JPH1031075A - 無線テレメトリー式地震探鉱システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マトリクス状に配置された複数の受振装置の
送信電力を低減し、遠近問題を解決し、大きなデータ伝
送容量を可能にした無線テレメトリー式地震探鉱システ
ムを提供すること。 【解決手段】 複数の列に配置され人工震源によって起
震された地震波を検出して検出された地震波に基づいて
観測データを作成する受振装置であって各列の受振装置
はほぼ等間隔に配置され隣接する２つの受振装置の間で
無線通信が可能である前記受振装置と、前記受振装置の
複数の列に対応して配置される複数の中継装置であって
各々の中継装置は対応する列の受振装置の内の少なくと
も１つと無線通信が可能である前記中継装置と、各列の
受振装置の各々から隣接する受振装置を順次介して対応
する中継装置に観測データを送信するように前記中継装
置を介して前記受振装置を制御し前記中継装置から観測
データを受信する中央収録装置とを含むことにより、隣
接する受振装置間のみで通信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下構造調査を目
的とし、人工地震を利用する地震探鉱において使用され
る無線テレメトリー式地震探鉱システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の無線テレメトリー式地震探鉱シス
テムの一例を、図９を参照しながら説明する。陸上に設
置された人工震源装置（図示せず）によって起震された
地震波は、地中で反射、屈折した後に、陸上あるいは水
上に配置された多数の受振器によって検出されて電気信
号に変換され、さらに、受振器の近傍に設置された計測
装置によってＡＤ変換され、得られた観測データは有線
または無線通信手段によって中継装置１２１〜１２２、
あるいは直接、中央収録装置１３２に伝送される。ここ
で、受振器と計測装置と通信手段の組（以下、受振装置
という）を、参照番号１０１Ａ〜１０２Ｇで表してい
る。地表面上に１列に並んだ受振装置１０１Ａ〜１０１
Ｇのみを用いる場合には、深さ方向及び列の方向の２次
元の情報が得られるので２次元調査といい、地表面上に
縦横に並んだ複数の列の受振装置１０１Ａ〜１０１Ｇ及
び１０２Ａ〜１０２Ｇ等を用いる場合には、３次元の情
報が得られるので３次元調査という。

【０００３】このような地下構造調査は、天候に左右さ
れやすく、特に海上における作業には船舶を使用するの
で、データの品質や作業の安全のためには短時間に集中
して作業を完了させる必要がある。また、近年の傾向と
して、地下構造を３次元的に把握する３次元調査におけ
る受信装置の数の増大や、ＡＤ変換器のダイナミックレ
ンジの拡大に伴う観測データの増大がもたらされてお
り、このために、より高速度かつ高品質なデータ伝送方
式が求められている。

【０００４】ところで、観測データを伝送する方式とし
ては有線と無線の両方が考えられるが、有線でデータを
伝送する場合には、道路や線路等の障害物を避けてケー
ブルを設置しなければならず、また、海上においてはさ
らに設置が困難となるので、通常は無線通信手段が用い
られる。

【０００５】一方、無線でデータを伝送する場合には、
伝送速度、周波数帯域、他の無線設備との間の干渉、雑
音、フェージング等の問題が発生する。地下構造調査に
おける無線データ伝送方式においては、ディジタル変調
方式として一般にＦＳＫまたはＭＳＫ方式が用いられて
いるが、伝送速度を高めるためには多くの送信周波数と
広い周波数帯域とを必要とする。さらに、送信電力が１
Ｗ〜２０Ｗであることから他の無線設備への干渉も大き
くなり、使用の認可を受けるのも困難になりつつある。

【０００６】無線データ伝送方式におけるこのような問
題を解決する１つの方法として、日本国特許出願公告公
報（平４−６１３１４）に掲載されている「無線テレメ
トリー式地震探査データ伝送方法」は、スペクトル拡散
通信方式を用いることにより占有帯域当たりの伝送ビッ
トレートを拡大している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各受振
装置と中央収録装置との間で直接データ伝送を行うため
に送信電力をある程度大きくしなければならず、また、
各受振装置と中央収録装置との間の距離によって中央収
録装置が受信する電波の強度が異なるため、各受振装置
において送信電力を調節するために複雑な電力制御を必
要とする。これは、遠近問題と呼ばれている。たとえ電
力制御を行ったとしても、他局間干渉により、自ずと並
列にデータ伝送可能な受振装置の数が決まってしまうの
で、近年の受振装置数の増大に対応できない。一方、他
の無線設備への妨害を低減するために送信電力を低減し
て、認可を容易にしたいという要求も高まっている。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記の点に鑑
み、複数の機器の間でデータを伝送するに際し、送信電
力を低減するとともに、遠近問題を解決した無線テレメ
トリー式地震探鉱システムを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明による無線テレメトリー式地震探鉱システム
は、複数の列に配置され人工震源によって起震された地
震波を検出して検出された地震波に基づいて観測データ
を作成する受振装置であって各列の受振装置はほぼ等間
隔に配置され隣接する２つの受振装置の間で無線通信が
可能である前記受振装置と、前記受振装置の複数の列に
対応して配置される複数の中継装置であって各々の中継
装置は対応する列の受振装置の内の少なくとも１つと無
線通信が可能である前記中継装置と、各列の受振装置の
各々から隣接する受振装置を順次介して対応する中継装
置に観測データを送信するように前記中継装置を介して
前記受振装置を制御し前記中継装置から観測データを受
信する中央収録装置とを含んでいる。

【００１０】上記構成によれば、各受振装置は、中継装
置と通信を行う特定の受振装置を除き、隣接する受振装
置とのみ通信を行えばよいので、送信出力を非常に低く
抑えることができる。従って、電源としてバッテリーを
用いる場合にはバッテリーの交換頻度の低減化を実現で
きる。また、他のデータ送受信手段や無線設備への妨害
もほとんど無くなり、遠近問題を解決するために送信電
力を制御することも不要となる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基いて本発明の実施例について
説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る無線テレメトリー式
地震探鉱システムの一実施例を示す概念図である。図１
において、人工震源装置３１は、ダイナマイト、エアガ
ン、バイブレータ等を用いて、人工的に地震を発生させ
る。図１において２列に並んだ複数の受振装置１Ａ〜２
Ｇの各々は、図２に示すように、受振器１１、計測装置
１２、通信手段１３を含んでいる。受振器１１は、人工
震源装置３１によって起震された地震波が地中で反射、
屈折して返ってくる波を検出して電気信号に変換し、計
測装置１２に入力する。計測装置１２は、この電気信号
をＡＤ変換してディジタル信号の観測データに変換した
後、データ伝送のための変調を行い、アンテナから無線
送信する。複数の受振装置１Ａ〜２Ｇは陸上あるいは水
上にマトリクス状に配置されているが、後述するよう
に、通常は同じ列の隣接する受振装置（例えば受振装置
１Ａと１Ｂ）の間でのみ通信を行い、各列の受振装置の
内の特定のもの（例えば受振装置１Ｇと２Ｇ）のみが中
継装置２１と２２との間でそれぞれ通信を行う。原則と
して、受振装置の１つの列に対して１つの中継装置が配
置され、上記特定の受振装置から送信された観測データ
は、対応する中継装置において、受信、復調、複号され
る。各列の受振装置は、一般的に２５ｍ又は５０ｍ間隔
で配置されており、列と列との間隔はこれより広い。ま
た、上記特定の受振装置と対応する中継装置との間隔
は、受振装置どうしの間隔と同じでも良いが、これより
広く数ｋｍとしても良い。以上の通信には、一般的に無
線通信が用いられるが、一部において有線通信を用いて
もよい。

【００１３】通常の３次元調査においては、さらに多く
の列の受振装置が用いられ、受振装置の設置箇所は数百
以上となることが多い。ここで、例えばパッチアンテナ
を用いることにより、複数の列の受振装置の内の１つお
きの列の受振装置及び対応する中継装置が右旋円偏波を
用いて無線通信を行い、他の列の受振装置及び対応する
中継装置が左旋円偏波を用いて無線通信を行うようにす
れば、列と列との間の干渉をさらに低減することができ
る。

【００１４】一方、受振装置の複数の列に対応する複数
の中継装置の間は、より高速の伝送路で結ばれて、観測
データは中央収録装置３２に集められる。中央収録装置
３２においては、観測データに適当な処理を施した後、
これを磁気記録媒体等に記録するとともに、ＣＲＴ等の
表示装置に表示することにより、観測データの品質管理
を行う。また、中央収録装置３２から、受振装置１Ａ〜
２Ｇや中継装置２１〜２２の制御を行う。

【００１５】さらに、本実施例においては、受振装置の
正確な位置を測定するために、ＤＧＰＳ（ディファレン
シャル・グローバル・ポジショニング・システム）を用
いている。即ち、各計測装置にＧＰＳ受信機を組み込
み、各計測装置の位置情報が観測データとともに中央収
録装置に集められる。その際、基準となるＤＧＰＳ基地
局３３を予め位置が求められている地点に配置し、そこ
から中央収録装置３２に各衛星の補正データを送信し、
中央収録装置３２においてこの補正データを用いて各計
測装置の位置情報の補正演算を行っている。これによ
り、地下構造調査の高精度化が実現できる。

【００１６】図３は、本実施例に係る無線テレメトリー
式地震探鉱システムの構成図である。受振装置１Ａ〜２
Ｇ等において１回の観測が終了すると、観測データは各
受振装置に蓄えられ、予め設定されたタイムスケジュー
ルに基づいて送受信が行われる。これらの受振装置の各
列における動作は基本的に同じなので、図４〜図７及び
以下の説明では受振装置１Ａ〜１Ｇ、受振装置２Ａ〜２
Ｇ等をまとめて受振装置Ａ〜Ｇと表す。

【００１７】図４は、このデータ伝送装置におけるデー
タ伝送のタイミングの１例を示す図である。期間Ｔ１に
おいて、受振装置Ａが自らの観測データを対応する中継
装置に送信する。次の期間Ｔ２において、受振装置Ｂが
自らの観測データを隣接する受振装置Ａに送信する。次
の期間Ｔ３において、受振装置Ｃが自らの観測データを
隣接する受振装置Ｂに送信するとともに、受振装置Ａが
受振装置Ｂから受信した観測データを中継装置に送信す
る。同様にして、期間Ｔ７において、受振装置Ｇが自ら
の観測データを隣接する受振装置Ｆに送信し、この観測
データは受振装置Ｅ〜Ａを経由して期間Ｔ１３の経過後
に対応する中継装置に到着する。尚、各受振装置に対す
るコマンドは、上記と逆の方向で、中央収録装置３２か
ら中継装置を介して各受振装置に順次伝送される。図４
に示す伝送タイミングによれば、データ伝送回数が比較
的少なく、各受振装置において記憶すべきデータ量も１
回分の観測データで十分である。

【００１８】以上の説明から明らかなように、本発明に
よれば、ｎ個の受振装置から観測データを対応する中継
装置に送信するために、最小で（２ｎ−１）回分の送信
期間を必要とする。以上の動作は受振装置の各列で独立
して同時に行われ、受振装置の列の数が増えても中継装
置までの伝送時間が増えることはない。また、中継装置
と通信を行う特定の受振装置Ａを除き、受振装置は隣接
する受振装置にデータを送信するだけでよいので、送信
電力を削減できる。

【００１９】図５は、図３に示す無線テレメトリー式地
震探鉱システムにおけるデータ伝送のタイミングの他の
例を示す図である。期間Ｔ１において、１つおきの受振
装置Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇが自らの観測データを対応する中継
装置及び隣接する受振装置Ｂ、Ｄ、Ｆにそれぞれ送信す
る。次の期間Ｔ２において、残りの受振装置Ｂ、Ｄ、Ｆ
が自らの観測データを隣接する受振装置Ａ、Ｃ、Ｅにそ
れぞれ送信する。次の期間Ｔ３において、受振装置Ａ、
Ｃ、Ｅは、受振装置Ｂ、Ｄ、Ｆから受信した観測データ
を対応する中継装置及び隣接する受振装置Ｂ、Ｄにそれ
ぞれ送信する。これを繰り返すことにより、全ての観測
データは期間Ｔ１３の経過後に中継装置に到着する。

【００２０】図６は、図３に示す無線テレメトリー式地
震探鉱システムにおけるデータ伝送のタイミングのもう
１つの例を示す図である。期間Ｔ１において、１つおき
の受振装置Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇが自らの観測データを対応す
る中継装置及び隣接する受振装置Ｂ、Ｄ、Ｆにそれぞれ
送信する。次の期間Ｔ２において、残りの受振装置Ｂ、
Ｄ、Ｆは、受振装置Ｃ、Ｅ、Ｇの観測データを隣接する
受振装置Ａ、Ｃ、Ｅにそれぞれ送信する。次の期間Ｔ３
において、受振装置Ａ、Ｃ、Ｅは、受振装置Ｃ、Ｅ、Ｇ
の観測データを対応する中継装置及び隣接する受振装置
Ｂ、Ｄにそれぞれ送信する。次の期間Ｔ４において、受
振装置Ｂ、Ｄは、受振装置Ｅ、Ｇの観測データを隣接す
る受振装置Ａ、Ｃにそれぞれ送信するとともに、受振装
置Ｆは、自らの観測データを隣接する受振装置Ｅに送信
する。これを繰り返すことにより、全ての観測データは
期間Ｔ１３の経過後に対応する中継装置に到着する。

【００２１】図７は、図３に示す無線テレメトリー式地
震探鉱システムにおけるデータ伝送のタイミングのさら
に別の例を示す図である。期間Ｔ１において、受振装置
Ｇが自らの観測データを隣接する受振装置Ｆに送信す
る。次の期間Ｔ２において、受振装置Ｆは、受振装置Ｇ
の観測データを隣接する受振装置Ｅに送信する。次の期
間Ｔ３において、受振装置Ｅは、受振装置Ｇの観測デー
タを隣接する受振装置Ｄに送信する。次の期間Ｔ４にお
いて、受振装置Ｄは、受振装置Ｇの観測データを隣接す
る受振装置Ｃに送信するとともに、受振装置Ｆは、自ら
の観測データを隣接する受振装置Ｅに送信する。これを
繰り返すことにより、全ての観測データを中継装置に伝
送することができるが、データ伝送に要する時間は他の
例よりも増加する。

【００２２】この無線テレメトリー式地震探鉱システム
におけるデータ伝送のタイミングは、上記の他にも何種
類か考えられるが、本発明は上記の例に限定されるもの
ではない。

【００２３】図８は、本実施例に係る無線テレメトリー
式地震探鉱システムにおける受振装置や中継装置におい
て使用される無線装置のブロック図である。

【００２４】送信側において、送信情報は、位相変調回
路８１によって位相変調され、拡散符号発生回路８２に
よって発生された疑似ランダム符号を用いて拡散回路８
３において拡散される。ここでは、受振装置ごとに特有
の疑似ランダム符号を用いている（スペクトル拡散方
式）。次に、周波数変換・電力増幅回路８４において送
信周波数に変換されるとともに電力増幅され、アンテナ
切換回路８５を介して送受信アンテナ８６から送信され
る。ここで、送受信アンテナ８６は、妨害波の除去や受
信感度の向上等から、ある程度狭い指向性を有すること
が望ましく、アンテナ切換回路８５により自動的に制御
されて、その指向性が変化する。

【００２５】受信側において、送受信アンテナ８６から
受信された信号は、増幅・周波数変換回路８７において
ＩＦ帯域に周波数変換される。次に、逆拡散回路８９に
おいて、拡散符号発生回路８８によって発生された疑似
ランダム符号と掛け合わされて逆拡散される。さらに、
復調回路９０において再生された搬送波と掛け合わされ
て復調された後、復号回路９１において復号されて受信
情報が得られる。

【００２６】本発明は、スペクトル拡散方式における遠
近問題を解決するのに非常に有効であり、地震探鉱シス
テム以外であっても、送受信機が点在し、その間隔があ
る程度一定の場合には適用できる。例えば、無線ＬＡＮ
においては、コンピュータ、プリンタ等の各装置が建物
内に点在することが多い。ある装置からある装置へデー
タを伝送したい場合に、その距離が離れていたり、間に
障害物があっても、その間に配置された他の装置を順次
リレーしながらデータを伝送することができる。また、
フロアをまたがるように装置を設置すれば、異なるフロ
ア間での伝送も可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、各受
振装置は、中継装置と通信を行う特定の受振装置を除
き、隣接する受振装置とのみ通信を行えばよいので、送
信出力を非常に低く抑えることができる。送信出力は送
信距離の自乗に比例するので、例えば送信距離を１００
分の１とすることにより、送信出力を１万分の１とする
ことができる。従って、電源としてバッテリーを用いる
場合には、バッテリーの持続時間が長くなり、バッテリ
ー交換の労力を低減することができる。併せて、スペク
トル拡散通信方式を用いていることで、３次元調査用に
多くの受振装置が一定の距離間隔を置いて配置された列
がいく列もあるような場合でも、全ての列で同時刻に並
行して、かつ、１つの周波数で、データ伝送を行うこと
を可能にするものである。また、他の受振装置や無線設
備への妨害もほとんど無くなり、遠近問題を解決するた
めに送信電力を制御することも不要となる。これによ
り、従来よりも受振装置を広範囲に展開したり、伝送容
量を増大することも可能となる。さらに、本発明によれ
ば、受振装置間あるいは受振装置と中継装置間のデータ
伝送手段として、無線と有線の混在を容易に可能にせし
めるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無線テレメトリー式地震探鉱シス
テムの一実施例を示す概念図である。

【図２】図１の無線テレメトリー式地震探鉱システムに
おける受振装置のブロック図である。

【図３】図１の無線テレメトリー式地震探鉱システムの
構成図である。

【図４】図１の無線テレメトリー式地震探鉱システムに
おけるデータ伝送のタイミングの１例を示す図である。

【図５】図１の無線テレメトリー式地震探鉱システムに
おけるデータ伝送のタイミングの１例を示す図である。

【図６】図１の無線テレメトリー式地震探鉱システムに
おけるデータ伝送のタイミングの１例を示す図である。

【図７】図１の無線テレメトリー式地震探鉱システムに
おけるデータ伝送のタイミングの１例を示す図である。

【図８】図１の無線テレメトリー式地震探鉱システムに
おいて使用される無線装置のブロック図である。

【図９】従来の無線テレメトリー式地震探鉱システムの
構成図である。

【符号の説明】

１Ａ〜２Ｇ 受振装置 １０１Ａ〜１０２Ｇ 受振装置 １１ 受振器 １２ 計測装置 １３ 通信手段 ２１ 中継装置 ２２ 中継装置 １２１ 中継装置 １２２ 中継装置 ３１ 人工震源装置 ３２ 中央収録装置 １３２ 中央収録装置 ３３ ＤＧＰＳ基地局 ８１ 位相変調回路 ８２ 拡散符号発生回路 ８８ 拡散符号発生回路 ８３ 拡散回路 ８４ 周波数変換・電力増幅回路 ８５ アンテナ切換回路 ８６ 送受信アンテナ ８７ 増幅・周波数変換回路 ８９ 逆拡散回路 ９０ 復調回路 ９１ 復号回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線テレメトリー式地震探鉱システムで
   あって、 複数の列に配置され人工震源によって起震された地震波
   を検出して検出された地震波に基づいて観測データを作
   成する受振装置であって、各列の受振装置はほぼ等間隔
   に配置され隣接する２つの受振装置の間で無線通信が可
   能である、前記受振装置と、 前記受振装置の複数の列に対応して配置される複数の中
   継装置であって、各々の中継装置は対応する列の受振装
   置の内の少なくとも１つと無線通信が可能である、前記
   中継装置と、 各列の受振装置の各々から隣接する受振装置を順次介し
   て対応する中継装置に観測データを送信するように前記
   中継装置を介して前記受振装置を制御し、前記中継装置
   から観測データを受信する中央収録装置と、を含む前記
   システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のシステムであって、前
   記受振装置の各々が、 人工震源によって起震された地震波を検出して電気信号
   に変換する手段と、 前記電気信号をディジタル信号の観測データに変換する
   手段と、 前記観測データを送受信する手段と、を含む、前記シス
   テム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のシステムであっ
   て、 前記複数の列の受振装置の内の１つおきの列の受振装置
   が右旋円偏波を用いて無線通信を行い、 前記複数の列の受振装置の内の他の列の受振装置が左旋
   円偏波を用いて無線通信を行う、前記システム。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のシステ
   ムであって、前記中央収録装置は、 第１の期間において、各列の受振装置の内で対応する中
   継装置に最も近い第１の受振装置が前記対応する中継装
   置に観測データを送信し、 第２の期間において、各列の受振装置の内で対応する中
   継装置に２番目に近い第２の受振装置が前記第１の受振
   装置に観測データを送信し、 第３の期間において、各列の受振装置の内で対応する中
   継装置に３番目に近い第３の受振装置が前記第２の受振
   装置に観測データを送信するとともに、前記第１の受振
   装置が前記第２の受振装置から受信した観測データを前
   記対応する中継装置に送信し、 以下同様にして、各列の全ての受振装置が作成したデー
   タを前記対応する中継装置に送信するように前記中継装
   置を介して前記受振装置を制御する、前記システム。