本發(fā)明涉及一種海洋物探數(shù)據(jù)存儲處理技術(shù)，特別是一種基于SATA接口的海洋物探數(shù)據(jù)存儲處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著海洋勘探開發(fā)的精細化，地震勘探方法向著多維、多分量、超多道等方向發(fā)展，使得海洋地震勘探所需處理的地震采集數(shù)據(jù)量成倍的增長，對海洋物探數(shù)據(jù)的采集處理能力提出了巨大的挑戰(zhàn)，并且這種地震數(shù)據(jù)量的增長，對數(shù)據(jù)的實時處理、傳輸?shù)燃夹g(shù)提出了很高的要求。

現(xiàn)有海洋物探數(shù)據(jù)采集、存儲、處理系統(tǒng)一般是基于傳統(tǒng)的工業(yè)計算機VME總線結(jié)構(gòu)。一方面，該結(jié)構(gòu)體積大、結(jié)構(gòu)復雜，制約了物探系統(tǒng)多條拖纜擴展能力；另一方面，該結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)交換存在瓶頸，數(shù)據(jù)傳輸與處理能力弱，傳輸速度比較慢，僅適用于傳統(tǒng)大道間距的拖纜物探系統(tǒng)，不能很好地滿足當前高分辨率拖纜物探系統(tǒng)海量地震勘探數(shù)據(jù)處理的要求，需要研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡潔、傳輸數(shù)據(jù)量大、傳輸速率高、具備對高分辨率拖纜物探系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)進行實時處理能力的海洋物探數(shù)據(jù)存儲處理模塊。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于SATA接口的海洋物探數(shù)據(jù)存儲處理系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于SATA接口的海洋物探數(shù)據(jù)存儲處理系統(tǒng)，包括SATA控制模塊、數(shù)據(jù)核心處理模塊、命令解析模塊、高速緩存，其中

SATA控制模塊，通過SATA接口接收外部發(fā)送的配置命令后送至命令解析模塊、外部發(fā)送的配置參數(shù)后送至數(shù)據(jù)核心處理模塊；對地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)進行編碼、串行化、CRC計算后通過SATA接口發(fā)送至外部；所述的配置命令包括海洋物探水下拖纜的采集參數(shù)、工作模式、自檢信息；所述的配置參數(shù)包括抽取率；

命令解析模塊，接收配置命令、配置參數(shù)后進行解析，將解析后的配置命令、配置參數(shù)送至外部，將解析得到的配置參數(shù)中的抽取率送至數(shù)據(jù)核心處理模塊；

數(shù)據(jù)核心處理模塊，接收配置參數(shù)后將配置參數(shù)送至命令解析模塊、配置參數(shù)中的抽取率送至外部進行地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)抽取；接收水下拖纜發(fā)送的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲于高速緩存，從高速緩存讀取地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)進行解析，并送至SATA控制模塊；所述的拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)包括海洋物探水下拖纜使用時長、工作電壓監(jiān)測值；

高速緩存，接收并存儲地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)。

所述的SATA控制模塊包括SATA接口、時鐘和數(shù)據(jù)恢復單元、并行化單元、SATA主控制單元、串行化單元，其中

SATA接口，接收外部發(fā)送的配置命令、配置參數(shù)后組成SATA串行數(shù)據(jù)送至時鐘和數(shù)據(jù)恢復單元；將串行化后的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)送至外部；

時鐘和數(shù)據(jù)恢復單元，接收到SATA串行數(shù)據(jù)后進行接收時鐘和數(shù)據(jù)恢復，分離得到接收時鐘、配置命令、配置參數(shù)，將接收時鐘送至并行化單元、SATA主控制單元，將配置命令、配置參數(shù)送至并行化單元；

并行化單元，將接收時鐘作為同步時鐘驅(qū)動，對接收到配置命令、配置參數(shù)進行并行化處理后，將并行化的配置命令送至命令解析模塊，將并行化的配置參數(shù)送至數(shù)據(jù)核心處理模塊；

SATA主控制單元，將接收時鐘作為同步時鐘驅(qū)動；接收數(shù)據(jù)核心處理模塊發(fā)送的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)，進行編碼、CRC計算后送至串行化單元；

串行化單元，對地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)進行串行化處理，并送至SATA接口單元。

所述的數(shù)據(jù)核心處理模塊包括核心處理單元、數(shù)據(jù)地址緩沖單元、第一數(shù)據(jù)緩沖單元、高速緩存乒乓控制單元、第一高速緩存讀寫控制單元、第二高速緩存讀寫控制單元，第一高速緩存讀寫控制單元、第二高速緩存讀寫控制單元結(jié)構(gòu)功能完全相同，其中

核心處理單元，接收配置參數(shù)后將配置參數(shù)送至命令解析模塊，接收配置參數(shù)中的抽取率并送至外部進行地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)抽?。唤邮账峦侠|發(fā)送的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)后送至數(shù)據(jù)地址緩沖單元；

數(shù)據(jù)地址緩沖單元，接收地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)并存儲；

第一數(shù)據(jù)緩沖單元，將解析后的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)送至SATA控制模塊；

高速緩存乒乓控制單元，采用乒乓緩沖機制控制第一高速緩存讀寫控制單元、第二高速緩存讀寫控制單元依次讀取數(shù)據(jù)地址緩沖單元中的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)；采用乒乓緩沖機制控制第一高速緩存讀寫控制單元、第二高速緩存讀寫控制單元依次讀取高速緩存模塊存儲的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)；接收地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)后進行解析并送至第一數(shù)據(jù)緩沖單元；

第一高速緩存讀寫控制單元，讀取數(shù)據(jù)地址緩沖單元中的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)并送至高速緩存模塊存儲；讀取高速緩存模塊的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)并送至高速緩存乒乓控制單元；

第二高速緩存讀寫控制單元，讀取數(shù)據(jù)地址緩沖單元中的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)并送至高速緩存模塊存儲；讀取高速緩存模塊的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)并送至高速緩存乒乓控制單元。

所述的命令解析模塊包括命令解析單元、數(shù)字包命令寄存器，其中

命令解析單元，接收配置命令、配置參數(shù)后進行解析，將解析后的配置命令、配置參數(shù)送至數(shù)字包命令寄存器，將解析得到的配置參數(shù)中的抽取率送至數(shù)據(jù)核心處理模塊；

數(shù)字包命令寄存器，將解析后的配置命令、配置參數(shù)送至外部。

所述的時鐘和數(shù)據(jù)恢復單元對接收到SATA串行數(shù)據(jù)進行接收時鐘和數(shù)據(jù)恢復之前需要進行10b/8b轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明通過采用SATA接口的高速數(shù)據(jù)傳輸速度，解決了以前地震數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸慢的問題，具有數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)奶攸c，而且SATA接口簡潔，便于拖纜物探系統(tǒng)多條拖纜擴展應用；

(2)本發(fā)明通過高速緩存乒乓控制單元，解決了高分辨率拖纜物探系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)量大、難以及時處理的問題，具有海量數(shù)據(jù)實時處理能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中SATA控制模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中振子數(shù)據(jù)抽取模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中數(shù)據(jù)核心處理模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中命令解析模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中命令發(fā)送模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中數(shù)據(jù)接收模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明中高速緩存模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于SATA接口的海洋物探拖纜數(shù)據(jù)控制器，通過SATA接口實現(xiàn)海洋物探拖纜數(shù)據(jù)控制器與記錄工作站之間的高速數(shù)據(jù)交互，簡化了控制器接口，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于SATA接口的控制器更容易實現(xiàn)多纜作業(yè)時的數(shù)據(jù)控制，同時SATA接口傳輸速度可以高達6Gbit/s，完全可以滿足勘探接收、實時處理拖纜高密度地震數(shù)據(jù)，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明控制器進行詳細說明。

如圖1所示為本發(fā)明海洋物探拖纜數(shù)據(jù)控制器原理結(jié)構(gòu)示意圖，包括SATA控制模塊1、振子數(shù)據(jù)抽取模塊2、數(shù)據(jù)核心處理模塊3、命令解析模塊4、命令發(fā)送模塊5、數(shù)據(jù)接收模塊6、高速緩存模塊7。

SATA控制模塊1，用于控制SATA接口，通過SATA接口接收外部發(fā)送的配置命令并發(fā)送給命令解析模塊4、外部發(fā)送的配置參數(shù)并送至數(shù)據(jù)核心處理模塊3，將數(shù)據(jù)核心處理模塊3發(fā)送的水下采集的數(shù)據(jù)進行編碼、串行化、CRC計算等一系列操作后通過SATA接口發(fā)送至外部，配置命令包括水下拖纜的采集參數(shù)、工作模式、自檢信息，配置參數(shù)包括前放增益衰減幅度、采集記錄長度、濾波器階數(shù)、水下拖纜長度、抽取率等。

命令解析模塊4，接收配置命令、配置參數(shù)，按照查表法對配置命令、配置參數(shù)后進行解析，將解析后的配置命令、配置參數(shù)發(fā)送給命令發(fā)送模塊5。同時將振子數(shù)據(jù)抽取率的配置參數(shù)(即解析得到的配置參數(shù)中的抽取率)發(fā)送給數(shù)據(jù)核心處理模塊3。

命令發(fā)送模塊5，用于向水下拖纜發(fā)送配置命令，將接收到的配置命令、配置參數(shù)按照海洋物探拖纜數(shù)據(jù)格式進行編碼、串行化后發(fā)送至水下拖纜。

數(shù)據(jù)接收模塊6，用于接收水下拖纜發(fā)送回的地震采集數(shù)據(jù)和拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)(拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)包括拖纜使用時長、工作電壓監(jiān)測值等)，數(shù)據(jù)接收模塊6將接收到的數(shù)據(jù)進行解串、解碼后發(fā)送給數(shù)據(jù)核心處理模塊3。

數(shù)據(jù)核心處理模塊3，接收配置參數(shù)后將配置參數(shù)送至命令解析模塊4，將配置參數(shù)中的抽取率送至振子數(shù)據(jù)抽取模塊2；對接收到的地震采集數(shù)據(jù)和拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)進行如下幾方面的處理：(1)對地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)交替存儲于兩個高速緩存7中(乒乓緩存)；(2)從高速緩存7中讀取地震采集數(shù)據(jù)后進行解析和分離，比如去幀頭、解密等處理，獲取其中的拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)和地震采集數(shù)據(jù)，發(fā)送給SATA控制模塊1。

在數(shù)據(jù)核心處理模塊3處理地震采集數(shù)據(jù)的同時，振子數(shù)據(jù)抽取模塊2，按照配置要求(抽取率)對地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)進行抽取，將抽取到的地震數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)通過百兆以太網(wǎng)口發(fā)送至外部控制控制終端站，用于地震數(shù)據(jù)的顯示。

如圖2所示為本發(fā)明控制器中SATA控制模塊1的原理結(jié)構(gòu)示意圖，SATA控制模塊1包括SATA接口11、時鐘和數(shù)據(jù)恢復單元12、并行化單元13、SATA主控制單元14、串行化單元15。

SATA接口11用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的標準物理連接口，接收外部配置命令、配置參數(shù)后送至時鐘和數(shù)據(jù)恢復單元12，將串行化單元15發(fā)送的串行化后的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)送至外部；時鐘和數(shù)據(jù)恢復單元12，在接收到SATA串行數(shù)據(jù)(即配置命令、配置參數(shù))后，對SATA串行數(shù)據(jù)做10b/8b轉(zhuǎn)換，進行時鐘和數(shù)據(jù)恢復，分離出接收時鐘(即接收SATA串行數(shù)據(jù)的時鐘)和數(shù)據(jù)(即配置命令、配置參數(shù))，將分離出的接收時鐘信號送至并行化單元13、SATA主控制單元14，對數(shù)據(jù)解碼、解擾、校驗等操作得到恢復的配置命令和配置參數(shù)，然后發(fā)送給并行化單元13；并行化單元13(圖2中該單元名稱不對)，接收恢復得到的接收時鐘作為同步時鐘驅(qū)動，將接收到的恢復的配置命令和配置參數(shù)并行化，然后輸出并行化的配置命令至命令解析模塊4，并行化的配置參數(shù)至數(shù)據(jù)核心處理模塊3；SATA主控制單元14，負責對整個SATA接口的數(shù)據(jù)收發(fā)進行控制，將接收時鐘作為同步時鐘驅(qū)動，接收數(shù)據(jù)核心處理模塊3發(fā)送的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)，進行編碼、CRC計算后后送至串行化單元15；串行化單元15，對地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)進行串行化處理，并送至SATA接口單元11。

如圖3所示為本發(fā)明控制器中振子數(shù)據(jù)抽取模塊2的原理結(jié)構(gòu)示意圖，包括數(shù)據(jù)抽取單元21、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換單元22；數(shù)據(jù)抽取單元21根據(jù)前期配置按數(shù)據(jù)幀數(shù)的間隔抽取原則(例如“隔5幀數(shù)據(jù)抽取1幀”)，從地震數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)中進行數(shù)據(jù)抽取，并將抽取好的數(shù)據(jù)進行打包，將打包好的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換單元22；網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換單元22提供了一個百兆以太網(wǎng)接口，通過這個以太網(wǎng)接口將抽取的數(shù)據(jù)送至外部控制控制終端站，用于地震數(shù)據(jù)的顯示。

如圖4所示為本發(fā)明控制器中數(shù)據(jù)核心處理模塊3結(jié)構(gòu)示意圖，數(shù)據(jù)核心處理模塊3是整個拖纜數(shù)據(jù)控制器的核心控制部分，幾乎所有的模塊工作都要需要它來協(xié)調(diào)，包括核心處理單元31、數(shù)據(jù)地址緩沖單元32、數(shù)據(jù)緩沖單元33、高速緩存乒乓控制單元34、第一高速緩存讀寫控制單元35、第二高速緩存讀寫控制單元36。首先數(shù)據(jù)核心處理模塊3的核心處理單元31接收配置參數(shù)后將配置參數(shù)送至命令解析模塊4，接收配置參數(shù)中的抽取率并送至振子數(shù)據(jù)抽取模塊2，接收地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)后送至數(shù)據(jù)地址緩沖單元32，數(shù)據(jù)地址緩沖單元32，接收地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)并存儲，等待高速緩存乒乓控制單元34的讀取，高速緩存乒乓讀寫控制單元34通過第一高速緩存讀寫控制單元35、第二高速緩存讀寫控制單元36根據(jù)乒乓操作依次讀取數(shù)據(jù)地址緩沖單元32中的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)，第一高速緩存讀寫控制單元35、第二高速緩存讀寫控制單元36依次讀取數(shù)據(jù)地址緩沖單元32中的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)后送至高速緩存模塊7存儲，然后高速緩存乒乓控制單元34采用乒乓緩沖機制控制第一高速緩存讀寫控制單元35、第二高速緩存讀寫控制單元36依次讀取高速緩存模塊7存儲的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)，第一高速緩存讀寫控制單元35、第二高速緩存讀寫控制單元36依次讀取高速緩存模塊7的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)后送至高速緩存乒乓控制單元34，高速緩存乒乓控制單元34轉(zhuǎn)發(fā)至第一數(shù)據(jù)緩沖單元33，第一數(shù)據(jù)緩沖單元33將解析后的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)送至SATA控制模塊1。本發(fā)明控制器中高速緩存乒乓控制單元34對兩個高速緩存模塊7的讀寫進行乒乓控制，這樣做可以提高讀寫數(shù)據(jù)的效率，另外，第一高速緩存讀寫控制單元35和第二高速緩存讀寫控制單元36是兩個結(jié)構(gòu)功能完全相同的模塊，對應兩個高速緩存芯片，對高速緩存芯片進行讀寫操作。

如圖5所示為本發(fā)明控制器中命令解析模塊4的組成示意圖，包括命令解析單元41、第一數(shù)字包命令寄存器42，命令解析單元41負責解析SATA控制模塊1接收到的配置命令，命令解析單元41接收配置命令、配置參數(shù)后進行解析，在配置命令、配置參數(shù)解析后，將要發(fā)送給水下拖纜的命令(解析后的配置命令、配置參數(shù))放入數(shù)字包命令寄存器42中暫存，等待命令發(fā)送模塊5的取用或者將解析后的配置命令、配置參數(shù)送至命令發(fā)送模塊5，同時將振子數(shù)據(jù)抽取率的配置信息(即解析得到的配置參數(shù)中的抽取率)發(fā)送給數(shù)據(jù)核心處理模塊3。

如圖6所示為本發(fā)明控制器中命令發(fā)送模塊5的組成示意圖，包括8b/10b編碼單元51、CLC001驅(qū)動單元52，模塊5為命令發(fā)送模塊，模塊中8b/10b編碼單元51接收命令解析模塊4發(fā)送的配置命令、配置參數(shù)后將配置命令、配置參數(shù)按照海洋物探拖纜數(shù)據(jù)格式進行編碼，然后通過CLC001驅(qū)動單元51將配置命令、配置參數(shù)進行串行化后發(fā)送給水下拖纜。

如圖7所示為本發(fā)明控制器中數(shù)據(jù)接收模塊6的原理結(jié)構(gòu)示意圖，包括CLC012驅(qū)動單元61、10b/8b解碼單元62、數(shù)據(jù)緩沖單元63。水下拖纜數(shù)據(jù)上傳前首先要將并行數(shù)據(jù)和時鐘經(jīng)過8b/10b編碼，然后通過串行器轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)流，最后經(jīng)過預加重后發(fā)送出去，因此拖纜數(shù)據(jù)控制器接收到水下數(shù)據(jù)后，先進入數(shù)據(jù)接收模塊6中的CLC012驅(qū)動模塊61對數(shù)據(jù)和時鐘進行解串，將串行的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為并行的數(shù)據(jù)，并分離出時鐘，然后10b/8b解碼單元62對數(shù)據(jù)進行解碼，最后將解碼后的數(shù)據(jù)暫存到數(shù)據(jù)緩沖63中，數(shù)據(jù)緩沖63將解碼后的地震采集數(shù)據(jù)、拖纜狀態(tài)數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)核心處理模塊3。

如圖8所示為本發(fā)明控制器中高速緩存模塊7的原理結(jié)構(gòu)示意圖，高速緩存模塊7是由兩片相同的高速緩存芯片組成，分別是第一高速緩存芯片71、第二高速緩存芯片72，兩個芯片通過數(shù)據(jù)核心處理模塊3的控制，用乒乓讀寫的方式進行數(shù)據(jù)的讀寫，加快了數(shù)據(jù)的操作速度。滿足數(shù)據(jù)實時上傳的需求，另外本發(fā)明控制器使用兩個SATA接口，分別用來控制數(shù)據(jù)的接收和命令的發(fā)送，使其成為一個全雙工的接口。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。