DE2816353A1 - Verfahren zur akustischen uebertragung von nachrichtensignalen durch den erdboden - Google Patents

Verfahren zur akustischen uebertragung von nachrichtensignalen durch den erdboden

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DE2816353A1
DE2816353A1 DE19782816353 DE2816353A DE2816353A1 DE 2816353 A1 DE2816353 A1 DE 2816353A1 DE 19782816353 DE19782816353 DE 19782816353 DE 2816353 A DE2816353 A DE 2816353A DE 2816353 A1 DE2816353 A1 DE 2816353A1
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signals
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signal
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DE19782816353
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Hans Dr Edelmann
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Geco Prakla GmbH
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Prakla Seismos GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B11/00Transmission systems employing sonic, ultrasonic or infrasonic waves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

  • Verfahren zur akustischen Übertragung von Nachrichten-
  • signalen'durch den Erdboden Es ist bekannt, daß akustische Signale, die in den Erdboden übertragen werden, mit empfindlichen Aufnehmern über große Entfernungen verfolgt werden können. Derartige Signale werden in der Erdbebenforschung registriert und benutzt, um Aussagen über die. Natur und den Ursprung der Signalquelle und ferner auch über die Art der von ihr verursachten Bodenbewegungen zu machen. Die Reichweite solcher Signale hängt nicht nur von der Stärke der Quelle und der Empfindlichkeit der Aufnehmer ab, sondern auch von den Eigenschaften des Zwischenraumes zwischen Quelle und Aufnehmer und ferner davon, ob diese Eigenschaften im voraus für die Aufnahme berücksichtigt worden sind.
  • Aus der angewandten Geophysik ist bekannt, daß bei entsprechender Wahl der Signalquelle die damit erzeugten Signale ueber mehrere hundert Kilometer Entfernung empfangen werden können. Als Signalquelle dienen z.B. Sprengungen, Fallgewichte und Uibratoren. In der Reflexions- und Refraktionsseismik werden akustische Signale erzeugt und auf den Erdboden übertragen, um die Zeit zwischen der Aussendung und dem Empfang dieser Signale zu messen und daraus Kenntnisse über die Lage von Grenzflächen zu gewinnen, die mit Bezug auf die akustischen Signale die Eigenschaft von Unstetigkeitsflächen haben und im allgemeinen auch geologische Grenzflächen bilden. Die dabei ausgewertete.
  • Große ist die Laufzeit des Signals zwischen Quelle und Empfänger. Um die Laufzeit zu messen und auszuwerten, genügt es im wesentlichen, mit einem Empfänger die Ankunft des Signale aufzunehmen und festzustellen. Da aber im Boden stets eine gewisse, als Geräuschpsgel in den Aufzeichnungen auftretende Unruhe vorhanden ist, müssen die Nutzsignale am Empfänger so weit definiert oder. definierbar sein, daß sie von den Störsignalen unterschieden werden können. Es ist bekannt, hierfür Verfahren der Informatik- einzusetzen.
  • Dazu gehört auch, ein gleiches Signal mehrmals zu wiederholen und aus den daraus erzielten Aufnahmen das Signal zu ermitteln.
  • Während bei den Bodenuntersuchungen der Geophysik im wesentlichen allein die Laufzeit, d.h. das Eintreffen eines Signals bei einer Empfangsstation, gemessen bzw.
  • aufgenommen worden ist, sieht die Erfindung vor, akustische, durch: den Sodenyaufende Signale zur Nachrichtenübermittlung zu verwenden.
  • Nach der Erfindung ist ein Verfahren zur akustischen Übertragung von Nachrichtensignalen durch den Erdboden mittels seismischer Impulse zwischen einem an den Boden gekoppelten Sender und einem an den Boden gekoppelten Empfänger dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach Amplitude und/oder Frequenz und/oder Phase definierte Signale, die bestimmten Informationswerten zugeordnet sind, verwendet werden. Dabei werden vorzugsweise die Signale mit einem Vibrator erzeugt, dessen Vibrationsamplitude, -frequenz und -phase einstellbar und nach vorgegebenen Funktionen veränderbar sind.
  • Die Erfindung nutzt aus, daß akustische Signale nicht nur durch ihren die Laufzeit bestimmenden Einsatz ausgezeichnet sind, sondern in ihrer Amplitude, Phase und Frequenz Parameter aufweisen, denen Informationswerte zugeordnet und die damit als Informationsträger genutzt werden können.
  • Bei Benutzung eines Vibrators ist es auf verhältnismäßig einfache Weise möglich, die Schallquelle, in diesem Fall den Vibrator, so zu steuern, daß dem Signal die jeweils gewünschte Information aufgeprägt und es mit ausreichender Energie auf den Untergrund übertragen wird.
  • Diese Signalquelle hat weiter den Vorzug, daß Signale in verhältnismäßig rascher Folge abgegeben werden. Dabei ist besonders vorteilhaft, daß die Signale in ihrer Folge eine bestimmte, wohl definierte Phasenlage;besitzen.
  • Im einzelnen stehen bei derartigen Signalen folgende Variable für die Informationsübertragung zur Verfügung: 1. Höhe der Amplitude 2. Frequenzbereich 3, Phasenmodulationsrichtung 4. Phasenmodulationsgrad 5. Vorzeichen der Amplitude.
  • mit Rücksicht auf das Problem, am Empfänger die Nutzsignale eindeutig von den Störgeräuschen zu unterscheiden empfiehlt es sich für die Zwecke der Nachrichtenübermittlung, mehr als eine der vorstehend genannten Variablen für die Signalerkennung zu verwenden und für diese Signalerkennung Korrelationsverfahren einzusetzen. Dabei ist festgestellt worden, daß die Ilariablen 2 und 4 für die Signalerkennung besonders geeignet sind, während für die Informationsübertragung die Variablen 3 und 5 Verwendung finden können.
  • Zur Verbesserung des Verhältnisses von Nutz- und Störsignal empfiehlt es sich außerdem, ein zu übertragendes Signal mehrfach wiederholt auszusenden. Zur Verbesserung der Signalqualität können die mehrfach wiederholten Signale mit einer statistischen Kodierung versehen werden.
  • Hierzu werden Signale in Teilabschnitte unterteilt, die so gestaltet sind, daß sie als Elemente eines binären oder quaternären Systems aufgefaßt werden können. Die Kodierung geschieht so, daß bei einer statistischen Zusammenfassung von Teilsignalen die besonders von Störungen beeinflußten Anfangs- und Endabschnitte der Teilsignale zu Null addieren, während die ittelabschnitte durch die Addition verstärkt hervortreten und damit deutlich von den Störungen unterschieden werden können.
  • Weitere Vorzüge und merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist.
  • Es zeigen: Fig. 1 Schematisch sins Anordnung zur akustisclion Übertragung von Nachrichten-Signalen durch den Erdboden, Fig. 2 eine Folge von Signalen oder Signalgliedern, Fig. 3 eine aus vier Gliedern zusammengesetzte Codefolge und das Ergebnis der Korrelation für diese Folge, Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung für eine mit Bezug auf Fig. 3 komplementäre Codefolge, Fig. 5 die Summierung der Korrelationsergebnisse aus den Fig. 3 und +, Fig. 6 ein Beispiel für eine aus vier Gliedern zusammengesetzte Folge eines quaternären Codes und das zugehörige Ergebnis der Autokorrelation, Fig. 7 Zusammensetzung der mittleren Spitzenamplitude bei Benutzung von quaternär codierten Folgen.
  • Zur akustischen Übertragung von Nachrichtensignalen durch den Erdboden, s. Fig. 1, wird an der Erdoberfläche 0 oder in einem Schacht- oder Bohrloch 12 ein hier vereinfacht dargestellter Sender 10 angeordnet. Der Sender überträgt joweils nach Amplitude und/oder Frequenz und/oder Phase definierte Signale, die bestimmten Informationswerten zugeordnet sind, in den Erdboden. Diese akustischen Signale breiten sic nach allen Seiten mit Schallgeschwindigkeit aus, wobei die Schallgeschwindigkeit von dem jeweiligen Medium abhängt. Falls eine Sohichtung vorhanden ist, s. die Schichtgrenze 16, treffen am Empfänger 14 zuerst die Signale ein, die an der Schichtgrenze 16 entlang oder durch das Liegende gelaufen sind.
  • Hierfür brauchbare Sender und Empfänger sind an sich bekannt.
  • Fig. 2 zeigt eine Folge von drei Signalgliedern A, 13, C, die von einem Sender 10, Fig. 1, in das umgebende Erdreich zur Übermittlung von Nachrichten übertragen werden können. In Fig. 2 ist die waagerechte die Zeitachse. Das Signalglied A ist eine von einem hohem zu einem niedrigen Wert sich ändernde Frequenzfolge, wobei die Amplituden alle gleich groß sind.
  • Die beiden senkrechten Striche 21, 22 markieren den Anfang und das Ende des Signaigliedes A.
  • Auf das Signalglied A folgt das Signalglied B, dessen Anfang und Ende durch die Striche 22 und 23 markiert sind. Das Signalglied 0 besteht aus der gleichen Frequenzfolge wie das Signalglied A, mit rl^tn Unterschied, daß die Folge umgekehrt verläuft, d. h., von der niedrigen zur hohen Frequenz.
  • Die beiden Signalglieder A und B werden auch als Downsweep und Upsweep bezeichnet.
  • An das Signalglied 0 schließt zwischen den Strichen 23 und -) (die wiederum Anfang und Ende markieren), das Signalglied C an.
  • C stimmt mit A überein bis auf den Unterschied, daß gegenüber A bei C die Phasen umgekehrt liegen. Ein entsprechendes Signalglied mit umgekehrter Phasenlage kann auch aus dem Signalglied B abgeleitet werden. Es ist demnach moglich, aus einer Frequenzfolge ein binäres oder sogar quaternäres System aufzubauen.
  • Z.C. kann das Signalglied A als Darstellung von + 1 und dementsprechend das Signalglied C als Darstellung von - 1 angesehen werden. Bei Summierung von A und B, entsprechend + 1 und - 1, ist das resultat 0.
  • Fig. 3 zeigt eine Codefolge, die aus vier Gliedern zusammengesetzt ist, die entweder - 1 oder + 1 darstellen. Die Amplituden und die Dauer der einzelnen Glieder sind gleich. Bei einer Autokorrelatiun dieser Codefolge ergibt sich die rechts in der Figur schematisch dargestellte Wellenlinie mit einer mittleren Spitzenamplitude von + 4.
  • Fig. 4 zeigt eine Codefolge ebenfalls aus vier Gliedern, wobei diese Codefolge komplementär zu der in Fig. 3 ist, im Sinne der komplementären lleihen, s. den Aufsatz von Golay, TE Transactions on Informationtheory, April 1961, S. B2 - 87.
  • Für diese Codefolge ist ebenfalls eine Autokorrelationslinie im rechten Teil der Fiutt dargestellt. Fig. 5 zeigt die Summenbildung zwischen den Korrelationskurven der Fig. 3 und 4.
  • Aus diesen Kurvon und der Summenkurve im unteren Teil der Fig. 5 geht anschaulich die Komplementarität der Codefolgen nach Fig. 3 und 4 hervor. Die Seitenflügel der l(orrelationsl<urven addieren sich zu 0. Die mittleren Spitzen, deren Arnplitudengröße gleich dem n-fachen des Einzelgliedes der Folge ist, wobei n = der Anzahl der Glieder der Folge ist, addieren sich zu einer mittleren Spitze von 2 n bei einer Breite, die der Dauer von zwei Signalgliedern entspricht und in Fig. 5 mit 2 angegeben ist. In Fig. 3 und 4 ist entsprechend die Dauer eines Signalgliedes mit eingezeichnet. Die Zusammenfassung von Signalfolgen in der dargostellten Weise gestattet, mit verhältnismäßig geringen Energien Signalezu erzeugen und zu-übertragen, die trotzdem von den unvermeidlichen Störgeräuschen aufgrund ihrer Korrelationseigenschaften an der Aufnahmestelle getrennt werden können.
  • Die Fig. 6 und 7 bilden ein Beispiel für die Verwendung eines quaternären Codes, dessen Glieder von dem Upsweep und dem Downsweep derselben Frequenzfolge sowie deren Inversen gebildet werden. In Fig. 6 sind Upsweep und Downsweep durch eine von links nach rechts ansteigende bzw. abfallende Cerade dargestellt. Ein Phasenverlauf ist mit dem Pluszeichen, der inVerse Phasenverlauf mit dem Minuszeichen gekennzeichnet.
  • Anstelle von U und D für Upsweep und Downsweep sind in Fig. 7 die Buchstaben A und B verwendet worden. Auch hier zeigt sich, daß bei Kombination der Autokorrelationsergebnisse und einer für alle Signaiglieder gleichen Amplitudengröße, die als 1 angenommen wird. sich eine Summe von n (A2- + 02) ergibt. Für A2 82 = 1 ist auch hier eine mittlere Spitzenhöhe von 2 n festzustellen, wobei n die Anzahl der Signalglieder in einer Codefolge ist.
  • - PATENTANSPRÜCHE - Leerseite

Claims (7)

  1. P A T E N T A N S -P R Ü C H E 1. Verfahren zur akustischen Übertragung von Nachrichtensignalen durch den Erdboden mittels seismischer Impulse zwischen einem an den Boden gekoppelten Sender und einem an den Boden gekoppelten Empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach Amplitude und/oder Frequenz und/oder Phase definierte Signale, die bestimmten Informationswerten zugeordnet sind, verwendet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale mit einem Vibrator erzeugt werden, dessen Vibrationsamplitude, -frequenz und -phase einstellpar und nach vorgegebenen Funktionen veränderbar sind.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale jeweils aus einer Reihe von Teileignalen zusammengesetzt werden, die zusätzlich zu der Zuordnung von Informationswerten mit einer Codierung versehen und hierzu als Elemente eines zumindest binären Systems ausgebildet werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Teilabschnitte eine Frequenz folge und ihr Inverses verwendet werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Froquenzfolgen mit konstanter Amplitude verwendet werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die zwei Elemente eines binären Systems bildenden Frequenzfolgen zu einem quaternären System zusammengesetzt werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das quaternäre System aus einer Frequenz folge gebildet wird, die in Aupwärts- und Abwärtsrichtung und als jewei;Liges Inverses verwendet wird.
DE19782816353 1978-04-12 1978-04-12 Verfahren zur akustischen uebertragung von nachrichtensignalen durch den erdboden Withdrawn DE2816353A1 (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996034462A1 (en) * 1995-04-27 1996-10-31 Time Domain Systems Inc. Full duplex ultrawide-band communication system and method
US5677927A (en) * 1994-09-20 1997-10-14 Pulson Communications Corporation Ultrawide-band communication system and method
US6549567B1 (en) 1994-09-20 2003-04-15 Time Domain Corporation Full duplex ultrawide-band communication system and method
US7321611B2 (en) 1994-09-20 2008-01-22 Alereen, Inc. Method and transceiver for full duplex communication of ultra wideband signals
US7539237B2 (en) 1996-12-06 2009-05-26 Alereon, Inc. Fast locking mechanism for channelized ultrawide-band communications

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677927A (en) * 1994-09-20 1997-10-14 Pulson Communications Corporation Ultrawide-band communication system and method
US5960031A (en) * 1994-09-20 1999-09-28 Time Domain Corporation Ultrawide-band communication system and method
US5963581A (en) * 1994-09-20 1999-10-05 Time Domain Corporation Ultrawide-band communication system and method
US5995534A (en) * 1994-09-20 1999-11-30 Time Domain Corporation Ultrawide-band communication system and method
US6430208B1 (en) 1994-09-20 2002-08-06 Time Domain Corporation Ultrawide-band communication system and method
US6549567B1 (en) 1994-09-20 2003-04-15 Time Domain Corporation Full duplex ultrawide-band communication system and method
US7321611B2 (en) 1994-09-20 2008-01-22 Alereen, Inc. Method and transceiver for full duplex communication of ultra wideband signals
WO1996034462A1 (en) * 1995-04-27 1996-10-31 Time Domain Systems Inc. Full duplex ultrawide-band communication system and method
US5687169A (en) * 1995-04-27 1997-11-11 Time Domain Systems, Inc. Full duplex ultrawide-band communication system and method
US7539237B2 (en) 1996-12-06 2009-05-26 Alereon, Inc. Fast locking mechanism for channelized ultrawide-band communications

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