[发明专利]一种地震仪采集数据时钟的方法及装置

说明书

本发明提供的地震仪采集数据时钟的方法及装置，对获取的水声时标信号进行带通滤波，获得滤波后的水声时标信号，对滤波后的水声时标信号进行分数阶傅里叶变换计算水声时标信号的最优旋转角；对滤波后的水声时标信号进行截取，获得每次水声时标信号到时最大振幅，利用每两次水声时标信号最大振幅偏差确定该间隔时刻内地震仪内部时钟偏差；根据内部时钟偏差对采集数据进行重采样校正，得到时钟同步数据，本发明将具有大时宽带宽乘积的线性调频信号，作为一种脉冲压缩信号应用在水声时标信号中克服海洋环境的复杂性和多径效应的影响，通过多次定时的发射线性调频信号，从而对单一频点的干扰进行抑制，在远距离情况下保证了信号具有更好的性噪比。

技术领域

本发明涉及海底地球物理探测技术领域，特别涉及一种地震仪采集数据时钟的方法及装置。

背景技术

海底地球物理探测装备，特别是海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer，简称OBS)、海底地震采集节点(OBN)在海上作业往往需要多台甚至上百台仪器同时作业，而每台仪器都是独立的进行采集作业，由于电磁波在海水中迅速衰减，海底设备无法接收GPS时钟信号，海上作业前海底探测设备只能在投放前以及回收后进行GPS的对钟操作，仪器下海后一直依靠内部的时钟进行计时采集数据，因此内部的时钟精度成为影响采集数据精确性的关键条件，目前美国FairField公司采用每台OBN均配备高精度的原子钟作为内部时钟以实现多台设备的高精度时钟同步采集做业，但高精度原子钟功耗远高于常规晶振，每台OBN均采用原子钟将导致设备留海作业时间大打折扣，并且原子钟费用高昂不利于工程化应用。

专利ZL201611213350.1提出了一种海底地球物理勘探用仪器的时钟同步设备及方法，利用水声发射装置发射高精度时钟信号作为海底探测仪器用时钟同步方法，在水声发射装置和海底探测仪器投放前会通过GPS的PPS信号对发射装置中的原子钟以及海底探测仪器内部的时钟进行驯服和修正，形成仪器运行的基准时钟使其保证双方初始时间一致，投放后水声发射装置在海底发射固定长度的水声同步信号，海底探测仪器将采集到该信号保存下来，回收后利用上位机通过对发射的12kHZ的水声脉冲信号进行幅频特性分析，通过判断振幅最大值确定信号到时得到仪器时间偏差后进行时钟校正。但是在实际应用中一方面由于水声信号具有强烈的时变、空变以及海洋环境的复杂性和多径效应等影响，单频信号随着距离增大微弱目标信号经常淹没在混响和噪声中，而且多普勒频移效应明显，信号性噪比低、工作距离短等缺点。另一方面水声信号识别上利用传统的离散傅立叶变换(DiscreteFourier Transform，DFT)分析方法只能提供信号经变换后在单一域(时域或频域)内的整体特征信息，并没有包括信号的全部有用信号，只适于分析确定性信号和平稳信号。而对于海洋多复杂的环境，单一频点信号往往被噪声干扰，利用该方式很难提取到准确的信号到时信息。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种抗干扰高精度的地震仪采集数据时钟精度的方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一方面，本发明提供了一种地震仪采集数据时钟的方法，包括下述步骤：

获取水声时标信号；

对所述水声时标信号进行带通滤波，获得滤波后的水声时标信号；

对滤波后的水声时标信号进行分数阶傅里叶变换计算水声时标信号的最优旋转角；

对滤波后的水声时标信号进行截取，利用所述最优旋转角依次进行分数阶傅里叶变换，获得每次水声时标信号到时最大振幅；

利用每两次所述水声时标信号最大振幅偏差确定该间隔时刻内地震仪内部时钟偏差；

根据所述的内部时钟偏差对采集数据进行重采样校正，得到时钟同步数据。

在一些较佳的实施例中，在获取水声时标信号的步骤中，具体包括：