專利名稱：無線探測地震的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及探測地震儀(seismograph),具體地涉及地震勘探(seismic survey)系統(tǒng)，其中通過無線方式發(fā)送來自多個傳感器的數(shù)據(jù)信號。本發(fā)明考 慮無線地讀出地震陣列，甚至在快速地重復(fù)振動能量源勘探的情況，而不積 壓(backlog)數(shù)據(jù)或者延遲勘探進程。
背景技術(shù)：
自然資源探測公司和其他機構(gòu)通常利用地震探觀'J來形成地下地質(zhì) (subsurface geologic)結(jié)構(gòu)的圖像。這些圖像被用來確定對石油和天然氣開鉆的 最佳位置，并且計劃和監(jiān)視其他應(yīng)用中改進的資源回收率(recovery)規(guī)劃。地 震勘探也可用于石油探測以外的各種環(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 陣列來進行。振動或者通過爆炸物或者通過諸如振動能量源之類的機械設(shè)備 或者落重法(weightdrop)來產(chǎn)生。來自能量源的振動通過土地、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 過振動傳感器的陣列來檢測。來自傳感器的信號或者被單獨的電子裝置放大 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 錄土地的自然振動也可以被動地進行勘探。
來自眾多傳感器的凄t字數(shù)據(jù)連同關(guān)于勘探和能量源的相關(guān)信息一起最終 被記錄在存儲媒質(zhì)上，例如磁帶、或者磁盤或者光盤、或者其他存儲器設(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)在計算機上被處理，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)測量的范圍上延伸的地震勘探中使用數(shù)千個傳感器已經(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、電動車輛以及直升機通常被用來部 署和找回這些電纜。探測公司通常樂于使用更多更緊密放置在一起的傳感器 來進行勘探。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)濟折衷通常需要勘:探質(zhì)量的妥協(xié)。
除了后勤成本，電纜會引起可靠性問題。除了搬運引起的正常磨損，電
纜通過被動物、車輛、雷擊和其他問題損壞。相當(dāng)多的野外(field)時間被花費 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)域中需要提供改進的用于無線地震數(shù)據(jù)獲取的系統(tǒng)和方法。 如從下列公開將會理解，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、和多個其他問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了使用無線網(wǎng)絡(luò)和多個單獨的數(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)獲取才莫塊的無電纜布局以 及地震數(shù)據(jù)的無線讀出。使用數(shù)據(jù)獲取模塊的無電纜布局由于幾個原因而優(yōu) 越于使用電纜通信的傳統(tǒng)系統(tǒng)。例如，無電纜系統(tǒng)不易受到由于磨損、動物、 雷擊等引起的損壞。另外地，無電纜系統(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)域中卻難以實現(xiàn)。
而且，基于電纜的地震勘探需要相對大量的車輛和人力來運輸和安放跨距幾 平方公里的電纜。
無線地捕捉數(shù)據(jù)的能力也是潛在的優(yōu)勢。例如，當(dāng)單根電纜損壞時，可 能丟失來自位于被損壞電纜的遠處末端的遠程數(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。
某些建議的無電纜和/或無線地震數(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)意識到，以避免積壓數(shù)據(jù)或 者延遲勘探處理的方式從無線陣列中提供數(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5勘探處理包括在地面上放置振動傳 感器的陣列(稱作加達計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/地震事件可以通過陸地傳播并且被這些傳感器檢測。處理單 元捕捉并分析來自傳感器的信號。最常用的，通過兩種方法之一會引起地震 事件。第一種，可以使用爆炸物來產(chǎn)生陸地的振動?？商鎿Q地，可以使用振 動能量源車輛。振動能量源車輛是一種被設(shè)計來在地靣產(chǎn)生振動的車輛。通 常，振動能量源車輛將在短時間段內(nèi)(例如，十五或者二十秒)在一個位置上產(chǎn) 生振動。然后，車輛可以移動到附近的另一位置并且立即開始產(chǎn)生另一振動。 在每一振動事件之間可能僅有幾秒。該處理可能持續(xù)幾個小時，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，因此測量處理的任何延遲成本非常高。因此，將會理解，對于整個勘探， 地震數(shù)據(jù)最好或者被本地地存儲，或者相反，例如以足以適應(yīng)振動源的操作 的速率毫無延遲地被傳送到中央存儲系統(tǒng)。
除了上述項，存在許多被認為有助于提供商業(yè)上期望的無線地震勘探系
統(tǒng)的屬性。這些屬性包括下列
1. 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行，跨越以平方 公里測量的范圍。
3. 該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)全世界范圍可用，而沒有復(fù)雜的無線許可問題。
4. 功耗應(yīng)當(dāng)足夠低，從而搬運和替換電池不會引起不適當(dāng)?shù)暮笄趩栴}。
5. 地震數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)可用于接近實時的檢查，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)明的各個方面涉及無線傳輸協(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)。在這點上，將要注意，振動傳感器的陣列產(chǎn)生的 數(shù)據(jù)量可能非常大。例如，如杲每個振動傳感器以每個取樣24比特的分辨率 每秒獲取500個取樣，則每個傳感器的取樣大小是每秒12000比特。對于20 秒振動(即，地震事件)，得到的取樣大小是每個傳感器240K比特。對于排列 成包含成百或者更多個傳感器的線或者串的多個傳感器來說，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。對于利用IOOO個傳感器的地震勘探，對于每一地震事件可以生 成240，000,000比特數(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 種實現(xiàn)中，單獨的數(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)到達線抽頭或者中央記錄和控制系統(tǒng)。這種布 置在幾個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時間，并且/或者使用更小容量的電池 進行操作。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)，因為它們可以在不同范圍的陣列中沒有干擾地^f皮重新使 用。另外，低功率信號的使用可以使用基于信號強度的技術(shù)來增加模塊位置 信息。然而，將會理解，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"t展動能量源的操作的速率^(吏用串行數(shù)據(jù)傳送來無線地讀出陣列。 如上所述，振動能量源通常振動幾秒來定義地震事件，然后移動到另一位置 并且立即再次開始振動?？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，從而每個模塊僅需要與 相鄰或者附近的相鄰模塊進行通信，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，對于特定的整個陣列讀出時間，作為串 行數(shù)據(jù)傳輸路徑的長度的函數(shù)。
本發(fā)明的目前方面提供了一種方法和設(shè)備("實體")，涉及提供用于獲 取與重復(fù)的振動能量源的操作對應(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，提供一種讀出機制。該讀出機制 被搡作來以一足以避免延遲振動能量源的操作的速率讀出陣列。例如，該讀 出機制可被操作來在只是大約20秒內(nèi)讀出包括多個模塊(例如，大于大約10 個模塊)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地震數(shù) 據(jù)獲取模塊可以同時發(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模塊可以同時發(fā)送；例如，通過利用適當(dāng)?shù)膹?fù)用機制
來避免干擾。因此，根據(jù)本發(fā)明的本方面的實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)在多個模塊之間被連續(xù)地傳送路由到基站 或其他收集點；和操作所述陣列，使得串行數(shù)據(jù)傳輸路徑上的多個模塊的至 少兩個同時發(fā)送。以這種方式，對單獨的發(fā)送機可以實現(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^ 各徑中使用多個頻率來解決，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)地實施多 個復(fù)用機制。例如，每個復(fù)用機制可以考慮串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的發(fā)送機的并 列才乘作，從而能夠沒有不適當(dāng)?shù)母蓴_來提高讀出率。在一種實施中，與串行 數(shù)據(jù)傳輸路徑相關(guān)地使用時分復(fù)用和頻分復(fù)用兩者。例如，可以實現(xiàn)時分復(fù) 用，4吏得串行數(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 以任何定義的時間間隔進行發(fā)送。同時進行發(fā)送的這些發(fā)送機(或者同時進行 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)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)用機制。在陣列中存在多條串行 路徑的情況下，也可以實現(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)同時避免地震勘探處 理中的延遲，可以期望提供從利用公共無線串行數(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 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 獲取模塊同時傳送到更接近數(shù)據(jù)收集點(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)傳輸路徑中的每個其他獲取模塊可操作來在第一 時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；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 以從多個獲取模塊被逐步地同時傳送到 一個或多個基站和/或中央記錄和控 制系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)這種從多個獲取模塊同時傳送地震數(shù)據(jù)，本發(fā)明的一方面提供 一種發(fā)送地震數(shù)據(jù)的實體。所述實體包括將多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊放置在一 陣列中，其中每個獲取模塊可操作來與該陣列中的至少一個其他獲取模塊進 行無線通信。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。 基站被提供來操作性地接收來自陣列中的至少一個獲取模塊的地震數(shù)據(jù)。在 這點上，基站與數(shù)據(jù)傳輸路徑無線通信。為了發(fā)送來自多個獲取模塊的地震 數(shù)據(jù)，所述實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)，在每個發(fā)送步驟期間，各個獲^^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。在這點上，數(shù)據(jù)可被從遠 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)的一個或多個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。在這點上，在每個發(fā)送步驟期間，附加的數(shù)據(jù)可被附 加到從遠程放置的數(shù)據(jù)獲取模塊接收的地震數(shù)據(jù)。因此，對于每一子組的附 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地震事件收集的整個數(shù)據(jù)組的傳輸所需 的時間。這樣的傳輸可以/基本實時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現(xiàn)這樣的傳輸，每個獲取^t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)大小或者時間段)可以 包括識別已生成數(shù)據(jù)的獲取模塊的信息以及所述分組的獲取時間。然后所述 分組被中繼到基站(例如，經(jīng)由一個或多個中繼器)，到中央控制和記錄系統(tǒng)或 者所述分組可被存儲和/或重新組合的另一位置。也就是，對于單個地震事件 的來自各個地震獲取模塊的多個分組可在從獲取模塊移除的位置處被重新組 合成單個數(shù)據(jù)文件。
在一種實施中，為了便于從第一子組的獲取模塊到第二子組的獲取模塊 的同時傳送，多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊中的每一個被分配在發(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，重新使用一個或多 個頻率是非常有用的。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，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。將會理解，可以進一步布置利用公共發(fā)送頻 率的模塊，從而它們在暫時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或多個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)傳輸率的實體，所述基站可操作來通過調(diào)整與基站
直接通信的多個模塊的操作來收集來自陣列的地震數(shù)據(jù)。所述實體涉及在物 理路徑上放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，例如， 一條模塊線。在這點上，物理 路徑中的每個地址數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來與該路徑中的至少一個其他地址數(shù) 據(jù)獲取模塊無線地通信，從而數(shù)據(jù)被連續(xù)地從遠程模塊傳送到更接近基站方支 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10.0%
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)，所述實體利用串聯(lián)放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，并且多 個地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來與至少 一 個上游獲取模塊和至少 一個下游獲耳又 模塊無線地通信。在這點上，地震數(shù)據(jù)獲取模塊通?？刹僮鱽斫邮諄碜灾辽?一個上游地震數(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，為了實現(xiàn)將多組上游數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉嘟M下游獲取斗莫 塊，分配不同的發(fā)送和接收頻率給每個數(shù)據(jù)獲取模塊可能有用。通常，這將 要求任何單獨的數(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，每個單獨的獲取模塊可被調(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應(yīng)的發(fā)送頻率。在這點上可以使用 單個天線或者多個天線。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^^皮配置為自我定位。為了處理傳 感器捕捉的數(shù)據(jù)，必須確定每個傳感器的地理位置。取代如以前所進行的人 工地測量數(shù)千個傳感器的位置，本發(fā)明可以使用各種方法來自動地確定至少 一些模塊的位置。例如，在一個實施例中，每個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，并且可以進一步將位置數(shù) 據(jù)傳送到中央記錄系統(tǒng)。
在另一實施例中，僅一些模塊或者沒有一個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從它的發(fā)送機傳播到幾個其他遠程模塊。其他的模塊 或者基站可以單獨地記錄從第 一模塊或者基站接收信號的時間和/或信號的 強度。使用在每個遠程模塊接收信號的時間，可以確定接收信號的方向、信號強度或者球體參數(shù)、模塊的位置。因此.，如果一個或多個模塊或者基站的 位置已知，則可以確定傳播信號的遠程模塊的位置。將會理解，該方面不限
于使用一個特定的基于RF的方法來確定遠程模塊的位置。本領(lǐng)域的技術(shù)乂v 員將會意識到具有許多利用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 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)的信號來確定模塊的位置。
在又一實施例中，可以結(jié)合GPS方法來使用位置的RP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的方法計算的相對位置來計算其他模塊的實際位置，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RP的位置方法和GPS方法來確保精確的位置測量。
本發(fā)明的優(yōu)勢特征是在中央記錄和處理系統(tǒng)處接近實時地記錄遠程模塊 的位置的性能。也就是，不必行進到每個模塊來提取位置凄t據(jù)。相反，遠程 模塊或者其他定位平臺可被配置來將位置數(shù)據(jù)無線地發(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 獨立的網(wǎng)絡(luò)。而且，對于位置信號(與地震數(shù)據(jù)傳送信號相關(guān))可以使用不同的 頻率、功率或者其他信號參數(shù)。將會理解，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)，這利用無線地震 陣列環(huán)境來確定位置。如上所述，已經(jīng)意識到，假設(shè)遠程數(shù)據(jù)獲取模塊的位 置的自動確定(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)千個數(shù)據(jù)獲取模塊的精 確位置是耗費巨大并且費時的任務(wù)。首先，工作者通常行進到每個數(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 每個模塊的一般位置，從而能夠發(fā)現(xiàn)每個模塊。 一旦發(fā)現(xiàn)該模塊，對GPS接 收器來說通?；ㄙM相當(dāng)數(shù)量的時間來提供精確的位置測量。每個設(shè)備的位置 必須^t輸入到計算機系統(tǒng)，當(dāng)處理凄t據(jù)時，將4吏用該計算才幾系統(tǒng)。定位所述 裝置、等待GPS數(shù)據(jù)以及存儲位置數(shù)據(jù)所花費的時間可以是真實的。而且，對于數(shù)千個傳感器可以重復(fù)該處理。因此，同時基束沒有人為相互作用、.為 自動定位數(shù)據(jù)獲取模塊而提供的系統(tǒng)是有利的。本發(fā)明提供了自動低位至少 一些模塊，因此減少了建立成本。在這點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)，并且能夠無線地報告位置。
然而，已經(jīng)意識到，獲取模塊的無線本質(zhì)提供了附加的自我定位的可能 性。具體地，結(jié)合無線電話和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，許多基于RP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/或從多個信號得來的方向性信息的 多點定位(muitilateration)(諸如三角測量)算法，例如到達時間差(TDOA)、到達 角(AOA)、信號強度等。
具體地，已經(jīng)意識到，這些技術(shù)可適用于目前的無線數(shù)據(jù)獲取環(huán)境。現(xiàn) 有的技術(shù)基于涉及許多移動手機和諸如無線網(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手機，并且已知固定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 的位置。然而，時常，由于距離、建筑物或者其他障礙物和本地布局，手才凡 與固定的結(jié)構(gòu)具有有限的接觸，從而導(dǎo)致不能精確及時地定位手機。另外， 由于手機是移動的，因此通常必須基本同時地獲取位置信號。結(jié)果，在許多 情況下，使用這樣的技術(shù)不能定位手機，或者位置會具有大的不確定性。
這看起來使得那些技術(shù)對在目前環(huán)境中定位獲取模塊不太引人注意，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定位算法。另外，如杲期望，則可以4吏 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，并且因此大量的 這些RF發(fā)送機用作錨定多點定位計算的基準(zhǔn)參考。而且，獲取模塊是固定 的，允許隨著時間執(zhí)行統(tǒng)計處理，以便減少多點定位技術(shù)的不確定性?；鶞?zhǔn) 的參考也可^皮定位來確保RF位置信號的未受干擾的通信。將會理解，位置 計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或者從才莫 塊發(fā)送和在多個接收器接收到的其他信號)執(zhí)行(例如，基于專用的位置信號或 者從多個發(fā)送器接收到的其他信號)。
本發(fā)明的另 一方面涉及一種用于使用對無線地震勘探系統(tǒng)唯一的參數(shù)來 設(shè)計無線地震勘探的實體。例如，遠程數(shù)據(jù)獲取模塊的布局不受每個模塊之 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)計者在選擇模塊的布局時能夠具有更多的自由。例如，可能需要以—種構(gòu)造來放置模塊以便避免障礙物。另外；與無線傳送的特性相關(guān)的參數(shù) 可被用來設(shè)計無線地震勘探(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)所需的無線信道的數(shù)目可以依靠于遠程數(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)濟折衷的無線實施相 關(guān)的經(jīng)濟性，獲取模塊的數(shù)目和間距(密度)可能相對于傳統(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或多個地下 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、執(zhí)行公共中間點或者其他聚集等)。將會理解， 這可以進一步涉及對無線環(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)，以便識別一個或多個地下地質(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，現(xiàn)在對結(jié)合附圖的下列詳細
描述進行參考，下面簡要地描述附圖。
圖1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)明實施例的遠程數(shù)據(jù)獲取和中繼模塊的方框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的無線系統(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)明實施例的頻率分配和操作的無線系統(tǒng)的一部
分的詳細圖。
圖5圖解說明了自動確定數(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)明實施例的無線地震勘探系統(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)計根據(jù)本發(fā)明的無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)明的特定實施例已 經(jīng)通過附圖中的示例示出并且此處被詳細描述。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施中，本發(fā)明將數(shù)據(jù)獲取功能和無線中繼功能組合 到單個模塊，從而解決了多個問題。每個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)明的一個實施例的某些優(yōu)點 包括
(a) 因為模塊之間的間距較小，通常不大于約50米，因此可以使用相對 低功率的無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能天池工作更長時間。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)更低的成本進行設(shè)計以便制造。
(c) 因為獲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。
(d) 如果選擇2.4 GHz頻帶，則在世界的大多數(shù)區(qū)域中以這些低功率電平 操作將會合法。因為在遠程的區(qū)域中正常地進行了地震勘探，因此來自外部 源的干擾應(yīng)當(dāng)不會成為問題。
(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)排成長龍以傳水救火的一隊列"，提供實時數(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 擴展。'
圖1描繪了傳統(tǒng)地震勘探的普通物理布局。大量的遠程數(shù)據(jù)獲取;溪塊101 通過電纜連接在一條線上并排列在地面上。每個模連接到一個或多個傳感器， 所述傳感器被配置為單獨的傳感器、多組件傳感器、或者有線連接成組的傳 感器串。每個模塊可以包含用于放大、數(shù)字化和存儲來自傳感器的信號的電 子裝置，或者在數(shù)字傳感器的情況，收集和存儲數(shù)據(jù)。遠程數(shù)據(jù)獲取模塊可 以包含用于測試傳感器和/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"f妻到稱作 "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)。將指令和定時信號從中央 控制和記錄系統(tǒng)朝電纜上游傳遞到線抽頭，并且由該處到遠程數(shù)據(jù)獲取模塊。 可以使用其他幾何形狀，正好包括線性陣列。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^爭過缺口傳送數(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 算機、和數(shù)字存儲系統(tǒng)組成。在一種實施中，中央控制和記錄系統(tǒng)可以由標(biāo) 準(zhǔn)筆記本計算機組成，該標(biāo)準(zhǔn)筆記本計算機具有以太網(wǎng)、USB或者連接到線 抽頭串的無線接口或者連接到線抽頭串的接口設(shè)備。數(shù)據(jù)可以被存儲在計算 機的內(nèi)部硬盤上。對于更大的系統(tǒng)，中央控制和記錄系統(tǒng)可以由更大的計算 機組成，該更大的計算機具有分離的顯示器、鍵盤和諸如磁帶驅(qū)動器的分離 的存儲設(shè)備、 一個或多個硬盤、或者存儲相對大數(shù)量的數(shù)據(jù)的一些其他存儲 設(shè)備。
在本發(fā)明中，無線數(shù)據(jù)獲取和中繼模塊替換了傳統(tǒng)的有線單元。遠程模 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)明一個實施例的無線地震勘探系統(tǒng)700的布局。系 統(tǒng)700包括在整個地震勘探地點分布的數(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更遠的數(shù)據(jù)獲取模塊701無線地轉(zhuǎn)送到距中央控制和記 錄系統(tǒng)703不太遠的數(shù)據(jù)獲取模塊701,直到數(shù)據(jù)到達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 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之類的某些計算機兼容無線接口等)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可以筒單地是被配置成與 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，因為它允許勘探系統(tǒng)在障礙物周圍操作，并且允許勘 探設(shè)計者自由選擇將優(yōu)化系統(tǒng)的性能的布局。
將會理解，可以手動或者自動地配置數(shù)據(jù)獲取模塊之間的地震數(shù)據(jù)的數(shù) 據(jù)路徑。在手動配置情況下，每個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檢測和選擇對 于將要傳送的地震數(shù)據(jù)最佳的路徑。在自動配置情況下，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、 信號強度、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。為了實現(xiàn)該目標(biāo)，將會理解，地震數(shù)據(jù)必須或者對于整個勘探 完整地或者部分地被本地存儲(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)明提供了實現(xiàn)該目標(biāo)的無線傳送地震數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個 實施例中，在從振動事件結(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、以及其他因素來實現(xiàn)所述目標(biāo)。下面詳細描述了優(yōu)選實施例的示例。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的無線遠程獲取和中繼模塊200的方框圖。 振動傳感器201將振動轉(zhuǎn)換為電信號，該電信號通過開關(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)字數(shù)據(jù) 被饋入到中央處理器204或者直接到數(shù)字的存儲器205?；蛘撸诰哂兄苯?數(shù)字輸出的傳感器201的情況下，信號可以直接流入處理器204或者存儲器 205。
除了控制系統(tǒng)和將數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，處理器204可以對數(shù)據(jù)進行一 些計算，包括除以十、過濾、堆集重復(fù)的記錄、相關(guān)、計時等。遠程模塊200 也可以通過收發(fā)機206接收信息，例如計時信息、交叉相關(guān)參考信息、獲 取參數(shù)、測試和編程指令、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)送和接收的信號通過天線207耦接。
處理器204可以控制收發(fā)機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。遠程模塊200也可以接收來自其他遠程 模塊或基站的數(shù)據(jù)和命令，將它們存儲在存儲器中，然后再次發(fā)送它們用以 其他遠程才莫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)字數(shù)據(jù)的 系統(tǒng)中，以便通過開關(guān)210將信號施加到輸入電路。這些信號，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 態(tài)范圍、DC偏置和其他測試或者測量。信號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 對輸入信號電平進行調(diào)節(jié)。振動傳感器201可以是遠程模塊200外部并通過 電纜連接分離的普通單元，或者傳感器201可被集成到遠程模塊封裝。
如果遠程模塊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算機兼容無線接口(例如，IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)之一)或者通 過有線或無線鏈接的其他方式的通信。可接受的是，對線抽頭無線凄t據(jù)獲取 和中繼模塊使用更大的電池組，因為它們在數(shù)量上將正常地相對少，并且可以使用高速數(shù)據(jù)通信協(xié)議在更長的距離上通信，
遠程模塊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)字數(shù)據(jù)收發(fā)機，包括功率輸出、定時、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 的搡作的頻率范圍，例如，2.4GHz范圍。中央處理器204、存儲器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a5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)生可由進行 諧波失真測試的系統(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信號測量的方向性天線、分離的發(fā)送和接 收天線、位置信號和地震數(shù)據(jù)傳送信號的分離的天線、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)每個模塊以 每取樣24位的分辨率、每秒500個取樣來取樣振動信號。來自振動傳感器的 地震數(shù)據(jù)被數(shù)字化并且存儲在存儲器中。當(dāng)發(fā)生該情況時，收發(fā)機206從距 中央記錄系統(tǒng)更遙遠的下一模塊接收數(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。對于獲取的原始源 傳感器和時間，每個數(shù)據(jù)分組也被用一些識別注釋。該模塊在發(fā)送階段期間 繼續(xù)獲:f又和存儲數(shù)據(jù)，因此在記錄中沒有間隙。
時戳注釋可能來源于微處理器中的時鐘或者無線電。所有模塊中的時鐘 可被周期性地調(diào)整并且與來自中央記錄系統(tǒng)或其他源的信號同步。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的無線地震系統(tǒng)的一種可能構(gòu)造。除了在 遠程模塊之間沒有物理連接之外，許多遠程模塊301可以如圖1中所示的有 線系統(tǒng)一樣被排列在線上?；灸K302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)字數(shù)據(jù)鏈接或無線替代物而連接到中央 控制和記錄系統(tǒng)303。頻率F1到F12上操作的示例無線電鏈接通過箭頭表示。 注意，為了提高數(shù)據(jù)速率，說明性實施例中的每條無線電鏈接跨越最接近的 遠程模塊到更靠近基站的下一沖莫塊。其他無線電傳輸路徑是可能的，包括直 接到最接近的遠程模塊、跨越多個模塊、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)明實施例的無線遠程模塊Rn和基站BSn的陣列的 線路的一部分的分解圖，所述無線遠程模塊Rn和基站BSn通過以太網(wǎng)或光 纖或射頻無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 信號將被數(shù)字化并且被存儲在存儲器中。然后， 一些遠程模塊將通過RF鏈 接發(fā)送來自存儲器的數(shù)字數(shù)據(jù)。其他遠程模塊將從附近的:溪塊接收數(shù)字數(shù)據(jù)， 將數(shù)據(jù)暫時存儲在存儲器中。以最大數(shù)據(jù)傳輸率， 一半遠程模塊可以進行發(fā) 送， 一半遠程模塊將隨時進行接收。因此模塊不會彼此干擾，不同的頻率可 以被分配給任何其他遠程模塊的范圍內(nèi)的每個遠程模塊。例如，遠程模塊Rll 將以頻率Fl發(fā)送到遠程模塊Ri3。遠程模塊R12能夠以頻率F2同時發(fā)送到 遠程模塊Ri4。遠程模塊R15、 R16、 R19和R20也分別以它們所分配的頻率 F3、 F4、 F5和F6進行發(fā)送。遠程模塊R20將它的數(shù)據(jù)分組發(fā)送到它的基站 BS1。在遠程模塊之間傳遞數(shù)據(jù)分組之后，遠程模塊的發(fā)送/接收狀態(tài)被反轉(zhuǎn)， 如附圖中下一串的遠程模塊所示。遠程模塊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)進一步發(fā)送到中央記錄和控制系統(tǒng)。
因此將會理解，模塊所使用的信號是時分復(fù)用和頻分復(fù)用的。也就是， 如所述的，在相同時間間隔期間發(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進行發(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間或者更少時間來進行 發(fā)送。例如，模塊可以僅基本一半的時間發(fā)送數(shù)據(jù)并且基本一半的時間接收 來自一個上游模塊或者多個模塊的數(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的(即，交替)時間間隔進行發(fā)送。因此，來自相 鄰模塊的信號通常被時分復(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(1111..,R2i)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BS1。以這種方式，在基站BSl,資源被 更有效地用作單個天線，以基本100%占空比操作，可以接收來自R20和R21 的信號?；蛘?，基站BS1可以接收來自空間分離的線路的信號，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、即基站相對側(cè)的數(shù)據(jù)。
將會理解，多個復(fù)用技術(shù)的優(yōu)點能夠以各種方式來實現(xiàn)。例如，不是將 給定模塊的操作分為兩個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^使用所述三個間隔 周期?；蛘撸P(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，可以使用三何個間隔周期。
而且，在一些情況下，對于無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，模塊可以以小于100 %占空比進行操作，即，在模塊既不發(fā)送也不接收的一個周期段內(nèi)具有沉默 間隔。例如，該周期可被分為四個間隔，并且奇數(shù)模塊可以在第一間隔進行 接收，在第三間隔進行發(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行接收，在第四間隔進行發(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天線的滿占空 比使用率更重要。
也可以使用時分復(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-接收器對被分配一數(shù)字碼，該數(shù)字碼使得甚至在其他信 號與感興趣的信號在時間和頻率上重疊的情況下感興趣的信號也與其他信號 區(qū)分開。潛在干擾信號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的應(yīng)用的情況下，可以利用長代碼，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-淪的時分復(fù)用和/或 頻分復(fù)用相結(jié)合，以便進一步縮短代碼和優(yōu)化處理。另外，根據(jù)有關(guān)其他事收天線。
在圖4的示例中，涉及每秒500個取樣的取樣率和24比特的取樣分辨率， 遠程模塊Rn發(fā)送一半時間，必須以每秒24000比特向遠程模塊R13發(fā)送數(shù) 據(jù)，該遠程模塊R13同時以每秒12000比特的速率從它自己的傳感器獲取數(shù) 據(jù)。在逝去一段時間后，遠程模塊在發(fā)送和接收狀態(tài)之間都切換，并且向下 朝著基站進一步傳遞數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，遠程模塊R13將從Ril先前接收的數(shù)據(jù)加 上它自己累積的數(shù)據(jù)傳遞到遠程模塊Ri5。由于現(xiàn)在必須傳遞來自兩個傳感 器的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)速率將必須為每秒48000個取樣，以便防止數(shù)據(jù)在傳感 器處的積壓。將會理解，來源于不同模塊的數(shù)據(jù)，即使它以單個傳輸間隔被 隨后傳送，也可以具有稍微不同的基準(zhǔn)時間或時戳，如下面將更詳細討論的。 適當(dāng)?shù)膱箢^或者元數(shù)據(jù)可以與所述數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以便不僅識別源模塊/位置， 并且識別獲取時間。
隨著遠程模塊的線路變得更長，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 振動能量源的情況下，這意味著對于必需的延遲擴展系統(tǒng)組件或者停止能量 源。也就是，在一些情況下，數(shù)據(jù)可被存儲在一個或多個模塊或者基站，用 以在能量源的存放期間進行讀出或者在其他時間不延遲勘探處理。另 一選擇 是在使用中央處理器的遠程模塊中相關(guān)和/或堆疊來自振動能量源的導(dǎo)頻信 號，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程模塊。當(dāng)使用爆炸 源來產(chǎn)生振動時，在一時間段中收集的地震數(shù)據(jù)的數(shù)量少得多，因此陣列可 能會比使用振動能量源車輛的勘探大得多。
來自每個遠程模塊的每個數(shù)據(jù)分組可以包括有關(guān)收集數(shù)據(jù)的時間的信
息、獲取參數(shù)、遠程模塊的索引號和序列號、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)送到遠程模塊(即，時間同步、獲取參 數(shù)、自測試指令等)?；灸K可以包含來自多個模塊的電路，用于允許相同 或不同方向上的到兩個或更多個陣列的數(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R1-Rn到基站BS的串行傳送。如所示.，每個模塊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PIR(.M。對于第一時間段Ti收集每個分組Pi民,w中的數(shù)據(jù)。然后， 將每個單元的第一分組發(fā)送到沿著更靠近基站B.S的串行數(shù)據(jù)傳輸路徑布置 的其他模塊。對于第二時間段T2重復(fù)所述處理。然而，將會注意，第二模塊 R2除了對于第二時間段T2生成第二數(shù)據(jù)分組P2R2,還對于第 一時間段接收 從第一模塊接收的第一分組P1R1。請查看圖12B。第一數(shù)據(jù)分組P1R1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 Ri和R2)的分組P1R1和P2R2。而且，這些分組PlRi和P2R2將包含在兩 個單獨的時間段T1和T2期間收集的地震數(shù)據(jù)。
將會理解，隨著時間段數(shù)目的增加，由最后遠程單元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程單元的數(shù)目。例如， 最后模塊Rn可以包括來自每個模塊單元R(l-n)的數(shù)據(jù)分組。而且，這些數(shù)據(jù) 分組中的每個可以包括不同時間段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，那些分組將被核對和重組。例如，可以從^皮發(fā)送到基站BS的 多個數(shù)據(jù)文件中核對與第一模塊R1相關(guān)的分組(例如，PlRlTI-PnRlTn)。所核 對的分組可以按時間順序重組，以便定義第一模塊R1對地震事件的響應(yīng)。眾 所周知，所述核對和/或重組可以通過基站、中央控制來執(zhí)行，或者在遠離地 震勘探的位置執(zhí)行。在后一點上，所述核對和/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算機手動或者自動進行的實際 實驗的自動實地試驗?；蛘撸瑔为毜哪K可被指示來進行它們自己的測試以 確定最佳的頻率分配。在弱信號強度的情況下，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別。在諸如山脊線、建筑物之類的 障礙物或者具有無線電通信的其他問題的情況下，可以放置一個或多個額外
的模塊來通過無線電中繼而維持數(shù)據(jù)流。該額外的模塊可以或者可以不包含 振動傳感器。
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)的無線傳輸將 同時發(fā)生，因此在獲取和傳輸之間將存在小的延遲。因此，每個數(shù)據(jù)分組可 以包括有關(guān)源和獲取時間的信息。數(shù)據(jù)分組將被重組為具有來自包括陣列的將會理解5圖3和圖4的系統(tǒng)的許多變型是可能的。圖8示出了這祥一 種系統(tǒng)800。所示的系統(tǒng)800包括普通的直線陣列的獲取^t塊801, —般類似 于圖3和圖4的系統(tǒng)。然而，所示的系統(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施存在各種陣列設(shè)計原因。例如， 如果給定的數(shù)據(jù)獲取單元801A有缺陷或者脫機，則使用相鄰列的模塊801B 可以在模塊801A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/或接收頻率來實施。在這點上，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力口。 在所示的情況下，靠近基站的模塊801最接近遠離它們各自的基站的相鄰列 中的模塊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801B超載。在這種情況下，接收來自 旁路模塊801B的數(shù)據(jù)的每個模塊可以僅重新發(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，每個基站802或803可以具有一對接收器來在其相對 側(cè)上接收來自模塊801的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5,無線勘探系統(tǒng)500可以提供用以自動確定數(shù)據(jù)獲取模的 位置。如所示，系統(tǒng)可以利用一個或多個位置發(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LFT系統(tǒng)可以利用諸如AOA、 TDOA、 GPS、信號強度之類的多個位置發(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和信號強度之類的基于基礎(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于一個或多個其他WLU的距離的信息?；∷?信息，數(shù)據(jù)獲取模塊的位置可以通過三角測量或類似的幾何學(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)通常磷定數(shù)據(jù)獲取模塊相對于外部系統(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 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 個或多個數(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中繪示了多個不同的位置發(fā)現(xiàn)技術(shù)。圖6A 繪示了基于到達時間(TOA)的LFT600。在這種情況下，基于信號從數(shù)據(jù)獲取 模塊到另一 WLU的信號到達時間或者信號發(fā)送時間來確定第一數(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)獲取才莫塊與至少三個其他 WLU 603、 605、 607之間的范圍，就可以通過求解(resolve)范圍的交叉點來 確定第一數(shù)據(jù)獲取模塊601的相對位置。
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618、 619的到達角(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，所述角度由兩個或更多個WLU 613和615測量，所述WLU 613和615配備有能夠求解信號的到達角的天線， 例如多個方向性天線(未示出)。將會理解，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到達角基于來自兩個或更多個WLU的角度的交叉 來計算第一數(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 WLU623、 625、 627測量來自第一數(shù)據(jù)獲取模塊621的信號的到達時間。基 于所述測量，兩個WLU之間的到達時間差可以用雙曲線629來提供有關(guān)第 一數(shù)據(jù)獲取模塊的位置的信息。可以使用三條或者更多條雙曲線629的交叉 點來確定第一數(shù)據(jù)獲取模塊62i的位置。
將會理解，上述的某些方法提供了數(shù)據(jù)獲取模塊的相對位置，也就是， 相對于一個或多個WLU的位置。為了將數(shù)據(jù)獲取模塊的相對位置轉(zhuǎn)換為絕 對位置> 可以確定至少一個WLU的絕對位置。這可以使用幾種方法來實現(xiàn)。例如:. 一個或更多個WLU可被配備有GPS接收器。作為另 一個示例，可以 通過任何適當(dāng)?shù)姆椒▉泶_定一個或更多個WLU的位置，并且可以使用一個 或更多個WLU的位置將相對位置轉(zhuǎn)換為絕對位置。
另夕卜，注意，WLU可被提供為任何數(shù)量的合適設(shè)備。例如5在優(yōu)選實施 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)的信號或者將信號 發(fā)送到周圍數(shù)據(jù)獲取模塊(或者基站)，用以自動定位目的。或者，WLU可以 包括專用于定位數(shù)據(jù)獲取模塊的功能的接收器。
將會理解，可以在中央控制和處理系統(tǒng)或者遠程地執(zhí)行自動定位系統(tǒng)的 控制和處理。在一個實施例中，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，或者可以使用單獨的數(shù)據(jù)傳送方法來傳送該 命令。換句話說，自動定位系統(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)獲取模塊或者單獨的控制平臺可以將 命令無線地發(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。然后， 第一數(shù)據(jù)獲取模塊可以發(fā)送信號，并且周圍的模塊將接收該信號。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)(其可以包括識別、定時信 息、到達角、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算第一數(shù)據(jù)獲取模塊的位置。或者， 在WLU或者其他合適系統(tǒng)中可以包括用于執(zhí)行位置計算的邏輯電路。在后 一種情況下，WLU可以將包括一個或更多個數(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)于無線電話和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的各種 多點定位技術(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包括多個獲 取模塊901。至少一個獲取模塊901A是自定位的，在這種情況下，使用諸如 TDOA或信號強度的RF技術(shù)。所述多點定位技術(shù)涉及將被定位的模塊901A 與多個參考結(jié)構(gòu)之間的通信。例如，多個參考結(jié)構(gòu)可以將信號發(fā)送到將被定 位的模塊901A和/或模塊901A可以將信號通信到參考結(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)卯1C。例如，使一些或全部基站902充當(dāng)參考結(jié)構(gòu)90iC是有利的。類似地，用于定位目的信號可 以是專用定位信號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。
在圖示的示例中，模塊901A從多個其他獲取模塊901B接收定位信號。 在這點上，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，以便提高定位精度。因為模塊901A是固定的，因此不必同時接 收各種定位信號。因此，例如，模塊901A可以包括可在不同時刻被調(diào)諧到 不同頻率的天線，以便從不同的模塊卯1B接收定位信號?；蛘撸K901B 可以用對模塊901A專用的頻率發(fā)送定位信號。發(fā)送結(jié)構(gòu)901C可以是其他才莫 塊或者基站，它對定位信號可以使用比地震數(shù)據(jù)傳送信號更高的發(fā)送功率， 以便提供更長的傳輸范圍。因為通常使用比地震數(shù)據(jù)傳輸信號更少的定位信 號，因此不會過度耗盡電池來完成所述處理。因此將會理解，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)于無線電話定位系統(tǒng)具有許多優(yōu)點。
圖9B和圖9C圖解說明了有關(guān)這一點的進一步優(yōu)點。如上所述，諸如 TDOA和信號強度之類的某些多點定位技術(shù)涉及計算將被定位的獲取模塊與 多個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 求解表示某些曲線的等式?，F(xiàn)實中，這些距離修正等式的每一個具有不確定 性，例如，關(guān)于時間測量或信號強度測量的不確定性。這在圖9B中用圖表說 明了。具體地，這些測量中的不確定性對應(yīng)于每條曲線周圍的無限厚包絡(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)域卯0以兩維來圖示，但是將會理解，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。在一段時間上可以采用取 樣902。理論上或者經(jīng)驗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)計處理來確定所設(shè)計的實際范 圍903。該范圍在圖9B中得以進一步繪示。通過對多個參考結(jié)構(gòu)執(zhí)行所述統(tǒng) 計處理，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無線地震勘探系統(tǒng)唯一的參考來設(shè)計地震勘探的方法。設(shè)計諸如本發(fā)明的無線地震勘探系統(tǒng)包括者慮當(dāng)設(shè)計 傳統(tǒng)有線系統(tǒng)時呈現(xiàn)的那些差別。例如，可以選擇對無線傳送協(xié)議的各種參 數(shù)來實現(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)對具體的地理區(qū)域計劃地震勘探。設(shè)計者可以選 擇數(shù)據(jù)獲取模塊的間距來實現(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)送功率和無線頻率數(shù)。而且，可以基于振動源設(shè)備的操作特性、
以及模塊的傳輸占空比和串行數(shù)據(jù)傳輸線的長度等等來選擇數(shù)據(jù)傳輸率。將 會理解，所提供的示例僅包括當(dāng)設(shè)計無線地震勘探系統(tǒng)時考慮的許多各種參 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)計無線系統(tǒng)時的獨特的考 慮。首先，模塊的布局不局限于每個模塊之間的電纜的物理連接。這使得設(shè) 計者能夠在選擇特殊布局時具有更多的靈活性。例如，由于各種原因(例如， 為了防止信號的混淆)可以改變或者隨機化模塊之間的距離。或者，布局可能 必須是不規(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或多個地下地質(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)的計算系統(tǒng)。 在一個實施例中，計算系統(tǒng)是中央控制和記錄系統(tǒng)。在另一實施例中，計算 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無線協(xié)議、USB、防火墻、CD-ROM、硬盤 驅(qū)動器等等)可以將地震數(shù)據(jù)從中央控制和記錄系統(tǒng)傳送到計算系統(tǒng)。另外， 將會理解，計算系統(tǒng)可以地理地遠離地震勘探場所。例如，在一個實施例中， 在進行地震勘探的不同國家內(nèi)可以通過計算系統(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。作為另一個示例，處理步驟可以輸出頻率數(shù)據(jù)，例 如對光i普分析格式化的數(shù)據(jù)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到存在許多可 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)以便識別一個或多個地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特 性。該部分的處理步驟可以通過計算系統(tǒng)來實施，或者通過具有解釋所述數(shù)實際上，可以參考無線系統(tǒng)的特性來設(shè)計地震勘探。圖IO中圖解了相關(guān) 的處理1000。在這點上，注意，在可用帶寬、采用的信道的數(shù)量、所使用的
一個或多個復(fù)用技術(shù)和相關(guān)的天線占空比、.和發(fā)送機功率之間相互影響。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。在這點上，設(shè)計者可以確定(1004)獲取模塊可 用的總帶寬，并且對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)計者可以確定(1009)要使用的一個或多個復(fù)用技術(shù)，例 如，上述的時分復(fù)用和頻分復(fù)用。設(shè)計者也可以確定(1010)對陣列期望的讀出 時間。例如，在振動能量源的情況下，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。
基于所有這些信息，以及模塊和其他陣列設(shè)備的技術(shù)規(guī)范，設(shè)計者可以 進行大量的計算來確定可能的陣列構(gòu)造。例如，設(shè)計者可以計算(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個取樣的速率對模塊進行取樣。而且，每個模塊被假設(shè) 發(fā)送一半時間。結(jié)果 ，第一模塊以速率n(在這種情況下，每秒24000位)發(fā)送 數(shù)據(jù)，第二模塊以速率2n(在這種情況下，每秒48000位)發(fā)送數(shù)據(jù)，第三模 塊以速率3n(在這種情況下，每秒72000位)發(fā)送數(shù)據(jù)，等等，以^J方止數(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1 Mbit/sec， 則串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的最大長度可以是大約40個模塊。設(shè)計者可以使用該參 數(shù)來計算在串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中模塊的最大數(shù)量，從而，計算將需要多少基 站或其他存儲器/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)的模塊的單個物理線中交織的情況下，物理線的長度，模 塊的數(shù)量將是一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的長度的兩倍。
然而，為了易于圖解說明，使用數(shù)據(jù)傳輸率獨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-i00m的量級> 線之間的間距可以是100-鄰0m的量級。所選擇的間距通?；谄谕纳瞥上?分辨率相對于與使用更長數(shù)量的模塊相關(guān)的增加勘探費用的加權(quán)。
在此處描述的無線系統(tǒng)的情況下，期望勘探費用能夠減少，并且由此設(shè) 計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法接受的信 號干擾地容納如此增加的密度。因此，設(shè)計者可以計算(1014)可以實現(xiàn)沒有無 法接受的干擾的陣列密度。例如，這可以被計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)明的一個優(yōu)點在于不需要勞動者精確 地定位模塊，因此實際的位置可以變動。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)期望的或者實際的信號強度，可以自配置所述 陣列。因此，在陣列設(shè)計中可以考慮一些不確定性。
然而，在簡單的示例中，設(shè)計者可以假設(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)計者可以計算(1016)模塊的兩線間間距以及內(nèi)部線間 距。實際上，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個信道可用，并且天線不具有方向選 擇性。而且，因為在任意給定時間僅一半的模塊正在進行發(fā)送，因此在彼此 400米內(nèi)模塊可以重新使用IOO個信道，假設(shè)同時不能使用所述信道。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IOO米的兩行間的間距。假設(shè)勘探目標(biāo)可以至少被 無線陣列來滿足，然后設(shè)計者可以選擇(1018)至少對勘探目標(biāo)足夠并且在無線
沒有不適當(dāng)?shù)母蓴_來實現(xiàn)勘探目標(biāo)。 一旦由此建立陣列的一般參數(shù)，則設(shè)計 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 配給各個獲取單元。
將會理解，來自無線陣列的數(shù)據(jù)的處理也將考慮無線系統(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，盡管多個位置處的多個機器可以涉及于這祥的處理。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(U02)從 陣列讀出的數(shù)據(jù)。將會理解，由于上述的讀出處理，該數(shù)據(jù)將不會以正常的 時間順序接收。也就是，串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第一或者最遠的模塊將時間 段n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)送對于時間段n的來 自第一模塊的數(shù)據(jù)以及對于時間段11+ 1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)，從而形成單個數(shù)據(jù)流的不同^t塊的分組具有不同 的時戳。
因此，處理器通過獲取時間來分類(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)， 直到獲得與檢測到的地震事件的時間段對應(yīng)的來自陣列的數(shù)據(jù)。因此對于該 時間段來自任何一個模塊的數(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)的時間和位置參數(shù)。如上所述，數(shù)據(jù) 分組將具有考慮同時在不同模塊處獲得的數(shù)據(jù)的相關(guān)性的時戳。在這點上， 參考時間信號可以從普通系統(tǒng)時鐘(或者其他時間源)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)送的控制信號得以維持。因此， 在本發(fā)明的環(huán)境中，處理器通過時戳的方式或者在逐個分組的基礎(chǔ)上存儲 (1108)數(shù)據(jù)的時間參數(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 可以基于多點定位處理并且可以統(tǒng)計地處理。因此，隨著時間可以發(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，所述知識也 可以隨著時間發(fā)展。因此，至少對于起初獲取的數(shù)據(jù)，位置信息不能同時可 獲得。相反，報頭信息或其他元數(shù)據(jù)可以簡單識別模塊，使得對應(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陣列的無線環(huán)境唯一的方式與其相關(guān)的時間 和位置參數(shù)信息的數(shù)據(jù)。將會進一步理解，數(shù)據(jù)的本質(zhì)可以是該無線環(huán)境的 函數(shù)，例如，陣列可能比通常對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(normal nioveout)、痕跡堆疊(trace stackiiig)等。
盡管在附圖和前面的描述中已經(jīng)詳細圖解說明和描迷了本發(fā)明，但是這 些圖解說明和描述被認為是示例性的，而不是限制性的。例如，上面描迷的 某些實施例可以與其他描述的實施例相結(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 實施例及其變型，并且期望保護在本發(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，包括步驟串聯(lián)地放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來無線通信獲取的地震數(shù)據(jù)，其中所述獲取模塊定義無線串行數(shù)據(jù)傳輸路徑，用以將數(shù)據(jù)從上游的獲取模塊中繼到下游的獲取模塊和數(shù)據(jù)收集單元；向所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第一獲取模塊分配第一發(fā)送頻率；向所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第二獲取模塊分配第二發(fā)送頻率，其中所述第一發(fā)送頻率和第二發(fā)送頻率不同。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括第 一發(fā)送，以所述第 一發(fā)送頻率將地震數(shù)據(jù)從所述第 一獲取4莫塊發(fā)送到 至少一個下游的獲取模塊；和第二發(fā)送，以所述第二發(fā)送頻率將地震數(shù)據(jù)從所述第二獲取4莫塊發(fā)送到 至少一個下游的獲取模塊。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一發(fā)送的至少一部分和所述第 二發(fā)送的至少 一部分在公共發(fā)送周期期間發(fā)生。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一發(fā)送包括所述第一獲取模 塊將所述地震數(shù)據(jù)發(fā)送到所述第二獲取模塊。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第二發(fā)送包括 從所述第 一獲取模塊接收第 一組地震數(shù)據(jù)； 附加來自所述第二獲取模塊的第二組地震數(shù)據(jù)；和 將所述第一組地震數(shù)據(jù)和第二組地震數(shù)據(jù)發(fā)送到下游的獲取模塊。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括 將所述第一發(fā)送頻率分配給第三數(shù)據(jù)獲取模塊。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一獲取模塊和第三獲耳又沖莫塊位 于所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中第一位置和第二位置處，并且其中所述第一位置 和第二位置之間的距離大于所述第一獲取模塊和第三獲取^t塊的發(fā)送范圍。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第三獲取模塊在所述笫一獲取模 塊的發(fā)送范圍之內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第三獲取模塊可操作來在暫時地 不同于所述第 一獲取模塊的發(fā)送周期的發(fā)送周期期間發(fā)送地震數(shù)據(jù)。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第三獲耳又模塊組成不同的數(shù)據(jù)傳輸路徑的 一部分:，其中所述第 一獲取模塊和第三獲取模塊在公共的地震陣 列中。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述第三獲取模塊被放置在第二串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中。
12. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括串聯(lián)地放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作 來無線通信獲取的地震數(shù)據(jù)，其中所述模塊定義無線串行數(shù)據(jù)傳輸路徑，用 以將數(shù)據(jù)從上游模塊中繼到下游取模塊和數(shù)據(jù)收集單元；將第 一組地震數(shù)據(jù)從所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第 一上游模塊發(fā)送到所 述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第 一 下游模塊；將第二組地震數(shù)據(jù)從所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第二上游模塊發(fā)送到所 述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第二下游模塊，其中發(fā)送所述第 一組地震數(shù)據(jù)和第 二組地震數(shù)據(jù)的至少 一部分在公共發(fā)送周期期間發(fā)生。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中以第一發(fā)送頻率發(fā)送所述第一組地 震數(shù)據(jù)并且其中以第二發(fā)送頻率發(fā)送所述第二組地震數(shù)據(jù)，其中所述第 一頻 率不同于所迷第二頻率。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中以公共頻率發(fā)送所述第一組地震數(shù) 據(jù)和所述第二組地震數(shù)據(jù)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一上游模塊和所述第二上游 模塊相離一大于所述第一上游模塊和所述第二上游模塊中任一個的發(fā)送距離 的距離。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括在發(fā)送所述第一組地震數(shù)據(jù)和所述第二組地震數(shù)據(jù)之前，向每組地震數(shù) 據(jù)分配獨特的代碼。
17. 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括以所述第 一頻率發(fā)送第三地震數(shù)據(jù)，其中所述第三組地震數(shù)據(jù)通過第三 上游模塊在所述第一上游模塊的發(fā)送范圍內(nèi)發(fā)送。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中在暫時地不同于所述公共發(fā)送周期 的發(fā)送周期期間發(fā)送所述第三組地震數(shù)據(jù)。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中在分離的數(shù)據(jù)傳輸路徑上發(fā)送所述第三組地震凄t據(jù)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑和所述分離 的數(shù)據(jù)傳輸路徑是并行的路徑。
21. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括將第一多組地震數(shù)據(jù)從所迷串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第一組上游4莫塊發(fā)送 到所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第 一組下游模塊；將第二多組地震數(shù)據(jù)從所述串行數(shù)據(jù)傳輸^^徑中的第二組上游才莫塊發(fā)送 到所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第二組下游模塊，其中發(fā)送所述第一多組地震 數(shù)據(jù)和所述第二組地震數(shù)據(jù)的至少 一部分在公共發(fā)送周期期間發(fā)生。
22. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括以陣列來放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，其中每個模塊可操作來與所述陣 列中的至少一個其他模塊無線通信，以便通過所述陣列定義數(shù)據(jù)傳輸^4圣；提供基站單元，用以從所述陣列中的至少一個所述模塊接收地震數(shù)據(jù)， 其中所述基站單元與所述數(shù)據(jù)傳輸路徑無線通信；第一發(fā)送，在第一發(fā)送周期期間，將第一組地震數(shù)據(jù)從所述多個模塊的 第 一子組的至少第 一模塊發(fā)送到所述多個模塊的第二子組的至少第二^f莫塊；和第二發(fā)送，在第二發(fā)送周期期間，將所述第一組地震數(shù)據(jù)從所述第二子 組模塊的所迷第二模塊發(fā)送到所述第一子組模塊的第三模塊，其中所述第一 組地震數(shù)據(jù)經(jīng)由所述數(shù)據(jù)傳輸路徑向所述基站單元中繼。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中在每個所述發(fā)送步驟期間，每個單 獨的模塊將地震數(shù)據(jù)發(fā)送到更接近所述基站單元的其他模塊。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第二發(fā)送還包括將第二組地震數(shù)據(jù)從所述第二子組模塊的至少所述第二模塊發(fā)送到所述 第三模塊。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，還包括在所述第一子組模塊和所述第二子組模塊之間重復(fù)所述第一發(fā)送步驟和 所述第二發(fā)送步驟，直到所述基站單元接收到來自所述多個模塊的所有地震 數(shù)據(jù)為止。
26. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第一子組模塊包括所述多個模 塊的第 一交替系列，并且其中第 一發(fā)送包括所述第 一 交替系列模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到定義所述第二子組的地震數(shù)據(jù)獲取模塊的第二交替系列模塊。
27. 如權(quán)利要求2.6所述的方法，其中所述第一交替系列模塊的每個模塊 將地震數(shù)據(jù)發(fā)送到所述第二交替系列模塊中沿所述數(shù)據(jù)傳輸路徑位于所述基 站單元最近位置的相鄰模塊。
28. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述基站在所述第一發(fā)送周期和所 述第二發(fā)送周期的每個周期期間接收與至少 一個模塊相關(guān)的地震數(shù)據(jù)。
29. 如權(quán)利要求22所述的方法，還包括在所述多個模塊的每一模塊處生成所述地震數(shù)據(jù)，其中所述數(shù)據(jù)是響應(yīng) 地震事件而生成的。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中由每個所述模塊生成的所述地震數(shù) 據(jù)的至少 一部分在所述地震事件期間^皮發(fā)送。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，還包括在所述基站接收與單個地震事件的單獨模塊相關(guān)的多個分離數(shù)據(jù)傳輸； 將所述多個分離數(shù)據(jù)傳輸組合到單個數(shù)據(jù)文件，其中所述單個^:據(jù)文件 代表所述單獨模塊對所述地震事件的響應(yīng)。
32. 如權(quán)利要求22所述的方法，還包括向所述多個模塊中的每個模塊分配供發(fā)送所述地震數(shù)據(jù)使用的發(fā)送頻率。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊的至少
34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述第一模塊和所述第二才莫塊被物 理隔開，以便在所述公共發(fā)送周期期間防止干擾。
35. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述多個模塊的至少第一斗莫塊和第 二模塊^^分配公共發(fā)送頻率，其中所述第一模塊和所述第二模塊在臨時不同 的發(fā)送周期期間發(fā)送地震數(shù)據(jù)。
36. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括以陣列放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，其中每個地震數(shù)據(jù)獲取^^莫塊可操作 來與所述陣列中的至少一個其他地震數(shù)據(jù)獲取模塊無線地通信，以便定義至 少第 一 串行數(shù)據(jù)傳輸路徑；向所述第 一 串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊中的每一 個分配用于發(fā)送所述地震數(shù)據(jù)的發(fā)送頻率，其中至少一個發(fā)送頻率,皮分配給所述第 一 串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第 一地震數(shù)據(jù)獲取模塊和第二地震數(shù)據(jù)獲取模塊；在公共傳輸周期期間，使用所述至少一個發(fā)送頻率來發(fā)送來自所述第一 地震數(shù)據(jù)獲取單元和第二地震數(shù)據(jù)獲取單元的地震數(shù)據(jù)。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述第一地震數(shù)據(jù)獲取單元和第二 地震數(shù)據(jù)獲取單元被放置在所述第 一串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的第一位置和第二 位置，并且其中所述第一位置和所述第二位置之間的距離大于所述第一地震 數(shù)據(jù)獲取單和第二地震數(shù)據(jù)獲取單元的發(fā)送距離。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述第 一地震數(shù)據(jù)獲取單元和第二地震數(shù)據(jù)獲f^單元的至少 一個的 發(fā)送頻率，使得所述至少一個地震數(shù)據(jù)獲取單元的發(fā)送范圍小于所述第一位 置和所述第二位置之間的所述距離。
39. 如權(quán)利要求36所述的方法，還包括 識別可用發(fā)送頻率的數(shù)目；和以重復(fù)系列將所述可用發(fā)送頻率分配給所述第 一 串行數(shù)據(jù)傳輸^各徑中的 所述地震數(shù)據(jù)獲取單元。
40. 如權(quán)利要求36所述的方法，還包括將所述至少一個發(fā)送頻率分配給所述第一和第二地震^:據(jù)獲^f又單元之一 的發(fā)送頻率內(nèi)的第三地震數(shù)據(jù)獲取單元。
41. 如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述第三地震數(shù)據(jù)獲取單元可操作 來在與所述公共傳輸周期臨時不同的傳輸周期期間發(fā)送地震數(shù)據(jù)。
42. 如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述第三地震數(shù)據(jù)獲取單元形成與 所述第 一 串行數(shù)據(jù)傳輸路徑分離的第二串行數(shù)據(jù)傳輸^^徑的 一部分。
43. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述多個地震數(shù)據(jù)獲取單元被放置 .在線性陣列中。
44. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述第一串行傳輸路徑與所述線性 陣列結(jié)盟。
45. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括以陣列放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，其中每個地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作 來與所述陣列中的至少一個其他地震數(shù)據(jù)獲取模塊無線地通信，以便定義用于將地震數(shù)據(jù)從所述陣列傳送到數(shù)據(jù)收集單元的數(shù)據(jù)傳輸路徑；在第二地震數(shù)據(jù)獲取單元處接收來自第一地震數(shù)據(jù)獲取單元的第一數(shù)據(jù)取樣，其中所述第一數(shù)據(jù)取樣具有第一時戳；將來自所迷第二數(shù)據(jù)獲取單元的第二數(shù)據(jù)取樣附加到所述第一數(shù)據(jù)取 樣，其中所述第二數(shù)據(jù)取樣具有第二時戳，其中所述第一時戳和第二時戳不同；將所述第一數(shù)據(jù)取樣和第二數(shù)據(jù)取樣發(fā)送到第三地震數(shù)據(jù)獲取單元和數(shù) 據(jù)收集單元中的至少一個。
46. 如權(quán)利要求48所述的方法，其中，當(dāng)獲取所述第一數(shù)據(jù)取樣和第二 數(shù)據(jù)取樣時，所述第一時戳和第二時戳分別對應(yīng)于第一和第二獲取時間。
47. 如權(quán)利要求48所述的方法，還包括接收具有所述第 一數(shù)據(jù)取樣的識別信息，其中所述識別信息識別產(chǎn)生所 述第 一數(shù)據(jù)取樣的地震數(shù)據(jù)獲取單元。
48. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括接收第一地震數(shù)據(jù)文件，該第一地震數(shù)據(jù)文件包括由多個地震數(shù)據(jù)獲取 單元產(chǎn)生的第 一組臨時不同的地震數(shù)據(jù)取樣；接收第二地震數(shù)據(jù)文件，該第二地震數(shù)據(jù)文件包括由所述多個地震數(shù)據(jù) 獲取單元的至少 一部分產(chǎn)生的第二組臨時不同的地震數(shù)據(jù)取樣；將來自所述第一地震數(shù)據(jù)文件和第二地震數(shù)據(jù)文件的相關(guān)的地震數(shù)據(jù)取 樣相關(guān)聯(lián)，其中相關(guān)的地震數(shù)據(jù)取樣是通過公共的地震數(shù)據(jù)獲取單元產(chǎn)生的， 其中所述第 一數(shù)據(jù)取樣和第二數(shù)據(jù)取樣至少部分地定義對由所述地震數(shù)據(jù)獲 取單元記錄的地震事件的響應(yīng)。
49. 如^l利要求48所述的方法，還包括接收多個地震數(shù)據(jù)文件，所述多個地震數(shù)據(jù)文件的每個包括由所述多個 地震數(shù)據(jù)獲取單元的至少 一部分產(chǎn)生的 一組臨時不同的數(shù)據(jù)取樣。
50. 如權(quán)利要求48所述的方法，其中， 一旦關(guān)聯(lián)所述多個地震數(shù)據(jù)文件， 就生成對所述地震事件的每個所述地震數(shù)據(jù)獲取單元的所述響應(yīng)。
51. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括提供多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，其中每個地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來與至 少 一個其他地震數(shù)據(jù)獲取模塊無線地通信；提供基站單元，該基站單元可操作來從所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊的至 少一個無線地接收地震數(shù)據(jù)；同步所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊的第一子組，以便在第一傳輸周期期間將地震數(shù)據(jù)同時地發(fā)送到所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊的第二子組；同步所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊的所述第二子組，以便在第二傳輸周期 期間將所述地震數(shù)據(jù)同時地發(fā)送到第三子組的數(shù)據(jù)獲取模塊，其中所述地震 數(shù)據(jù)接近于所述基站單元被中繼。
52. 如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述第一子組和第三子組的地震數(shù) 據(jù)獲取模塊包括至少 一個公共的數(shù)據(jù)獲取模塊。
53. 如權(quán)利要求51所述的方法，還包括在每個傳輸周期期間，在所述基站單元處接收與至少一個地震數(shù)據(jù)獲取 模塊相關(guān)聯(lián)的地震數(shù)據(jù)。
54. 如權(quán)利要求51所述的方法，其中同步所述第一子組和第二子組還包括向所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊的每個分配在發(fā)送所述地震數(shù)據(jù)中供使用 的發(fā)送頻率。
55. 如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊的至少 第 一和第二地震數(shù)據(jù)獲取模塊被分配在公共傳輸周期期間供使用的公共發(fā)送 頻率。
56. 如權(quán)利要求55所述的方法，其中所述第一和第二地震數(shù)據(jù)獲取模塊 被物理地隔開，以便在所述公共發(fā)送周期期間防止干擾。
57. 如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊的至少 第一和第二地震數(shù)據(jù)獲取模塊被分配公共發(fā)送頻率，其中所述第一和第二地 震數(shù)據(jù)獲取模塊在臨時不同的發(fā)送周期期間發(fā)送地震數(shù)據(jù)。
58. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括以線性陣列放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，其中每個地震數(shù)據(jù)獲取模塊可 操作來與所述線性陣列中的至少一個其他地震數(shù)據(jù)獲取模塊無線地通信；通過所述線性陣列定義第一數(shù)據(jù)傳輸路徑和第二數(shù)據(jù)傳輸路徑，其中沿 著所述線性陣列的長度交替的地震數(shù)據(jù)獲取模塊形成所述第一數(shù)據(jù)傳輸路徑 和所述第二數(shù)據(jù)傳輸路徑，并且所述地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來中繼數(shù)據(jù)；在與所述第 一和第二傳輸路徑中每一條傳輸路徑中的至少 一個地震數(shù)據(jù) 獲取模塊無線通信的基站單元處，從所述第一傳輸路徑和所述第二傳輸路徑 交替地接收地震數(shù)據(jù)的傳輸。
59. 如權(quán)利要求58所述的方法，其中所述基站從所述第一和第二傳輸路 徑中的每條傳輸路徑連續(xù)地接收地震數(shù)據(jù)的傳輸。
60. 如權(quán)利要求58所述的方法，其中，在第一傳輸周期期間，所述第一 數(shù)據(jù)傳輸路徑中的所述地震數(shù)據(jù)獲取模塊的交互一個將地震數(shù)據(jù)同時發(fā)送到 所述第一傳輸路徑中的相鄰地震數(shù)據(jù)獲取模塊。
61. 如權(quán)利要求60所述的方法，其中每個所述相鄰地震數(shù)據(jù)獲取模塊比 將數(shù)據(jù)發(fā)送到每個所述相鄰地震數(shù)據(jù)獲取模塊的地震數(shù)據(jù)獲取模塊更接近所 述基站。
62. 如權(quán)利要求60所述的方法，其中在第一傳輸周期期間，所述第二數(shù) 據(jù)傳輸路徑中的所述地震數(shù)據(jù)獲取模塊的交互一個將地震數(shù)據(jù)發(fā)送到所述第 二數(shù)據(jù)傳輸路徑中的相鄰地震數(shù)據(jù)獲取模塊。
63. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括提供多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊的至少第 一線性陣列，其中每個地震數(shù)據(jù)獲 取模塊可操作來與所述線性陣列中的至少一個其他地震數(shù)據(jù)獲取模塊無線地 通信；提供用于從所述線性陣列接收地震數(shù)據(jù)的基站單元，其中所述基站單元 與所述線性陣列的所述多個數(shù)據(jù)獲取模塊的至少 一個進行無線通信； 在地震事件期間在所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊處產(chǎn)生地震數(shù)據(jù)； 在所述地震事件結(jié)束之前，將第一地震數(shù)據(jù)獲取模塊生成的第一地震數(shù) 據(jù)分組發(fā)送到所述基站單元，其中發(fā)送步驟包括通過放置于所述第一地震 數(shù)據(jù)獲取模塊和所述基站之間的至少一個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，中繼所述第一 地震數(shù)據(jù)分組。
64. 如權(quán)利要求63所述的方法，還包括將識別信息附加到包括地震單位信息和時間信息的所述第 一地震數(shù)據(jù)分組。
65. 如權(quán)利要求64所述的方法，還包括 發(fā)送與所述地震事件相關(guān)聯(lián)的多個地震數(shù)據(jù)分組。
66. 如權(quán)利要求65所述的方法，還包括重組所述多個數(shù)據(jù)分組，以便對所述地震事件產(chǎn)生所述第一地震數(shù)據(jù)獲 取模塊的地震響應(yīng)。
67. 如權(quán)利要求63所述的方法，其中發(fā)送步驟還包括在第二數(shù)據(jù)獲取模塊處接收所述第一數(shù)據(jù)分組；和將所述第 一數(shù)據(jù)分組和所述第二地震數(shù)據(jù)獲取模塊產(chǎn)生的第二數(shù)據(jù)分組 發(fā)送到其他地震數(shù)據(jù)獲取模塊和所述基站中的至少 一個。
68. 如權(quán)利要求63所述的方法，其中所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊定義第 一數(shù)據(jù)傳輸路徑和第二數(shù)據(jù)傳輸路徑。
69. 如權(quán)利要求68所述的方法，其中所述基站交替地接收來自所述第一 數(shù)據(jù)傳輸路徑和所述第二數(shù)據(jù)傳輸路徑的傳輸。
70. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括串聯(lián)放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，其中每個地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來 與至少一個其他地震數(shù)據(jù)獲取模塊無線地通信，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。
71. 如權(quán)利要求70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)。
72. 如權(quán)利要求70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)。
73. 如權(quán)利要求70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。
74. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括以線性陣列放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，其中每個地震數(shù)據(jù)獲取模塊可 操作來與至少一個其他地震數(shù)據(jù)獲取模塊無線地通信，用以連續(xù)中繼地震數(shù) 據(jù)；在所述地震數(shù)據(jù)獲取模塊之一處從所述線性陣列中的不相鄰的上游地震 數(shù)據(jù)獲取模塊中接收上游地震數(shù)據(jù)；將所述上游地震數(shù)據(jù)從所述一個地震數(shù)據(jù)獲取模塊發(fā)送到所述線性陣列 中的不相鄰的下游地震數(shù)據(jù)獲取模塊。
75. 如權(quán)利要求74所述的方法，其中至少一個地震數(shù)據(jù)獲取模塊被放置在所述一個地震數(shù)據(jù)獲取模塊和所述不相鄰上游地震數(shù)據(jù)獲取模塊之間。
76. 如權(quán)利要求74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)。
77. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括串聯(lián)放置多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊可操作來 無線地通信，其中所述獲取模塊定義無線串行數(shù)據(jù)傳輸路徑，用于將數(shù)據(jù)從 上游獲取模塊中繼到下游獲取模塊和數(shù)據(jù)收集單元；識別在所述多個獲取模塊之間連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)中供使用的多個傳輸信道；基于第一復(fù)用方案和第二復(fù)用方案將所述傳輸信道分配給所述多個獲取 模塊，其中，每個所述獲取模塊可操作來使用分配的發(fā)送頻率將數(shù)據(jù)不受干擾地發(fā)送到至少 一個下游獲取模塊。
78. 如權(quán)利要求77所述的方法，其中所述復(fù)用方案之一包括頻分復(fù)用方案。
79. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中定義所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的所述 獲取模塊的至少 一部分被分配不同的頻率。
80. 如權(quán)利要求79所述的方法，其中凈皮分配不同頻率的至少兩個所述獲 取模塊可操作來在公共傳輸周期期間發(fā)送數(shù)據(jù)。
81. 如權(quán)利要求77所述的方法，其中所述復(fù)用方案之一包括時分復(fù)用方案。
82. 如權(quán)利要求81所述的方法，其中定義所述串行傳輸路徑的所述多個 獲取模塊的至少 一部分和第二部分可操作來在第 一和第二不同的傳輸周期期 間發(fā)送數(shù)據(jù)。
83. 如權(quán)利要求77所述的方法，其中所述第一和第二復(fù)用方案包括頻分 復(fù)用和時分復(fù)用的組合。
84. 如權(quán)利要求83所述的方法，其中使用第一頻分復(fù)用方案的第一組獲取模塊可操作來在第一傳輸周期期間發(fā)送數(shù)據(jù)，并且其中使用第二頻分復(fù)用 方案的第二組獲取模塊可操作來在第二傳輸周期期間發(fā)送數(shù)據(jù)，其中所述第 一和第二傳輸周期暫時不同。
85. 如權(quán)利要求84所述的方法，其中所述第一組獲取模塊的每個獲取模 塊利用不同的頻率。
86,如權(quán)利要求84所述的方法，其中所述第一組獲取模塊中的至少兩個 獲取模塊在所述第 一傳輸周期利用公共頻率來發(fā)送。
87. 如權(quán)利要求86所述的方法，其中所迷至少兩個獲取模塊沿著所迷串 行數(shù)據(jù)傳輸路徑被放置在第一位置和第二位置，其中所述第一位置和所述第 二位置之間的距離大于所述至少兩個獲取模塊的任一個的傳輸范圍。
88. —種在實現(xiàn)用于地震數(shù)據(jù)獲取的系統(tǒng)中供使用的方法，包括步驟 獲取關(guān)于潛在陣列構(gòu)造的參數(shù)信息，所述潛在陣列構(gòu)造是無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的特性的函數(shù)；獲取關(guān)于考慮下的地震勘探的勘探目標(biāo)信息；基于所述參數(shù)信息和所述勘探目標(biāo)信息來確定陣列構(gòu)造；在將要勘探的地理區(qū)域上安置多個數(shù)據(jù)獲取模塊；提供數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，所述數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)用于將獲取的地震數(shù)據(jù)從所述多 個數(shù)據(jù)獲取模塊無線傳送到所述中央控制和記錄系統(tǒng)；操作所述多個數(shù)據(jù)獲取模塊來捕捉所述地震數(shù)據(jù)；將所述數(shù)據(jù)發(fā)送到中央控制和記錄系統(tǒng)；其中所述獲取的地震數(shù)據(jù)是以一速率被捕捉的，從而由于所述獲取的地 震數(shù)據(jù)的捕捉，振動源設(shè)備能夠按照慣例操作而沒有任何延遲。
89. 如權(quán)利要求88所述的方法，其中所述發(fā)送步驟在不到兩分鐘內(nèi)完成。
90. 如權(quán)利要求88所述的方法，其中所述發(fā)送步驟在不到一分鐘內(nèi)完成。
91. 如權(quán)利要求88所述的方法，其中所述發(fā)送步驟在不到二十秒內(nèi)完成。
92. 如權(quán)利要求88所述的方法，還包括步驟基本沒有同時代的人類相 互作用地定位所述數(shù)據(jù)獲取模塊的地理位置。
93. 如權(quán)利要求88所述的方法，其中確定步驟還包括 識別所述數(shù)據(jù)獲取才莫塊的數(shù)據(jù)取樣率；和識別所述數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)據(jù)傳輸率。
94. 如權(quán)利要求93所述的方法，其中所述多個數(shù)據(jù)傳輸模塊被安置來定 義至少 一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑。
95. 如權(quán)利要求93所述的方法，其中每條所述數(shù)據(jù)傳輸路徑中的模塊的 數(shù)目與所述數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)據(jù)取樣率相乘的結(jié)果小于所述數(shù)據(jù)獲取模塊的 數(shù)據(jù)傳輸率的兩倍。
96. 如權(quán)利要求93所述的方法，其中每條所述數(shù)據(jù)傳輸路徑中的模塊的數(shù)目與所述數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)據(jù)取樣率相乘的結(jié)果小于所述數(shù)據(jù)獲取模塊的 數(shù)據(jù)傳輸率。
97. 如權(quán)利要求93所述的方法，其中每條所述數(shù)據(jù)傳輸路徑中的才莫塊的 數(shù)目與所述數(shù)據(jù)獲取才莫塊的數(shù)據(jù)取樣率相乘的結(jié)果小于所述數(shù)據(jù)獲取模塊的 數(shù)據(jù)傳輸率的一半。
98. 如權(quán)利要求88所述的方法，其中所述多個數(shù)據(jù)獲取模塊被安置來定 義至少 一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑。
99. 如權(quán)利要求98所述的方法，還包括識別在每條所述數(shù)據(jù)傳輸路徑中的數(shù)據(jù)獲取模塊之間發(fā)送數(shù)據(jù)中供使用 的可用發(fā)送頻率的數(shù)目；和將發(fā)送頻率分配給每個所述數(shù)據(jù)獲取模塊，其中每個所述數(shù)據(jù)獲取模塊 可操作來無干擾地發(fā)送數(shù)據(jù)。
100. 如權(quán)利要求99所述的方法，其中分配步驟包括利用第一復(fù)用方 案和第二復(fù)用方案將所述頻率分配給所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的所述數(shù)據(jù)獲取模塊。
101. 如權(quán)利要求100所述的方法，其中所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的所述 數(shù)據(jù)獲取模塊的第一部分對于第一傳輸周期利用第一頻分復(fù)用方案，并且其 中所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的所述數(shù)據(jù)獲取模塊的第二部分對于第二傳輸周 期利用第二頻分復(fù)用方案，其中所述第一傳輸周期和所述第二傳輸周期暫時 不同。
102. —種用于地震數(shù)據(jù)獲取的系統(tǒng)，包括 中央控制和記錄系統(tǒng)；多個數(shù)據(jù)獲取模塊，用于接收從振動源設(shè)備的操作得到的信息；和 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，用于將獲取的地震數(shù)據(jù)從所述多個數(shù)據(jù)獲取模塊無線傳 送到所述中央控制和記錄系統(tǒng)；所述系統(tǒng)能夠以一速率捕捉獲取的地震數(shù)據(jù)， 從而由于所述獲取的地震數(shù)據(jù)的捕捉，所述振動源設(shè)備能夠按照慣例操作而 沒有任何延遲。
103. 如權(quán)利要求i02所述的系統(tǒng)，其中，在小于從所述數(shù)據(jù)獲取模塊接 收所述信號的時間開始的20秒內(nèi)，將所述獲取的地震數(shù)據(jù)從所述數(shù)據(jù)獲取模 塊傳送到所述中央控制和記錄系統(tǒng)。
104. —種在利用無線獲取陣列的地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，所述無線獲取陣列包括:中央控制和記錄系統(tǒng)； 多個數(shù)據(jù)獲取模塊；數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，用于將所獲取的地震數(shù)據(jù)從所述多個數(shù)據(jù)獲取模塊無線 傳輸?shù)剿灾醒肟刂坪陀涗浵到y(tǒng)；所述無線獲取陣列能夠以一速率捕捉所獲取的地震數(shù)據(jù)，從而由于所述 獲取的地震數(shù)據(jù)的捕捉，所述振動源設(shè)備可以按照慣例操作而沒有任何延遲， 所述方法包括步驟獲取關(guān)于潛在陣列構(gòu)造的參數(shù)信息，其中所述潛在陣列構(gòu)造是無線數(shù)據(jù) 傳輸系統(tǒng)的特性的函數(shù)；獲取關(guān)于考慮下的地震勘探的勘探目標(biāo)信息；和基于所述參數(shù)信息和所述勘探目標(biāo)信息來確定陣列構(gòu)造。
105. 如權(quán)利要求104所述的方法，其中所述參數(shù)信息包括所述無線獲取 陣列中將要使用的頻率信道的數(shù)目。
106. 如權(quán)利要求104所述的方法，其中所述參數(shù)信息包括所述數(shù)據(jù)獲取 模塊的發(fā)送功率。
107. 如權(quán)利要求104所述的方法，其中所述勘探目標(biāo)信息包括地震勘探 i也點的i也形。
108. 如權(quán)利要求104所述的方法，其中所述多個數(shù)據(jù)獲取模塊被安置來 為所述陣列定義至少兩條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑。
109. 如權(quán)利要求108所述的方法，其中每條所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的 數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)目與所述數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)據(jù)取樣率相乘得到的結(jié)果小于 所述數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)據(jù)傳輸率。
110. 如權(quán)利要求108所述的方法，其中每條所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的 數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)目與所述數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)據(jù)取樣率相乘得到的結(jié)果小于 所述數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)據(jù)傳輸率的 一半。
111. 如權(quán)利要求108所述的方法，其中利用第一復(fù)用方案和第二復(fù)用方 案將頻率信道分配給所述第一串行數(shù)據(jù)傳輸路徑和所述第二串行數(shù)據(jù)傳輸路 徑。
112. 如權(quán)利要求lil所述的方法，其中每條所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的 所述數(shù)據(jù)獲取模塊的第一部分對第 一傳輸周期利用第 一頻分復(fù)用方案，并且其中每條所述串行數(shù)據(jù)傳輸路徑中的所述數(shù)據(jù)獲取模塊的第二部分對第二傳 輸周期利用第二頻分復(fù)用方案，其中所述第 一傳輸周期和所述第二傳輸周期 暫時不同。
113. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中供使用的方法，包括 提供多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊；以陣列布置所述多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，以進行地震勘探；和 至少部分基于在所述陣列的第一模塊和至少一個陸地參考結(jié)構(gòu)之間發(fā)送 的無線定位信號，確定至少所述第一模塊的一部分。
114. 如權(quán)利要求113所述的方法，其中所述多個模塊包括用于將地震數(shù) 據(jù)無線發(fā)送到數(shù)據(jù)收集單元的無線模塊。
115. 如權(quán)利要求113所述的方法，其中所述陣列包括至少一組被配置來 定義至少一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的模塊和至少一個用于從所述至少一組模塊 接收地震數(shù)據(jù)的基站，并且所述至少一個陸地參考結(jié)構(gòu)包括模塊和基站之一。
116. 如權(quán)利要求115所述的方法，其中所述陣列包括多個基站，每個基 站充當(dāng)陸地參考結(jié)構(gòu)。
117. 如權(quán)利要求113所述的方法，其中所述無線定位信號被所述第一模 塊接收。
118. 如權(quán)利要求113所述的方法，其中所述無線定位信號被所述第一模 塊發(fā)送。
119. 如權(quán)利要求113所述的方法，其中所述確定步驟包括實施到達角 技術(shù)、到達時間差技術(shù)和信號強度技術(shù)之一。
120. 如權(quán)利要求113所述的方法，其中所述確定步驟包括使用定位信 號來確定超過確定所述第 一模塊的所述位置所需的定位信號的最小數(shù)目的所 述第一模塊的所述位置。
121. 如權(quán)利要求113所述的方法，其中所述確定步驟包括使用統(tǒng)計分 析來減小與所述第 一模塊的所述位置相關(guān)的不確定度。
122. —種在地震數(shù)據(jù)獲取中使用的裝置，包括以陣列布置的多個地震數(shù)據(jù)獲取模塊，用于進行地震勘探； 至少一個陸地參考結(jié)構(gòu)；和與所迷陸地參考結(jié)構(gòu)和所述地震數(shù)據(jù)獲取模塊之一通信，用于至少部分 基于在所述陣列的第一模塊和所述陸地參考結(jié)構(gòu)之間發(fā)送的無線定位信號，確定至少所述第 一模塊的 一部分。
123. 如權(quán)利要求i22所述的裝置，其中所述多個模塊包括用于將地震數(shù) 據(jù)無線發(fā)送到數(shù)據(jù)收集單元的無線模塊。
124. 如權(quán)利要求122所述的裝置，其中所述陣列包括至少一組被配置來 定義至少一條串行數(shù)據(jù)傳輸路徑的模塊和至少一個用于從所述至少一組模塊 接收地震數(shù)據(jù)的基站，并且所述至少一個陸地參考結(jié)構(gòu)包括it塊和基站之一。
125. 如權(quán)利要求i24所述的裝置，其中所述陣列包括多個基站，每個基 站充當(dāng)陸地參考結(jié)構(gòu)。
126. 如權(quán)利要求122所述的裝置，其中所述第一模塊可操作來接收所述 無線定位信號。
127. 如權(quán)利要求122所述的裝置，其中所述第一模塊可操作來發(fā)送所述 無線定位信號。
128. 如權(quán)利要求122所述的裝置，其中所述處理器可操作來實施到達角 技術(shù)、到達時間差技術(shù)和信號強度技術(shù)之一。
129. 如權(quán)利要求122所述的裝置，其中所述處理器可操作來使用定位信 號來確定超過確定所述第 一模塊的所述位置所需的定位信號的最小數(shù)目的所 述第一模塊的所述位置。
130. 如權(quán)利要求122所述的裝置，其中所述處理器可操作來使用統(tǒng)計分 析來減小與所述第 一模塊的所述位置相關(guān)的不確定度。
131. —種有關(guān)地震數(shù)據(jù)獲取而使用的方法，包括步驟 獲取有關(guān)潛在無線陣列構(gòu)造的參數(shù)信息，其中所述無線陣列構(gòu)造是連同所述無線陣列 一起利用的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的特性的函數(shù)； 獲取有關(guān)考慮下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。
132. 如權(quán)利要求i3i所述的方法，其中所迷參數(shù)信息包括所述陣列的地 震數(shù)據(jù)獲取模塊的發(fā)送功率、所述陣列利用的頻道的數(shù)目、和所述陣列利用的帶寬中的一個。
133. —種有關(guān)地震數(shù)據(jù)獲取而使用的裝置，包括輸入端，用于接收有關(guān)潛在無線陣列構(gòu)造的參數(shù)信息，其中該潛在陣列 構(gòu)造是連同所述無線陣列 一起利用的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的特性和關(guān)于考慮下 的地震勘探的勘探目標(biāo)信息的函數(shù)；和處理器，用于基于參數(shù)信息和勘探目標(biāo)信息來確定陣列構(gòu)造。
134. 如權(quán)利要求133所述的裝置，其中所述處理器可操作來基于所述陣 列的地震獲取模塊的發(fā)送功率、所述陣列采用的信道的數(shù)目、和所述陣列采 用的帶寬之一的至少一部分來確定所述陣列構(gòu)造。
135. —種有關(guān)地震數(shù)據(jù)獲取而使用的方法，包括步驟 提供快速讀出的無線地震陣列，其中所獲取的地震數(shù)據(jù)以一速率被捕捉，從而由于所述獲取的地震數(shù)據(jù)的捕捉，振動源設(shè)備可以按照慣例操作而沒有 任何延遲；從所述快速讀出的無線地震陣列中接收輸出地震數(shù)據(jù)；和 將所述凄t據(jù)處理為可用于分析一個或多個地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特性的形式。
136. 如權(quán)利要求135所述的方法，其中所述無線地震陣列提供輸出數(shù)據(jù)，獲取的序列，并且所述處理步驟包括基于所述時戳分類所述數(shù)據(jù)分組。
137. —種有關(guān)地震數(shù)據(jù)獲取而使用的裝置，包括輸入端，用于從快速讀出的無線地震陣列接收輸出地震數(shù)據(jù)，其中所述 無線地震陣列以一速率捕捉地震數(shù)據(jù)，從而由于所述地震數(shù)據(jù)的捕捉，振動 源設(shè)備可以按照慣例操作而沒有任何延遲；和處理器，可操作來將數(shù)據(jù)處理為可用于分析一個或多個地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的 特性的形式。
138. 如權(quán)利要求137所述的裝置，其中所述輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組序列不 同于由所述分組相關(guān)的時戳定義的數(shù)據(jù)獲取的序列，并且所述處理器可操作 來基于所述時戳分類所述數(shù)據(jù)分組。
全文摘要
提供了使用無線網(wǎng)絡(luò)和多個單獨的數(shù)據(jù)獲取模塊來獲取地震數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，所述多個單獨的數(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)。在一種實施中，多個遠程模塊(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)使用在多個頻率(F1-F12)上操作的無線鏈接。為了提高數(shù)據(jù)傳輸率，來自遠程模塊(301)的無線鏈接跳躍最近的遠程模塊到更接近基站的下一個模塊。
文檔編號G01V1/00GK101512381SQ200680046285
公開日2009年8月19日 申請日期2006年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月7日
發(fā)明者米?！け确? 道格拉斯·克賴斯 申請人:無線測震儀公司