CN107015270B - 扫描信号计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种扫描信号计算方法和装置。所述方法包括：对工区的指定频带进行划分，得到第一频带集合；其中，所述第一频带集合包括多个依次相邻的第一频带；针对所述第一频带集合中的每个第一频带，对该第一频带进行镶边处理，将镶边处理后的该第一频带作为第二频带集合中的第二频带；确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度；针对所述第二频带集合中的每个第二频带，基于该第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度，计算该第二频带对应的扫描信号，以便于将所述第二频带集合中第二频带对应的扫描信号赋予所述工区的多个可控震源，使所述工区的多个可控震源能够实现同步激发。

Description

扫描信号计算方法及装置

技术领域

本申请涉及地球物理勘探技术领域，特别涉及一种扫描信号计算方法及装置。

背景技术

目前可控震源地震勘探采集技术是陆上地震勘探采集技术发展的趋势，由于可控震源较炸药震源存在频率能量可控、安全环保、成本低、施工效率高等诸多优点，所以越来越受到各大石油地球物理石油公司的追捧。

可控震源激发是通过震源激发一系列频率变化的单频信号，经过地下反射传回地表被检波器记录下来，然后将记录到的信号与理论参考信号相关得到地震数据。在利用可控震源进行地震勘探的过程中，为了提高地震数据的采集效率，通常需要同步激发多个可控震源。现有技术中，通常采用同一扫描信号同步激发多个可控震源。

在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

采用同一扫描信号同步激发多个可控震源，不同震源之间存在频率重叠，往往使得采集到的地震数据的临炮干扰较强，不利于后续地震数据的处理。

发明内容

本申请实施方式的目的是提供一种扫描信号计算方法及装置，以减少采集到的地震数据的临炮干扰，为后续地震数据处理提供方便。

一种扫描信号计算方法，包括：

对工区的指定频带进行划分，得到第一频带集合；其中，所述第一频带集合包括多个依次相邻的第一频带；

针对所述第一频带集合中的每个第一频带，对该第一频带进行镶边处理，将镶边处理后的该第一频带作为第二频带集合中的第二频带；

确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度；

针对所述第二频带集合中的每个第二频带，基于该第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度，计算该第二频带对应的扫描信号，以便于将所述第二频带集合中第二频带对应的扫描信号赋予所述工区的多个可控震源，使所述工区的多个可控震源能够实现同步激发。

一种扫描信号计算装置，包括：

划分单元，用于对工区的指定频带进行划分，得到第一频带集合；其中，所述第一频带集合包括多个依次相邻的第一频带；

镶边单元，用于针对所述第一频带集合中的每个第一频带，对该第一频带进行镶边处理，将镶边处理后的该第一频带作为第二频带集合中的第二频带；

确定单元，用于确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度；

计算单元，用于针对所述第二频带集合中的每个第二频带，基于该第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度，计算该第二频带对应的扫描信号，以便于将所述第二频带集合中第二频带对应的扫描信号赋予所述工区的多个可控震源，使所述工区的多个可控震源能够实现同步激发。

由以上本申请实施方式提供的技术方案可见，本申请实施例可以对工区的指定频带进行分频处理，计算得到多个扫描信号。如此，可以将计算得到的多个扫描信号赋予工区的多个可控震源。从而，工区的多个可控震源在同步激发时，可以存在较少的频率重叠，从而可以减少采集到地震数据的临炮干扰，有利于后续地震数据的处理。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请扫描信号计算方法的流程图；

图2为本申请第一频带的示意图；

图3为本申请第二频带的示意图；

图4a为本申请一个镶边时窗函数的示意图；

图4b为本申请另一个镶边时窗函数的示意图；

图5a为本申请一个扫描信号的示意图；

图5b为本申请另一个扫描信号的示意图；

图5c为本申请另一个扫描信号的示意图；

图5d为本申请另一个扫描信号的示意图；

图6a为本申请一个叠加子波的示意图；

图6b为本申请一个叠加子波的示意图；

图7为本申请扫描信号计算装置的功能结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种扫描信号计算方法。请参阅图1。本申请实施例可以包括如下步骤。

步骤S11：对工区的指定频带进行划分，得到第一频带集合。

在本实施例中，所述指定频带可以根据工区的历史地震勘探资料得到。所述工区可以指进行勘探施工的区域。具体地，可以对所述工区的历史地震勘探资料进行分析，得到所述指定频带。

在本实施例中，所述第一频带集合可以包括多个第一频带。所述多个可以是指数量为两个或两个以上。所述第一频带集合中第一频带的数量可以与所述工区的震源数量相同，且各个第一频带可以具有相同的带宽。

具体地，可以采用如下公式(1)、(2)对工区频带进行等间隔划分。

上式(1)中，f_s可以表示工区频带的起始频率；f_e可以表示工区频带的截止频率；n可以表示所述工区的可控震源数量，且n≥2；f_internal可以表示第一频带的带宽。

上式(2)中，1≤i≤n，且i为整数；表示第i个第一频带的频率值；0≤f_b≤f_intreval，且f_b为实数。

请参阅图2。例如，所述工区的可控震源数量可以为4。所述指定频带可以为2Hz-96Hz。那么，可以对所述指定频带进行等间隔划分，得到4个依次相邻的第一频带2Hz-25.5Hz、25.5Hz-49Hz、49Hz-72.5Hz、72.5Hz-96Hz。

步骤S12：对所述第一频带集合中的每个第一频带进行镶边处理，将镶边处理后的第一频带作为第二频带集合中的第二频带。

在本实施例中，镶边处理可以是指对频带的起始频率和/或截止频率进行延展处理。具体地，对起始频率进行延展处理可以是指减小该起始频率；对截止频率进行延展处理可以是指增大该截止频率。例如，某一频带可以为2Hz-25.5Hz。那么，对该频带的截止频率进行延展处理，可以得到频带2Hz-28Hz。

在本实施例中，所述第二频带集合中第二频带的数量可以与第二频带集合中第一频带的数量相同。所述第二频带集合中的各个第二频带可以具有相同的带宽。

在本实施例中，所述第一频带集合中第一频带的数量可以为两个。如此，可以将所述第一频带集合中，起始频率最低的第一频带作为起始第一频带，截止频率最高的第一频带作为截止第一频带；可以对起始第一频带的截止频率进行延展处理，可以对截止第一频带的截止频率进行延展处理。或者，所述第一频带集合中第一频带的数量还可以为两个以上。如此，可以将所述第一频带集合中，起始频率最低的第一频带作为起始第一频带，截止频率最高的第一频带作为截止第一频带，除去所述起始第一频带和所述截止第一频带后剩余的每个第一频带作为中间第一频带；可以对起始第一频带的截止频率进行延展处理，可以对截止第一频带的截止频率进行延展处理；可以对每个中间第一频带的起始频率和截止频率进行延展处理。

具体地，可以基于指定重叠带宽，采用如下公式(3)、(4)、(5)对每个第一频带进行镶边处理。所述指定重叠带宽例如可以为6Hz、7Hz、7.5Hz等。

f_w＝(f_e-f_s)+(n-1)×f_rep (3)

上式(3)、(4)、(5)中，可以表示第i个第一频带的起始频率；可以表示第i个第一频带的截止频率；f_rep可以表示所述指定重叠带宽；f_w可以表示第二频带的带宽。

需要说明的是，所述第二频带集合中第二频带的数量可以为两个。如此，所述第二频带集合中的两个第二频带可以相重叠，每个第二频带可以具有一个重叠频带。或者，所述第二频带集合中第二频带的数量还可以为两个以上。如此，可以将所述第二频带集合中，起始频率最低的第二频带作为起始第二频带，截止频率最高的第二频带作为截止第二频带，除去所述起始第二频带和所述截止第二频带后剩余的每个第二频带作为中间第二频带。所述起始第二频带可以与一个中间第二频带相重叠，所述截至第二频带可以与一个中间第二频带相重叠，各个中间第二频带可以依次相重叠。即，所述起始第二频带和所述截止第二频带可以分别具有一个重叠频带，每个所述中间第二频带可以具有两个重叠频带。

请参阅图3。例如，继续延续上例，所述指定重叠带宽f_rep可以为6Hz。那么，分别对第一频带2Hz-25.5Hz、25.5Hz-49Hz、49Hz-72.5Hz、72.5Hz-96Hz进行镶边处理，可以相应得到第二频带2Hz-30Hz、24Hz-52Hz、46Hz-74Hz、68Hz-96Hz。其中，第二频带2Hz-30Hz的重叠频带可以为24Hz-30Hz，第二频带24Hz-52Hz的重叠频带可以为24Hz-30Hz、46Hz-52Hz，第二频带46Hz-74Hz的重叠频带可以为46Hz-52Hz、68Hz-74Hz，第二频带68Hz-96Hz的重叠频带可以为68Hz-74Hz。

步骤S13：确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度。

在本实施例中，所述镶边窗函数可以为对第二频带的镶边部分进行处理的窗函数，所述镶边时间长度可以为第二频带的镶边部分对应的时间长度。所述镶边部分可以为第二频带的重叠频带。

在本实施例中，所述第二频带集合中各个第二频带对应的镶边窗函数可以满足如下公式(6)。

上式(6)中，A_i(t)可以表示第i个第二频带对应的镶边窗函数；A_i+1(t)可以表示第i+1个第二频带对应的镶边窗函数。

请参数图4a和图4b。例如，第二频带对应的镶边函数可以为正弦函数和/或余弦函数。

在本实施例中，可以基于指定扫描时间长度，采用如下公式(7)计算每个第二频带对应的镶边时间长度。

上式(7)中，T_traper可以表示第二频带对应的镶边时间长度；f_w可以表示第二频带的带宽；T可以表示指定扫描时间长度。

例如，继续延续上例，所述指定扫描时间长度可以为8s，第二频带的带宽可以为28Hz，重叠带宽可以为6Hz。那么，第二频带对应的镶边时间长度可以为1.7s。

步骤S14：基于每个第二频带对应的镶边函数和镶边时间长度，计算该第二频带对应的扫描信号。

在本实施例中，可以采用如下公式(8)计算扫描信号。

上式(8)中，S_i(t)可以表示第i个第二频带对应的扫描信号。

例如，继续延续上例，图5a为第二频带2Hz-30Hz对应的扫描信号示意图；图5b为第二频带24Hz-52Hz对应的扫描信号示意图；图5c为第二频带46Hz-74Hz对应的扫描信号示意图；图5d为第二频带68Hz-96Hz对应的扫描信号示意图。

另外，在本实施例中，还可以计算所述第二频带集合中各个第二频带对应扫描信号之间，叠加子波的频谱。观测叠加子波的频谱是否平滑。如果不满足要求，可以调整所述指定频率重叠范围f_rep，返回步骤S12重新进行计算扫描信号。

例如，继续延续上例，图5a-图5d 4个扫描信号的叠加子波的频谱可以如图6a所示，图5a-图5d 4个扫描信号的组合子波的频谱可以如图6b所示。

在本实施例中，所述工区可以具有多个可控震源，所述第二频带集合中第二频带的数量可以与所述工区中可控震源的数量相同。在本实施例中，可以对工区的指定频带进行分频处理，计算得到多个扫描信号；并可以将每个扫描信号赋予所述工区的一个可控震源。如此，所述工区的多个可控震源在同步激发时，可以存在较少的频率重叠，从而可以减少采集到的地震数据的临炮干扰，有利于后续地震数据的处理。

另外，本申请实施例提供的分频扫描信号计算方法，简洁稳定，且不影响最终组合子波的频谱特征，可以有效降低邻炮干扰，实现多个可控震源的分频同步激发。

本申请实施例还提供一种扫描信号计算装置。请参阅图7。所述扫描信号计算装置可以包括如下单元。

划分单元71，用于对工区的指定频带进行划分，得到第一频带集合；其中，所述第一频带集合包括多个依次相邻的第一频带；

镶边单元72，用于针对所述第一频带集合中的每个第一频带，对该第一频带进行镶边处理，将镶边处理后的该第一频带作为第二频带集合中的第二频带；

确定单元73，用于确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度；

计算单元74，用于针对所述第二频带集合中的每个第二频带，基于该第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度，计算该第二频带对应的扫描信号，以便于将所述第二频带集合中第二频带对应的扫描信号赋予所述工区的多个可控震源，使所述工区的多个可控震源能够实现同步激发。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片2。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (11)

1.一种扫描信号计算方法，其特征在于，包括：

对工区的指定频带进行划分，得到第一频带集合；其中，所述第一频带集合包括多个依次相邻的第一频带；

针对所述第一频带集合中的每个第一频带，对该第一频带进行镶边处理，将镶边处理后的该第一频带作为第二频带集合中的第二频带；

确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度；

针对所述第二频带集合中的每个第二频带，基于该第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度，计算该第二频带对应的扫描信号，以便于将所述第二频带集合中第二频带对应的扫描信号赋予所述工区的多个可控震源，使所述工区的多个可控震源能够实现同步激发。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一频带集合中第一频带的数量与所述工区可控震源的数量相同。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对工区频带进行划分，包括：

采用如下公式对所述工区频带进行等间隔划分：

其中，

f_s表示所述指定频带的起始频率，f_e表示所述指定频带的截止频率；

n表示所述工区可控震源的数量；

f_internal表示第一频带的带宽；

表示第i个第一频带的频率值，1≤i≤n；

0≤f_b≤f_intreval；

f_b表示第一频带跨越的频率值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对该第一频带进行镶边处理，包括：

基于该第一频带的指定重叠带宽，对该第一频带进行镶边处理。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对该第一频带进行镶边处理，包括：

采用如下公式对该第一频带进行镶边处理：

其中，

f_s表示所述指定频带的起始频率，f_e表示所述指定频带的截止频率；

n表示所述工区可控震源的数量；

f_rep表示该第一频带的指定重叠带宽；

f_w表示第二频带的带宽；

f_s ⁱ表示第i个第二频带的起始频率，表示第i个第二频带的截止频率；

1≤i≤n，n表示所述工区可控震源的数量。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二频带集合中的各个第二频带具有相同带宽。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边窗函数，包括：

采用如下公式确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边窗函数：

其中，

A_i(t)表示第i个第二频带对应的镶边窗函数；

A_i+1(t)表示第i+1个第二频带对应的镶边窗函数；

1≤i≤n，n表示所述工区可控震源的数量。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边时间长度，包括：

基于指定扫描时间长度，确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边时间长度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边时间长度，包括：

采用如下公式计算所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边时间长度；

其中，

T_traper表示镶边时间长度，f_w表示第二频带的带宽；

T表示所述指定扫描时间长度，f_rep表示指定重叠带宽。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算该第二频带对应的扫描信号，包括：

通过如下公式计算该第二频带对应的扫描信号；

其中，

S_i(t)表示第i个第二频带对应的扫描信号；

A_i(t)表示第i个第二频带对应的镶边窗函数；

f_s ⁱ表示第i个第二频带的起始频率，表示第i个第二频带的截止频率；

1≤i≤n，n表示所述工区可控震源的数量；

T表示指定扫描时间长度；T_traper表示镶边时间长度。

11.一种扫描信号计算装置，其特征在于，包括：

划分单元，用于对工区的指定频带进行划分，得到第一频带集合；其中，所述第一频带集合包括多个依次相邻的第一频带；

镶边单元，用于针对所述第一频带集合中的每个第一频带，对该第一频带进行镶边处理，将镶边处理后的该第一频带作为第二频带集合中的第二频带；

确定单元，用于确定所述第二频带集合中每个第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度；

计算单元，用于针对所述第二频带集合中的每个第二频带，基于该第二频带对应的镶边窗函数和镶边时间长度，计算该第二频带对应的扫描信号，以便于将所述第二频带集合中第二频带对应的扫描信号赋予所述工区的多个可控震源，使所述工区的多个可控震源能够实现同步激发。