时钟漂移的制作方法

1.本发明涉及但不限于用于确定时钟数据中的漂移的方法和用于处理时钟数据的方法。本发明还涉及相应设备、计算机程序或计算机程序产品。


背景技术：

2.本章节旨在向读者介绍可能与本公开的各个方面相关的本领域的各个方面，这些方面在下文进行描述和/或要求保护。此讨论被认为有助于为读者提供背景信息，以有助于更好地理解本公开的各个方面。因此，应理解，将从这个角度阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的承认。
3.地震勘测包括通过将声能向下发送进入地面并且记录从地下区域内的地质层返回的反射声能来生成地球的地下区域的图像或地图。
4.在地震勘测期间，能源置于可能包括烃沉积物的地球表面区域上或上方的各个位置处。每当激活源时，源生成地震(例如，声波)能量，所述地震能量向下行进穿过地球、被反射，并在返回时使用安置于地球的地下区域上或上方的一个或多个地震传感器记录。地震数据由地震传感器记录，其中地震传感器各自包括配置成提供时钟数据的时钟。然后可以使用地震数据来创建相应地下区域的图像或剖面。


技术实现要素：

5.下文阐述本文所公开的某些实施例的概述。应理解，呈现这些方面仅仅是为了向读者提供这些某些实施例的简要概述，并且这些方面无意于限制本公开的范围。实际上，本公开可以包括下文可能未阐述的多个方面。
6.由地震传感器的时钟提供的时钟数据应该是准确的，使得可以准确地解释地震数据(与时钟数据同步)。然而，地震传感器可能被暴露于随时间变化的环境温度，这可能导致时钟数据中的漂移。
7.因此，本公开的当前实施例可以实现确定时钟数据(由地震传感器的时钟提供)中的漂移，其中地震传感器被暴露于随时间变化的环境温度。
8.在一些实施例中，可以校正时钟数据中的所确定的漂移，使得地震传感器的时钟数据准确，并且使得即使当地震传感器被暴露于随时间变化的环境温度时也可以准确地解释地震数据。
9.本发明的方面和实施例在所附权利要求中阐述。本文中还描述了本发明的这些和其他方面和实施例。
附图说明
10.现将参考附图借助于示例描述本公开的实施例，在附图中：
11.图1示意性地说明在地震勘测期间安置在勘测区中或上方的多个示例地震传感器；
12.图2示意性地说明示例控制系统和多个示例地震传感器；
13.图3示意性地说明示例地震传感器；
14.图4示意性地说明时钟随时间发生的示例时钟漂移量；
15.图5示意性地说明由时钟数据表现出的漂移率(表示为环境温度的函数)的示例图；
16.图6示出作为时间的函数的、例如通过地震传感器的温度计获得并且反映环境温度的温度数据的示例图；
17.图7示出在时间t0(与传感器的记录周期的开始相关联)与时间t之间的环境温度t(t)的所确定的积分的示例图表；以及
18.图8示出根据本公开的示意性地说明示例方法的流程图；
19.图9示出示意性地说明图8的示例方法的详细步骤的流程图；
20.图10示出示意性地说明图8的示例方法的其他详细步骤的流程图；
21.图11示出根据本公开的示意性地说明另一示例方法的流程图。
22.在图式中，相似的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
23.图1示意性地说明在地震勘测期间安置在地球的勘测区16中或上方的多个示例地震传感器15。传感器15被配置成记录从勘测区16内的地质层返回的反射地震能量。
24.全球导航卫星系统(gnss)20在地震勘测期间向传感器15提供时间戳数据，以帮助创建相应勘测区16的图像或剖面。
25.在地震勘测开始之前，可以初始化，例如校准传感器15。在完成地震勘测之后，可以收集由传感器15记录的地震数据，并且将其用于创建相应地下区域的图像或剖面。
26.在一些实施例中，传感器15可以结合控制系统10操作，以执行传感器15的初始化和/或执行由传感器15记录的地震数据的收集。
27.图2示意性地说明示例控制系统10和多个示例地震传感器15。
28.控制系统10包括对接站14，其中可以可拆卸地对接多个传感器15，如通过图2的箭头所说明。
29.控制系统10还可以包括处理器11、存储器12和/或通信模块13，它们被配置成例如在传感器15被对接在控制系统10的对接站14中时与传感器15的通信模块通信。处理器11、存储器12和通信模块13可以实现传感器15的初始化(例如，在校准期间)。处理器11、存储器12和/或通信模块13还可以实现例如当传感器15被对接在控制系统10的对接站14中时收集/检索已由所述传感器记录的地震数据。换句话说，通过一个示例实施例，在部署在勘测区16中之前，传感器15可以通过被对接在对接站14中被初始化。接下来，当传感器15被部署在勘测区16中时，传感器15可以记录地震数据。最后，当传感器15被部署在勘测区16中时，传感器15可以从勘测区16被收集并被重新对接在对接站14内，以便收集由传感器15记录的数据。对于一个或多个实施例，在传感器15被重新对接在对接站14内时，可以校正由变化的环境温度引起的时钟漂移。
30.如图2中所说明的，每个传感器15可以具有至少两个配置。在第一配置中，传感器15可以被对接在控制系统10的对接站14中，例如以用于执行初始化和/或用于传送到勘测
区。在第二配置中，传感器15可以被部署在勘测区内以用于测量地震数据。
31.如图3中所说明的，传感器15包括通信模块151，所述通信模块被配置成与控制系统10的通信模块13通信。
32.传感器15还包括处理器152和存储器153。在一些示例中，传感器15可以包括温度计154。
33.传感器15还可以包括时钟155，所述时钟被配置成提供时钟数据。
34.传感器15可以包括天线156，所述天线156被配置成接收由gnns 20提供的时间戳数据。在一些示例中，由gnns 20提供的时间戳数据可以由传感器15使用，以在由(传感器15的)时钟155提供的时钟数据的周期中校正时间不规则性。时间不规则性可以被认为是时钟155的时钟数据与接收到的时间戳数据之间的偏差。如上所述，对于一个或多个实施例，可以在传感器15被重新对接在对接站14内时校正时间不规则性。
35.本发明的一个或多个实施例可以将时间戳数据(从gnns 20接收)视为时间数据的可靠/权威来源。因此，为了校正上述时间不规则性，一个或多个实施例可以将时钟数据(由时钟155提供)与接收到的时间戳(由gnns 20提供)进行比较。在时钟数据与时间戳数据之间存在偏差/差异的情况下，一个或多个实施例可以将这种偏差/差异视为时间不规则性。上述时钟漂移可以通过这种时间不规则性被证明。在将接收到的时间戳(由gnns 20提供)与时钟数据(由时钟155提供)进行比较之后，传感器15可以校正时间不规则性，如下面更详细地描述。
36.图4示意性地说明时钟随时间发生的示例时钟漂移量。如图4中所说明，在地震勘测期间由时钟提供的时钟数据可能会受到随时间产生时间不规则性的漂移的影响。在图4中，带圆圈的曲线对应于大约8天的时间段内的漂移测量值(如通过将接收到的时钟数据与接收到的时间戳数据进行比较所确定的)。如通过(图4的)带圆圈的曲线反映的，漂移可以在8天的时间段内动态地变化。例如，在第1至第5天之间，漂移量趋于进一步变为负值，直到达到大约-25毫秒的量。在第5天之后，漂移量趋向于增加为正，直到第8天达到约90ms的量。如上文所示，漂移量的趋势是动态变化的，并且动态变化的趋势无法用简单的两点趋势线准确地表示。例如，假设在(第1天)开始时的第一次测量与第8天结束时的第二次测量之间绘制两点趋势线。此两点趋势线仅反映向上的、增加的漂移，而不能准确地反映实际的、动态变化的漂移量。一个或多个实施例可以准确地考虑动态变化的漂移量，并且一个或多个实施例可以校正这种动态变化的漂移量。
37.图5示意性地说明由时钟数据(如表示为环境温度的函数)表现出的漂移率的示例图。如图5中所说明，在地震勘测期间时钟数据的漂移率可以是地震数据收集期间地震传感器周围的环境温度的函数。图5示意性地说明作为环境温度的函数的时钟数据中的漂移率的示例图。在图5的示例中，漂移率在约20c的温度范围内(例如在图5中的-40c与-20c之间)随温度线性地变化，但在特定温度以上漂移率的变化是非线性的(例如，图5中高于-20c的温度)。
38.在一些示例中，在地震勘测期间传感器周围的环境温度的温度范围可能非常大，使得传感器可能无法通过使用由gnss提供的时间戳数据以足够的规律性调整其时钟。
39.因此，本公开的一个或多个实施例可以确定时钟数据中的漂移，其中时钟数据由地震传感器的时钟提供，并且其中地震传感器被暴露于随时间变化的环境温度。
40.在一些实施例中，可以调整/校正时钟数据中的所确定的漂移，使得地震传感器的时钟数据准确，并且使得即使当地震传感器被暴露于随时间变化的环境温度时也可以准确地解释地震数据。
41.本发明的一个或多个实施例可以通过使用接收到的温度数据来确定漂移量，并且一个或多个实施例可以使用接收到的温度数据来校正/调整漂移。
42.图6示出作为时间的函数的、例如通过地震传感器的温度计获得的、反映环境温度的温度数据的示例图。图6示出所获得的温度数据t(t)的示例，所述温度数据反映作为时间的函数的、在地震勘测期间传感器周围的环境温度。所获得的温度数据t(t)可以例如由传感器的温度计提供。如图6中所说明，在一些示例中，温度数据可以由代表曲线表示，其中通过对温度数据执行平滑函数来确定代表曲线。
43.图7示出在与记录周期的开始相关联的时间t0(例如，在地震勘测开始时)与当前时间t(例如，在地震勘测期间)之间的环境温度t(t)的积分的示例。
44.图8示出通过使用上述接收到的时钟数据和接收到的温度数据说明根据本公开的示例方法100的流程图。如下文更详细地描述，示例方法100可以输出校正数据，所述校正数据可以用于校正时钟数据中的漂移。
45.图8中所说明的方法100可以包括在s1处获得作为时间的函数的反映环境温度(传感器周围)的温度数据。如上文所描述，温度数据可以例如由温度计提供。方法100还可以包括在s2处获得由传感器的时钟提供的时钟数据。
46.在一些示例中，在s1处获得的温度数据可以由传感器的温度计提供。可替选地或另外，温度数据可以通过其他方式，例如通过其他温度计，例如设置在控制系统中的温度计提供。如上文所描述，当初始化传感器时或当从传感器检索/收集地震数据时，控制系统可以结合传感器操作。
47.所获得的温度数据的示例在图6中说明并且已经进行讨论。所获得的温度数据可以用于校正漂移，如下文更详细地描述。
48.除了(在s2处)获得的时钟数据，一个或多个实施例还可以获得由gnss提供的时间戳数据(在s3处)。如上所述，通过将时间戳数据与由传感器的时钟提供的时钟数据进行比较，通过确定时钟数据(由时钟提供)与时间戳数据(由gnss提供)之间的差异，一个或多个实施例可以确定反映时钟数据中的时间漂移的漂移数据(在s4处)。时钟数据与时间戳数据之间的差异可以指示已发生漂移。
49.方法100还可以包括在s5处确定并输出校正数据。一个或多个实施例可以使用所确定的校正数据来校正时钟数据，如下文所解释。如下文所描述，可以基于接收到的温度数据确定校正数据。
50.在一些示例中，在s5处确定校正数据包括参数化漂移d(t)，其中：
51.d(t)＝[a x θ(t)]+(b x t)
ꢀꢀ
(e)
[0052]
在以上等式(e)中，是与传感器的记录周期的开始相关联的时间t0与在传感器的记录周期期间的当前时间t之间的环境温度t(t)的积分，使得：
[0053][0054]
的示例在图7中说明并且已经进行讨论。
[0055]
在一些示例中，记录周期可以对应于例如几小时或几天。在一些示例中，记录周期可以对应于地震勘测的持续时间，在所述持续时间期间地震传感器被部署用于测量地震数据。
[0056]
在以上等式(e)的漂移d(t)中，参数(a，b)是为了最小化d(t)与所测量的时间漂移(如通过将时钟数据和时间戳数据进行比较所确定的)之间的差异确定的参数。因此，对于一个或多个实施例，在s5处确定校正数据可以包括确定参数(a，b)。d(t0)可以使得：
[0057]
d(t0)＝0。
[0058]
因此，应理解，在s5处，一个或多个实施例确定校正数据，其中最小化所确定的漂移数据与所测量的时间漂移之间的差异。
[0059]
换句话说，通过确定最小化上述差异的参数(a，b)，一个或多个实施例可以确定描述漂移d(t)的最佳拟合曲线。
[0060]
图8的方法100还包括在s5处基于所确定的漂移数据输出校正数据。可以基于输出的校正数据来校正时钟数据中的漂移。在一些示例中，确定校正数据包括确定用于等式(e)的参数(a，b)。
[0061]
对于一个或多个实施例，一旦确定校正数据，就可以使用校正数据来校正时钟数据中的漂移的发生。例如，当通过对接站正在收集由传感器记录的数据时，可能会发生这种校正。换句话说，对于一个或多个实施例，在数据已全部由传感器接收之后，校正数据校正漂移的发生。
[0062]
在一些示例中，输出校正数据(在s5处)可以包括执行以下项中的至少一个：
[0063]
(1)将校正数据存储在地震传感器的存储器中和/或控制系统的存储器中(例如，以供进一步参考)；和/或(2)将校正数据提供到地震传感器的处理器和/或控制系统的处理器(例如，以供立即使用，例如用于校正漂移)。
[0064]
如图5和图6(上文论述)中所说明，在一个或多个记录周期期间，环境温度可以在一个或多个温度范围内变化。在图5的示例中，例如，环境温度在第一范围(例如，低于-40c的温度范围)、第二范围(例如，在-40c与-20c之间的范围)和第三范围(例如，高于-20c的范围)之间变化。因此，该方法可以包括确定与环境温度的每个温度范围相对应的校正数据。
[0065]
在一些示例中，确定校正数据包括确定等式(e)的参数(a，b)，如上文所描述。
[0066]
可替选地或另外，在一些示例中，校正数据可以包括温度数据。如上文所描述，校正数据可以对应于环境温度的不同温度范围。与校正数据相关联的温度数据可以包括与以下项中的至少一个相关联的数据：
[0067]
每个温度范围的最高温度；和/或
[0068]
每个温度范围的最低温度；和/或
[0069]
每个温度范围的平均温度。
[0070]
在一些示例中，在s5处输出校正数据可以包括将与每个温度范围相对应的校正数据存储在与多个温度范围相关联的库中。该库可以位于传感器的存储器中和/或控制系统的存储器中。
[0071]
如图9中所说明，在s5处，一个或多个实施例可以通过执行以下项中的至少一个输出校正数据：方法s5在s51处包括确定一个或多个校准周期和/或一个或多个地震勘测周期的一个或多个校正数据。方法s5在s52处还可以包括在s52处更新所确定的一个或多个校正
数据(先前确定的)。方法s5在s53处包括输出更新的校正数据。
[0072]
如图10中所说明，在一些示例中，在s52处更新所确定的一个或多个校正数据(先前确定的)可以包括以下项中的至少一个。如上文所描述，校正数据可以包括至少参数(a，b)，所述参数允许计算温度漂移。方法s52包括在s521处比较所确定的一个或多个校正数据(例如，将先前确定的校正数据与新确定的校正数据进行比较)。方法s52还可以包括：在s522处基于比较来选择所确定的一个或多个校正数据。换句话说，可以选择新确定的校正数据作为可应用的校正数据。方法s52还可以包括在s523处将所确定的一个或多个校正数据平均化。换句话说，先前确定的校正数据可以与新确定的校正数据组合和/或平均。
[0073]
在一些示例中，选择(在s522处)所确定的一个或多个校正数据可以包括：输出在传感器和/或至少一个其他传感器的先前一个或多个记录周期期间输出的校正数据。
[0074]
在一些示例中，方法100可以至少部分地由图2的系统10和/或图3的传感器15实施。
[0075]
方法100可以实现减少地震数据内的定时误差的存在，其中地震数据由传感器提供，并且其中传感器无法通过使用由gnss 20提供的时间戳数据以足够的规律性调整它们的时钟。
[0076]
图11示意性地说明用于处理由地震传感器的时钟提供的时钟数据的方法200，其中地震传感器已暴露于随时间变化的环境温度。
[0077]
图11中所说明的方法200可以包括以下项中的一个或多个：在s10处获得时钟数据和时间戳数据(其中时间戳数据由全球导航卫星系统提供)。方法200还可以包括在s20处确定所获得的时间戳数据是否包括大于预定阈值的至少一个时间间隙。
[0078]
利用一个或多个实施例，时间间隙可以被定义为从gnss连续地接收时间戳数据之间的持续时间。对于一个或多个实施例，预定阈值可以是1小时与10小时之间的持续时间，例如6小时。在所述示例中，多于6小时的时间间隙意味着传感器至少在6小时内未从gnss接收时间戳数据。
[0079]
如果在s20处确定所获得的时间戳数据包括大于预定阈值的至少一个所确定的时间间隙，则方法200还可以包括在s30处估计与时钟数据中的漂移相关联的校正数据，所述漂移作为时间和环境温度的函数。在一些示例中，可以至少部分地通过根据本公开的方法100为传感器和/或至少一个其他传感器确定校正数据。
[0080]
方法200还可以包括对于大于预定阈值的每个时间间隙，在s40处基于所获得的校正数据来校正相应时钟数据。
[0081]
方法200可以实现减少由传感器提供的地震数据中的定时误差，其中传感器无法通过使用由gnss 20提供的时间戳数据以足够的规律性调整它们的时钟。
[0082]
在一些示例中，方法200可以至少部分地由图2的系统10和/或图3的传感器15实施。
[0083]
修改和变化
[0084]
在一些示例中，可替选地或另外，图3的通信模块151可以被配置成与通信模块13无线地通信。
[0085]
在一些示例中，通信模块13与图3的通信模块151之间的通信可以包括以下项中的至少一个：
[0086]
(1)从控制系统10到传感器15的配置数据，例如用于设置传感器15的记录增益；和/或
[0087]
(2)例如在地震勘测期间和/或之后从传感器15到系统10的地震数据；和/或
[0088]
(3)例如在地震勘测期间和/或之后从传感器15到系统10/从系统10到传感器15的温度数据；和/或
[0089]
(4)例如在地震勘测期间和/或之后从传感器15到系统10/从系统10到传感器15的漂移数据；和/或
[0090]
(5)例如在地震勘测期间和/或之后从传感器15到系统10/从系统10到传感器15的校正数据。
[0091]
还可以设想其他数据。
[0092]
在一些示例中，时钟老化的影响和/或滞后的影响可以忽略不计，或者可以有足够的时间戳数据来表征它们。对于一个或多个实施例，对于给定时钟，时钟漂移变化的主要决定因素是环境温度的变化。在一些示例中，可以在传感器的部署过程中连续地记录传感器的温度。