專利名稱：一種地質(zhì)信息勘探方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地質(zhì)信息勘探方法，特別涉及一種基于擴(kuò)頻技術(shù)和相關(guān)接收的地 質(zhì)信息勘探方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探一般都是使用微震勘探方法。它是根據(jù)彈性力學(xué)原理，當(dāng)豎向激 振力作用于均質(zhì)地基表面時(shí)，地基表面和內(nèi)部由近及遠(yuǎn)產(chǎn)生彈性波的傳播現(xiàn)象，其中包括 壓縮變形產(chǎn)生的縱波(P波)和剪切變形產(chǎn)生的橫波(S波)，當(dāng)這兩種波耦合時(shí)生成大量 的瑞雷波(R波)。人們常采用更容易實(shí)測的R波速度來確定地基的S波速度。根據(jù)半長 波理論可知，所測量的瑞雷波的平均速度可以認(rèn)為是1/2波長深度處介質(zhì)的平均彈性參 數(shù)，該特性為利用瑞雷波進(jìn)行地質(zhì)勘探提供了理論依據(jù)。瑞雷波測試包括在介質(zhì)表面采用 不同大小的振源進(jìn)行激振，并在其他的兩點(diǎn)或更多測試點(diǎn)布置傳感器，接收由振源傳播過 來的振動(dòng)信號。傳感器的布置一般采用與振源成一條直線或圍繞振源成輻射狀排列。在直 線型分布測試中，測試工點(diǎn)與振源之間的距離以及傳感器之間的距離需保持相等。采用小 錘激振時(shí)，產(chǎn)生的主要是高頻信號，宜采用較小的間距布置傳感器，采用大錘激振時(shí)，產(chǎn)生 的主要是低頻信號，宜采用較大的間距布置傳感器。不同大小的激振源所產(chǎn)生的瑞雷波波長和波速都不一樣，能量較小的激振源主要 產(chǎn)生高頻信號，波長較短，反映的是淺層土的特性，而能量較大的激振源主要產(chǎn)生低頻信 號，波長較長，反映了較深土層的特性。對采集的時(shí)域信號進(jìn)行相關(guān)分析得到兩信號在頻域 內(nèi)相干系數(shù)和相位差，隨后采用瑞雷波波速計(jì)算公式可以得到測試工點(diǎn)瑞雷波波長與波速 關(guān)系的實(shí)測頻散曲線，最后采用程序?qū)?shí)測頻散曲線進(jìn)行擬合可以得到一條隨不同深度變 化的剪切波波速曲線，曲線拐彎處為地層分界面。剪切波的波速能反映地基的物理特性，根 據(jù)不同深度土層的剪切波波速分布可以反求得到各土層的物理特性。由于彈性波傳播媒質(zhì)為分層大地，其傳播過程中干擾嚴(yán)重，傳輸環(huán)境惡劣，導(dǎo)致信 號衰減大，接收點(diǎn)信號微弱，信噪比低，弱信號接收困難，勘探的可靠性低，所以傳統(tǒng)的地質(zhì) 勘探方法存在較多問題。具體來說，關(guān)于實(shí)測面波頻散曲線的“Z”字現(xiàn)象，從理論模型的解 析中還不能精確解釋，而且傳統(tǒng)的微震勘探方法測試深度相對較淺。當(dāng)測試深度加大時(shí)，振 源信號就必須具有足夠的低頻信號功率，目前技術(shù)尚難滿足此要求。擴(kuò)頻技術(shù)的一個(gè)最為主要的特點(diǎn)是用帶寬換取接收增益。在發(fā)送端，將一個(gè)足夠 長的序列碼調(diào)制到載波上，獲得很高的編碼增益，將已調(diào)波放大后發(fā)送；在接收端，利用序 列碼進(jìn)行相關(guān)接收。擴(kuò)頻技術(shù)的一個(gè)重要特征就是大大提高了接收機(jī)的接收能力。在現(xiàn)代 通信系統(tǒng)中采用的擴(kuò)頻通信方式，具有良好的抗干擾能力，而且頻譜的密度比較低，對于信 息勘探的彈性波非常合適，另外擴(kuò)頻通信方式具有高分辨率測距，產(chǎn)生長周期偽隨機(jī)碼，用 于克服測量距離較大，反射信號微弱，接收比較困難的難題。因此，本發(fā)明我們將擴(kuò)頻技術(shù) 應(yīng)用于信息勘探中。在地質(zhì)勘探中，隨著信號傳輸距離的增大，反射信號會變?nèi)?，也就是說在接收點(diǎn)處得到的信號非常微弱，為了解決這一難題，就必須要加大發(fā)射信號的功率，但是增大脈沖信 號的峰值功率，通常會受到設(shè)備與器件的限制，加大信號的脈沖寬度，又會降低分辨率，因 此在本發(fā)明中我們采用擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻碼序列的長度決定了系統(tǒng)的最大不模糊距離，而擴(kuò)頻 碼序列的速率(或碼元寬度)決定了系統(tǒng)的分辨率，所以只需要產(chǎn)生長周期高速率的偽隨 機(jī)碼，就可以解決這個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用擴(kuò)頻技術(shù)和相關(guān)檢測原理來進(jìn)行地質(zhì)信息勘探 的方法。這種地質(zhì)信息勘探方法在發(fā)射的彈性波中攜帶足夠碼長的擴(kuò)頻信息進(jìn)行探測，解 決了大地干擾對信息傳遞的不良影響和信道衰落的問題；使用彈性波作為探測信號的載 波，與電磁波相比，低頻彈性波在地殼中傳輸衰減相對較小，有優(yōu)良的載波特性和穿透能 力；在接收端進(jìn)行相關(guān)檢測和接收，解決了接收點(diǎn)因?yàn)樾盘栁⑷?、信噪比低和信道干擾造成 的信號難以接收和通信不可靠的問題。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)解決方案是一種地質(zhì)信息勘探方法，包括以下步驟
(1)選擇特定序列碼，將該序列碼處理后擴(kuò)頻調(diào)制到低頻載波信號上，并對已調(diào)載 波信號進(jìn)行放大；(2)根據(jù)上述步驟(1)放大后的電信號由揚(yáng)聲器(彈性波發(fā)射天線)轉(zhuǎn)化為包含 一定勘探信息的彈性波耦合到大地信道中進(jìn)行傳輸；(3)根據(jù)上述步驟(2)經(jīng)過大地傳播和各個(gè)地層交界面反射后不同路徑的彈性波 信號由拾音器(彈性波接收天線)進(jìn)行接收，把得到的彈性波信號再轉(zhuǎn)化為電信號；(4)根據(jù)上述步驟(3)得到的電信號使用選頻濾波器去除噪聲和干擾，并采用均 衡處理，利用步驟(1)特定序列碼通過多個(gè)濾波器進(jìn)行檢測和接收；(5)根據(jù)上述步驟(4)檢測和接收得到的電信號進(jìn)行頻譜分析，通過信道估計(jì)算 法算出大地信道的頻率響應(yīng)，從而找到彈性波信號在大地中的傳輸頻段；(6)根據(jù)上述步驟(4)檢測和接收得到的電信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，應(yīng)用合適的 多徑時(shí)延的估計(jì)算法和均衡算法；(7)根據(jù)上述步驟(5)和(6)所得的信息經(jīng)微機(jī)數(shù)據(jù)處理和融合后，根據(jù)多徑時(shí)延 的估計(jì)算法和均衡算法得出信號的多徑時(shí)延、信號能量、噪聲能量和信噪比參數(shù)；上述方法還包括步驟(8)根據(jù)步驟(7)得到的參數(shù)，依據(jù)地質(zhì)勘探原理分析地層 分界情況，并反求得到各地層的物理特性。上述步驟(1)特定序列碼由PN碼(偽隨機(jī)碼)與編碼數(shù)據(jù)信號進(jìn)行模二加(異 或運(yùn)算)，產(chǎn)生一擴(kuò)頻序列，用擴(kuò)頻序列去調(diào)制低頻載波信號；步驟(4)用與步驟(1)相同 且周期相同的偽隨機(jī)碼對電信號進(jìn)行解擴(kuò)，由于兩偽隨機(jī)碼的相關(guān)系數(shù)為1，可以完全正確 地檢測發(fā)送端發(fā)送的信號，而干擾和噪聲由于與上述偽隨機(jī)碼不相同，在解調(diào)時(shí)被極大地 降低，該步驟(4)能夠正確計(jì)算低頻載波信號由發(fā)送到達(dá)接收的傳輸時(shí)間。上述步驟(4)通過多個(gè)濾波器對多徑信號進(jìn)行檢測，區(qū)分各個(gè)多徑信號，得到不 同路徑信號傳輸時(shí)間。本發(fā)明的有益效果
在勘測信息的發(fā)射端，采用擴(kuò)頻方式，在信息中加入選定隨機(jī)序列，并用彈性波作 為載波進(jìn)行勘測信息的傳輸。用擴(kuò)頻方式在彈性波中加入所需的探測信息，用增大隨機(jī)序 列碼長度和碼片周期的方法來取代探測所需的發(fā)射功率，使傳統(tǒng)的微震勘探中存在的由于 激振源功率難以滿足導(dǎo)致傳輸距離短和信號微弱問題得以解決。在大地媒質(zhì)表面使用揚(yáng)聲器將電磁波轉(zhuǎn)換為更適于在大地信道中傳播的彈性波 進(jìn)行傳遞，解決了電磁波在穿透地層時(shí)信號衰減大以及通信不可靠的問題。而且，隨機(jī)序列 的長度(或周期)可根據(jù)實(shí)際情況做出靈活調(diào)整，以得到最佳勘測效果。在信號的檢測和接收端，對載有擴(kuò)頻信息的彈性波經(jīng)過大地傳播和不同地層反射 后用拾音器進(jìn)行接收，并對多徑信號進(jìn)行均衡、相關(guān)檢測，通過選頻濾波器去除噪聲和干 擾。利用不同地層對彈性波的反射所引起的多徑效應(yīng)和傳輸時(shí)延提取出信號傳遞的各個(gè)有 效路徑。最后，通過對信號的頻譜分析、信號處理和數(shù)據(jù)融合，得到所需信號的時(shí)延和能量 參數(shù)?；谝陨蠑?shù)據(jù)，根據(jù)地質(zhì)勘探原理分析地層分界情況，并反求得到各地層的物理特 性。本發(fā)明采用擴(kuò)頻技術(shù)來進(jìn)行地質(zhì)勘探和地層結(jié)構(gòu)的探測，分析勘測區(qū)域的地層分 布情況和各層的物理特性。用擴(kuò)頻信號調(diào)制彈性波進(jìn)行探測，取代了傳統(tǒng)地震勘探中使用 的微震方式；采用相關(guān)檢測的方法接收擴(kuò)頻信號，并進(jìn)行信道分析，得出地層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明 基于擴(kuò)頻技術(shù)，用增長擴(kuò)頻碼序列周期的方法解決了微震勘探中功率難以實(shí)現(xiàn)、地層反射 信號微弱、衰減嚴(yán)重、和接收困難的問題，在地質(zhì)探測信號的發(fā)送和接收方面都有較大的改善。特別需要指出的就是，本發(fā)明在使用擴(kuò)頻技術(shù)時(shí)與傳統(tǒng)的應(yīng)用方法不同。傳統(tǒng)的 應(yīng)用方法是采用增加頻帶寬度的方法來換取信號傳輸?shù)膬?yōu)良特性，而本發(fā)明中，我們不改 變載波信號帶寬，采用增加總的發(fā)送周期的方法來換取其優(yōu)良特性。也就是說用低功率持 續(xù)時(shí)間長來獲得高震源能量；因擴(kuò)頻序列長度可以足夠長，系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益并不受影響。特別需要指出的就是，本發(fā)明在使用相關(guān)接收時(shí)與傳統(tǒng)的應(yīng)用方法不同。傳統(tǒng)的 應(yīng)用方法常采用多徑分集(如RAKE接收)來消除多徑效應(yīng)的影響，對各個(gè)路徑的時(shí)延信息 并不關(guān)心；而本發(fā)明則同時(shí)關(guān)心各個(gè)多徑信號的時(shí)延信息和能量信息，來分析各個(gè)路徑的 分布情況，并不進(jìn)行分集處理。


圖1為地質(zhì)信息勘探方法的原理框圖。圖2為擴(kuò)頻信號發(fā)射系統(tǒng)原理框圖。圖3為擴(kuò)頻信號接收系統(tǒng)原理框圖。圖4為接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式一種地質(zhì)信息勘探方法，包括以下步驟(1)選擇特定序列碼，將該序列碼處理后擴(kuò)頻調(diào)制到低頻載波信號上，并對已調(diào)載 波信號進(jìn)行放大；
(2)根據(jù)上述步驟(1)放大后的電信號由揚(yáng)聲器(彈性波發(fā)射天線)轉(zhuǎn)化為包含 一定勘探信息的彈性波耦合到大地信道中進(jìn)行傳輸；(3)根據(jù)上述步驟(2)經(jīng)過大地傳播和各個(gè)地層交界面反射后不同路徑的彈性波 信號由拾音器(彈性波接收天線)進(jìn)行接收，把得到的彈性波信號再轉(zhuǎn)化為電信號；(4)根據(jù)上述步驟(3)得到的電信號使用選頻濾波器去除噪聲和干擾，并采用均衡處理，利用步驟(1)特定序列碼通過多個(gè)濾波器進(jìn)行檢測和接收；(5)根據(jù)上述步驟(4)檢測和接收得到的電信號進(jìn)行頻譜分析，通過信道估計(jì)算 法算出大地信道的頻率響應(yīng)，從而找到彈性波信號在大地中的傳輸頻段；(6)根據(jù)上述步驟(4)檢測和接收得到的電信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，應(yīng)用合適的 多徑時(shí)延的估計(jì)算法和均衡算法；(7)根據(jù)上述步驟(5)和(6)所得的信息經(jīng)微機(jī)數(shù)據(jù)處理和融合后，根據(jù)地質(zhì)勘探 有關(guān)算法得出信號的多徑時(shí)延、信號能量、噪聲能量和信噪比參數(shù)；(8)根據(jù)步驟(7)得到的參數(shù)，依據(jù)地質(zhì)勘探原理分析地層分界情況，并反求得到 各地層的物理特性。上述步驟(1)特定序列碼由PN碼(偽隨機(jī)碼)與編碼數(shù)據(jù)信號進(jìn)行模二加(異 或運(yùn)算)，產(chǎn)生一擴(kuò)頻序列，用擴(kuò)頻序列去調(diào)制低頻載波信號；步驟(4)用與步驟(1)相同 且周期相同的偽隨機(jī)碼對電信號進(jìn)行解擴(kuò)，由于兩偽隨機(jī)碼的相關(guān)系數(shù)為1，可以完全正確 地檢測發(fā)送端發(fā)送的信號，而干擾和噪聲由于與上述偽隨機(jī)碼不相同，在解調(diào)時(shí)被極大地 降低，該步驟(4)能夠正確計(jì)算低頻載波信號由發(fā)送到達(dá)接收的傳輸時(shí)間。上述步驟(4)通過多個(gè)濾波器對多徑信號進(jìn)行檢測，區(qū)分各個(gè)多徑信號，得到不 同路徑信號傳輸時(shí)間。結(jié)合附圖配合硬件具體說明本發(fā)明地質(zhì)信息勘探方法的應(yīng)用。如圖1所示，本發(fā)明的信息勘探方法系統(tǒng)由探測信號發(fā)生器、功率放大器、揚(yáng)聲 器、拾音器、選頻濾波器、頻譜分析儀、數(shù)字信號處理器和微機(jī)八部分構(gòu)成。微機(jī)控制探測信 號發(fā)生器產(chǎn)生用于地質(zhì)勘探的擴(kuò)頻信號，經(jīng)過功率放大器后將信號功率和強(qiáng)度放大，由揚(yáng) 聲器把電信號轉(zhuǎn)化為彈性波信號耦合到大地中進(jìn)行傳輸，經(jīng)過地層介質(zhì)傳遞和反射后，信 號會有大量衰減和損耗。拾音器把接收到的微弱彈性波信號再轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過前置放 大、選頻濾波器濾波，去除噪聲和干擾后，一方面送入頻譜分析儀進(jìn)行信號的頻譜分析，通 過信道估計(jì)算法計(jì)算出大地信道的頻率響應(yīng)，從而找到彈性波信號在大地中的傳輸頻段； 另一方面通過數(shù)字信號處理器，選擇適合的多徑時(shí)延的估計(jì)算法和均衡算法，經(jīng)微機(jī)數(shù)據(jù) 處理和融合后，統(tǒng)計(jì)得出信號的多徑時(shí)延、信號能量、噪聲能量和信噪比參數(shù)。信息勘探在發(fā)送端采用擴(kuò)頻碼序列PN碼(偽隨機(jī)碼)與編碼數(shù)據(jù)信號進(jìn)行模二 加(異或運(yùn)算)，產(chǎn)生一擴(kuò)頻序列，該序列由于碼長度較長，在相同的頻帶寬度下，占用了很 大的發(fā)送時(shí)長，然后用擴(kuò)頻序列去調(diào)制載波并予以傳輸。在接收端接收到的已調(diào)信號經(jīng)放 大之后，用與發(fā)送端相同且周期相同的偽隨機(jī)碼對擴(kuò)頻信號進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)，由于收發(fā)端偽 隨機(jī)碼的相關(guān)系數(shù)為1，故可以完全正確地檢測發(fā)送端發(fā)送的信號，而干擾和噪聲由于與接 收機(jī)偽隨機(jī)碼不相關(guān)，在相關(guān)解調(diào)時(shí)被極大地降低。通過此方法，正確計(jì)算載波信號由發(fā)送 端到達(dá)接收端的傳輸時(shí)間。探測信號經(jīng)過功率放大器后把信號功率和強(qiáng)度放大，由揚(yáng)聲器把電信號轉(zhuǎn)化為彈性波信號耦合到大地信道中進(jìn)行傳輸。將電磁波轉(zhuǎn)化為彈性波傳輸，這也是十分關(guān)鍵的。因 為電磁波要穿過地層來傳播，其衰減較大，而且接收點(diǎn)信號十分微弱，信噪比低，信號干擾 很大，傳輸十分不可靠。因此，本發(fā)明中信息勘探方法我們選用彈性波來進(jìn)行探測。與電磁 波透地相比，低頻彈性波在地層中傳輸衰減相對較小，有著更為優(yōu)良的載波特性和穿透能 力，會實(shí)現(xiàn)更好的勘探質(zhì)量。圖1中，頻譜分析儀可外置也可由數(shù)字信號處理器采用頻譜算法實(shí)現(xiàn)。圖2示出了本發(fā)明信息勘探方法中發(fā)送端原理框圖。如圖2所示，輸入數(shù)據(jù)處理 模塊將基帶信號的二進(jìn)制不歸零序列分成奇偶兩路，完成單個(gè)位輸入輸出數(shù)據(jù)與“雙”位數(shù) 據(jù)之間的相位轉(zhuǎn)換。當(dāng)系統(tǒng)工作于QPSK模式時(shí)，每個(gè)基本數(shù)據(jù)單元要發(fā)送或接收兩位信息 數(shù)據(jù)，即I和Q通道數(shù)據(jù)。發(fā)送的信號在被PN碼擴(kuò)頻前要進(jìn)行差分編碼以避免相位模糊問 題。XNOR(異或運(yùn)算)及偽碼寄存器部分實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的擴(kuò)頻運(yùn)算。事先存儲在偽碼寄存 器中的偽碼(即PN碼)與I、Q通道的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行模二加(相當(dāng)于進(jìn)行邏輯異或運(yùn)算) 以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻。擴(kuò)頻后的I、Q通道的數(shù)據(jù)分別送到QPSK調(diào)制器進(jìn)行QPSK調(diào)制。QPSK調(diào)制 模塊利用數(shù)控振蕩器輸出的正、余弦信號來調(diào)制經(jīng)過差分編碼和擴(kuò)頻運(yùn)算的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù) 字化己調(diào)制的中頻輸出信號。數(shù)控振蕩器(NC0模塊)以系統(tǒng)時(shí)鐘為時(shí)鐘信號，產(chǎn)生高頻分 辨率的正、余弦信號輸出，用來對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制，或供接收系統(tǒng)的下變頻模塊使用。
圖3示出了本發(fā)明信息勘探方法中接收端原理框圖。下變頻模塊及積分清洗電 路對已經(jīng)過采樣和量化的接收中頻信號進(jìn)行數(shù)字式下變頻，去掉高頻分量，并完成相應(yīng)的 QPSK解調(diào)，產(chǎn)生下一步擴(kuò)頻匹配濾波相干解擴(kuò)需要的基帶信號。在匹配濾波器中，用存儲在 其中的PN碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并分別計(jì)算出I通道和Q通道的相關(guān)運(yùn)算的和，以實(shí)現(xiàn)對接收 信號的解擴(kuò)。差分解調(diào)器利用經(jīng)過匹配濾波器解擴(kuò)的I、Q兩路通道信息，在差分解調(diào)器中 進(jìn)行運(yùn)算，以恢復(fù)原始基帶信號。輸出數(shù)據(jù)處理模塊將差分解調(diào)器送來的I、Q兩路通道信 息經(jīng)過并-串轉(zhuǎn)換處理后，恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。頻率控制器(AFC模)塊利用I、Q兩路通道產(chǎn) 生的信息進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生AFC(自動(dòng)頻率控制)信號以實(shí)現(xiàn)對下變頻模塊中數(shù)控振蕩器的輸 出頻率進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。本發(fā)明信息勘探方法發(fā)送端所發(fā)送的信號經(jīng)過地層介質(zhì)不同地層的反射、散射等 傳播路徑后，到達(dá)接收端的信號往往是多個(gè)幅度和相位各不相同的信號的疊加，使接收到 的信號幅度出現(xiàn)隨機(jī)起伏變化，形成多徑衰落。信息勘探接收端的多徑搜索模塊采用基于 相關(guān)能量的判決方法。在一定的延時(shí)范圍內(nèi)，各個(gè)延時(shí)位置上的相關(guān)能量表征了各條路徑 上信號強(qiáng)度的大小，因此，可根據(jù)一定的判決原則，將不同相關(guān)能量值的路徑信號篩選出 來。記錄各路徑的到達(dá)時(shí)間得到多個(gè)時(shí)延信息。攜帶擴(kuò)頻信息的彈性波經(jīng)過大地信道的傳輸和不同地層分界面的反射之后會形 成多條路徑，信號會有大量衰減和損耗，拾音器把接收到的微弱彈性波信號再轉(zhuǎn)化為電信 號，經(jīng)過選頻濾波器濾波，去除噪聲和干擾。圖4示出了多徑信號接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖，如圖4 所示，本發(fā)明中信息勘探的接收端要進(jìn)行多徑搜索、信道估計(jì)和多徑分析。多徑搜索模塊從 多徑信號中搜索可能存在的多條路徑信號，并根據(jù)預(yù)先確定的原則篩選出若干條路徑的信 號提供給解調(diào)模塊和信道估計(jì)模塊。信道估計(jì)模塊可根據(jù)各路徑信號的導(dǎo)頻符號信息估計(jì) 出該路徑信號每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)符號位置上的信道參數(shù)，并提供給解調(diào)模塊。解調(diào)模塊利用該 信道估計(jì)值對多徑搜索模塊篩選出來的多徑信道解調(diào)并得到它們的估計(jì)值。多徑分析單元將解調(diào)模塊解調(diào)出來的多徑信號的時(shí)延和能量信息進(jìn)行分析計(jì)算。信息勘探信號經(jīng)過以上處理后，再通過數(shù)字信號處理器，選擇適合的多徑時(shí)延的 估計(jì)算法，經(jīng)微機(jī)數(shù)據(jù)處理和融合后，統(tǒng)計(jì)得出信號的多徑時(shí)延、信號能量、噪聲能量和信 噪比參數(shù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和融合后，就可完全勘探出大地各層介質(zhì)的分布及物理特性，實(shí)現(xiàn) 了基于擴(kuò)頻技術(shù)的彈性波透地通信的信息勘探方法。本發(fā)明中的信息勘探方法采用擴(kuò)頻技術(shù)來進(jìn)行地質(zhì)勘探和地層結(jié)構(gòu)的探測，得到 所需信號的多徑時(shí)延和能量參數(shù)。基于以上數(shù)據(jù)，根據(jù)地質(zhì)勘探原理分析地層分界情況， 并反求得到各地層的物理特性。它采用擴(kuò)頻信號調(diào)制彈性波進(jìn)行探測，取代了傳統(tǒng)地震勘 探中使用的微震方式；并采用相關(guān)檢測的方法接收擴(kuò)頻信號，并進(jìn)行信道分析，得出地層結(jié) 構(gòu)。本發(fā)明基于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的多徑效應(yīng)和檢測方法，用增長擴(kuò)頻碼序列周期的方法解決 了微震勘探中功率難以實(shí)現(xiàn)、地層反射信號微弱、衰減嚴(yán)重、和接收困難的問題。信息勘探 方法融合無線擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵理論和技術(shù)，進(jìn)一步改善了在地質(zhì)勘探的方法，以全新的理 念進(jìn)行勘探并取得更準(zhǔn)確的結(jié)果。
當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種地質(zhì)信息勘探方法，其特征在于所述勘探方法包括以下步驟(1)選擇特定序列碼，將該序列碼處理后擴(kuò)頻調(diào)制到低頻載波信號上，并對已調(diào)載波信號進(jìn)行放大；(2)根據(jù)上述步驟(1)放大后的電信號由揚(yáng)聲器(彈性波發(fā)射天線)轉(zhuǎn)化為包含一定勘探信息的彈性波耦合到大地信道中進(jìn)行傳輸；(3)根據(jù)上述步驟(2)經(jīng)過大地傳播和各個(gè)地層交界面反射后不同路徑的彈性波信號由拾音器(彈性波接收天線)進(jìn)行接收，把得到的彈性波信號再轉(zhuǎn)化為電信號；(4)根據(jù)上述步驟(3)得到的電信號使用選頻濾波器去除噪聲和干擾，并采用均衡處理，利用步驟(1)特定序列碼通過多個(gè)濾波器進(jìn)行檢測和接收；(5)根據(jù)上述步驟(4)檢測和接收得到的電信號進(jìn)行頻譜分析，通過信道估計(jì)算法算出大地信道的頻率響應(yīng)，從而找到彈性波信號在大地中的傳輸頻段；(6)根據(jù)上述步驟(4)檢測和接收得到的電信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，應(yīng)用合適的多徑時(shí)延的估計(jì)算法和均衡算法；(7)根據(jù)上述步驟(5)和(6)所得的信息經(jīng)微機(jī)數(shù)據(jù)處理和融合后，根據(jù)多徑時(shí)延的估計(jì)算法和均衡算法得出信號的多徑時(shí)延、信號能量、噪聲能量和信噪比參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地質(zhì)信息勘探方法，其特征在于所述方法還包括步驟 (8)根據(jù)步驟(7)得到的參數(shù)，依據(jù)地質(zhì)勘探原理分析地層分界情況，并反求得到各地層的 物理特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地質(zhì)信息勘探方法，其特征在于所述步驟(1)特 定序列碼由PN碼(偽隨機(jī)碼)與編碼數(shù)據(jù)信號進(jìn)行模二加(異或運(yùn)算)，產(chǎn)生一擴(kuò)頻序列， 用擴(kuò)頻序列去調(diào)制低頻載波信號；步驟(4)用與步驟(1)相同且周期相同的偽隨機(jī)碼對電 信號進(jìn)行解擴(kuò)，由于兩偽隨機(jī)碼的相關(guān)系數(shù)為1，可以完全正確地檢測發(fā)送端發(fā)送的信號， 而干擾和噪聲由于與上述偽隨機(jī)碼不相同，在解調(diào)時(shí)被極大地降低，該步驟(4)能夠正確 計(jì)算低頻載波信號由發(fā)送到達(dá)接收的傳輸時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地質(zhì)信息勘探方法，其特征在于所述步驟(4)通過多 個(gè)濾波器對多徑信號進(jìn)行檢測，區(qū)分各個(gè)多徑信號，得到不同路徑信號傳輸時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公開一種地質(zhì)信息勘探方法，該勘探方法包括以下步驟選擇特定序列碼，將該序列碼處理后擴(kuò)頻調(diào)制到低頻載波信號上，并對已調(diào)載波信號進(jìn)行放大。放大后的電信號由揚(yáng)聲器(彈性波發(fā)射天線)轉(zhuǎn)化為包含一定勘探信息的彈性波耦合到大地信道中進(jìn)行傳輸。經(jīng)過大地傳播和各個(gè)地層交界面反射后不同路徑的彈性波信號由拾音器(彈性波接收天線)進(jìn)行接收，把得到的彈性波信號再轉(zhuǎn)化為電信號。得到的電信號使用選頻濾波器去除噪聲和干擾，并采用均衡處理、頻譜分析、數(shù)字信號處理，之后經(jīng)微機(jī)數(shù)據(jù)處理和融合后，根據(jù)多徑信號處理的有關(guān)算法得出信號的多徑時(shí)延、信號能量、噪聲能量和信噪比參數(shù)。
文檔編號G01V1/22GK101833110SQ20101014696
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者呂文紅, 郭銀景 申請人:山東科技大學(xué)