[发明专利]一种自主差分定位的无缆地震采集系统及其组网方法

说明书

本发明提供一种自主差分定位的无缆地震采集系统及组网方法，包括主节点和子节点，能够实时监控地震仪的工作状态，进行现场质量控制；同时可以稳定、快速地实时传输地震数据，实现数据本地预处理；采用载波相位差分定位的方式，在保证授时精度的前提下，实现了高精度的自主定位。

技术领域

本发明涉及地震勘探领域，特别涉及一种自主差分定位的无缆地震采集系统及其组网方法。

背景技术

在地震勘探中，观测技术起着至关重要的作用。地震观测仪器采用的数据传输方式包括有线传输方式(有缆系统)、有线、无线混合的数据传输方式和无线传输方式。目前在地震勘探领域中，有缆地震采集系统仍然是应用最为广泛的。有缆地震仪是指利用电缆连接检波器、主控系统和记录系统的地震勘探装备。随着复杂地形和三维高密度勘探对地震仪器性能需求的增加，有缆采集技术也遇到了一些问题，首先是系统整体重量太大(可达数吨以上)，其中线缆重量占了绝大部分，导致设备的便携性和野外施工的机动性差。其次是检波器道数受到限制，低配的有缆装备的采集道数有限，多为24或48道；而对于可扩展的有缆地震采集装备而言，随着检波器道数的增加，观测系统无法适应工区的野外环境，很难实现超万道级的现代化地震勘探列阵。另外是有缆地震仪的造价高昂，动辄数十万、上百万，而且野外施工需要大量人力、车辆，勘探成本很高；加上线缆折旧快，检修繁杂，设备的维护成本也是不容忽视的。再者，除了电缆自身会产生电路噪音，大量的电缆更容易受到环境的干扰，导致地震数据的信噪比下降。类似的有线、无线相混合的地震仪，检波器与采集站之间仍采用有线的方式进行数据采集，存在实时性较差，采集数据误差较大等问题，在地震勘探中依然存在很多不便。

因此，国内外许多石油公司和科研院校开始探索无缆地震仪的研制与应用。无缆地震仪，相对有缆地震仪而言，是指没有大线的地震采集系统。无缆采集系统与有缆采集系统相比最大的优势体现在作业灵活，可以无限扩展，部分无缆采集系统按照有线组合方式进行布设，单个采集站独立记录，采用卫星授时和本地时钟守时相结合的同步方式，采集站之间不需要线缆连接，后期处理数据时可以根据不同采集点的数据质量来确定组合方式，可以采取大组合或小组合，也可以不组合，使数据处理更加方便灵活，这也丰富了地震数据处理方法，能够适应未来宽方位、高密度等物探新技术的发展。

但是，对于无缆地震仪而言，数据记录方式大多是自储存盲采系统，由于其采用本地存储无法进行质量监控，研究人员无法实时掌握每个地震台站的工作状态(采集是否异常、数据是否满足一致性要求)，难以保证野外勘探作业的质量和效率，在实际地震勘探中应用时依然不便。另外，现代化地震勘探需要进行高密度、三维、万道级的勘探作业，无缆地震仪的定位精度成为野外工作必须考虑的一个问题。如果仍然按照传统的人工单点逐一定位方式，不仅费时费力，而且测量有诸多环境因素的限制(道路、厂房、水域等)。另外，为了提高定位精度而使用的差分定位设备的单价动辄数万元，难以大范围的开展野外地质勘察。假如能够将高精度的差分定位模块嵌入地震仪器中，实现台站的自定位，则能免去常规地震勘探中相对烦琐的地质测量工作环节，提高测量效率，降低施工成本，具有重大应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是要克服现有无缆地震仪技术的不足，而提供一种自主差分定位的无缆地震采集系统及其组网方法，能够实时监控地震仪的工作状态，仪器内部嵌入载波相位差分定位模块，实现了高精度的自主定位。