[发明专利]传送压缩地震探测数据的方法

说明书

本发明涉及一种数据传送方法，该方法利用压缩技术最大限度地应用现有的传送路径。

本发明方法特别适用于地震探测领域，即必须把频繁研究的大量数据传送给记录车辆一类的中心站。响应于由地震源发射并被地下断层送回的震动，由数量众量的接收机，诸如同待研究地质构造相关的地音探测器，拾取信号。拾取的信号由当地采集单元(有时遍布于数千米的距离)收集，每个采集单元设计成收集由一个或多个接收机所收到的信号，并对信号实现数字化，进行变量复杂性的预处理，在通过电缆、光纤、无线信道等传送路径以实时或延迟方式传送给收集站之前，把它们存入当地的存储器里。

利用各种地震探测数据传送系统把当地的采集单元直接或经由中间站连接到中心站，而中间站则具有改变复杂程度的本地单元浓缩或控制功能。如本申请人的法国专利2,720,518、2,696,839、2,608,780、2,599,533、2,538,561、2,511,772或2,627,652所指出的，传送链路可运用电缆、无线电链路、一个或多个中继站或者电缆与无线电链路的组合等手段来设置。

本申请人的法国专利A-02,608,70号特别介绍了配备两条传送路径的采集单元的用法，其中一条传送路径有较高的传送速率，而另一条路径有一个通带，且根据当地传送频率的可得性，通带能相应地变窄，这在当前的无线电传送规则框架内是很容易实现的。连续循环收集的地震探测数据被存入每个单元的信群存储器里(mass memory)，并定期传送给中央控制与记录站。为让中心站的操作员检查每个采集单元正在正常地进行数据采集，要传送部分数据，以适应窄通带的传送路径。

也由本申请人提出的法国专利A-2,615,627介始了地震探测采集单元的用法，该单元特地配备了专用装置，用于处理经受各种测试、地音探测器和采集系统部件的信号，并在传送后对先前在中心站所绘制的地震探测曲线作预处理，以减少收集的数据量。

目前的趋势，特别在所谓的三维地震探测框架内，就是在陆地、海洋或沿海地区被监视的区域内(长度往往超过数千米)分布上百成千只地震探测接收机。要收集发送的数据量在不断增多。为避免出现传送问题而妨碍地震探测系统的发展，趋向于选用数据压缩方法，以适应地质学家的要求。

地震探测数据压缩可节省本地采集单元和/或本地控制与集中站里信群存储组件的大量空间，还可大量缩短传送时间。

有多种多样的数据压缩方法，大致可分为两大类，具体取决于这些方法是否涉及到丢失信息，在数据展宽后出现的变化是否被允许。

特别在地质学界，由于最合适的信息其幅值往往极小，且只有通过数字处理若干条曲线才能把它从背景噪声里分离出来，故尽量减少压缩损失显得很重要。如果传送的信息仅用来监视设备操作和目视检查采样曲线的形状，则只有在极为特定的情况下才允许可能的精度损失。

众所周知的数据压缩方法可分为两类：(a)无信息损失的压缩方法和(b)导致信息损失的方法，经恢复的数据损失其部分精度。

a)第一类方法，可把这类方法引用为旨在消除数据冗余度，即所谓的字典法，每个字用其在参照表里的索引代替；当在压缩的文本包含大量冗余度时，这类方法极有效。一种也被称为RLE(行程编码：run-length encoding)的方法非常适用于包含等值长序列的文本。

统计编码法也是众所周知的，其中的数据用一同样含义的代码取代，但是占的空间较小。例如，Huffman编码法包括一个与某数据有关的代码，其长度随出现频度而变化。算术编码法则用固定的位数表示可变的数据数。

称为“LPC”(线性预测编码：Linear Predictive coding)的一种压缩技术适合于压缩声波，其主要内容是用根据P个先前的样本作出的预测来代替信号样本s(t)，且假设该信号是不变的。

传送的是预测s^(t)而不是样本s(t)，即预测系数，以及余数e(t)，即在时刻t的实际值与预测值之差，经展宽得到值s(t)＝s^(t)+e(t)。如果预测正确，则余数很小，占用空间比原值s(t)小。用来计算s^(t)的系数，通常数量很少，占用空间比s(t)少。对于幅值一般比Δ(t)小的e(t)，此法同样适用。

在有损失的压缩方法中，目标是以更少的位数来建立最大可能的信号模型，例如可以引用定量法，其中把一段n位的信息用另一个只对P位(P＜n)编码的信息表示，然后展宽，再通过移位处理把这些P位展宽为n位，导致损失很大。