CN103197344B - 用于海上地震勘探拖缆的逐级中继型命令传输方法、传输板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于海上地震勘探拖缆的逐级中继型命令传输方法和传输板，该方法包括：拖缆中用于中继锁存的数字包在监测到来自前级数字包的下行命令的第一个跳变数据时，延迟预定的时钟周期后读取第一个跳变数据的第一个比特；在读取完第一个跳变数据的第一个bit之后，按照本地时钟产生的数据周期读取下行命令的所述第一个bit后面的各bit，并将全部读取完的下行命令发送至后级数字包。采用本发明所述的方法，每一级数字包都去掉了前级数字包的码间干扰影响，解决了码间干扰问题。锁存后发送的下行命令比从前级数字包接收到的下行命令延迟预定的时钟周期，恢复了命令数据的占空比。

Description

用于海上地震勘探拖缆的逐级中继型命令传输方法、传输板

技术领域

本发明涉及海上地震勘探领域，更具体地说，涉及一种用于海上地震勘探拖缆的逐级中继型命令传输方法和传输板。

背景技术

海上地震数据采集技术是地震勘探中最关键的技术，海上地震勘探作业要求不失真地接收并记录与地震相关的数据，海上地震数据采集必须具有大动态范围、低噪音、宽频带和抑制干扰等能力。

地震数据实时传输是海上地震勘探数据传输中的一项重要技术，它需要在采集期间完成多通道、高分辨地震数据的无误码实时传输，具有无误码、传输速率高、长距离传输、串行传输等特点。在海上地震勘探作业中，都是采用串行方式传输数据。一方面是由于不容易控制长距离并行数据传输的同步，另一方面是由于线缆连接器接插针的数目有限。

地震勘探数据采集中，地震数据信号采集获取后需实时进行高速稳定的数据传输。通常采用光纤进行地震数据的实时传输。如图1所示，图1是数字包级联方式示意图。图中有N(＝60)个数字包相互级联，所有数字包的结构完全相同，并且在上电后系统自动按照距离海上勘探船的远近由近及远按顺序编号。其中0#数字包，又称头包，是最前级数字包，通过一个协议转换器与勘探船上的记录与处理系统中的FCI卡(FiberChannelInterfaceCard，光纤通道接口卡)相连。第(N-1)#数字包，又称尾包，是最后级数字包，可以通过软件命令关闭它的输入光纤。每级数字包将当前段的采样数据加入包头信息然后和所有的后级数字包累积的采样数据合并后传送给前级数字包。数字包还可以通过RS-485串行电缆线由前级向后级转发下行命令，由后级向前级传送状态信息。

命令传输会出现“1”和“0”占空比变化的情况，这种情况是由于电信号经过长距离的传输码间干扰而没有中继加强造成的，严重时会使命令传输错误。

发明内容

为了解决以上所述的技术缺陷，本发明提供一种用于海上地震勘探拖缆的逐级中继型命令传输方法和传输板，以保证命令传输的实时性、有效性和准确性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种逐级中继型命令传输方法，适用于海上地震勘探拖缆的命令传输，其中，该方法包括：

拖缆中用于中继锁存的数字包在监测到来自前级数字包的下行命令的第一个跳变数据时，延迟预定的时钟周期后读取第一个跳变数据的第一个比特；

在读取完第一个跳变数据的第一个bit之后，按照本地时钟产生的数据周期读取下行命令的所述第一个bit后面的各bit，并将全部读取完的下行命令发送至后级数字包。

优选地，预定的时钟周期大于由相邻两个带有中继锁存的数据包之间码间干扰引起的占空比飘移的时间。

优选地，预定的时钟周期为N个时钟周期，N＝2、3、4。

优选地，在拖缆的数字包中等间隔的设置用于中继锁存的数字包。

一种传输板，其包含在拖缆的每一个数字包内，包括现场可编程逻辑器件、串并转换模块、解析模块，其中，传输板包括：

命令接口模块，其与中继锁存模块相连，用于接收来自上级传输板的下行命令，并将下行命令传输至中继锁存模块；

中继锁存模块，用于在监测到来自前级数字包的下行命令的第一个跳变数据时，延迟预定的时钟周期后读取第一个跳变数据的第一个比特，在读取完第一个跳变数据的第一个bit之后，按照本地时钟产生的数据周期读取下行命令的第一个bit后面的各bit，并将全部读取完的下行命令发送至后级数字包。

优选地，用现场可编程逻辑器件实现中继锁存模块的中继锁存功能。

优选地，中继锁存模块与串并转换模块、解析模块相连，中继锁存模块用于将所接收到的下行命令发送至本地数字包内的串并转换模块；

串并转换模块将转换后的并行下行命令发送给解析模块；

解析模块用于对转换后的并行下行命令进行解析。

优选地，传输板还包括：

状态信息模块，用于监测本地传输板的状态，将监测到的状态信息发送至现场可编程逻辑器件。

优选地，中继锁存模块包括：

延迟单元，用于在监测到来自前级数字包的下行命令的第一个跳变数据时，延迟预定的时钟周期后启动读取单元；

读取单元，用于在启动后读取第一个跳变数据的第一个比特，在读取完第一个跳变数据的第一个bit之后，按照本地时钟产生的数据周期读取下行命令的所述第一个bit后面的各bit，并将全部读取完的下行命令发送至后级数字包。

优选地，延迟单元延迟的预定的时钟周期大于由相邻两个带有中继锁存的数据包之间码间干扰引起的占空比飘移的时间。

优选地，预定的时钟周期为N个时钟周期，N＝2、3、4。

本发明由于采取以上所述的技术方案，其包括以下优点：

命令能够被实时有效、准确地传输，每一级数字包都去掉了前级数字包的码间干扰影响，解决了码间干扰问题。锁存后发送的下行命令比从前级数字包接收到的下行命令延迟预定的时钟周期，恢复了命令数据的占空比。

附图说明

在此说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示例性的实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限制；在附图中：

图1是数字包级联方式示意图；

图2是码间干扰对前级数字包转发的下行命令产生的误码影响的示意图；

图3是现有技术的命令传输示意图；

图4是实现本发明的命令传输方法的传输板的电路图；

图5是根据本发明的逐级中继型命令传输示意图；以及

图6是采用本发明的方法消除码间干扰对前级数字包转发的下行命令产生的误码影响的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的各种方式可以相互组合。

在海上地震拖缆连到6千米时，发现命令传输会出现“1”和“0”占空比变化的情况，这种情况是由于电信号经过长距离的传输码间干扰而没有中继加强造成的，严重时会使命令传输错误，如图2所示。码间干扰是一个渐变的过程，图2所示的变化，虽然有码间干扰，但由于箭头读取数据的时间是在正中间，所以排除了轻微码间干扰的影响，还能够读出正确的数据。但是如果不加以修正，数据飘移的影响会累加，最终会产生误码。实验测试结果是3000米(30级)电缆不会产生误码，超过3000米就可能出现误码。

图3是现有技术的命令传输示意图，如图3所示，为了保证一条拖缆上的各个数字包尽可能同时收到命令，而采用命令广播传输的方式。

本发明给出的一个实施例的逐级中继型命令传输方法，如图5所示，拖缆中用于中继锁存的数字包内在监测到来自前级数字包的下行命令的第一个跳变数据时，延迟预定的时钟周期后读取第一个跳变数据的第一个比特；在读取完第一个跳变数据的第一个bit之后，按照本地时钟产生的数据周期读取下行命令的第一个bit后面的各bit，并将全部读取完的所述下行命令发送至后级数字包。可选择地，可以在拖缆的数字包中等间隔的设置该用于中继锁存的数字包。

预定的时钟周期大于由相邻两个带有中继锁存的数据包之间码间干扰引起的占空比飘移的时间。预定的时钟周期可以为2或3或4个时钟周期。

如图6所示，本地数字包的接收只对下行命令的第一个沿变敏感，命令后面的各个bit只按本地时钟产生的数据周期读取，由于每级数字包之间码间干扰引起的占空比飘移远小于三个时钟周期，这样每级数字包都消除了前级数字包命令传输中引起的占空比漂移，恢复了命令数据的占空比。

本发明还公开一种传输板，其包含在拖缆的每一个数字包内，包括现场可编程逻辑器件、串并转换模块、解析模块，其中，传输板还可以包括：

命令接口模块，其与中继锁存模块相连，用于接收来自上级传输板的下行命令，并将下行命令传输至中继锁存模块；

在拖缆中用于中继锁存的数字包内的传输板中设置中继锁存模块，可以在拖缆的数字包中等间隔的设置用于中继锁存的数字包；

中继锁存模块，用于在监测到来自前级数字包的下行命令的第一个跳变数据时，延迟预定的时钟周期后读取第一个跳变数据的第一个比特，在读取完第一个跳变数据的第一个bit之后，按照本地时钟产生的数据周期读取下行命令的第一个bit后面的各bit，并将全部读取完的下行命令发送至后级数字包。

可选择地，在本申请的一个实施例中，中继锁存模块可以包含在现场可编程逻辑器件中，用现场可编程逻辑器件实现中继锁存模块的中继锁存功能。

中继锁存模块与本地数字包内的串并转换模块、解析模块相连，中继锁存模块用于将所接收到的下行命令发送至本地数字包内的串并转换模块；串并转换模块将转换后的并行下行命令发送给解析模块；解析模块用于对转换后的并行下行命令进行解析。

可选择地，在本申请的一个实施例中，传输板还可以包括状态信息模块，用于监测本地传输板的状态，将监测到的状态信息发送至现场可编程逻辑器件。

可选择地，在本申请的一个实施例中，中继锁存模块可以包括：

延迟单元，用于在监测到来自前级数字包的下行命令的第一个跳变数据时，延迟预定的时钟周期后启动读取单元；和

读取单元，用于在启动后读取第一个跳变数据的第一个比特，在读取完第一个跳变数据的第一个bit之后，按照本地时钟产生的数据周期读取下行命令的第一个bit后面的各bit，并将全部读取完的下行命令发送至后级数字包。

在本发明的传输板的一个实施例中，如图4所示，传输板的电路包括：现场可编程逻辑器件(FPGA)、串并转换模块(包括串并转换芯片7b923和7b933)、数据接口模块(包括clc012和clc001)、命令接口模块(选用max3490e)、状态信息模块(选用max187)和电源。中继锁存模块包含在现场可编程逻辑器件(FPGA)内，用现场可编程逻辑器件实现所述中继锁存模块的中继锁存功能。

命令接口模块用于接收下行命令，并将接收的下行命令传输至中继锁存模块，经过中继锁存后，通过命令接口模块向下级传输板传输该下行命令。

本地数字包响应下行命令，需要对接收到的下行命令进行串并转换和解析，串并转换模块对下行命令进行串并转换，然后解析模块对转换后的并行的下行命令进行解析。

在本发明的一个实施例中，可以在一定距离内设置一个中继锁存模块。这样也可以满足中继的需求。本发明的另一个实施例中，每级数字包均设有中继锁存模块，这样可以使数字包能够安装在拖缆的任何位置，以任何顺序安装。

以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，本领域的技术人员可以刻意对本发明进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些修改和变型在内。

Claims (11)

1.一种逐级中继型命令传输方法，适用于海上地震勘探拖缆的命令传输，其中，所述方法包括：

所述拖缆中用于中继锁存的数字包在监测到来自前级数字包的下行命令的第一个跳变数据时，延迟预定的时钟周期后读取所述第一个跳变数据的第一个比特；

在读取完所述第一个跳变数据的第一个bit之后，按照本地时钟产生的数据周期读取所述下行命令的所述第一个bit后面的各bit，并将全部读取完的所述下行命令发送至后级数字包。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述预定的时钟周期大于由相邻两个带有中继锁存的数字包之间码间干扰引起的占空比漂移的时间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

所述预定的时钟周期为N个时钟周期，N＝2、3、4。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，

在所述拖缆的数字包中等间隔的设置所述用于中继锁存的数字包。

5.一种传输板，其包含在拖缆的每一个数字包内，包括现场可编程逻辑器件、串并转换模块、解析模块，其中，所述传输板还包括：

命令接口模块，其与中继锁存模块相连，用于接收来自上级传输板的下行命令，并将所述下行命令传输至所述中继锁存模块；

所述中继锁存模块，用于在监测到来自前级数字包的下行命令的第一个跳变数据时，延迟预定的时钟周期后读取所述第一个跳变数据的第一个比特，在读取完所述第一个跳变数据的第一个bit之后，按照本地时钟产生的数据周期读取所述下行命令的所述第一个bit后面的各bit，并将全部读取完的所述下行命令发送至后级数字包。

6.根据权利要求5所述的传输板，其中，

用所述现场可编程逻辑器件实现所述中继锁存模块的中继锁存功能。

7.根据权利要求5或6所述的传输板，其中，

所述中继锁存模块与所述串并转换模块相连，所述串并转换模块与所述解析模块相连，所述中继锁存模块用于将所接收到的下行命令发送至本地数字包内的所述串并转换模块；

所述串并转换模块将转换后的并行下行命令发送给所述解析模块；

所述解析模块用于对转换后的并行下行命令进行解析。

8.根据权利要求5所述的传输板，其中，还包括：

状态信息模块，用于监测本地传输板的状态，将监测到的状态信息发送至所述现场可编程逻辑器件。

9.根据权利要求5所述的传输板，其中，所述中继锁存模块包括：

延迟单元，用于在监测到来自前级数字包的下行命令的第一个跳变数据时，延迟预定的时钟周期后启动读取单元；

读取单元，用于在启动后读取所述第一个跳变数据的第一个比特，在读取完所述第一个跳变数据的第一个bit之后，按照本地时钟产生的数据周期读取所述下行命令的所述第一个bit后面的各bit，并将全部读取完的所述下行命令发送至后级数字包。

10.根据权利要求9所述的传输板，其中，

所述延迟单元延迟的预定的时钟周期大于由相邻两个带有中继锁存的数字包之间码间干扰引起的占空比漂移的时间。

11.根据权利要求10所述的传输板，其中，

所述预定的时钟周期为N个时钟周期，N＝2、3、4。