NO179496B - Telemetrisystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et telemetrisystem, samt fremgangsmåte for drift av dette. Telemetrisystemet i henhold til oppfinnelsen tenkes i alt vesentlig benyttet til seismiske undersøkelser.

Ved seismiske undersøkelser blir akustiske signaler sendt inn i jorden. De akustiske signalene stråler nedover og blir reflektert fra formasjoner under overflaten. De reflekterte akustiske signalene returnerer deretter til jordens overflate hvor de detekteres av seismiske sensorer. Ved seismiske undersøkelser i marine omgivelser, inngår de seismiske sensorene vanligvis i en kabel som typisk kan strekke seg mer enn 5 km bakover fra slepefartøyet. Ved tidligere kjente løsninger var det vanlig å la en separat wire føre fra hver sensor, eller fra hver gruppe med sensorer, til opptegnings-apparatet som befant seg på fartøyet.

Fra US patent nr 3.990.036 (Savit) utgitt 2. november 1986, er det kjent et telemetrisystem for seismiske data hvor det gjøres bruk av én enkelt datatransmisjonsvei. Et spørre-signal overføres langs en eneste telemetrisk kanal til hver sensor. Ved mottagelse av dette spørresignalet vil hver sensor etter tur sende ut data over den samme telemetri-kanalen til en opptegningsanordning. Tidsforsinkelsen som skyldes spørresignalets gangtid mellom de på hverandre føl-gende sensorer, gir et tids-vindu eller en tidsluke i løpet av hvilken hver sensor kan overføre data.

I US patentene nr. 3.996.553 og 4.023.140 er det vist et system hvor et første undersøkelsessignal blir ført fra en sentral signalprosessor til datainnsamlingsenheter over en første undersøkelseskanal. Et andre undersøkelsessignal blir overført fra den sentrale signalprosessor på en andre under-søkelseskanal ved et tidspunkt som er forskjellig fra transmisj onstidspunktet for det første undersøkelsessignalet. Fordi signalutbredelseshastigheten er forskjellig i de to undersøkelseskanalene, kan tidsforholdene ved transmisjonen velges slik at de to undersøkelsespulsene vil ankomme samti-dig ved en valgt datainnsamlingsenhet for der å initiere transmisjon av data på en datakanal. På denne måten vil hver datainnsamlingsenhet kommanderes til å sende ut data på datatransmisjonskanalen, slik at data blir tidsdeltmultip-lekset på datakanalen.

I GB patentsøknad 2.148.501 er det beskrevet et innsamlings-system for seismiske data som omfatter en kabel med flere sensorer fordelt på et antall seksjoner, og som slepes bak et fartøy. Hver seksjon omfatter dessuten moduler for mottagelse av seismiske data fra sensorene og overføring av disse dataene i digital form i en av flere transmisjonsveier i kabelen, og der den bakerste modulen styres fra en sentral opptegnings-enhet.

Et tilsvarende system er vist i norsk utlegningsskrift 168.971, og et system med en modul som mottar og omformer de seismiske dataene til digitale signaler er dessuten omtalt i US patent 4.628.493.

En viktig ulempe med tidligere kjente telemetrisystemer innenfor dette tekniske felt er den begrensede datamengde som kan innhentes.

Oppfinnelsen angår et telemetrisystem og særlig et innsamlingssystem for seismiske data fra marine omgivelser, samt fremgangsmåte for drift av et slikt system, kjennetegnet slik som angitt i de selvstendige kravene.

I en særskilt utførelse av oppfinnelsen benyttes flere seismiske datatransmisjonsveier for å overføre seismiske data til en sentral opptegningsenhet fra seismiske datainnsamlingsmoduler anbragt langs den seismiske kabelen. Signaler fra flere datainnsamlingsmoduler føres til hver av transmisjonsveiene. Datainnsamlingsmoduler som fører seismiske signaler til en bestemt transmisjonsvei, kan være fordelt med i alt vesentlig konstant avstand lang kabel-lengden og kan være innbyrdes adskilt av datainnsamlingmoduler som tilfører seismiske data til hver av de øvrige transmisjonsveiene.

I en annen utførelse av oppfinnelsen blir driften av hver datamodul synkronisert ved hjelp at et signal som sendes ut kontinuerlig fra en sentral opptegningsenhet. Deltamo-dulerte kodekretser kan benyttes for å omforme detekterte seismiske signaler til digitale data.

I en ytterligere utførelse av oppfinnelsen blir flere enheter fordelt langs hver seksjon av kabelen for å detektere seismiske signaler og for å omforme signalene til digitale data. Disse digitale data fra hver kabelseksjon kan overføres til en dataoppsamlingmodul ved hjelp av et skiftregister som strekker seg gjennom de fordelte enhetene.

I en siste utførelse av oppfinnelsen kan et digitalt testsignal overføres til data-innsamlings-modulen. Dette digitale testsignalet så vel som et tilsvarende analogt signal utledet av dette, kan brukes for å teste kabelens drift. En rekke testmodi kan benyttes for å medvirke til å bestemme mulige feilkilder. Fig. 1 viser et fartøy som tauer en seismisk kabel i henhold til foreliggende oppfinnelse gjennom et vannfyllt område. Fig. 2 viser en utvidet anvendelse med flere kabler, også i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser et blokkskjerna for flere innsamlingsmoduler for å illustrere den seismiske datatransmisjonsvei. Fig. 4 viser et blokksk jerna for datainnsamlingsmodulen og de distribuerte enheter for innsamling av seismiske data inkorporert i en enkelt kabelseksjon. Figurene 5 A og 5 B viser mer detaljert et skjema for en distribuert enhet. Figurene 6 A, 6 B og 6 C viser mer detaljert et skjema for en datainnsamlingsenhet, og Figur 7 viser mønsteret til kommando-ord som kan benyttes , mens

figur 8 viser en sammenligning mellom formen av NRZ data (Non-Return to Zero) og AMI (Alternate Mark Invert) data.

Figur l viser et fartøy 2 som trekker en marin seismisk kabel 19 gjennom et vannholdig område l. I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen omfatter kabelen flere seksjoner 4 som hver inneholder en modul 6 ved slutten av seksjonen

nærmest fartøyet. I en foretrukken utførelse kan hver kabelseksjon være ca. 100 meter lang. Og i en spesiell, foretrukken utførelse er åtte marine, perifere enheter (mru = marine remote unit) (18 a - 18 h) fordelt i hver kabelseksjon, idet hver marin, perifer enhet omfatter kretser for testing og mottak av data fra to hydrofon-rekker som består av serie-parallell- koblede piezzo-elektriske transducere. I en spesi-

ell utførelse av oppfinnelsen kan flere seismiske slepe-kabler benyttes, slik som de fire kablene som er angitt ved 19a - 19d i figur 2.

I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen blir kommando-signaler overført fra opptegnings og styringssystemet 9 (noen ganger referert til som en sentral opptegnings- og styringsenhet 9 og atter noen ganger omtalt som en sentral opptegningsenhet) ombord i fartøyet 2, til modulene 6 i kabelen 19, på en eneste snodd og skjermet elektrisk par-kabel. Figur 3 viser en del av kabelen 19 som omfatter fem kabelseksjoner. Som vist i figur 3 blir kommandosignaler overført på det skjermede kabelpar til buffer 14 som inngår i modulen 6 nærmest slepefartøyet. Bufferet 14 viderefører kommandosignalene til den neste modulen langs kabelen, hvilken modul deretter sender ut signalene til neste modul, osv. Når kommandosignalet som detekteres av en modul er et under-søkelsessignal, blir seismiske data deretter overført i retning mot fartøyet på en optisk fiber. Den foretrukne utførelse av oppfinnelsen bruker fem optiske fiberkabler (23a-23e), idet hver modul innfører sine seismiske data til en av de fem optiske fiberveier.

Anvendelse av flere transmisjonsveier gjør det mulig å overføre større mengder data fra slepekabelens moduler til opptegnings- og styringssystemet ombord i fartøyet. Som vist i figur 3, blir, i hver modul, fem optiske fiberledere koblet til inngangsklemmene Tl til T5 i konnektoren 8. I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen kan konnektoren 8 være en konnektor med ekspanderende strålelinse med gradert indeks. Fire av disse inngangs lederne er koblet rett gjennom til utgangsklemmer i konnektoren 8, men forskyves med én konnektorposisjon, idet inngangsklemmen Tl er koblet til utgangsklemmen T2, inngangsklemmen T2 er koblet til utgangsklemmen T3, inngangsklemmen T3 er koblet til utgangsklemmen T4 og inngangsklemmen T4 er koblet til utgangsklemmen T5. I overensstemmelse med den foretrukne utførelse av oppfinnelsen blir de optiske data som entrer inngangsklemme T5, omformet til et elektrisk signal i den optiske/elektriske omformeren 10, mens utgangen fra denne føres til modulens styringsenhet 39. Som diskutert nærmere nedenfor, vil modulens styringsenhet 39 kontrollere de innkommende data for å finne paritetsfeil, tilføye lokale seismiske data fra den marine, perifere enheten 18a - 18h som er tilknyttet modulen, og tilfore de lokale data så vel som data mottatt av den optiske/elektriske omformer 10 til den elektriske/optiske omformer 12. Utgangen fra den elektriske/optiske omformer 12 blir deretter koblet til utgangsklemmen Tl på konnektoren 8. Som vist i figur 3, blir de seismiske data innsatt på én bestemt av de optiske transmijonsveiene i hver femte modul. Måten som konnektorene er oppbygget på, tillater imidlertid at alle modulene og kabelavslutningene likevel er helt identiske.

Figur 4 er et skjematisk blokkskjema over en forbindelse mellom en modul 6 og dens tilordnede marine, perifere enhet 18a - 18h. Et blokkskjema for en marin, perifer enhet er vist i figurene 5 A og 5 B. Testsignalet og MRU (Marine Remote Unit) kommandosignalet kommer fra modulen og er koblet til hver av de åtte marine, perifere enhetene i parallell som vist i figur 4. MRU OK-signalet og MRU-DATA-signa let fra den marine, perifere enhet som er lengst borte fra modulen, blir koblet til MRU OK inngangsklemmen og MRU DATA-inngangsklemmen til den tilstøtende modulen osv. I figur 4 er det også vist en vanndetektor 7, i form av en signal omformer 7, som kan være en hydrofon, og virkemåten for denne er diskutert nærmere nedenfor.

Det følgende er en beskrivelse av driften til en marin, perifer enhet (MRU) når alle de marine, perifere enhetene arbeider tilfredstillende. Det vises til figurene 5 A og 5 B, hvor data for den marine, perifere enheten som går forut for en gitt, perifer enhet, føres til inngangen til en digital mottager 102. Dersom MRU OK INN-signalet som tilføres S-klemmen til multiplekseren 108, indikerer at data fra den foregående MRU er gyldige, så vil utgangen fra mottageren 102 som føres til A-inngangen av multiplekseren 108, bli overført gjennom multiplekseren 108 og ført til D-inngangen til flipp-flopp 112. Den neste klokkepulsen til flipp-flopp 112 vil overføre signalnivået som tilføres D-inngangen til flipp-flopp 112 til Q-utgangen som er koblet til B-inngangen av multiplekseren 114. Dersom inngangssignalet som føres til S-klemmen til multiplekseren 114, indikerer at oppstrømsdata (data fra den foregående marine, perifere enhet) skal overføres til utgangen fra multiplekseren, så vil data som tilføres B-klemmen til multiplekseren 114 bli overført til D-klemmen til flipp-flopp 116. Den følgende klokkepuls vil overføre inngangen til D-klemmen til Q-utgangsklemmen, som videre er koblet til B-klemmen til multiplekseren 118. Dersom inngangen til S-klemmen til multiplekseren 114 indikerer at oppstrømsdata skal overføres til utgangen, vil data som tilføres B-klemmen, tilføres utgangsklemmen til multiplekseren 118 som deretter tilføres inngangen på drivkretsen 120 som, dersom shuntreleet 122 er i sin lukkede posisjon, vil bli overført til MRU DATA UT klemmen.

Kretsen mellom MRU DATA INN klemmen og MRU DATA UT klemmen på en marin, perifer enhet, omfatter to trinn i et skiftregister. I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen blir åtte marine, perifere enheter styrt av hver modul og de to trinnene av skiftregisteret i hver av de åtte modulene blir koblet sammen, idet MRU DATA UT klemmen fra en marin, perifer enhet kobles til MRU DATA INN klemmen til neste marine, perifere enhet slik at det tilsammen dannes et seksten trinns skiftregister. Som beskrevet nærmere nedenfor, arbeider deltamodulasjonskodekretsene 140 og 142 enten ved klokkefrekvensen 64 kHz eller 128 kHz. Med klokken tilkoblet flipp-floppene 112 og 116 som løper med 2048 MHz, blir hvert digitalt utgangsbit fra de seksten deltamodulasjonskodekretsene klokkestyrt gjennom det seksten trinns skiftregister i modulen før den etterfølgende utgangsbit fra deltamodulasjons-kodekretsen genereres.

Gruppe A hydrofonene 154 og gruppe B hydrofonene 158 blir begge koblet gjennom RF bølgefellene 152 ved inngangen til det analoge svitsjenettet 150. Ved den normale datainnsam-lingsmodus vil svitsjenettet 152 koble utgangssignalet fra hydrof ongruppene A og B til inngangene til f or forsterkerne 148, henholdsvis 144. Utgangen fra forforsterkeren 144/148 kobles til inngangen til anti-alias filteret 162/160 (som fjerner spor av klokkefrekvensen i informasjonsignalet), og utgangen fra dette tilføres inngangen av EDME- (Enhanced Delta Modulation Encoder) 140. Utgangen fra EDME-kretsene 142 og 140 blir koblet til inngangen til multiplekserne 138, henholdsvis 136. Utgangen fra multiplekserne 138 og 136 blir koblet til A-inngangskiemmen til multiplekserne 118, henholdsvis 114. I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen kan gruppe-A hydrofonene og gruppe-B hydrofonene hver inbefatte åtte serie/parallell koblede hydrofoner. Forforsterkerene inbefatter en IF-båndfelle og lavpassfilter av en type som normalt brukes i innsamlingssystemer for seismiske data.

Driften av den marine, perifere enheten styres av MRU KOMMANDO INN signalet som kommer fra den tilsvarende modulen 6 og tilføres inngangen til den digitale mottager 132, idet utgangen fra denne forbindes med inngangen til Manchester/- NRZ-dekoderen 130. Manchester/NRZ dekoderen 130 omfatter en resonanskrets som svarer på 2048 MHz bithastigheten til MRU KOMMANDO INN signalet med å generere 2048 MHz klokken for styring av tidsforholdene til den marine, perifere enheten. Dekoderen 130 omformer også kommando meldingen til NRZ (Non-Return-to-Zero) form, og viderefører den til.kommandodekoderen for tidsstyring og kontroll 128. Kommandomeldingene som blir mottatt fra modulen, vil omfatte UNDERSØKELSESKOMMANDO og RAMMESYNKRONISERING som vil styre dataoverføringen fra den marine, perifere enheten.

I en særlig foretrukken utførelse arbeider de forbedrede deltamodulasjonskodekretsene A og B (d.v.s. EDMEA OG EDMEB ved kretsene 142 og 140) ved en klokkefreksvens på enten 64 kHz eller 128 kHz. Hver av kodekretsene omfatter en teller for reduksjon av inngangsfrekvensen på 2048 MHz for den innkommende klokke i binære trinn, samt en anordning som reagerer på HØY HASTIGHET inngangssignalet med å velge ut enten en 64 kHz eller en 128 kHz bithastighet på den utgående bitstrøm. Som tidligere stadfestet blir den digitale serie-strømmen av digitale datasignaler fra modulatorene A og B ført til A inngangsklemmene på multiplekserene 138, henholdsvis 136, som under normal datainnsamling overfører modu-latorens data til utgangsklemmene til den samme. Kommandodekoderens tidsstyrings- og kontrollkrets 128 genererer et EDME/OPPSTRØMDATAVALGsignal som, ved begynnelsen av en data-overføring, styrer multiplekserene 114 og 118 til overføring av EDME utgangsbitene til D-inngangen til flipp-flopp 116, og til MRA-DATA-UT-klemmen som fører signalnivået videre til D-inngangen til flipp-flopp 112 i den etterfølgende marine, perifere enhet. Den første rammesynkroniseringspuls (Frame Syne 0) vil overføre inngangssignalet ved D-klemmen til flipp-floppene 112 og 116 til Q-utgangsklemmen, hvoretter utvelgelsessignalet for EDME/OPPSTRØMSDATA forandrer tilstand for å tillate multiplekserene 114 og 118 å overføre data fra B-klemmene til utgangsklemmene for den samme, slik at som svar på de følgende femten RAMME SYNKRONISERINGSPULSER (Frame Syne 1-Frame Syne 15) , vil utgangsbitene fra alle EDME-kretsene i de åtte marine, perifere enhetene bli overført til modul 6. Dataoverføring fra de marine, perifere enhetene til modulen fortsetter på denne måten.

Når MRU OK INN signalet fra den foregående oppstrømsenhet indikerer en feilfunksjon i den foregående modul, vil signalnivået som tilføres S-klemmene på multiplekseren 108 forårsa-ke at multiplekseren overfører de data som ble tilført dens A-inngang til utgangen. Dersom en feil detekteres i en marin, perifer enhet, genererer feildetekteringskrets 110 et signal som forårsaker at shuntreleet 122 forandrer posisjon slik at det shunter data direkte fra MRU DATA INN klemmen til MRU DATA UT klemmen. Dersom den foregående modul detekterte en slik feil, så blir, for å opprettholde korrekt tidsstyring, to ekstra "0" bits innført i bitstrømmen som går inn i modulen for å kompensere for det faktum at data fra den foregående modul blir koblet direkte fra MRU DATA INN klemmen til MRU DATA UT klemmen. De to ekstra "0" bits blir tilføyet ved å veistyre MRU DATA INN signalet gjennom de to skiftregister-trinnene 104 og 106 til A-klemmen på multiplekser 108.

Feildetekteringskretsen 110 overvåker klokken på 2048 MHz og utgangsmultiplekseren 118, og også spenningsnivået til den marine, perifere enhetens kraftforsyning (ikke vist på fig.). Dersom det ikke detekteres noen overgang i multiplekserens

118 utgang innen et utvalgt antall bitintervaller, eller dersom klokkesignalet mangler, eller dersom krafttilførselens spenning er for lav, genererer feildetekteringskretsen 110 et utgangssignal som føres til inngangene på et inverterende buffer 124 og et ikke-inverterende buffer 126, og utgangene fra disse bufrene er koblet til shuntreleets 122 styringsklemme og MRU OK UT klemmen.

Dersom en feil detekteres, overfører shuntreleet 122 data direkte fra MRU DATA INN klemmen til MRU DATA UT klemmen, og MRU OK UT signalet fra buffer 126 styrer den etterfølgende, perifere enhet slik at MRU DATA UT signalet klokkestyres gjennom flipp-floppene 104 og 106 for den etterfølgende modul, slik at de gyldige databit fra de ulike marine, perifere enheter ankommer modulen på samme tid som de ville ankommet dersom ingen MRU feil hadde blitt detektert.

I tillegg til undersøkelseskommandoen kan MRU KOMMANDO INN signalet omfatte kommandoer for å teste hydrofonene, for å teste forforsterkerene og for å foreta en digital testing ved sløyfekobling av tilbakekoblingen. Det inngår dessuten kommandoer for å innstille klokkehastigheten til de forbedrede delta modulasjonskodekretsene og for å innstille forsterkningen i forforsterkerne.

Tidsstyringen av kommandodekoderen og styringskretsen 128 genererer et utgangsignal som, som forklart ovenfor, styrer hvorvidt oppstrømsdata eller lokale data skal overføres til MRU DATA UT klemmen. Kommandodekoderens tidsstyring og styringskrets 128 tilfører også utgangs-signalene til testmodus-styringskretsen 134, som svarer med å styre de ulike test- og programmeringsmodi.

Testsignalinngangen som er vist, føres til inngangsklemmene 164 og kommer fra modulen. Når en TEST HYDROFON kommando mottas, svarer det analoge svitsjenettet 150 på signalet fra Test Modus Styringskretsen 134 med å tilføre Testsignalet, som i dette tilfellet vil være en analog spenning, til hydrofonene i gruppe A og gruppe B. Hydrofonenes utgangssignaler blir deretter videresendt gjennom RF filtre-ne, det analoge svitsjenettet 150, og f orf orsterkerne 148 og 144 i EDMEkretsene. Det analoge signalet blir kodet og videresendt til modulen og til opptegnings- og styringssystemet 9 ombord i slepefartøyet 2, hvor den målte amplitude kan sam-menlignes med testsignalets amplitude som tilføres hydrofonene, for å fastlegge om systemet arbeider på en riktig måte. Den marine, perifere enheten svarer på lignende måte på TEST FORFORSTERKER kommandoen, bortsett fra at TEST MODUS styrings kretsen 134 styrer det analoge svitsjenettet 150 for å koble Test Signalet direkte til f or f orsterkerene 148 og

144. I hver analog Test Modus blir testsignalet likestrøms-koblet med systemelementet som skal testes, noe som øker testens nøyaktighet.

I Digital Tilbakekoblingsmodus vil Test Signalet som føres til klemmen 164 bestå av digitale databit. I denne modus vil det analoge svitsjenettet 150 forsyne det digitale Test Signalet (Digitale Tilbakekoblingsdata) til B-klemmene ved multiplekserene 136 og 138, og det digitale tilbakekoblings-styringssignal fra test modus kontrollkretsen 134 blir ført til S-klemmen på multiplekserene 136 og 138, slik at Test Signalets digitale data (digitale Tilbakekoblingsdata), overføres til utgangen av multiplekserene. Ved å bruke de tre ulike testmodi, kan det fastslås hvorvidt et problem skriver seg fra hydrofonene, fra f orf orsterkerene og kode-delen, eller fra den digitale delen av den marine, perifere enheten.

I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen er en modul installert for hver 100 meter, ved den enden av seksjonen som er nærmest skipet og for hver kabelseksjon. Som tidligere nevnt blir kommandosignaler overført over en enkelt, snodd parleder fra slepefartøyet. Som det også er omtalt tidligere, blir digitale data overført fra modulene tilbake til båten på fem data veier via optisk fiber, idet data fra hver femte modul føres til én bestemt transmisjonsvei, slik at det blir 500 meter avstand mellom de moduler som fører data til én spesiell vei.

Under datainnsamlingen, vil opptegnings- og styringssystemet 9 sende ut en grunnleggende skanning som vil omfatte seks undersøkelseskommandoer som sendes ut i løpet av en tidsperiode på et halvt millisekund. Som svar på detekteringen av hver undersøkelseskommando sender en modul ut tre dataord eller kanaler med informasjon. I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen inneholder hvert ord 24 data bit, og en paritetsbit tilføyes etter hvert dataord. Tre rammebit går forut for og følger etter dataordene og gir en total på 81 bit. Ved en databit-hastighet på 16.384 Mb/s, blir åttien bit som omfatter data- og rammeinf ormas jon, plassert på data-linjen i løpet av ca. fem mikrosekunder. Som nevnt ovenfor-blir undersøkelseskommandoen videresendt og mottatt av hver etterfølgende modul. Den femte modul, regnet fra en vilkårlig gitt modul, vil overfore sine egne åttien bit med data- og rammeinformasjon til samme optiske fiber som den gitte modul. Tid som medgår fra videresendelse av en undersokelseskommando fra en modul til de seismiske data mottas fra den femte modul, blir ca. 5.6 mikrosekunder [(2x5 ns/m x 505 m) + 610 ns] som gir en separasjon på ca. 0.6 mikrosekunder mellom hvert datautbrudd med varighet 5 mikrosek. på en optisk fiber. Den foregående formel var basert på en to-veis trans-misjonstid og en estimert leder lengde på 505 m .i en kabel-lengde på 500 meter. Undersokelseskommandoen blir forsinket med en periode av en 8MHz samplingsklokke, eller 122 ns i hver modul, noe som gir en 610 ns forsinkelse for fem moduler.

For å ta i bruk deltamodulasjons-kodekretser, blir hele kabelsystemet betjent i tidssynkronisme. I motsetning til hva som gjelder for suksessivt tilnærmede kodekretser, som kan arbeide intermittent og asynkront, arbeider kodekretser med deltamodulasjons kontinuerlig. Som de som har kjennskap til dette tekniske området vet, koder en deltamodulasjons kodekrets et analogt inngangssignal som en enkelt bit digital utgang. Typisk vil denne enkelt-bit utgangsstrom bli fort til inngangen til et FIR-(finite impulse respons)filter som omformer den enkelte bitstrom til flerbits utgangsord med en lavere (desimert) frekvenshastighet. Det digitale utgangsignal fra kodekretsen blir overfort til FIR-filteret og ut av FIR-filteret ved en synkronisert hastighet. System-synkronisering oppnås ved kontinuerlig utsendelse fra opptegnings- og styringssytemet 9 av et kommandosignal som omfatter et klokkestyringssignal. Kombinasjonen av et klokkestyringssignal og et kommandosignal oppnås ved å bruke et AMI-(Alternate Mark Invert) signal. Sammenligningen mellom et NRZ- og et AMI-signalmønster er vist i figur 8. I et AMI-signal blir "0" bitene representert av null signal nivå mens

•»l"er bitene blir generert av et ikke-null nivå under den forste halvdel av et bit intervall. Som vist i figur 8 blir en "1" bit generert ved vekselvis å generere et pluss-signal eller et negativt signal. En faselåst sloyfe 59 som inngår i hver modul 6, låser seg til kommandosignalet og genererer

harmoniske og subharmoniske til bithastighetens frekvens som går fra 64 kHz til 65536 MHz.

Ved en særlig foretrukken form av foreliggende oppfinnelse brukes en bithastighet på 4096 MHz for overføring av kommandosignalene. Bitene i kommandosignalet overføres ved en bithastighet på 2048 MHz, men en <H>l"er bit innsettes mellom hver bit i kommandosignalet som utfylling for å øke antall "l"ere i AMI signalet.

I en særlig foretrukken utførelse blir kommandosignaler overført til modulene i et seksten-bits format som vist i figur 7. Som det også er vist i figur 7, er den første bit i hver bitramme på seksten bit en "l"er bit (rammens synkroni-ser ingspuls) , og kommandotypen fastlegges av antall på hverandre følgende "l"ere ved begynnelsen av rammen. Et ramme synkroniseringssignal har bare en enkelt "l"er ved starten av rammen. Et undersøkelsessignal (interrogation) begynner med to "l"ere. Et START-SKANNING signal begynner med tre l'ere og et kommando-X, kommando-Y og kommando-Z signal, begynner henholdsvis med fire, fem og seks l'er bits. Hver ramme kan etter valg omfatte en eller to EDMD bit i bitposisj onene 14 og 15 i rammen, og virkningen av disse vil bli diskutert nedenfor. Kommando-X, kommando-Y og kommando-Z signalene vil ha en fire bits kommandokode anbragt i bitposisjonene 8-11. For å forenkle illustrasjonen er ikke de alternerende innfyllingsbitene av l'er typen, innsatt i hvert kommando-ener undersøkelsessignal, vist i figur 7.

Varigheten av hver kommandosignal-ramme er 7812 mikrosekunder, slik at bithastigheten blir 2048 MHz, og rammehas-tigheten blir da 128 kHz.

I en særlig foretrukken utførelse kan kommando-X signalene være som følger:

Figurene 6A, 6B og 6C viser elektronikken i modulen. Som vist i figur 6 A blir kommandosignalene fra fartøyet ført til transformatoren 38, og utgangen fra denne føres til AMI/NRZ dekoderen 40. Kommandosignalene blir overført i AMI-format, et format i hvilket én ener-bit vekselvis blir over-ført som en positiv og en negativ spenning, mens 0-bit blir overført som 0-spenning. Kommandosignalene blir forsinket med en valgt verdi i forsinkelseskrets 42, og deretter tilført en NRZ/AMI regenerator 44, og utgangen fra denne føres til transformator 46 og overføres deretter til neste modul langs kabelen.

Utgangen fra AMI/NRZ koderen 40 føres til inngangen til kommandokretsens telleregister og dekoder 48 som dekoder kommandosignalene. Det vises til figur 6 C, hvor de seismiske data fra de åtte marine, perifere enhetene (MRUene) 18a - 18h, som er tilforordnet en modul, blir ført i serie til inngangen til differensialmottageren 180. Utgangen fra differensialmottageren 180 føres til D-inngangen til flipp-flopp 182 mens l'er inngangen føres til multiplekseren 186. Flipp-f loppene 182 og 184 samt multiplekser 186 er innbyrdes forbundet på en måte som tilsvarer flipp-floppene 104 og 106, og multiplekser 108 i figur 5B. MRU OK signalet fra b_2_ som er den marine, perifere enheten som ligger nærmest modulen, fores til Sc klemmen til multiplekser 186 slik at dersom MRU OK signalet indikerer at den marine, perifere enheten har en feil, og at de to trinnene til skiftregisteret (flipp-floppene 112 og 116) i den marine, perifere enhet er blitt shuntet, så vil MRU DATA INN bli klokkestyrt gjennom flipp-f loppene 182 og 184 for påny å tilføye den korrekte avstand i data-overføringen. Dersom ingen feiltilstand indikeres i den foregående marine, perifere enhet, vil MRU DATA INN signalet fra differensialmottagerens 180 utgang, fores til "1" klemmen til multiplekseren 186, og bli overført direkte fra differensialmottageren 180 gjennom multiplekseren 186 til serie/parallell omformeren 72.

Serie-parallell omformeren 72 omformer MRU DATA INN til parallell form. I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen blir digitale data fra de marine, perifere enheter generert i enkeltbit format av en deltamodulasjons-kodekrets. I en foretrukken utførelse ankommer en enkelt databit fra hver av de seksten hydrofonrekker i de åtte marine, perifere enhetene sekvensielt ved MRU DATA INN klemmen, fulgt i sekvens av en andre bit fra hver av de seksten hydrofonrekkene. Serie-parallellomformeren 72 omfatter to 16-bit registre. MRU klokkesignalet klokkestyrer de serielle utgangsdata fra multiplekseren 186 inn i et 16-bit skiftregister inne i serie-parallell omformeren 72. FIR-Data Klokken overfører deretter de 16 bit i parallell fra skiftregisteret til et annet 16-bitregister som fører de seksten bit i parallell til inngangen til FIR-filteret. Data fra hver hydrofonkanal ankommer FIR-filteret med en bithastighet på 128 kHz. Dersom deltamodulasj ons-kodekretsen arbeider ved en bithastighet på 64 kHz, i en spesiell utførelse, blir hver 16-bit sekvens overført to ganger, men den andre overføringen blir ignorert. FIR-filteret 70 omfatter et digitalt, FINITE-IMPULSE-RESPONS-ANTIAIilAS filter (for fjerning av klokkesignal) , og ved å velge hver sekstif jerde prøvetagning, desimeres hver kanal til en ordhastighet på enten ett eller to ord pr. millisekund, etter valg, idet hvert utgående dataord omfatter 24 bit. I en særlig foretrukken utførelse inneholder FIR-filteret 448 koeffisienter med en 24-bits presisjon. FIR-kretsen er en krets som er velkjent for de som er kjent med denne teknikken, og tjener i denne utførelsen til å omforme et enkeltbit digitalt utgangssignal fra delta modulasjons-kodekretsen til binær kodede PCM-ord.

Utgangen fra FIR-filteret overføres ved hjelp av buss 57 til inngangen til data-assembler og styringskrets 56 som vist i figur 6 B. I tillegg til de seismiske data kan status for ulike tilstander i modulen bli samplet, og slike data sendes tilbake til fartøyets opptegningssystem sammen med de seismiske data. Figur 6 C viser modulens status-inngangs-signaler og utgangen fra vannplantransduseren 7 som føres til inngangen på en analog multiplekser, samplings- og holde-krets, samt analog til digital (A/D) omformerkrets 58. Utgangen fra kretsen 58 kobles til multiplekseren 98, og utgangen fra denne kobles til buss 57 sammen med utgangen fra FIR-filteret 70. Statusinngangs-signalene kan omfatte spennings-nivåene for krafttilførselen og andre driftsinformasjoner av interesse.

Ved hvert 24. bit blir utgangsordet fra FIR-filteret overført til de åtte bit-bussene som tre 8-bits bytes. Den digitale utgangen fra kretsen 58 foreligger i form av 12 bits ord. De åtte mest signifikante bit i 12-bit ordene blir ført til et første sett inngangsklemmer til multiplekser 98, og de fire minst signifikante bit i 12-bit ordet føres til et andre sett med inngangsklemmer til multiplekser 98 sammen med 4 bit fra A/D ADRESSE- OG TELLE-krets 62, som vil frembringe en indikasjon på hvilken av status-inngangssignalene til kretsen 58 som er blitt kodet og ført til utgangen fra den samme kretsen.

Styringssignalene til kretsen 58 blir utledet fra Analog til Digital ADRESSE- og TELLE-krets 62, som svarer på SAS-(START AV SKANNING) pulsen, MAS-(MIDT AV SKANNING) pulsen, og RAMME-NULLSTILL signalet med å generere tidsstyringEN for den analoge multipleksing-, prøvetagning- og holde-krets, samt analog til digital omformeren 58.

Load-Data-Select signalet fra Data Assembler og Styringskrets 56 (se figur 6 B) omfatter syv bit, parallell inngangsstyrings ord styrer tidsstyringen av FIR-filteret 70. Load Data Select signalet blir også ført til Status Dekoder kretsen 201, som genererer utgangssignaler for å styre over-føringen av data gjennom multiplekseren 98 og styrerer over-føringen av data til utgangen av PARITETS-KONTROLL og STATUS REGISTER 60. (se figur 6B). Dessuten blir RAMME NULLSTILLINGS signalet og klokken på 4096 MHz, tilført FIR filteret 70, som vist.

Under henvisning til figur 6B, ankommer de oppstrøms-gyldige seismiske data til en spesiell modul 6 fra de øvrige modulene som er lenger borte fra slepefartøyet, og de tilfø-res inngangen til den optiske/elektriske omformer 10, hvis utgang blir tilført data-repeteringskretsen 64. Hvert 24-bit data-ord som ankommer en modul, vil få en paritetsbit til-føyd.

DATA-REPETERINGS kretsen 64 regenererer de innkommende digitale data, og fører de regenererte data (SDATREP) til en inngang på OG-port 94 og til en inngang på PARITETS-KONTROLL og STATUS REGISTER krets 60. De innkommende data vil bestå av hurtige dataserier på 81 bit hver, omfattende tre 24-bit dataord med en etterfølgende paritetsbit som følger hvert dataord, sammen med tre rammebit (1,0,1) som går forut for dataene og tre rammebit som følger etter dataene (0,0,0). Data Repeteringskretsen 64 detekterer de innkommende data og genererer en PARITET KLOKKEPULS ved samme tid for hver paritetsbit. Data Repeteringskretsen overvåker også de innkommende data og beregner en verdi på en paritetsbit som betegnes SDRP (Serial Data Repeater Parity), basert på de detekterte bit-verdier av de innkommende data. Paritets-klokkepulsen og Serie Data Repeterings Pariteten (SDRP) føres også til inngangsklemmene til PARITET KONTROLL og STATUS REGISTER 60.

PARITET KONTROLL og STATUSREGISTER 60 omfatter kretser som sammenligner hver paritetsbit som er detektert i de innkommende data. Hver gang det er en uoverensstemmelse mellom den beregnede paritetsbit og den detekterte paritetsbit, vil et 4-bit register i PARITET KONTROLL og STATUSRI-GISTER bli øket trinnvis, noe som tillater en telling av inntil femten paritetsfeil som kan akkumuleres.

Utgangen fra PARITET KONTROLL og STATUSREGISTER til buss 57 omfatter en 4- bits utgang fra paritetstelleren, kommando-paritets feilbiten og tre ekstra bit som kan benyttes etter behov ved enhver spesiell implementering av oppfinnelsen. DIGITAL-STATUS-KLARGJØRING signalet fra STATUS-DEKODER krets 201 klargjør PARITETS-KONTROLL og STATUS REGISTER 60 til å føre sin 8 bit utgang til buss 57.

DATA ASSEMBLER og STYRINGSKRETS 56 styrer overføringen av seismiske data og status-data fra bussen 57 til en inngang til OG-port 96. Data Assembler og Styringskrets 56 svarer på UNDERSØKELSES PULS kommando, START AV SKANNING Kommando, Kommando Nullstill, og Ramme Nullstill med å omforme data tilbake til serieform, for å tilføye en paritetsbit til hvert dataord, tilføye rammeopplysninger og tilføre data til inngangen til OG-port 96.

Multiplekseren 74 blir styrt slik at den enten over-fører oppstrømsdata fra OG-port 94 (SDATREP) eller de lokalt genererte data fra utgangen fra Data Assembler og Styrings Krets 56 til den optiske drivkretsen 12 for overføring til neste modul. Når TRANSMIT KLARGJØR signalet inntar SANN-verdi, blir multiplekseren 74 klargjort for overføring av de lokalt genererte data fra dens B-inngangsklemme til Y-utgangs klemmen. Når TRANSMIT KLARGJØR ikke befinner seg i sin sanne tilstand, blir multiplekseren 74 satt i beredskap for å overføre oppstrømsdata fra utgangen av OG-port 94.

SPERR-DATA-REPETERING signalet tilføres inngangen til OG-port 94 for selektivt å hindre overføring av oppstrøms-data. Videresendings-signalet og DATA ASSEMBLER Disable signalet føres til OG-port 96 slik at ett av de to signalene selektivt kan hindre overføring av lokalt genererte data. SPERR-DATA-REPETERING signalet blir generert av datarepe-teringskretsen 64 som svar på SEND-KLARGJØR signalet. SPERR-DATA-REPETERING signalet blokkerer alle tilfeldige signaler som kan opptre ved utgangen av data-repeteringskrets 64 i løpet av den tiden da den lokale datatransmisjonen blir satt i beredskap.

SAS/MAS Puls-generator krets 92 reagerer på SEND-KLARGJØR, RAMME-FASE, SAS-kommando og den mest signifikante bit i Load-Data-Select signalet med å generere en SAS-puls (START AV SKANNING) ved begynnelsen av data-skanningen og en MAS-(MIDT AV SKANNING) puls ved senter av data-skanningen.

I figur 6 B, er også den spenningsstyrte oscillator 59 som er en faselåst sløyfe som reagerer på faselåst sløyfe (PLL)-referansesignalet fra AMI/NRZ-dekoder kretsen 40, vist. Den spennings-styrte oscillatoren 59 genererer klokke-frekvenser fra 2048 MHz til 65536 MHz.

Det vises på ny til figur 6 A. Utgangssignalet fra AMI/NRZ-dekoderen 40 omfatter de dekodede kommandoordene, og føres til innlastnings-registerkretsene 90 og EDMD samt til generator kretsen 55 for testsignal, så vel som- til kommando-teller-register og dekoder-krets 48.

Kommando-Teller Register og Dekoder-krets 48 detekterer nærvær av X-, Y- og Z-kommandoene og dirigerer Load-Register kretsen 90 til å laste kommandoene inn i de tiltenk-te registre. Load-Register krets 90 vil da føre disse kommandoene til EDMD og Test Signal Generator kretsen 55. EDMD og Test Signal Generator 55 omfatter en demodulator som kan inneholde en forbedret delta modulasjons dekoder. Dekoderen kan være den EDMD-anordning som kan fås fra "Martin-Marietta", "Aero" og "Naval Systems Ocean Systems Operations Division". Hvert av kommando-ordene fra AMI/NRZ dekoderen 40 kan inbefatte en Test-signal bit. I en spesiell utførelse opptar denne Test-signal biten bit-posisjonene 14 og 15 i et kommando-ord. Hvert Test-Signal bit detekteres og føres til dekoderen som inngår i EDMD & Test-Signal Generatoren 55. EDMD bitene vil ankommme modulen med en bithastighet på 128 kHz, og mønsteret til disse tilsvarer det som gjelder analog til digital omformer utgangen fra en EDME-krets (Forbedret Delta Modulasjon Kodekrets). EDMD & Test signal Generator kretsen 55 svarer på kommando-utgangsignalene fra belastningsregistrene 90 for å fastlegge hvorvidt de digitale test-signal bitene fra kommandoordene skal ledes direkte til testsignal utgangen til den marine, perifere enheten eller til MLB- (Module Loop Back) signalutgangen (også kalt MTK for Modul Tilbake Kobling på figurene) , eller om de skal føres til EDMD-analog utgangssignalet til testsignal utgangen. MLB CNT (Module Loop Back Control) og MLB SIG (Module Loop Back Signal) benyttes bare for testing av modulkretsen. MLB CNT føres deretter til Si klemmen til multiplekseren 186 (se figur 6 C) og MLB SIG føres til inngangsklemmene 2 og 3 til multiplekseren 186. I Modul Loop Back (eller MTK) test modus, blir de digitale Test Signal bitene som er dekodet av EDMD og Test Signal Generator kretsen 55 fra kommandoordene, overfort gjennom multiplekseren 186, prosessert gjennom FIR filteret og sendt tilbake til fartoyet for å gi en test av modulens elektronikk.

Et utgangssignal fra KOMMANDO-TELLER Registeret og DEKODER KRETS 48 f Ores til MRU-KOMMANDO GENERATOR 54 som genererer MRU-KOMMANDO SIGNALET som overfores til de marine, perifere enheter. EDMD og Test Signal Generator 55 genererer Test Signal utgangen som overfores til de marine, perifere enheter.

Andre signaler som genereres av KOMMANDO TELLER registeret, dekoderen 48 samt belastningsregistrene 90, er som folger: RAMME-FASEN - et sett synkroniseringssignaler generert synkront med mottagelse av en ramme-synk puls for en kommando-signal ramme.

KOMMANDO NULLSTILL - et nullstillingssignal som genereres ved at strom slås på, eller ved detektering av fire utelatte, manglende ramme-synk pulser.

UNDERSØKELSES-PULS-KOMMANDO - generert ved mottak av en undersøkelseskommando.

SENDING-KLARGJØR - genereres ved mottagelse av en undersokelseskommando. Muliggjør transmisjon av lokale data.

FIR data-klokke - en 64 kHz eller 128 kHz klokke, valgbar for tilpassning til datahastigheten til deltamodula-sjonens bithastighet.

START-AV-SKANNING kommandoen - generert hver 64. ramme, som svar på mottak av en START-AV-SKANNING kommando ved en hastighet på ett millisekund, for å sikre at datakana-ler samples ved korrekt tidspunkt.

RAMME-NULLSTILL - et signal som foreligger i en av belastning Y kommandoene, og som nullstiller og synkroniserer de analoge kretsene (EDME-kretser, FIR-f iltre) .

DATA ASSEMBLER SPERRES - en Y-kommando som sperrer for transmisjon av lokale data.

Ved begynnelsen av datainnsamling fra kabelen, vil en START-AV-SKANNING kommando sendes fra opptegnings- og styringssystemet 9. I en særlig foretrukken utførelse av oppfinnelsen vil en START-AV-SKANNING kommando etterfølges av tre RAMME-SYNK rammer. Deretter blir én Undersøkelseskommando fulgt av ni RAMME-SYNK ord gjentatt seks ganger for å kom-plettere en basisskanning, som ved en rammehastighet på 128 kHz krever et halvt millisekund. Avhengig av hvorvidt det ønskes data med ett eller et halvt millisekunds samplings-hastighet, vil basisskanningen opptre én gang pr. millisekund eller én gang for hvert halve millisekund. Tre informasjons-kanaler blir sendt som svar på hver undersøkelseskommando. Seksten av kanalene inneholder data fra de seksten hydrofonrekkene mens to angår statusdata. Dersom data genereres ved samplingsintervaller på et halvt millisekund, blir de forbedrede delta-modulasjonskodekretsene i de marine, perifere enheter operert med en klokkehastighet på 64 kHz. I begge modi blir data overført fra modulen til fartøyet med samme bithastighet, men dersom data samples med en samplings-hastighet på ett millisekund, blir ingen data overført til fartøyet i løpet av det halve millisekunds intervall da ingen undersøkelsespulser blir overført. Denne driftmodus muliggjør at data kan fås fra en annen kabel, dersom det utføres drift med to kabler i virksomhet.

Som tidligere stadfestet vil forsinkelseskretsen 42 vanligvis innsette en forsinkelse på 122 nanosekunder i hver modul under gjenutsendelsen av kommandosignalet til den etterfølgende modul. Ved å bruke det tilhørende kommando-X signal, kan forsinkelseskrets 42 programmeres for å innsette en ekstra forsinkelse på enten 488 ns eller 976 ns istedenfor 122 ns. Bruk av 488 ns forsinkelse tillater bruk av 50 meter lange kabelseksjoner i stedet for 100 meters seksjoner. Bruk av 976 ns tilater at modulen kan tilkobles direkte for testing, uten at det kobles opp noen kabelseksjon mellom modulene. Et utgangssignal fra kommandodekoder registeret og dekoderkretsen 48, styrer forsinkelseskrets 42 slik at den ønskede størrelse på forsinkelsen kan innføres.

En kommando-X kode (KOMMANDO-BLOKKERING) kan benyttes for å blokkere gjenutsendelse av ytterligere kommandosignaler. Et hvilket som helst ytterligere kommandos ignal som følger etter transmisjonen av en slik kommando fra opptegnings- og styringssystemet 9, vil bare bli mottat av den modulen som befinner seg nærmest fartøyet. Den første modul kan påny klargjøres for å sende ut kommandosignaler, enten ved utsendelse av et VELG-NORMAL UNDERSØKELSESPULS FORSINKELSE, et VELG-488 ns UNDERSØKELSESPULS FORSINKELSE, eller et VELG-976-ns-UNDERSØKELSESPULS FORSINKELSE kommando. Etter at denne første modul påny er klargjort for gjenutsendeIse av kommandoer, vil den første og andre modul motta kommandoer mens den andre modul og de etterfølgende moduler deretter, på lignende måte, kan klargjøres påny, en modul om gangen.

Andre Kommando-X signaler benyttes til å velge EDME (Forbedret-Delta-modulasjons Koder) bit-hastigheter på enten 64 kHz eller 128 kHz, og til å innstille den marine, perifere enhets forforsterers forsterkning, enten til en lav eller en høy verdi. I en foretrukken utførelse er den lave forsterkning lik - 6,02 dB og den høye forsterkning + 6,02 dB. Den lave forsterkningen er tilstrekkelig til å kjøre FIR-filteret til full skala med omtrent 100 millibar RMS-trykknivå.

Kommando-Y signalene omfatter NULLSTILL FIR og EDME kommandoene som normalt overføres ved starten av en datainn-samlingsperiode for å synkronisere EDME-kretsene og FIR-kretsene. VIDERESENDING-STROBE, VIDERESENDING-NULLSTILL og VIDERESENDING-INNSTILLING kommandoene brukes til selektivt å klargjøre eller sperre datainnhenting fra utvalgte moduler. I belastningsregisteret 90 i hver modul befinner det seg også en VIDERESENDING-KLARGJØR flipp-flopp som kan være klokkestyrt, innstilt eller nullstilt. En VIDERESENDING-NULLSTILL kommando kan nullstille flipp-floppen i hver modul. VIDERESENDING-KLARGJØRING utgangssignalet fra belastningsregistrene 90 til inngangen til OG-port 96 (se fig. 6 B) vil da hindre overføring av lokalt genererte data gjennom OG-port 96 og dermed hindre overføring av lokale data fra modulen. I denne modus, kan oppstrømsdata fra data-repeteringskretsen 64 fortsatt overføres gjennom OG-port 94 og multiplekser 74, men overføring av lokale data fra selve modulen blir hindret. En VIDERESENDING INNSTILLING kommando vil innstille VIDERESENDING-KLARGJØRING flipp-f loppene i hver modul og påny klargjøre alle moduler til å generere og overføre data på normal måte. En VIDERESENDING-STROBE kommando forårsaker at en klokkepuls overføres til VIDERESENDING-KLARGJØRING flipp-f loppen i hver modul, noe som forårsaker at flipp-f loppen i hver modul inntar verdien til flipp-floppen i den foregående modul på sjøsiden.

Utgangsnivået til VIDERESENDING-KLARGJØR flipp-floppen fra hver modul føres til D inngangens styringsklemme på VIDEREFØRING-KLARGJØRING flipp-flopp i neste modul, og starter med modulen som er lengst fra skipet. VIDERESENDING-STROBE kommandoen forårsaker at en klokkepuls føres til hver VIDERESENDING-KLARGJØR flipp-flopp, noe som resulterer i overføring av signalnivået som føres til D-klemmen til flipp-floppen til utgangen av den samme. I en foretrukken utførelse styrer kommando-Z signalet forskjellige test operasjoner. Som vist i figur 5, kan et EDMD Test Signal Bit inbefåttes i bit posisjonene 14 eller 15 til kommando-ordet på 16 bit. Disse bitposisj onene benyttes til å overføre en digital kode til modulen som har bitmønsteret til utgangen fra en deltamodulasjons-kodekrets. I en særlig foretrukken utførelse kan de overførte bit dubliseres i bitposisj onene 14 og 15. Disse bitposisj onene kan også brukes til å overføre tids-serie verdier av et to-verdi signal. Kommando-signaler over-føres til modulene med en rammehastighet som er lik bithastigheten ved hvilken de forbedrede delta modulasjons kodekretsene i de marine, perifere enhetene genererer utgangs-bitene. Bitverdier som fremkommer i bitene 14 og 15 og som representerer utgangen til en delta-modulasjons-kodekrets, blir tilført en delta-modulasjonskodekrets i EDMD & Test Signal Generator 55 for å rekonstruere det tilsvarende analoge signal. Denne delta-modulasjons-dekoderen består hovedsakelig av et lavpass-f ilter. Avhengig av den test modus som er valgt, blir enten de digitale testsignalers digitale bit eller det dekodede analoge signal ført til Test-Signal utgangsklemmen i modulen. Med fire bitposisj oner (bit nr. 8, 9, 10, og 11) tilgjengelig, kan opp til 16 ulike Z-kommando test modi bli valgt. Som diskutert under henvisning til Fig. 3, kan testsignalet enten bli koblet til hydrofonene eller til inngangen til f orf orsterkerene med hydrofonene frakoblet; eller kontrollen av de digitale kretsene og FIR-filteret kan utføres ved å tilbakekoble testsignalet istedenfor å sample

utgangen til den forbedrede delta-modulasjons kodekretsen. Kommando-S signalene kan omfatte følgende:

Kommando-Y signalene omfatter en SPERR-DATAASSEMBLER og en KLARGJØR-DATAASSEMBLER kommando. Når en SPERRDATA-ASSEMBLER kommando mottas, vil belastningsregistrene 90 generere et signal som føres til en inngang til OG-port 96 for å hindre overføring av lokalt genererte data gjennom 0G-porten. En KLARGJØR-DATAASSEMBLER kommando vil påny klargjøre overføring av data fra hver modul til modulens datautgang. Bruk av SPERR-DATAASSEMBLER og KLARGJØR-DATAASSEMBLER kommandoer er nyttig i forbindelse med videresendingskommandoer. VIDERESENDING-STROBE kommandoen tillater at datagjenfinning initieres av én modul ad gangen og starter med modulen lengst borte fra slepefartøyet, for å oppdage mulige feilfunksjoner. Bruk av SPERR-DATAASSEMBLER tilater at dataoverføring fra alle moduler hindres ved et tidspunkt da VIDERESENDING-STROBE kommandoen har klargjort en del at modulene for sendig av data, og KLARGJØR-DATAASSEMBLER kan da påny klargjøre de modulene som tidligere var klargjort av VIDERESEND-STROBE kommandoen, med én eneste kommando. Ekstra testmodi kan også brukes. F. eks. kan en dempning inbefåttes i det analoge svitsjenettet 150, slik at de to analoge tilbakekoblings testmodi kan brukes med et lavnivå inngangssignal. Et puls-signal kan også føres til de to analoge tilbakekoblings testmodi for å teste pulsresponsen til hydrofonene og forforsterkeren.

I hver modul foreligger også anordninger for detektering av kontakt med vann. I marine kabler er det typisk at man innbefatter en hydrofon for å detektere tiden som den seismiske pulskilden befinner seg i vann. Dette signalet detekteres av vann-detekterings transduser 7, og kodes av multiplekser-, sampler- og holdekrets, samt A/D omformerkretsen 58; og overføres til fartøyet i det tredje data-ords posisjon som reagerer på den tredje undersøkelse av en skanne-syklus. Forskjellige andre statustilstander for en modul, noe som bl. a. kan omfatte kraftforsyningens spenningsnivå, kabeldybde og -temperatur, kan kodes og trasmitteres i den tredje ord-posisjon som svar på den sjette undersøkelse av en skanne-syklus.

Kommandosignalet fra opptegnings og styringssystemet 9 har en paritetsbit som kan befinne seg i bitposisjon 12, og kan selv være basert på bitposisjonene 1-11. Kommando-Teller Register og Dekoderkrets 48 kontrollerer om paritetsfeil finnes, og dersom en feil detekteres, vil et KOMMANDO-PARITETFEIL-signal, ført til paritetskontroll og statusregister 60, indikere en feil som da blir ført som en status bit til bussen 57.

I den foretrukne utførelse, som er nevnt her, kan en enkelt kabel ha en vilkårlig lengde fra 100 til 6000 meter, og kan dannes ved sammensetning av seksjoner på 100 meter. Systemet kan også brukes med flere kabler. Når tidskjemaet til den spesielt foretrukne utførelse som er nevnt her benyttes, kan opptil fire separate kabler benyttes. F. eks. blir, under en basis skanning, seks undersøkelseskommandoer sendt nedover langs kabelen i løpet av et intervall på ett halvt millisekund. En basisk skanning kan gjentas under det etter-følgende ene halve millisekund, eller alternativt kan en annen kabel benyttes, og en basisk skanning med seks undersøkelseskommandoer kan brukes for å gjenfinne data fra den andre kabelen under det andre halve millisekund.

I den foretrukne utførelse som er beskrevet her, blir undersøkelseskommandoer overført ved ti rammeintervaller, (dvs. hver 78.125 mikrosekund). Forutsatt at kablene ikke er mer enn ca. 3000 m lange, kan undersøkelseskommandoer overfø-res på den andre kabelen med en tidspunktforskyvning på fem rammer fra overføringen av undersøkelseskommandoen på den første kabelen, og de seismiske data-tog som returnerer fra kablene, vil ankomme ved den sentrale opptegningsenhet, på tidsmultipleks måte, uten overlapping av data. Alernativt kan et sett på seks undersøkelseskommandoer sendes på den første kabel ved ti ramme intervaller fulgt av overføring av seks undersøkelseskommandoer ved ti rammeintervaller på den andre kabelen. Data kan deretter gjenvinnes fra to kabler som kan være opp til ca. 6000 m lange, men da ved et samplingsintervall på ett millisekund. Ved å bruke en kombinasjon av disse to metoder, kan opp til fire kabler benyttes, idet et sett på seks undersøkelseskommandoer utsendt på" hver av de første to kabler ved en tidsforskyvning på fem rammer, fulgt av et sett på seks undersøkelseskommandoer sendt over den tredje og fjerde kabel, også med en forskyvning av overførin-gen på fem rammer. På denne måten kan data innhentes fra inntil fire kabler med et samplingsintervall på ett millisekund .

Ovenfor er oppfinnelsen beskrevet i form av utførelseseksempler. Mange alternative løsninger og modifika-sjoner kan tenkes innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse. Som eksempler på foretrukne eller fordelaktige utførel-ser, kan følgende nevnes:

- Det benyttes fem individuelle transmisjonsveier.

- Det benyttes optisk fiber som medium i en eller flere av transmisj onsveiene. - Signalene som detekteres av de seismiske sensorene omformes til digital form ved hjelp av kodekretser som arbeider med delta-modulas j onsprinsippet. - Likeledes kan alle eller enkelte av analog/digital-omformerene omfatte en kodekrets som arbeider etter delta-modulas j onsprinsippet. - Hver av de perifere enhetene kan omfatte to slike kodekretser som arbeider etter delta-modulasjonsprinsippet, og skiftregistret kan omfatte to skiftregistertrinn i hver perifer enhet. - Det kan benyttes klokkesignaler for å oppnå synkron drift av kodekretsene som arbeider etter delta-modulasjonsprinsippet og av skiftregistrene. - Skiftregisteret kan være fordelt langs kabelen slik at det romlig dekker en avstand på ca. 100 meter. - Dekodere kan også arbeide etter delta-modulasjonsprinsippet, og kan inneholde ett eller flere lavpassfiltre. - Når det gjelder bitorganiseringen i hver ramme, kan noen faste bitposisjoner benyttes for å identifisere kommandotypen, andre faste bitposisjoner kan benyttes for overføring av en kommandokode, og minst en ytterligere bitposisjon kan benyttes for overføring av digitale testsignaler.

Når det gjelder sperring og klargjøring av modulene, kan systemet være bygget opp som følger: - Hver modul kan inneholde mottagelsesanordninger for å motta kommandoer og for å videresende de mottatte kommandoene langs kabelen til en modul som er anbragt nedstrøms for modulen, - sperreanordninger som reagerer på en første kommando med å sperre for videresendelse av deretter mottatte kommandoer, samt - klargjøringsanordninger som reagerer på en andre kommando med å foreta en fornyet klargjøring av videreutsendelsen av etterfølgende mottatte kommandoer, slik at bare modulen som befinner seg nærmest den sentrale opptegningsenheten er i stand til å motta kommandoer som følger etter utsendelsen av den første kommando, mens en ekstra modul klargjøres til å motta kommandoer som følger etter utsendelsen av hver andre kommando.

Claims (15)

1. Innsamlingssystem for seismiske data omfattende en marin seismisk kabel (19a, 19b, 19c, 19d) tilpasset for sleping bak et fartøy (2), hvilken kabel omfatter flere i alt vesentlig identiske seksjoner (4), med flere seismiske sensorer anbragt langs hver kabelseksjon (4), og som dessuten omfatter: - en modul (6) i hver seksjon (4), tilpasset for mottagelse av seismiske data fra hver seismisk sensor i en seksjon (4) og overføring av disse seismiske data i digital form til en transmisj onsvei, - flere transmisjonsveier (23a, ..., 23e) som strekker seg langs kabelens lengde for å overføre data fra modulene (6) til en sentral opptegningsenhet (9), og - at hver modul (6) er oppkoblet for å føre de seismiske data fra en kabelseksjon (4) til én enkelt transmisjonsvei som svar på en undersøkelseskommando (25) fra den sentrale opptegningsenhet (9), idet de etter hverandre følgende moduler (6) langs kabelens lengde (19) er koblet til de mange transmisjonsveier (23) i et suksessivt gjentatt mønster, karakterisert ved at modulene er tilpasset for mottagelse av de seismiske data som sendes ut fra moduler som er koblet til samme transmisjonsvei som mottagermodulen og som er anbragt lenger fra den sentrale opptegningsenhet enn mottagelsesmodulen, og til å videreføre slike mottatte seismiske data samt sende ut lokale seismiske data langs samme transmisjonsvei til den sentrale opptegningsenhet (9).

2. Innsamlingssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at hver modul omfatter: - mottagelsesanordninger (102,104,106,108) for å motta data fra en datainnsamlingsmodul som befinner seg lenger fra den sentrale opptegningsenhet og for å videreutsende disse mottatte data langs den seismiske kabel mot den sentrale opptegningsenhet, - transmisjonsanordninger (118,120.122) for å utsende lokale data fra modulen sammen med nyutsendelser av videreførte data slik at de videreførte data og de lokale data danner en i alt vesentlig kontinuerlig strøm av transmisjonsdata, - sperreanordninger (94) som reagerer på et første kommando-signal fra den sentrale opptegningsenhet med å sperre utsendelse av lokale data, og - klargjøringsanordninger (96) som reagerer på et andre kommandosignal fra den sentrale opptegningsenhet og på et første styringssignal fra en tidligere klargjort modul med å tillate transmisjon av lokale data fra datainnsamlingsmodulen og for å føre et første styringssignal til en annen datainnsamlingsmodul.

3. Seismisk datainnsamlingssystem ifølge krav l eller 2, karakterisert ved at det omfatter: - en kabel med flere i alt vesentlig identiske moduler anbragt ved utvalgte steder langs kabelen for prosessering og formattering av seismiske data og for utsendelse av seismiske data til en sentral opptegningsenhet, - mottagelsesanordninger i hver modul for å motta oppstrøms seismiske data fra en modul som befinner seg oppstrøms for den mottagende modul og for å sende disse seismiske opp-strømsdata videre i nedstrøms retning, - transmisjonsanordninger i hver modul for å sende lokalt genererte seismiske data i nedstrøms retning, - sperreanordninger i hver modul, hvilke sperreanordninger reagerer på én enkelt transmisjon av et første kommandosignal fra den sentrale opptegningsenhet med å sperre transmisjonen av lokalt genererte seismiske data uten å hindre videresen-delsen av seismiske oppstrømsdata, - klargjøringsanordninger i hver modul som reagerer på et første styringssignal fra en modul som befinner seg oppstrøms og et andre kommandosignal fra den sentrale opptegningsenhet (9) med å klargjøre modulen for utsendelse av lokalt genererte seismiske data og for å tilføre et første styringssignal til en modul som befinner seg nedstrøms, idet den aktuelle modulen dermed klargjøres for utsendelse av lokalt genererte data som svar på hver på hverandre følgende transmisjon av det andre kommandosignal, og - klargjøringsanordninger i hver modul, hvilke klargjørings-anordninger reagerer på én enkelt transmisjon av et tredje kommandosignal fra den sentrale opptegningsenhet med å klar-gjøre transmisjon av lokalt genererte seismiske data fra hver modul som reaksjon på én enkelt transmisjon av det tredje kommandosignal.

4. innsamlingssystem for seismiske data ifølge krav 3, karakterisert ved at det dessuten omfatter: - sperreanordninger i hver modul hvilke sperreanordninger reagerer på én enkelt transmisjon av et fjerde kommandosignal fra den sentrale opptegningsenhet (9) med å sperre utsendelse av lokalt genererte seismiske data, - klargjøringsanordninger for fornyet klargjøring av hver modul som reaksjon på én enkelt transmisjon av et femte kommandosignal for påny å klargjøre transmisjon av lokalt genererte seismiske data, men bare fra moduler fra hvilke transmisjonen av lokalt genererte data tidligere er blitt klargjort som reaksjon på en transmisjon av et andre kommandos igna1, og - hvor hver modul i kabelen i hovedsak er identiske og hvor modulen som ligger lengst fra den sentrale opptegningsenhet (9) er tilpasset for å reagere på mottagelse av et andre kommandosignal slik at den alltid klargjør transmisjon av lokalt genererte data uten nærvær av det første styringssignal fra en modul i oppstrøms retning.

5. Innsamlingssystem ifølge krav l, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at det dessuten omfatter én enkelt transmisjonsvei (25) for kommandosignaler, for over-føring av kommandosignaler fra den sentrale opptegningsenhet (9) til modulene, og at modulene er adskilt med en forutbe-stemt avstand mellom hverandre for å muliggjøre tidsdelt multiplekset transmisjon av seismiske data på datatrans-misjonsveiene som reaksjon på detekteringen av en under-søkelseskommando overført fra den sentrale opptegningsenhet på transmisjonsveien (25) for kommandoer.

6. Innsamlingssystem ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at antall datatransmisjonsveier er heltallig og lik "n" og at modulene er koblet langs i det minste en del av kabelen til datatransmisjonsveier slik at hver n'te modul blir koblet til en bestemt av trans-mis jonsveiene, idet modulene er anbragt ved valgte posisjoner langs kabelen og tilpasset for å reagere på en undersøkelses-kommando fra den sentrale opptegningsenhet for tidsdelt multipleksing av overføringen av de seismiske data til den sentrale opptegningsenhet på hver n'te overføringsvei.

7. Innsamlingssystem ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6, hvilket system inneholder en anordning for organisering av data som skriver seg fra en seksjon i en seismisk kabel, karakterisert ved at det omfatter: - en dataformatterende og datatransmitterende modul, - flere perifere enheter fordelt langs seksjonen, hvor modulen omfatter en klokkegenerator for å generere en modulklokke som er synkronisert med et første klokkesignal mottatt fra den sentrale opptegningsenhet, og for utsendelse av et andre klokkesignal til periferenhetene og synkronisert med modulklokken, at hver perifer enhet omfatter en klokkegenerator for generering av et perifert klokkesignal som er synkronisert til det andre klokkesignal, en analog/digital-omformer for omforming av de detekterte seismiske signaler til digitale data, samt minst ett lagringsregister for mottagning av de digitale fra den analoge/digitale omformer; hvor - lagringsregistrene er innbyrdes sammenkoblet så de utgjør ett enkelt skiftregister som er utbredt gjennom flere perifere enheter og har et utgangssignal som er koblet til modulen for å overføre de digitale data fra hver av de mange perifere enheter til modulen, idet lagringsregistrene i hver individuell perifer enhet klokkestyres av klokkesignalet til den perifere enhet generert i den individuelle perifere enhet.

8. Innsamlingssystem ifølge krav 7, karakterisert ved at det omfatter feildetek-teringsanordninger i minst én av de perifere enheter for å detektere en feilfunksjon, samt sperreanordninger som reagerer på feildetekteringsanordningen med å sperre overføring av data fra den perifere enhet hvor feilen ble detektert til den dataformatterende og -transmitterende modul, og dessuten omfatter en feilsignalgenerator for å generere et feilsignal som indikerer detekteringen av en feil samt adderingsanord-ninger som reagerer på feilsignalet med å addere utfyllings-data for utfylling av posisjonene i skiftregisteret med erstatningsdata istedenfor data fra den perifere enhet hvor feilen ble detektert.

9. Innsamlingssystem for marine seismiske data ifølge krav 8, karakterisert ved at den dataf ormatterende og -transmitterende modul omfatter et FIR-(Finite Impulse Res-ponse) filter som reagerer på de digitale data fra de delta-modulerte kodekretser for desimering av disse digitale data.

10. Fremgangsmåte for drift av et innsamlingssystem for marine seismiske data fra en marin kabel (19a, 19b, 19c, 19d) tilpasset for sleping bak et fartøy (2), hvilken kabel omfatter flere i alt vesentlig identiske seksjoner (4) , med flere seismiske sensorer anbragt langs hver kabelseksjon (4), hvilket system dessuten omfatter flere dataformatterende og -transmitterende moduler fordelt langs kabelen samt flere perifere enheter tilforordnet hver dataformatterende og -transmitterende modul, der synkronisering av systemet skjer ved at et første signal overføres kontinuerlig fra en sentral opptegningsenhet til de dataformatterende og -transmitterende moduler, hvilket første signal omfatter et klokkesignal og kommandosignaler innenfor samme signalmønster, karakterisert ved at det foretas detektering av det første signal i hver av de dataformatterende og -transmitterende moduler og gjentatt transmisjon av det første signal til dataformatterende og -transmitterende moduler som befinner seg lenger borte fra den sentrale opptegningsenhet, - at avstanden mellom de dataformatterende og -transmitterende moduler på den ene side; og tidsforsinkelsen mellom mottagelse og fornyet utsendelse av det første signalet på den andre side; velges slik at det tillates tidsmultipleksing av datatransmisjonen fra de dataformatterende og -transmitterende moduler til den sentrale opptegningsenhet, - et andre signal sendes ut kontinuerlig fra hver av de dataformatterende og -transmitterende moduler til flere perifere enheter som er tilforordnet hver av de nevnte dataformatterende og -transmitterende moduler, idet det andre signalet omfatter et annet klokkesignal synkronisert med det første klokkesignal, - det genereres digitale seismiske data i de perifere enheter på en slik måte at de blir synkrone med det andre klokkesignal, - det overføres digitale data fra de perifere enheter til de formatterende og transmitterende moduler synkront med det andre klokkesignal, og - at formattering og transmitter ing av de digitale data fra de formatterende og transmitterende moduler til den sentrale opptegningsenhet foretas synkront med det første klokkesignal.

11. Fremgangsmåte for drift av et innsamlingssystem ifølge krav 10, karakterisert ved at organiseringen av data i en seksjon av den seismiske kabel for overføring til den sentrale opptegningsenhet (9) omfatter: - generering av et modul-klokkesignal for den dataformatterende og -transmitterende modul, hvilket klokkesignal er synkronisert med et første klokkesignal som mottas fra den sentrale opptegningsenhet og transmisjon av et andre klokkesignal synkronisert med det første klokkesignal til flere perifere enheter fordelt langs seksjonen, - generering av et klokkesignal for den perifere enhet synkronisert med det andre klokkesignal, - omforming av de detekterte seismiske signaler til digitale data og mottagelse av disse digitale data i lagringsregistrene i de perifere enheter, og - overføring av de digitale data fra hver av de mange perifere enheter til modulen ved å sammenkoble lagringsregistrene innbyrdes slik at det dannes ett eneste skiftregister som strekker seg gjennom de mange perife enheter i modulen og klokkestyring av disse lagringsregistrene i hver individuell perifer enhet med klokkesignalet til den perifere enhet, generert i den individuelle perifere enhet.

12. Fremgangsmåte for drift av et innsamlingssystem ifølge krav 10 eller 11, karakterisert ved at evalueringen av drifts-tilstanden for innsamlingssystemet for analoge data fra den marin seismiske kabel omfatter følgende trekk: - transmisjon av et digitalt signal fra den sentrale opptegningsenhet , - detektering av det digitale signalet i en dataformatterende og -transmitterende modul i kabelen og generering av et analogt signal som tilsvarer det transmitterte digitale signal, - tilførsel av det digitale signalet til innsamlingselementer for analoge data i den marine seismiske kabel for å generere et rekonstruert digitalt signal, - transmisjon av det rekonstruerte digitale signal til den sentrale opptegningsenhet for å evaluere de analoge datainn-samlende elementer, og eventuelt - utsendelse av de digitale signaler som ble transmittert fra den sentrale opptegningsenhet i form av utgangen fra en delta-modulert kodekrets, idet det tilsvarende analoge signal genereres ved å sende et digitalt signal gjennom en delta-modulert dekoderkrets.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at innsamlingselementene for de analoge data omfatter hydrof oner, en f orf orsterker og en analog/digital omformer koblet i serie, og at det analoge signalet føres selektivt enten til hydrofonene, til forforsterkeren eller til den analoge/digitale omformer, idet det analoge signalet fortrinnsvis blir likestrømskoblet, på selektiv måte, enten til hydrofonene, forforsterkeren eller den delta-modulerte kodekrets, mens det analoge testsignalet blir likestrømskoblet til hydrofonene og utgangssignalet fra hydrofonene blir likestrømskoblet til en f or forsterker.

14. Fremgangsmåte for drift av et innsamlingssystem ifølge et av kravene 10-13, karakterisert ved at evalueringen av drifts-forholdene til innsamlingssystemet for analoge data omfatter følgende trekk: - transmisjon av et digitalt testsignal fra en sentral opptegningsenhet, - detektering av det digitale testsignalet i en dataformatterende og -transmitterende modul i kabelen og generering av et analogt signal i overensstemmelse med det digitale testsignalet, og - selektivt å tilføre, enten det digitale testsignal eller det tilsvarende analoge signal til datainnsamlingselementer i den marine seismiske kabel for å evaluere driften av disse, - idet rammer som inneholder kommandosignaler overføres kontinuerlig fra den sentrale opptegningsenhet idet hver ramme omfatter flere sifre og minst ett av disse sifre omfatter det digitale testsignal, og - idet disse kommandorammer detekteres i rekkefølge og vide-resendes langs den seismiske kabel av flere dataformatterende og -transmitterende moduler.

15. Fremgangsmåte for drift av et innsamlingssystem ifølge et av kravene 10-14, karakterisert ved at testingen av innsamlingssystemet for marine seismiske data omfatter følgende trekk: - transmisjonen av lokalt genererte data fra alle datainnsamlingsmoduler sperres som reaksjon på et første kommando-signal som transmitteres fra en sentral opptegningsenhet, - transmisjonen av lokalt genererte data fra en valgt datainnsamlingsmodul klargjøres som svar på et annet kommandosignal, - de seismiske datainnsamlingsmoduler undersøkes med henblikk på å fremskaffe lokalt genererte data fra de utvalgte datainnsamlingsmoduler for evaulering, - seismiske datainnsamlingsmoduler som er anbragt etter hverandre langs kabelen klargjøres i tur og orden for over-føring av lokalt genererte, seismiske data ved en gjentatt transmisjon av det andre kommandosignal, og - datainnsamlingsmodulene som følger på hverandre undersøkes etter transmisjon av det andre kommandosignal for å fremskaffe lokalt genererte data fra de klargjorte seismiske datainnsamlingsmoduler for evaluering.