[发明专利]一种应用于海洋地震勘探拖缆系统中的水下数据传输装置

说明书

本发明涉及一种应用于海洋地震勘探拖缆系统中的水下数据传输装置，包括：电源转换模块、FPGA和采集板接口；FPGA包括接收模块、采集模块、发送模块、中央处理模块。在之前的海洋地震勘探拖缆系统中，水下数据传输装置集成度不高、体积偏大，不方便安装，同时功耗较大，受限于海洋勘探作业中的供电方式，不利于对系统中的拖缆长度进行拓展，难以进行深海地质结构的勘探。本发明高集成、低功耗，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及海洋地震勘探设备的技术领域，具体涉及一种应用于海洋地震勘探拖缆系统中的水下数据传输装置。

背景技术

海洋地震勘探拖缆系统主要应用于海洋资源勘探领域，拖缆上每隔一段距离拖挂一个数字包。该系统作业时，人工激发地震波信号，每级数字包采集海底反射的地震数据，并逐级传输到船载分析系统进行分析处理，从而解析出海底地质结构。

在之前的海洋地震勘探拖缆系统中，水下数据传输装置主要包括均衡器、串并转换、并串转换、预加重等芯片功能模块，以及一块FPGA构成的中央处理模块，从而实现高速数据的长距离传输。这样的传输装置集成度不高，体积大，不方便安装，同时功耗较大，受限于海洋勘探作业中的供电方式，不利于对系统中的拖缆长度进行拓展，难以进行深海地质结构的勘探。

随着海洋地震勘探的深海化，现有的拖缆系统挂载能力不足，需要降低水下拖缆传输包的集成度和功耗，以增强拖缆挂载能力，从而增加拖缆长度。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种应用于海洋地震勘探拖缆系统中的水下数据传输装置，解决水下数据传输装置的集成度和功耗问题。

为了解决上述技术问题，本发明设计一个拖挂在海洋地震勘探系统水下拖缆上的新型高集成、低功耗传输包，在总功率不变的情况下，增强水下拖缆系统挂载传输包的数量，增加拖缆长度，实现对深海的地质勘探。

传输包包括一个电源转换模块，把船上逐级传下来的高压直流电源转换成低压直流电源给传输包上芯片供电。

传输包上的采集板接口和另一个采集板相连，接收采集板上采集到的地震波数据。

传输包上的FPGA使用Altera的Cyclone V系列，用来接收处理上级传输包传来的数据，整理好后传输给下一级传输包，同时可以接收船上发出的命令并返回实时工作状态给船载系统。

FPGA内部对数据的处理分为采集、发送、接收、中央处理四个模块。

采集模块负责对采集板接口传来的本地传感器、ADC采集到的数字信号进行协议编码，数据压缩，8B/10B编码，处理好的数据发送到中央处理模块等待处理。

发送模块对中央处理模块发送过来的并行数据进行串行化处理，在FPGA内部实现对串行信号的预加重，减少长距离信道传输中信号的失真。

接收模块用来接收上一级传输包发送的数据，采用Serdes方式传输，首先利用FPGA实现基于LMS算法的自适应均衡器，降低码间干扰，降低误码率。对处理好的串行数据并行化处理，再发送至中央处理模块。为了实现时钟同步，需要在串并转换的同时从串行数据中解析出同步时钟，可以通过FPGA内置PLL实现也可以外接压控振荡器实现，满足不同数据率的要求。

中央处理模块主要用来对接收模块和采集模块传输至的数据根据协议进行判选，判断无误的数据继续发往发送模块，如果采集模块传至的数据出现误码则对采集模块发出重传指令，对采集模块缓存的数据进行重新传输，如果接收模块传至的数据出现误码则直接丢弃。