一种面向微震数据自适应采集率的GPS时间戳的调制和解析方法技术

一种面向微震数据自适应采集率的GPS时间戳的调制和解析方法，属于微震数据处理领域。本发明专利技术把校时与数据分离两个问题进行结合，将GPS校时数据同步调制到采集信号中。由于采集信号中含有校时信息，任意一段流都是有效数据，无需考虑文件起始等上下文相关性信息，当获取每段数据时间时找到该数据对应的脉冲并通过解码的方式解出其含有的时间戳。本发明专利技术通过上述技术方案，提供了一种高效低误差、使得多个台站时间的同步机制更加合理有效的面向微震数据自适应采集率的GPS时间戳的调制和解析方法。析方法。析方法。

【技术实现步骤摘要】
一种面向微震数据自适应采集率的GPS时间戳的调制和解析方法


[0001]本专利技术属于微震数据处理领域，特别是涉及到一种需要对数据的精确计时的设计，具体涉及一种面向微震数据的GPS时间戳的调制和解析。

技术介绍

[0002]微震监测技术是储层压裂过程中最及时、信息最丰富的监测手段，其实时、动态、连续的工作特点对于矿井作业信息的反馈非常重要。在对储层压裂裂缝扩展行为进行监测的过程中,通过震源机制的研究反演定位震源位置，确定裂缝的生成过程、裂缝方位、长度等信息，对于钻井的优化设计、压裂方案的改进、生产效率的提高等有着重要影响。随着矿山数字化，信息化的发展，微震监测技术在有岩爆或者冲击地压突出的矿山应用非常广泛。显然合理的矿山设计是控制岩爆的必要措施，但是，在矿山开采过程中开展微震监测则是矿山微震和岩爆的预测和控制的更重要的措施。微震监测中事件的最明显的一个特征是持续时间较短，一般只有零点几秒左右，一次微震事件的识别需要10台左右的微震采集设备，并且在微震识别中时间的同步对齐问题则更是重中之重，所以如何合理的控制多台设备的时间误差，保证微震信号的时效性是十分有必要的。
[0003]现存的微震数据时间的计算大多通过不断的系统校时，把时间存储在文件头部，通过偏移的方式获取对应波形数据的时间。网络要求很高，且计算量大，每一次获取时间都要经过大量计算网络一旦中断，需要重新获取，此种方法有很多问题：首先，文件中存储的第一条数据的时间的获取往往是通过系统的时间来获取，系统时间的获取往往会受到网络的影响，容易造成系统的时间错误。第二，无法做到随机任意位置获取数据时间，每当获取数据时间时，都要从头进行累加。最后，当数据量较大时，产生的误差，会越来越大，因为受到一些采集卡等硬件设施的固定微小误差时，但是通过大量的数据累加，容易将微小误差放大，造成较大的影响。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的问题，本专利技术提出一种面向微震数据的GPS时间戳的调制和解析方法是非常有必要的，此方法理论精度误差可达到微秒级别；并且采用了脉冲机制，将GPS的时间戳融入进数据流中，使得每一点，每一条数据都会有时间相对应，可获取随机数据的时间，计算每一数据的时间不需要通过累加的方式进行，具有高效低误差的优点，使得多个台站时间的同步机制更加合理有效。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]步骤1从GPS模块获取每一脉冲的授时，将脉冲的授时时间信息换算成十进制的时间戳的的形式，通过十进制的时间戳的形式换算为32位二进制的形式；
[0007]步骤2将32位的二进制时间戳编制成数据流的形式随同采集的信号流一起写入采集卡以及分析程序；
[0008]步骤3将32位的二进制通过宽窄电平的方式显式表现：将电压值20000左右的点视为电平值点，宽电平的电平值点二倍于窄电平电平值点；
[0009]步骤4在每个时间戳流的开头处写入一个脉冲位置，脉冲位置代表每个时间戳的精确位置；
[0010]步骤5将时间流数据融入到采集的数据流中：采集的数据流存储发送到计算端，需要所有数据解析出来；
[0011]步骤5
‑
1声明两个缓存区A、B，用来存储脉冲和时间戳的电平点；
[0012]步骤5
‑
2通过B缓冲区存储所有此时采集率下的宽窄电平的点数，然后除32得到宽电平和窄电平的中间阈值；
[0013]步骤5
‑
3判断脉冲的数据通道是否出现了电平点，如果出现，则通过B缓存区存储该电平点；如未出现，则继续进行判断是否出现电平点；
[0014]步骤5
‑
4当B缓存区不为空时，判断时间戳的数据通道是否出现了电平点，当出现了电平点，将此刻的电平点全部存储到A缓存区；当此电平点结束时，对A缓存区的点数进行计数，然后判断是否为宽电平和窄电平；
[0015]步骤5
‑
5经过其判断是否为宽电平和窄电平，如果为宽电平则存入一个1置为容器里，如果判断为窄电平，则存入一个0置为容器里面；
[0016]步骤5
‑
6通过以上步骤以此循环判断存储，如果容器为32位时，此时代表该32位的时间戳已经解析完毕，反之则继续执行步骤5
‑
5；
[0017]步骤5
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7将容器的时间戳数据遵循先进后出的原则进行输出，当输出完毕则得到了一个32位的二进制时间戳；
[0018]步骤5
‑
8当此时的时间戳解析完毕，将A与B的容器清空，等待下次时间戳的解析；
[0019]步骤6通过以上第5步的方法解析出脉冲的时间戳位置时，当想要求两个脉冲之间的点的时间时，只需要通过解析出的当前脉冲的时间然后通过叠加脉冲后的N个采集点数所需时间T，T＝1/采样率*N。
[0020]本专利技术创造的有益效果是：
[0021]本专利技术创造了自适应采集率的GPS时间戳的解析方法，解决了进行微震定位所需数据对时间的实时性要求比较高的特点，并且本专利技术可以自适应的适应不同的采集频率，即需要改变采集率时，本专利技术可以“即插即用”。
附图说明
[0022]图1为GPS编码解析时间戳流程图；
[0023]图2为矿区周围卫星部点图；
[0024]图3为时间戳和脉冲波形表示图；
[0025]图4为事件波形表示图；
[0026]图5为GPS时间戳解析图。
具体实施方式
[0027]步骤1从GPS模块获取每一脉冲的授时，将脉冲的授时时间信息换算成十进制的时间戳的的形式，通过十进制的时间戳的形式换算为32位二进制的形式。
[0028]步骤2将32位的二进制时间戳编制成数据流的形式随同采集的信号流一起写入采集卡以及分析程序。
[0029]步骤3将32位的二进制通过宽窄电平的方式显式表现：将电压值20000左右的点视为电平值点，宽电平的电平值点二倍于窄电平电平值点。
[0030]步骤4在每个时间戳流的开头处写入一个脉冲位置，脉冲位置代表每个时间戳的精确位置。
[0031]步骤5将时间流数据融入到采集的数据流中：采集的数据流存储发送到计算端，需要所有数据解析出来。
[0032]步骤5
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1声明两个缓存区A、B，用来存储脉冲和时间戳的电平点；
[0033]步骤5
‑
2通过B缓冲区存储所有此时采集率下的宽窄电平的点数，然后除32得到宽电平和窄电平的中间阈值；
[0034]步骤5
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3判断脉冲的数据通道是否出现了电平点，如果出现，则通过B缓存区存储该电平点；如未出现，则继续进行判断是否出现电平点；
[0035]步骤5
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4当B缓存区不为空时，判断时间戳的数据通道是否出现了电平点，当出现了电平点，将此刻的电平点全部存储到A缓存区；当此电平点结束时，对A缓存区的点数进行计数，然后判断是否为宽电平和窄电平；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向微震数据自适应采集率的GPS时间戳的调制和解析方法，其特征在于，其步骤为：步骤1从GPS模块获取每一脉冲的授时，将脉冲的授时时间信息换算成十进制的时间戳的的形式，通过十进制的时间戳的形式换算为32位二进制的形式；步骤2将32位的二进制时间戳编制成数据流的形式随同采集的信号流一起写入采集卡以及分析程序；步骤3将32位的二进制通过宽窄电平的方式显式表现：将电压值20000左右的点视为电平值点，宽电平的电平值点二倍于窄电平电平值点；步骤4在每个时间戳流的开头处写入一个脉冲位置，脉冲位置代表每个时间戳的精确位置；步骤5将时间流数据融入到采集的数据流中：采集的数据流存储发送到计算端，需要所有数据解析出来；步骤6通过以上第5步的方法解析出脉冲的时间戳位置时，当想要求两个脉冲之间的点的时间时，只需要通过解析出的当前脉冲的时间然后通过叠加脉冲后的N个采集点数所需时间T，T＝1/采样率*N。2.根据权利要求1所述的一种面向微震数据自适应采集率的GPS时间戳的调制和解析方法，其特征在于，步骤5中，具体方法为：步骤5
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1声明两个缓存区A、B，用来存储脉冲和时间戳的电平点；步骤5
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【专利技术属性】
技术研发人员：马技，李取港，丁琳琳，罗浩，胡树伟，苗宇，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：