一种勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法技术

本发明专利技术提供一种勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法，其为具有自学习功能的时钟漂移补偿方法，该方法用于补偿由于晶体振荡器频点漂移对仪器系统时钟精度的影响；所述方法包括钟差学习和时钟钟差校正两部分功能；其中钟差学习功能提供动态检验工作状态时的时钟频差的依据；时钟钟差校正功能则实时的对工作中的节点式海底地震仪时钟进行监控，保证节点式海底地震仪的守时精度在正负一个采样间隔内。本发明专利技术解决了普通晶体振荡器频点随外界因素变化较大而导致的时钟校正困难的问题，并具有轻量级、易于移植的特点。

Real time clock difference correction method for exploration instrument

The present invention provides a real-time clock exploration instrument with the poor correction method, the clock drift compensation method with self-learning function, this method is used to compensate the influence of crystal oscillator frequency drift on clock precision instrument system; the method includes clock error and clock error correction learning functions of two parts; the bell poor learning function of clock frequency to provide dynamic inspection work state of the poor basis; the clock error correction function for real-time monitoring of the node type OBS clock, ensure node type OBS is within a time interval sampling. The invention solves the problem that the frequency correction of the common crystal oscillator frequency point with the external factors is difficult, and has the characteristics of light weight and portability.

【技术实现步骤摘要】
一种勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法
本专利技术属于地球物理测量领域，具体属于海洋地球物理勘测仪器领域，其涉及一种勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法，该方法适用并依托于节点式海底地震仪的采集控制设备。
技术介绍
时间服务是很多地球物理观测方法中的一个极为重要的内容。时间同步的测量精度直接影响到观测记录的质量，是数据分析和反演工作所需的极有价值的数据。特别在地震勘探中，地震波到达的绝对时间及其测量的精度，是进行震相分析和确定震源位置的重要依据。而时间服务的优劣首先取决于所使用的地球物理仪器中的时钟服务。现有提供较高精度时钟基准的技术中，常用的有两种方案，其一是使用外部时间设备提供基准，其二是使用仪器内部使用高精度的晶体振荡器。在第一种方案中，使用外部时间设备方案存在着挂载额外设备、功耗增大、体积增大等技术问题。这种方案会增加野外施工的工作量，也无法适用在高原、深海甚至太空等恶劣工作环境下的地震数据采集工作。在第二种方案中，使用高精度的晶体振荡器方案有着体积大、价格高昂、高功耗等技术问题，而且并不能根本解决仪器设备时间钟差问题。现实存在的技术障碍是，海底地震仪因为需要工作在恶劣的海底环境中，需要比一般地震仪器在功耗、体积、时间精度上有更高的要求。因而上述两种技术方案均不能很好地融合到海底地震仪中，而在现有技术资料公开的仅仅是一种或某种技术构思或理论设想，并没有真正投入到实际现场应用中；而国外对我国采用该类技术封锁，致使我国投入重大科研资金并列入国家重大科研计划进行科研攻关。
技术实现思路
为了解决上述问题，本申请人依托于国家重大仪器装备计划，投入巨大科研力量及资金，经过多次设计和研究，针对现有技术的不足及问题，本专利技术提出一种勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法。此方法依托于节点式海底地震仪采集控制设备，在不增加仪器负担前提下，有效提高了仪器守时精度的方法。同时，本专利技术依托于节点式海底地震仪(GOBS)，并在其核心采集控制装置上实现。依据本专利技术的技术方案，提供一种勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法，其为具有自学习功能的时钟漂移补偿方法，该方法用于补偿由于晶体振荡器频点漂移对仪器系统时钟精度的影响；所述方法包括了钟差学习和时钟钟差校正两部分功能；其中钟差学习功能提供了动态检验工作状态时的时钟频差的依据；时钟钟差校正功能则实时的对工作中的节点式海底地震仪时钟进行监控，保证节点式海底地震仪的守时精度在正负一个采样间隔内。所述的勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法依托于节点式海底地震仪的采集控制设备实现。节点式海底地震仪控制采集装置包括ARM单片机及核心电路①、A/D电路②、检波器和前置电路③、温度/姿态传感器模块④和GPS时钟模块⑤。其中ARM单片机及外围电路①用来作为节点式海底地震仪核心的控制模块，完成对A/D电路②、检波器和前置电路③、温度/姿态传感器模块④和GPS时钟模块⑤的交互功能，获取地震数据，结合当前节点式海底地震仪工作状态对数据进行格式化的存储。进一步地，所述勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法包括钟差学习和时钟钟差校正两个部分，其中时钟钟差校正部分又分为了自动校正和模拟校正两种校正方式。优选地，有稳定的时钟源作为基准时，钟差学习功能开启，时钟钟差校正功能进入自动校正状态；没有时钟源作为基准时，钟差学习功能挂起，时钟钟差校正进入模拟校正状态，勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法会根据钟差学习得到的相对偏差对电路时钟以及数据采集部分进行校正补偿；勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法可以根据仪器GPS是否能提供时钟基准源而切换工作状态。另外地，在有稳定的秒脉冲时钟基准源时，时钟校正进入自动校正状态，此自动校正状态下捕捉每次秒脉冲时的计时器TC值，计算得到钟差t，当钟差的绝对值|t|大于节点式海底地震仪采样间隔ΔT时，定时器重启，节点式海底地震仪时钟根据钟差t进行秒位进位操作；当节点式海底地震仪没有稳定秒脉冲时钟基准源时，时钟钟差校正进入模拟校正状态，模拟校正状态下使用钟差学习功能求得的温度-钟差键值对表Δt(c)对节点式海底地震仪的钟差累积现象进行模拟；每第N(N>1)次定时器匹配中断时，获取当前工作温度值c，计算模拟累积钟差。进一步地，实施所述方法所依托的节点式海底地震仪具有数据采集、获取工作温度和GPS时间的功能。更进一步地，在检测到有稳定的秒脉冲时钟基准源时此功能开启；获取节点式海底地震仪当前工作温度C；每经过N(N>1)次秒脉冲，计算一次钟差，并计算一次本次与上一次计算得到值的差值。相比现有技术，本专利技术的勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法具有以下技术优势：1、本专利技术所述的实时时钟钟差校正方法，可以让节点式海底地震仪在使用低精度晶体振荡器的情况下拥有较高的守时精度，同时降低了节点式海底地震仪功耗和成本。2、本专利技术所述的实时时钟钟差校正方法，通过自学习动态的方式解决了晶体振荡器受外界和自身老化导致的频率漂移问题。3、本专利技术所述的实时时钟钟差校正方法，可以提供节点式海底地震仪在总工作时间内维持时钟在正负一个采样间隔的守时精度。附图简要说明图1是依据本专利技术的节点式海底地震仪采集控制设备结构示意图；图2是本专利技术所使用的ARM主芯片外围SRAM电路图；图3是本专利技术所使用的ARM主芯片外围FLASH电路图；图4是本专利技术所使用的ARM主芯片外围TFCard电路图；图5是依据本专利技术的自学习钟差校正方法状态机示意图；图6是节点式海底地震仪工作流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供的勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法为一种有自学习功能的时钟漂移补偿方法，该方法用于补偿由于晶体振荡器频点漂移对节点式海底地震仪系统时钟精度的影响。该方法所依托于节点式海底地震仪的采集控制设备实现。下文将会分为节点式海底地震仪采集控制设备和钟差校正方法两部分详细说明。一、实施本专利技术方法所依托实现的海底地震仪采集控制装置。图1为本专利技术的自学习钟差校正方法所依托的节点式海底地震仪控制采集装置的结构图，节点式海底地震仪控制采集装置包括ARM单片机及核心电路①、A/D电路②、检波器和前置电路③、温度/姿态传感器模块④和GPS时钟模块⑤。1)ARM单片机及外围电路①用来作为节点式海底地震仪核心的控制模块，完成对A/D电路②、检波器和前置电路③、温度/姿态传感器模块④和GPS时钟模块⑤等模块的交互功能，获取地震数据，结合当前节点式海底地震仪工作状态对数据进行格式化的存储。主控ARM芯片为NXP公司ARMCortex-M3内核的LPC1778微控制器，外围电路扩展了128KB片外SDRAM、4MB的SPI-Flash、LAN收发器LAN8720、MicroSD卡卡座。主芯片通过与外围电路交互实现控制器的最小系统，功能包括与其他电路模块交互、网络串口通信、数据存储功能等功能。数据存储采用数码相机和播放机上广泛采用的SD(SecureDigital)卡，具有统一接口，容量从16G扩展到32G，并克服了传统磁盘介质对工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法，其特征在于，其为具有自学习功能的时钟漂移补偿方法，该方法用于补偿由于晶体振荡器频点漂移对仪器系统时钟精度的影响；所述方法包括钟差学习和时钟钟差校正两部分功能；其中钟差学习功能提供动态检验工作状态时的时钟频差的依据；时钟钟差校正功能则实时对工作中的节点式海底地震仪时钟进行监控，保证节点式海底地震仪的守时精度在正负一个采样间隔内。

【技术特征摘要】
1.一种勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法，其特征在于，其为具有自学习功能的时钟漂移补偿方法，该方法用于补偿由于晶体振荡器频点漂移对仪器系统时钟精度的影响；所述方法包括钟差学习和时钟钟差校正两部分功能；其中钟差学习功能提供动态检验工作状态时的时钟频差的依据；时钟钟差校正功能则实时对工作中的节点式海底地震仪时钟进行监控，保证节点式海底地震仪的守时精度在正负一个采样间隔内。2.依据权利要求1所述的勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法，其特征在于，所述方法依托于节点式海底地震仪的采集控制设备实现。3.依据权利要求2所述的勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法，其特征在于，节点式海底地震仪控制采集装置包括ARM单片机及核心电路①、A/D电路②、检波器和前置电路③、温度/姿态传感器模块④和GPS时钟模块⑤。4.依据权利要求3所述的勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法，其特征在于，ARM单片机及外围电路①用作节点式海底地震仪核心的控制模块，完成对A/D电路②、检波器和前置电路③、温度/姿态传感器模块④和GPS时钟模块⑤的交互，获取地震数据，结合当前节点式海底地震仪工作状态对数据进行格式化的存储。5.依据权利要求1所述的勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法，其特征在于，勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法包括钟差学习和时钟钟差校正两个部分，其中时钟钟差校正部分又分为自动校正和模拟校正两种校正方式。6.依据权利要求5所述的勘探仪器用的实时时钟钟差校正方法，其特征在于，有稳定的时钟源作为基准时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李少卿，游庆瑜，徐锡强，赵建阳，许晴，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11