CN106408914A - 用于勘探仪的无线时间同步系统及其实现同步的方法 - Google Patents

用于勘探仪的无线时间同步系统及其实现同步的方法 Download PDF

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肖柏勋
李太全
金彥
周超
叶辉
佘建峡
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    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

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Abstract

本发明涉及一种用于勘探仪的无线时间同步系统及其实现同步的方法，该系统包括：控制总站，包括晶体振荡器和第一无线模块；若干检测子站，每个检测子站均包括数据采集模块、晶体振荡器和第二无线模块；一台触发子站，包括晶体振荡器和第三无线模块；在信号触发时，第三无线模块分别与第二无线通信模块连接通信，采集模块开始采集数据，数据采集完毕后通过无线传输回控制总站。本发明通过无线模块实现控制总站与若干检测子站和触发子站之间的无线连接，相比现有通过电缆有线的连接方式，具有体积小、重量轻、使用方便的优点，便于野外作业，通过晶体振荡器解决了无线连接方式中时间无法同步的问题。

Description

用于勘探仪的无线时间同步系统及其实现同步的方法
技术领域
本发明涉及时间同步，具体地指一种用于勘探仪的无线时间同步系统及其实现同步的方法。
背景技术
现有勘探仪都是采用电缆方式将主机与各个观测点的传感器相连，通过电缆将各个观测点的地震信号传输到中央主机，由中央主机进行现场的数据采集和一些简单的处理。电缆和主机电源不仅大幅度地增加了仪器设备的重量，也给现场工作带来了极大的麻烦：其一是需要花费大量的人力和时间铺设以及回收电缆；其二是增加的整套设备的重量和体积，于野外工作不便。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种用于勘探仪的无线时间同步系统及其实现同步的方法，该同步系统通过无线网络实现勘探仪与各观测点的传感器之间的无线连接通信，减少了重量，降低了成本，且解决了无线网路下时间同步困难的问题。
实现本发明目的采用的技术方案是一种用于勘探仪的无线时间同步系统，该系统包括：
控制总站，包括晶体振荡器和第一无线模块；
若干检测子站，每个检测子站均包括数据采集模块、晶体振荡器和第二无线模块；
一台触发子站，包括晶体振荡器和第三无线模块；
在信号触发时，第三无线模块分别与第二无线通信模块连接通信，采集模块开始采集数据，数据采集完毕后通过无线传输回控制总站。
在上述技术方案中，所述第一、第二、第三无线模块为Silicon Labs的SI4463模块。
进一步地，上述技术方案中，采用8MHz的晶体振荡器.
此外，本发明还提供一种通过上述系统实现勘探仪无线时间同步的方法，该方法包括：
控制总站向触发子站及检测子站发送时钟同步指令，所有子站的时间都与触发子站一致，此后整套设备处于正式工作状态，检测子站开始采集并记录数据；
检测子站获取有效信号时，触发子站发送数据采集的命令，各检测子站收到此命令内包含的时间戳，以时间戳为起点在记录数据中截取有效信号并回传至控制总站，此过程中所有检测子站以及触发子站的时间始终保持一致。
本发明具有以下优点：
1、通过无线模块实现控制总站与若干检测子站和触发子站之间的无线连接，相比现有通过电缆有线的连接方式，具有体积小、重量轻、使用方便的优点，便于野外作业。
2、通过晶体振荡器解决了无线连接方式中时间无法同步的问题。
附图说明
图1为本发明用于勘探仪的无线时间同步系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明用于勘探仪的无线时间同步系统包括一台控制总站，若干检测子站和一台触发子站。控制总站、检测子站、触发子站均包括晶体振荡器和无线模块，晶体振荡器用于记录各自的时间信息。控制总站通过无线模块分别与检测子站和触发子站连接，构成以控制总站为中心的星形网络。控制总站负责控制子站，接收检测子站传输的数据；检测子站负责控制探测装置并记录采集数据；触发子站负责发布采集指令。
本发明用于勘探仪的无线时间同步系统的工作过程如下：
开机预备工作时控制总站向触发子站及检测子站发送时钟同步指令，所有子站的时间都与控制总站一致，此后整套设备处于正式工作状态，检测子站开始采集并记录数据。
检测子站获取有效信号时，触发子站发送数据采集的命令，各检测子站收到此命令内包含的时间戳，以时间戳为起点在记录数据中截取有效信号并回传至控制总站。此过程中所有检测子站与触发子站的时间始终保持一致。
因为数据传输时延，各个子站的时钟未能真正意义上与控制总站对齐，但是各个检测子站和触发子站的时钟是严格对齐的，所以仍然能保证触发端与检测采集端的时间同步。
本实施例采用8MHz的晶体振荡器的无线采集系统，在一次采集过程中的时间同步误差不会超过25μs。满足绝大多数情况下的数据采集同步要求，若需要更高的时间同步精度可以选用更高频率的晶体振荡器。无线模块采用Silicon Labs的SI4463，该模块频率范围119Mhz～1050MHz,接收灵敏度为-126dBm，输出功率达到20dBm，支持(G)FSK、4(G)FSK、(G)MSK调制，数据波特率为100bps到1Mbps。

Claims (6)

1.一种用于勘探仪的无线时间同步系统，其特征在于，包括：
控制总站，包括晶体振荡器和第一无线模块；
若干检测子站，每个检测子站均包括数据采集模块、晶体振荡器和第二无线模块；
一台触发子站，包括晶体振荡器和第三无线模块；
在信号触发时，第三无线模块分别与第二无线通信模块连接通信，采集模块开始采集数据，数据采集完毕后通过无线传输回控制总站。
2.根据权利要求1所述基于无线数据采集仪器的无线时间同步系统，其特征在于：所述第一、第二、第三无线模块为Silicon Labs的SI4463模块。
3.根据权利要求1或2所述基于无线数据采集仪器的无线时间同步系统，其特征在于：采用8MHz的晶体振荡器。
4.一种通过权利要求1所述系统实现勘探仪无线时间同步的方法，其特征在于，包括：
控制总站向触发子站及检测子站发送时钟同步指令，所有子站的时间都与触发子站一致，此后整套设备处于正式工作状态，检测子站开始采集并记录数据；
检测子站获取有效信号时，触发子站发送数据采集的命令，各检测子站收到此命令内包含的时间戳，以时间戳为起点在记录数据中截取有效信号并回传至控制总站，此过程中所有检测子站以及触发子站的时间始终保持一致。
5.根据权利要求4所述实现勘探仪无线时间同步的方法，其特征在于：所述第一、第二、第三无线模块为Silicon Labs的SI4463模块。
6.根据权利要求4或5所述实现勘探仪无线时间同步的方法，其特征在于：采用8MHz的晶体振荡器。
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