[发明专利]GPU/CPU协同方式可控震源数据相关处理设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地震勘探数据预处理方法，特别是涉及一种GPU/CPU协同方式可控震源数据相关处理设备及方法。

技术背景

1、可控震源采集技术发展现状及对地震勘探仪器的相关要求

随着地震勘探技术的发展和环保的要求日益提高，可控震源在地震勘探中使用越来越广泛，但与脉冲资源相比，使用可控震源往往意味着野外作业时间的大大增加。为满足尽可能高密度的采样并同时降低勘探成本的要求必须尽可能的提高可控震源的采集效率，缩短野外作业时间。目前利用可控震源采集较常用的技术有可控震源交替扫描，滑动扫描，单台震源独立工作模式(ISS)，多组滑动多套相隔一定距离同步技术(DSSS)、高保真可控震源采集技术等。这些可控震源的采集技术在方法原理和实现过程上不尽相同，但共同点都需要采集仪器对地震信号进行长时间、大数据量的实时记录，同时采集仪器需要有快速的数据处理能力以便对可控震源的原始记录进行叠前或叠后相关甚至从多组震源的相干记录中分离出单台震源的记录。以高保真可控震源采集技术(HFVS)为例：HFVS技术是以采集到的每台震源实际运动的信号来进行数据反演，替代了传统的以参考信号进行的互相关处理，从而有效地减少了谐波畸变对地震资料品质的影响。同时由于HFVS采集采用多台震源同时激发，而且具有将多台震源采集的记录分离为单台震源激发记录的特有分离技术。但由于目前的地震采集系统对可控震源数据的处理方式和处理能力的限制，采集数据的分离是在室内完成的，现场仪器记录的是未相关记录，而且现场仪器记录的数据量将是常规地震采集的10～20倍，数据量巨大。大大浪费了磁带，磁盘存储空间并影响了勘探效率。总之，可控震源技术的发展对地震采集仪器的实时处理能力提出了迫切的要求：海量的数据管理、快速的运算速度、相应的去噪处理和相应的数据分离模块。

2、目前常用地震仪的可控震源数据相关处理现状

目前较常用的地震采集仪器对可控震源的数据进行处理(相关、叠加)通常采用两种模式进行：1、数据传送至服务器，由服务器中的软件进行。2、在采集系统上加入DSP模块，由DSP进行处理后再传入服务器。目前地震仪的实时带道指仪器在采集周期内可将所有采样数据传回至仪器中心记录单元，而数据的处理工作(解编、解压缩或可控震源的数据处理)和磁盘、磁带记录可以在上次震动的采集周期结束与下次震动开始的时间间隔内完成。如果两次震动之间的时间间隔过短则会有越来越多的数据在内存单元等待处理。采集时间越长，道数越多，采样点越密则需要进行处理的数据量越多，在处理和记录速度无法较好解决的情况下只有不断延长两次震动之间的间隔，减慢了施工的效率。显而易见，在整个地震采集系统中加入一个速度尽可能快的数据处理单元是地震采集仪器往更高施工效率方向发展的一个必须的且行之有效的方案。

3、图形处理器(GPU)在数值计算方面的进展及GPU/CPU混合计算技术的应用

GPU(图形处理器)的原始功能是用于图形加速处理，以减少图形处理对CPU的依赖。今天，GPU已经不再局限于3D图形处理了，GPU通用计算技术发展已经引起业界不少的关注，事实也证明在浮点运算、并行计算等部分计算方面，GPU可以提供数十倍乃至于上百倍于CPU的性能。现在用于计算的GPU被称为“大规模多线程并行处理器”或叫GPU计算机。目前，GPU计算已经在石油勘探、天文、气象等很多行业上比较成熟的使用，并且已经是高性能科学计算的引领方向。GPU通用计算方面的标准目前有OPEN CL、CUDA、ATI STREAM等。使用这些并行编程标准软件开发人员可以快速的开发出可以在GPU上进行并行计算的计算机程序。GPU计算有着逻辑运算等方面的计算缺陷，而GPU/CPU协同并行计算是指在硬件上将GPU和CPU两种不同架构的处理器结合在一起，在应用程序中由CPU负责执行顺序型的代码和逻辑运算，而由GPU来负责密集型的并行计算，CPU和GPU各司其职，大幅度提高总体的计算效能。总之GPU在各行业的应用都带来了惊人效果，它大大提高了计算效能，同时节省了硬件成本和能源使用，是一场数据计算的革命。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种GPU/CPU协同方式可控震源数据相关处理设备，本发明目的还在于在该设备上实施的数据相关处理方法。