[發明專利]多節點同步采集時間誤差的精確測量和校正方法及裝置

有效

• 申請號: 201110299503.X
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102508297A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 段發階;蔣佳佳;陳勁;何智剛;常宗杰;張超;華香凝
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01V1/36
• 分類號: G01V1/36;G01V13/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種多節點同步采集時間誤差的精確測量和校正裝置，應用于拖纜采集系統，拖纜采集系統主要包括控制與處理中心、數據預處理模塊、采集節點，控制與處理中心產生主時鐘，其特征是，所述裝置構成為延時測量模塊DMM、延時校正模塊DCM_i，i＝1，2，…，n，表示第i個采集節點，延時測量模塊DMM設置在數據預處理模塊中，延時校正模塊DCM_i設置在相應的第i個采集節點中：

延時測量模塊DMM用于：(1)采用內同步的方式將主時鐘信號調制到命令數據流中，并通過信號線向各個采集節點傳輸；(2)測量模塊DMM發出一個用于測量傳輸延時的特征信號，然后記錄并保存下此特征信號經過所有采集節點后，被回傳到延時測量模塊DMM的時間；(3)完成傳輸延時校正量的運算過程；(4)采用異步通信的方式將傳輸延時校正量傳輸到各個對應的節點中；(5)實現上行信號驅動器的使能與非使能的工作狀態；

延時校正模塊DCM_i主要完成以下功能：(1)接收同步信息和命令數據；(2)命令解碼及控制；(3)延時校正量的接收及傳輸延時的校正。

延時測量模塊DMM中設置有定時器、計算模塊，首先由延時測量模塊DMM在t₀時刻發送出一個特征信號，并與此同時，啟動延時測量模塊DMM中的計時器開始計時，采集節點i，i＝1，2，…，n，接收到這個特征信號后，將此特征信號傳回到延時測量模塊DMM中，當延時測量模塊DMM接收到此被傳回的特征信號時，記下所對應的時刻，然后通過計算模塊進行相應的數學運算，計算出傳輸延時量Δt_i。

延時校正模塊DCM_i，當第i個節點接收到上傳地震數據命令后，i＝1，2，…，n，啟動延時校正模塊DCM_i進行Δt_n-Δt_i時間量的延時，然后通過信號線啟動自身采集節點中地震數據的傳送過程，最后一個節點接收到上傳地震數據命令的延時為Δt_n，Δt_i表示從延時測量模塊DMM發出特征信號到此特征信號被傳回至延時測量模塊DMM所產生的傳輸延時量。

2.一種多節點同步采集時間誤差的精確測量和校正方法，其特征是，借助于權1所述裝置實現，并包括下列步驟：

第一步是確定特征信號的信號形式：信號被命名為Signal_g，其中Signal_g被設置成周期T_Sg為無窮大，具有20ns正脈寬的單極性矩形波信號；

第二步是詳細敘述信號由延時測量模塊DMM傳送到各個采集節點所產生的傳輸延時的測量過程：

在延時測量模塊DMM中設置有一個時鐘周期為T_CLK的計數器CTer，延時測量模塊DMM在t₀時刻啟動CTer開始計數，并同時發出Signal_g信號，延時校正模塊DCM_1接收到Signal_g后，一方面將Signal_g信號傳向第2個節點，另一方面將Signal_g信號進行時長為TT的延時后，傳回至延時測量模塊DMM，當延時測量模塊DMM檢測到被第1個節點回傳的Signal_g時，保存計數器的計數值CTer_t_1；依此類推，當延時測量模塊DMM檢測到被第i個節點回傳的Signal_g時，保存計數器的計數值CTer_t_i；假設Signal_g信號從延時測量模塊DMM傳送到第i個節點由FPGA內部邏輯產生的總的傳輸延時為T_{Di_T}，且假設Signal_g信號從第i個節點回傳到延時測量模塊DMM中由FPGA內部邏輯產生的總的傳輸延時為T_{iD_T}，則Signal_g信號從延時測量模塊DMM傳送到第i個節點傳輸延時為：

Δti=CTer_t_i×TCLK+TDi_T-TiD_T2;]]>

第三步是所有采集節點傳輸延時的校正過程：

通過上述延時校正方法可知，各個采集節點的延時校正量T_i為：

Ti=Δtn-Δti=tn-t=(CTer_t_n-CTer_t_i)2]]>

延時測量模塊DMM通過上式，計算出各個節點的延時時間校正量T_i，假設節點i的節點地址為address_i，i＝1，2，…，則延時測量模塊DMM采用點對點的異步通信方式將各個節點的延時校正量T_i傳送到各個對應節點地址的采集節點中。