment distinct from a central unit, data coming from a plurality of seismic acquisition units
US10107926B1 (en) * 2014-04-29 2018-10-23 Wireless Seismic, Inc. Cableless seismic acquisition with hierarchical communication protocol
US20160011324A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Sercel Method For Harvesting Seismic Data And Generating Seismic Output Files
WO2016026874A2 (en) * 2014-08-19 2016-02-25 Seabed Geosolutions B.V. Simultaneous charging of a plurality of autonomous seismic nodes
EP2990832A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-02 Sercel Data acquisition apparatus using one single local clock
CN104536041B (zh) * 2014-12-17 2017-02-22 中国石油天然气集团公司 一种地震观测系统参数的优化方法
CN105138492A (zh) * 2015-09-25 2015-12-09 磐纹科技（上海）有限公司 电子模块及电子系统
CN106569261A (zh) * 2015-10-10 2017-04-19 中国石油化工股份有限公司 地震数据速度插值方法和系统
CN105158797B (zh) * 2015-10-16 2018-02-09 成都理工大学 一种基于实际地震资料的交错网格波动方程正演的方法
EP3397993B1 (en) * 2015-12-29 2023-01-11 Schlumberger Technology B.V. Data-driven clock drift adjustment
CA3055089A1 (en) * 2017-03-03 2018-09-07 Schlumberger Canada Limited Seismic sensor system with microelectromechanical systems ("mems") oscillator clock
FR3083326B1 (fr) * 2018-06-29 2020-10-16 Sercel Rech Const Elect Procede et systeme d'estimation de la derive d'une horloge de datation d'echantillons de donnees sismiques
WO2020121173A1 (en) * 2018-12-09 2020-06-18 Hemisens Technologies Ltd Sensing devices, systems and methods
WO2020180424A1 (en) 2019-03-04 2020-09-10 Iocurrents, Inc. Data compression and communication using machine learning
CN110596654B (zh) * 2019-10-18 2023-06-30 立晟智能科技(成都)有限公司 一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统
CN111208507B (zh) * 2020-01-10 2022-03-22 浙江大学 一种基于Doppler传感网络的室内移动目标定位方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1653358A (zh) * 2002-06-04 2005-08-10 Geo-X系统有限公司 地震数据获取系统
CN1904642A (zh) * 2005-07-28 2007-01-31 舍塞尔公司 用于补偿用作采样频率的本地时钟的漂移的装置和方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4281403A (en) * 1979-09-12 1981-07-28 Litton Resources Systems, Inc. Seismic data recording method and apparatus
US4663744A (en) * 1983-08-31 1987-05-05 Terra Marine Engineering, Inc. Real time seismic telemetry system
US5549115A (en) * 1994-09-28 1996-08-27 Heartstream, Inc. Method and apparatus for gathering event data using a removable data storage medium and clock
US5724241A (en) * 1996-01-11 1998-03-03 Western Atlas International, Inc. Distributed seismic data-gathering system
DE19629130A1 (de) * 1996-07-19 1998-05-14 Philips Patentverwaltung Signalprozessor
US6002640A (en) * 1997-05-15 1999-12-14 Geo-X Systems, Inc. Seismic data acquisition system
US6044453A (en) 1997-09-18 2000-03-28 Lg Semicon Co., Ltd. User programmable circuit and method for data processing apparatus using a self-timed asynchronous control structure
US6055620A (en) 1997-09-18 2000-04-25 Lg Semicon Co., Ltd. Apparatus and method for system control using a self-timed asynchronous control structure
US6049882A (en) 1997-12-23 2000-04-11 Lg Semicon Co., Ltd. Apparatus and method for reducing power consumption in a self-timed system
US6148392A (en) 1998-09-08 2000-11-14 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Low power implementation of an asynchronous stock having a constant response time
WO2001016622A1 (en) * 1999-08-31 2001-03-08 Trimble Navigation Limited Control of sources in survey operations
US7103025B1 (en) 2001-04-19 2006-09-05 Cisco Technology, Inc. Method and system for efficient utilization of transmission resources in a wireless network
US6977867B2 (en) * 2001-06-05 2005-12-20 Geo-X Systems, Ltd. Seismic data acquisition system
US20030174582A1 (en) 2002-03-14 2003-09-18 Gary Scott Multi-interval seismic line cable system for distributed electronics
US7298671B2 (en) 2002-04-24 2007-11-20 Ascend Geo, Llc Seismic-data acquisition methods and apparatus
US20060009911A1 (en) 2002-04-24 2006-01-12 Ascend Geo, Llc Methods and systems for acquiring and processing seismic data
FR2843805B1 (fr) * 2002-08-22 2004-12-17 Inst Francais Du Petrole Methode et dispositif d'acquisition pour l'exploration sismique d'une formation geologique par des recepteurs permanents implantes au fond de la mer
US7269095B2 (en) * 2002-10-04 2007-09-11 Aram Systems, Ltd. Synchronization of seismic data acquisition systems
US20050047275A1 (en) * 2003-09-01 2005-03-03 Geo-X Systems, Ltd. Synchronization and positioning of seismic data acquisition systems
US7046584B2 (en) 2003-07-09 2006-05-16 Precision Drilling Technology Services Group Inc. Compensated ensemble crystal oscillator for use in a well borehole system
US7089744B2 (en) * 2004-07-21 2006-08-15 Steward Davis International, Inc. Onboard supplemental power system at varying high altitudes
US7551516B2 (en) 2005-03-09 2009-06-23 Aram Systems, Ltd. Vertical seismic profiling method utilizing seismic communication and synchronization
US7729285B2 (en) 2005-03-22 2010-06-01 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Energy-efficient network protocol and node device for sensor networks
US7323944B2 (en) 2005-04-11 2008-01-29 Qualcomm Incorporated PLL lock management system
US20060247505A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Siddiqui Waqaas A Wireless sensor system
US7660203B2 (en) * 2007-03-08 2010-02-09 Westerngeco L.L.C. Systems and methods for seismic data acquisition employing asynchronous, decoupled data sampling and transmission
US20080170469A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-17 Aram Systems, Ltd. Stabilizing remote clocks in a network
US8181057B2 (en) * 2008-02-22 2012-05-15 Schlumberger Technology Corporation Time synchronization in units at different locations

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1653358A (zh) * 2002-06-04 2005-08-10 Geo-X系统有限公司 地震数据获取系统
CN1904642A (zh) * 2005-07-28 2007-01-31 舍塞尔公司 用于补偿用作采样频率的本地时钟的漂移的装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008147584A3 (en) 2009-09-11
US20100074054A1 (en) 2010-03-25
WO2008147584A2 (en) 2008-12-04
US7660203B2 (en) 2010-02-09
CN104793241A (zh) 2015-07-22
EP2130064A2 (en) 2009-12-09
CN101669043A (zh) 2010-03-10
US20140010047A1 (en) 2014-01-09
US20080219094A1 (en) 2008-09-11
US8559271B2 (en) 2013-10-15
US9753164B2 (en) 2017-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101669043B (zh) 采用异步的、分离的数据采样和传输的用于地震数据获取的系统和方法
Li et al. UAV communications for 5G and beyond: Recent advances and future trends
Steere et al. Research challenges in environmental observation and forecasting systems
Savazzi et al. Ultra-wide band sensor networks in oil and gas explorations
Akyildiz et al. Wireless underground sensor networks: Research challenges
EP2059835A2 (en) Wireless systems and methods for seismic data acquisition
Savazzi et al. Wireless geophone networks for high-density land acquisition: Technologies and future potential
Kumar et al. Underwater acoustic sensor network for early warning generation
Che et al. TDMA frame design for a prototype underwater RF communication network
Jamali‐Rad et al. Internet of Things‐based wireless networking for seismic applications
Amoli An overview on current researches on underwater sensor networks: Applications, challenges and future trends
Jamali-Rad et al. IoT-based wireless seismic quality control
Agarwal et al. Localization and correction of location information for nodes in UWSN-LCLI
Shehadeh et al. Optimal topology planning of electromagnetic waves communication network for underwater sensors using multi-objective optimization algorithms (MOOAs)
CN101558326A (zh) 用于获取地震数据的无线系统和方法
Truong et al. A study on long range radio communication for environmental monitoring applications
Saeed et al. Towards the internet of X-things: New possibilities for underwater, underground, and outer space exploration
Rajasegarar et al. Sensor network implementation challenges in the great barrier reef marine environment
Bereketli Interference-free source deployment for coverage in underwater acoustic backscatter networks
Liang et al. IEEE access special section editorial: communications in harsh environments
CN115276759B (zh) 一种基于加权时空图的双层卫星网络连接计划设计方法
Roy et al. Selection of communication carrier for underwater wireless sensor networks
Savazzi et al. Land cableless systems for telemetry services: current limitations and emerging technologies
Liu et al. The channel estimation and modeling in high altitude platform station wireless communication dynamic network
Liu et al. Resource and trajectory optimization for secure communication in RIS assisted UAV‐MEC system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant