控制传感器拖缆的牵引速度的方法和系统的制作方法

控制传感器拖缆的牵引速度的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及控制传感器拖缆的牵引速度的方法和系统。控制传感器拖缆的牵引速度。至少一些实施例是方法，所述方法包括：以一定牵引速度在水中牵引传感器拖缆；在水内释放询问能量；记录由传感器拖缆接收的能量以创建记录的能量；确定指示记录的能量内的噪声的值；以及响应于指示记录的能量内的噪声的值，实时改变牵引速度。
【专利说明】控制传感器拖缆的牵引速度的方法和系统
【背景技术】
[0001]海洋测量系统用于在水体(诸如，湖或海)以下获取关于地球构造的数据。海洋测量系统可使用在水体中牵引的多个传感器拖缆，其中每个传感器拖缆接收从地球构造反射的能量(例如，声能)。由每个传感器拖缆接收的能量既包含感兴趣的信号又包含噪声。如果噪声太高，则通过记录入射在传感器拖缆上的能量而创建的数据集可能无法使用。
【专利附图】

【附图说明】
[0002]为了详细描述示例性实施例，现在将参照附图，其中:
图1示出根据至少一些实施例的海洋测量系统的俯视图；
图2示出根据至少一些实施例的数据的一组标绘图(即，t-x标绘图和f_k标绘图)； 图3示出根据至少一些实施例的在声锥内去除数据之后的f_k标绘图；
图4示出根据至少一些实施例的流程图；
图5示出根据至少一些实施例的提供给船舶操作员的标绘图；
图6示出根据至少一些实施例的计算机系统；和 图7示出根据至少一些实施例的方法。
[0003]符号和术语
某些术语在全部的下面的描述和权利要求中用于表示特定系统部件。本领域技术人员将会理解，不同的公司可通过不同的名称表示部件。本文件并不意图区分名称不同但并非功能不同的部件。在下面的讨论中以及在权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放式方式使用，因此应该解释为表示“包括但不限于…”。此外，术语“耦合”表示间接的或直接的连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，则该连接可以是通过直接连接或通过经其它装置和连接的间接连接。
[0004]“线缆”应该表示柔性的轴向负载携带构件，该构件还包括电导体和/或光导体以用于在部件之间传送电力和/或信号。
[0005]“绳索”应该表示不包括电导体和/或光导体的柔性的轴向负载携带构件。这种绳索可由纤维、钢、其它高强度材料、链条或这种材料的组合制成。
[0006]“线”应该表示绳索或线缆。
[0007]“大约”应该表示列举的值的加或减百分之五(5%)。
[0008]频率-波数域的“信号区域”应该表示在存在从地下结构反射的询问能量的情况下任何这种询问能量所在的作为频率的函数的波数的范围。信号区域也包括噪声。
[0009]与基于测量的信号内的噪声的牵引船舶的速度的控制相关的“实时”应该表示:在获取测量的信号的10分钟内实现基于测量的信号的牵引速度的改变。
【具体实施方式】
[0010]下面的讨论涉及本发明的各种实施例。虽然这些实施例中的一个或多个可能是优选的，但所公开的实施例不应被解释为或者另外用于限制本公开或权利要求的范围。另外，本领域技术人员将会理解，下面的描述具有广泛应用，并且任何实施例的讨论仅旨在是该实施例的示例性讨论而非旨在暗示本公开或权利要求的范围局限于该实施例。
[0011]各种实施例涉及在海洋测量操作中控制牵引船舶的牵引速度。更具体地讲，至少一些实施例涉及确定海洋测量操作的接收的信号中的噪声的指示并且实时控制牵引船舶的牵引速度(因此，控制传感器拖缆的牵引速度)，对牵引速度的控制平衡增加牵引速度的优点与和牵引速度成比例的记录的信号中的噪声。说明书首先描述说明性海洋测量系统以便为阅读者确定方向，然后描述示例性实施例。
[0012]图1示出根据至少一些实施例的海洋测量系统100的俯视图。特别地，图1示出具有船载装备104(诸如，导航、能源控制和数据记录装备)的测量或牵引船舶102。船舶102配置为在水中牵引一个或多个传感器拖缆106A-F。尽管图1说明性地示出六个传感器拖缆106，但可使用任何数量的传感器拖缆106。
[0013]在示例性系统中，传感器拖缆106耦合到牵引装备，该牵引装备使传感器拖缆106保持在所选择的深度并且相对于彼此以及相对于测量船舶102保持在侧向位置。牵引装备可包括两个扫雷器牵引线108A和108B，这两个扫雷器牵引线108A和108B中的每一个分别经由绞盘IlOA和IlOB耦合到船舶102。绞盘能够改变每个扫雷器牵引线108的部署的长度。扫雷器牵引线108A的第二端耦合到扫雷器112，并且扫雷器牵引线108B的第二端耦合到扫雷器114。在每一种情况下，牵引线108A和108B通过各自的一组线(称为“拖索”)耦合到它们各自的扫雷器。扫雷器112和114每个配置为在扫雷器在水中被牵引时向测量系统的各种元件提供侧向力分量。扫雷器112和114的组合的侧向力使扫雷器彼此分离，直至扫雷器使在扫雷器112和114之间耦合的一个或多个撒布线120拉紧。扫雷器112和114直接耦合到撒布线120，或者如图中所示，经由支线122A和122B耦合到撒布线。
[0014]如图中所示，传感器拖缆106每个在最接近船舶102的末端(S卩，近端)耦合到各引入线缆端124A-F。引入线缆端124耦合到撒布线120或与撒布线120关联以便控制拖缆106相对于彼此以及相对于船舶102的侧向位置。可使用内引入线缆126A-F来实现船载装备104中的合适部件和拖缆106中的传感器(例如，116AU16B)之间的电气和/或光学连接。非常像与各绞盘110关联的牵引线108，每个引入线缆126可由各绞盘或类似的卷缆装置部署，从而每个引入线缆126的部署的长度能够被改变。示出的牵引装备可被单独使用或者结合其它侧向位置和深度控制装备一起使用。其它示例性系统可具有更复杂或更简单的牵引设备。
[0015]每个传感器拖缆106可包括定义内部体积的细长外壳。细长外壳沿传感器拖缆的长维度定义中心轴线。在图1的示例性情况中，每个传感器拖缆的中心轴线平行于牵引船舶102的行进的方向(由箭头117指示的行进的方向)。传感器拖缆106相对于船舶102的方位能够随着时间而改变(例如，响应于水中存在的水流、船舶的转向)。传感器(例如，116A、116B)可位于内部体积内或者位于细长外壳上，并且传感器可沿着每个传感器拖缆106沿纵向分隔开。在一些实施例中，传感器116是对速度的微小变化敏感的地震检波器。地震检波器可悬挂在平衡架设备中，从而每个地震检波器对垂直速度变化(即，与重力对齐的速度变化)最敏感。在其它实施例中，传感器116是对声能非常敏感的水听器。在其它情况下，传感器116可包括下面各项之一或任何组合:地震检波器、水听器、加速度计、固态运动传感器(MEMS)、多分量地震检波器、方位传感器和电磁传感器。[0016]虽然可能可以使记录装备104单独记录来自每个传感器116的信号，但在一些情况下，与传感器拖缆关联的传感器为了记录接收的信号的目的而被在逻辑上划分成组，诸如与传感器拖缆106F关联的传感器组180、182和184。特别地，在一些情况下，沿着传感器拖缆的多个传感器在逻辑上被成组在一起并且并行地操作(作为阵列)，从而基于来自组中的每个传感器的测量值的贡献来创建单个接收的信号(即，“信道”或“踪迹”)。每个传感器拖缆106可具有任何长度。在示例性系统中，传感器拖缆可在5千米(km)和15 km之间，并且每个传感器拖缆可包括大约600或更多的传感器组(传感器组包括两个或更多的传感器)。在具有7.5 km的长度的示例性传感器拖缆中，单组的传感器可跨越12.5米(m)的纵向距离，因此，单个传感器拖缆可具有600个传感器组。
[0017]仍然参照图1，在一些情况下，除了牵引传感器拖缆106之外，牵引船舶102还可牵引声源190。声源190可采用任何合适的形式，诸如气枪类型系统。然而，在其它情况下，单独的船舶可牵引声源190，从而可实现传感器拖缆106的物理位置、地下碳氢化合物携带构造和声源190之间的某些预定关系。
[0018]理解各种示例性系统的一个方面在于理解为什么牵引速度成为问题。在这里描述的系统之前，多数商业海洋测量系统(如果并非全部的商业海洋测量系统的话)利用水听器作为传感器拖缆中的主要感测元件。对于感兴趣的频率范围中的接收的声能，水听器对由在水中牵引的传感器拖缆引起的噪声相对不敏感。也就是说，当在水中牵引基于水听器的传感器拖缆时，可能不存在与牵引噪声关联的速度限制(但可能存在限制速度的其它因素，像传感器拖缆张力)。
[0019]然而，根据本公开的至少一些实施例，传感器拖缆包含地震检波器，在一些情况下，地震检波器由平衡架支撑从而对垂直速度敏感。与水听器相比，对微小速度变化敏感(即，对物理上下移动敏感而非像基于水听器的系统一样对压力变化敏感)的地震检波器对由在水中牵引传感器拖缆的速度引起的噪声更敏感。事实上，与使用地震检波器的传感器拖缆关联的宽带噪声大约与在水中牵引传感器拖缆的速度的三次幂相关。因此，即使牵引速度的微小增加也显著增加噪声。此外，使用地震检波器的传感器拖缆对环境因素(诸如，更经常在热带水域中发生的藤壶生长)敏感。由此可见，在北极水域中工作良好的基于地震检波器的传感器拖缆的牵引速度可能对于发生藤壶生长的热带水域而言太快。此外，因为藤壶生长随着时间继续，所以在牵引速度和噪声之间提供良好折衷的最初牵引速度可能在以后是太快。
[0020]当感兴趣的频率范围非常低时，记录的噪声和牵引速度之间的类似关系也存在于基于水听器的传感器拖缆中。也就是说，对于其中感兴趣的信号频率足够低以致拖缆的机械振动是主要噪声源的基于水听器的传感器拖缆，即使基于水听器的传感器拖缆也容易受到与牵引速度关联的噪声影响。
[0021]为了至少部分地解决关于牵引速度引起的噪声的担忧，在各种实施例中，响应于在由拖缆中的传感器产生的信号中检测到的噪声的量控制牵引船舶的牵引速度。特别地，各种实施例涉及以一定牵引速度在水中牵引传感器拖缆。在牵引的同时，从声源190释放询问能量(所述释放和随后的数据收集在一些情况下被称为“发射”)。在从声源190释放询问能量之后的时间窗口内，记录入射在传感器拖缆上的能量。记录数据的时间窗口的长度基于许多因素，诸如目标碳氢化合物携带构造的深度、水深、所希望的记录长度和牵引船舶的速度。对于大约5节(大约每秒2.5米)的说明性牵引速度，针对覆盖行进的大约
18.75米的记录长度，时间窗口可以大约为约7.5秒。另外，对于大约5节的说明性牵引速度，针对覆盖行进的大约37.5米的记录长度，时间窗口可以大约为约15秒。因此，发射可包括声能的释放和随后的大约7.5秒到大约15秒的记录时间(取决于各种因素)。在多数情况下，时间窗口一到期，就发生声能的另一释放并且该过程重复。
[0022]基于与每一发射关联的数据，确定记录的能量中的噪声值(相对于感兴趣的信号)。以下更详细地讨论计算记录的能量中的噪声值的各种例子。不管用于计算噪声值的精确机制如何，噪声值可单独地或者结合以前的噪声值用作用于控制速度的反馈参数。例如，针对最近发射的噪声值以及针对预定数量的以前的发射的噪声值可被组合(例如，求平均值)。如果噪声值高于预定阈值，则可降低牵引船舶的速度以尝试减少噪声。同样地，如果噪声值低于预定阈值，则可增加牵引船舶的速度以减少用于执行测量的总时间，由此减少成本。
[0023]牵引船舶的速度的控制可采用许多形式。在一些情况下，牵引船舶的速度可被自动控制。也就是说，与船载装备104关联的计算机系统可在没有人类介入的情况下直接控制牵引船舶的速度。在其它情况下，与船载装备104关联的计算机系统可产生噪声和牵引速度之间的正在发生的关系的视觉指示，并且人类操作员可基于接收的信息执行牵引速度的改变。不管如何在物理上实现速度控制，系统可控制牵引速度以在确保记录的数据足够用于分析的同时平衡增加的牵引速度的优点。说明书现在描述确定噪声值的例子。
[0024]在示例性实施例中，对于每一发射针对每个传感器拖缆确定或计算噪声值。为了解释的目的，随后考虑单次发射和与包括多个地震检波器组的传感器拖缆关联的对应数据集，在与声能的释放关联的总时间窗口中记录数据。根据至少一些实施例，噪声值基于从总时间窗口内的较小时间窗口(以下，噪声窗口)获取的数据子集。换句话说，可基于受限时间-偏移(t-x)窗口计算噪声值。更具体地讲，在一些情况下，噪声值可基于在具有从总时间窗口的后一半获取的500毫秒(ms)和1000 ms之间的时间长度并且包括从总时间窗口的后一半获取的500毫秒(ms)和1000 ms的噪声窗口中记录的数据，并且在一些情况下，噪声窗口是总时间窗口的最后的500 ms至1000 ms。在其它情况下，与总时间窗口的任何部分或全部关联的数据集可用于确定噪声值。
[0025]为了减少边缘效应，在一些情况下，使噪声窗口内的数据逐渐减少。为了描述这种逐渐减少，考虑以模拟格式记录入射在传感器拖缆上的能量，从而稍后的处理不仅能够确定到达时间，还能够确定入射能量的振幅和频率。为了实现这种逐渐减少，噪声窗口中的记录的能量的振幅可被调整为在噪声窗口的开始从零或接近于零“上升”到实际记录的能量振幅并且同样地在噪声窗口的末尾“下降”。这种逐渐减少可减少当数据经受Fourier变换时与突变关联的效应(即，减少可归因于数据的突变或阶跃变化的频域中的高频分量的存在)。
[0026]接下来，说明性系统执行预处理以消除空间局部高振幅噪声，诸如与深度控制装置和或传感器拖缆侧向定位装置关联的噪声。可使用多种系统/方法中的任何系统/方法，但在高水平上，所述预处理比较踪迹(每个踪迹是来自传感器组的记录的信号)与其它踪迹，并识别在预定频率范围内具有意外的高均方根(RMS)能量(与相关踪迹相比的高RMS能量)的踪迹。对于如此识别的踪迹，基于相关踪迹对该踪迹内的值进彳丁内插以减少局部闻振幅噪声。
[0027]接下来，说明性数据可被变换到频域以用于进一步处理。特别地，图2示出两个标绘图以突出显示时域数据以及在变换到频域之后的数据。左侧标绘图200以图形方式示出来自传感器拖缆的单一信道的示例性噪声窗口的数据，数据被标绘为时间-偏移(t-x)数据。也就是说，基于入射能量的到达时间和到达位置(即，偏移)标绘每个点。另外的维度也可按照指示入射能量的振幅的标绘点的颜色的形式被标绘，但在图2中未示出这种情况以免不适当地使附图变得复杂。
[0028]右侧标绘图202以图形方式示出全部收集(即，单次发射的传感器拖缆的所有信道)的数据作为频率-波数(f_k)数据(即，在f_k域或f_k空间中)。也就是说，标绘图202示出基于传感器拖缆的入射能量的频率和波数(即，每米的周期数)的数据。实际上，每个基准基于频率和波数而被标绘为一个点，并且被视为一组的各个点示出图案。另外，实际上，另外的维度也可按照指示入射能量的振幅的每个标绘点的颜色的形式被标绘。然而，为了避免不适当地使图2的标绘图202变得复杂，由实线而非各个标绘的点识别平均值的各种区域。在图2的标绘图202的示例性情况下，为了随后的噪声测量的目的而排除在大约20 Hz以下以及在大约50 Hz以上的能量，因此，在标绘图202中，在大约20 Hz以下以及在大约50 Hz以上的区域被加上交叉阴影线以指示基本上没有数据。在大约20 Hz和大约50 Hz之间，可存在大量数据，该数据代表噪声和信号。在图2的说明性标绘图202中，由包围的区域204示出示例性预期信号。也就是说，与封闭的区域204关联的数据代表用于地震勘测的感兴趣的信号(例如，在从地下边界反射之后返回声能)。
[0029]在继续前进之前，需要注意的是，在图2的f-k标绘图202中示出的能量的频率范围仅是说明性的。根据各种因素(例如，能源的类型、目标构造、水深、传感器牵引深度、水温)，感兴趣的频率范围可不同于图2的标绘图202中示出的感兴趣的频率范围。事实上，在一些情况下(例如，基于水听器的传感器拖缆)，感兴趣的频率范围可以是5 Hz及以下，并且示例性方法仍然可被应用。因此，在图2中呈现的示例性情况不应该被理解为各种实施例的适用性的限制。
[0030]在多数情况下，牵引噪声在f-k空间中是宽带。也就是说，噪声跨越多数感兴趣的频率范围(如果并非全部感兴趣的频率范围的话)以及多数感兴趣的波数范围(如果并非全部感兴趣的波数范围的话)。在一些情况下，能量分布朝着较低频率倾斜，但在波数方面是均匀的。在图2的标绘图202的说明性情况下，噪声跨越20 Hz到50 Hz频率范围，并且还跨越整个波数范围。与之相比，用于地震勘探的感兴趣的信号局限于作为波数的函数的频率的范围，波数的跨度随着增加的频率而增加。在图2的示例性标绘图202中，用于地震勘探的感兴趣的数据落在如虚线206所示的倒“声锥”内。也就是说，位于声锥内的数据可包括噪声和感兴趣的声学信号(例如，与封闭的区域204关联的数据)，并且位于渐消失区域中(即，在声锥之外)的数据基本上仅是噪声。在感兴趣的频率范围的下端(大约20Hz)，声锥可跨越波数的大体上33%。对于具有示例性12.5 m组间隔的拖缆，在所考虑的频率范围的上端(大约50 Hz)，声锥可跨越波数的大约83%。更小的组间隔长度可导致“更宽”的总波数范围，从而声锥在f-k空间中占据波数的成比例地更小的一部分。
[0031]根据示例性系统，基于来自f-k数据的受限的数据集计算噪声值。更具体地讲，可在f-k数据中应用滤波器以排除声锥206内的数据。在f-k中应用滤波器的结果被以图形方式示出在图3的标绘图中。非常像图2的标绘图202，图3是由实线和/或交叉阴影线示出感兴趣的区域的简化示图；然而，实际上，通过大量单独标绘的点来创建图3的标绘图，所述大量标绘的点通过f_k中的位置的分组(或者在一些情况下没有分组)来定义各种区域。在f_k数据中应用滤波器以达到示例性图3之后，剩下两个说明性区域300和302，这两个区域将会被称为“三角形区域”，但图3中的每个区域的形状可被更适当地描述为半三角形。区域300和302的形状可采取任何合适的形状，因此，对“三角形区域”的提及仅是为了方便，而不应该被解释为限制区域300和302的形状或信号区域的形状。三角形区域300和302代表针对传感器拖缆的信道的记录的数据中的噪声；然而，(现在已被去除的)声锥内的数据代表信号和噪声，因此，滤波器的应用不仅去除信号(如果存在任何信号的话)，还去除一些噪声。为了在相关波数和相关频率上获得噪声值，考虑位于声锥内的噪声。下面的段落讨论考虑位于声锥内的噪声的例子。
[0032]根据示例性实施例，估计噪声振幅(包括从声锥去除的噪声)基于针对每个频率的三角形区域300和302中的噪声。特别地，在f-k数据内的每个频率，计算由f-k滤波器去除或排除的波数的比例。假设噪声能量相对于波数均匀地分布，因此，排除的波数的比例的倒数在一些情况下是为了从仅在三角形区域中测量的噪声能量估计整个波数范围上的总噪声能量而应用的校正标量。因此，针对每个频率获得校正标量。
[0033]为了示出估计校正标量，图3说明性地包含标绘的点的小的集合,这个小的集合在逻辑上被划分成点的水平组304、306和308。也就是说，点的组304表示针对变化的波数具有相同的频率(在这个例子中，大约20 Hz)的数据。点的组306表示针对变化的波数具有相同的频率(在这个例子中，大约35 Hz)的数据。同样地，点的组308表示针对变化的波数具有相同的频率(在这个例子中，大约50 Hz)的数据。实际上，每个组可包含数百或数千个点，但是示例性组具有较少的数量以免不适当地使附图和/或讨论变得复杂。
[0034]在示例性点的组304中,存在跨越波数的有限范围的八个点。基于在示例性频率的f-k空间中的声锥的宽度，沿着20 Hz频率的数据的大约33%位于声锥内并且已被去除。因此，在这个例子中针对示例性20 Hz频率的校正标量为大约1.5 (也就是说，剩下67%，因此，校正标量=1/0.67=1.49)。在示例性点的组306中,存在跨越波数的有限范围的六个点。基于在示例性频率的f-k空间中的声锥的宽度，沿着35 Hz频率的数据的大约58%位于声锥内并且已被去除。因此，在这个例子中针对示例性35 Hz频率的校正标量为大约2.4(也就是说，剩下42%,因此,校正标量=1/0.42=2.38)。在示例性点的组308中，存在跨越波数的有限范围的两个点。基于在示例性频率的f-k空间中的声锥的宽度，沿着50 Hz频率的数据的大约83%位于声锥内并且已被去除。因此，在这个例子中针对示例性50 Hz频率的校正标量为大约5.9 (也就是说，剩下17%，因此，校正标量=1/0.17=5.88)。虽然针对图3仅讨论了三个点的组，但应该理解，针对多个离散频率执行说明性方法，其中针对每个离散频率确定校正标量。
[0035]根据示例性实施例，在频率-偏移域(即，在f_x域或f_x空间中)执行校正标量的应用。也就是说，一旦如以上所讨论确定了校正标量的集合，则三角形区域300和302内的数据被变换到f_x空间。对于f_x空间内的每个频率，在示例性频率的能量被放大以解决在该频率的丢失的数据。换句话说，在每个频率的噪声能量基于针对该相应频率的校正标量而增加以顾及通过在f-k域中应用滤波器而去除的噪声。通过利用用于开窗口和逐渐减小的合适的归一化在所讨论的信道上获得RMS振幅，随后针对每个信道创建指示噪声的值。
[0036]到目前为止的讨论基于针对单次发射针对与传感器拖缆关联的每个信道计算噪声值(以下，“信道噪声值”)。针对传感器拖缆上的所有信道的信道噪声值可被组合以获得针对传感器拖缆的噪声值(以下，“拖缆噪声值”)。在一个示例性实施例中，所有的信道噪声值被组合(例如，求平均值)以获得拖缆噪声值。在另一示例性实施例中，信道噪声值的更小的子集可被组合。例如，在一些情况下，根据噪声的RMS值对信道噪声值进行评级，并且通过评级，对预定范围内(例如，基于40%至80%的RMS振幅)的信道噪声值求平均值并且丢弃其余的信道。采用信道噪声值的更小的子集可用于从计算排除与拖缆关联的局部异常(例如，与缠结的渔具关联的大噪声突发)。
[0037]利用计算的针对特定发射的拖缆噪声值，可确定许多信息。例如，在一些情况下，针对单次发射的拖缆噪声值可被标绘在散布图上，该散布图具有定义拖缆标识(例如，拖缆编号)的轴线、定义发射编号的轴线以及以标绘的点的颜色编码描述噪声值的指示。从这种示图，操作员可推断传感器拖缆范围的哪些部分限制总体速度。例如，这种标绘图可示出哪个或哪些传感器拖缆已彼此缠绕在一起和/或与其它物体(诸如，丢弃的渔网线)缠绕在一起。
[0038]此外，在示例性情况下，各个拖缆噪声值可被组合以创建针对总体拖缆范围的噪声值(以下，“全范围噪声值”)。例如，在一些情况下，对针对一次发射的拖缆噪声值求平均值以获得针对该次发射的全范围噪声值。
[0039]到目前为止的讨论假设基于减小的t-x和f-k空间中的计算确定全范围噪声值以及考虑到与声锥关联的数据的去除来估计噪声；然而，用于获得全范围噪声值的这种方法仅是说明性的。在其它情况下可使用用于获得全范围噪声值的其它方法和系统。例如，感兴趣的声学信号(即，在从地下结构反射之后返回的声能)是相干能量；而牵引噪声是非相干的(即，在组间隔的尺度上的空间中以及在所考虑的频率范围中是随机的)。因此，在其它示例性实施例中，通过去除与相干能量对应的数据(例如，通过对数据执行预测建模或统计相关)并随后计算在去除代表相干能量的数据之后剩余的数据的RMS值，可确定全范围噪声值。
[0040]图4示出用于作为全范围噪声值的函数评估和/或改变船舶速度的示例性方法。特别地，该方法开始(块400)，并包括以一定牵引速度在水中牵引传感器拖缆(块402)。在牵引期间，该方法可包括:在水内释放询问能量(块404)。在与询问能量的释放关联的时间窗口中，该方法还包括:记录由传感器拖缆接收的能量(块406)。基于记录的能量，确定全范围噪声值(块408)。在一些情况下，使用以上讨论的示例性系统/方法之一计算全范围噪声值。
[0041]基于全范围噪声值和牵引船舶的当前速度，并且还基于噪声与速度的三次幂相关的知识，可确定针对建议的速度的增量增加(例如，0.5节)的增加的速度噪声值(块410)。同样地，可确定针对速度的增量减小(例如，0.5节)的减小的速度噪声值(块412)。注意的是，确定增加的或减小的速度噪声值是可选的，并且可省略任一项或二者。如果范围噪声低于预定阈值，则可省略计算减小的速度噪声值。同样地，如果范围噪声高于所述预定阈值，则可省略计算增加的速度噪声值。在其它情况下，特别地在以可编程的方式实现速度改变的情况下，基于噪声和速度之间的关系，系统可计算将要使用的精确速度。
[0042]说明性方法可随后包括:评估增加的速度噪声值和/或减小的速度噪声值以确定是否指示速度的改变(块414)。例如，如果全范围噪声值低于预定阈值并且增加的速度噪声值同样低于所述预定阈值，则可增加牵引船舶的速度(自动地或由操作员)。同样地，如果全范围噪声值高于预定阈值并且减小的速度噪声值低于所述预定阈值，则可减小牵引船舶的速度(自动地或由操作员)。因此，如果需要，则该方法可包括基于范围噪声的值实时改变牵引速度(块416)，然后该说明性方法结束(块418)，可能立即重新开始。
[0043]在操作员做出关于改变船舶的速度的最后决定的情况下，与船载装备104关联的计算机系统可从噪声和速度角度提供系统的状态的视觉表示。图5示出可被提供给操作员并且可从其做出关于牵引船舶的速度的改变的决定的示例性标绘图。特别地，图5是双标绘图，其中左Y轴是噪声(说明性地对于除水听器之外的传感器而言以微巴为单位或者具有等同单位)，右Y轴是速度(节)，并且X轴是时间(或等同地是发射编号)。下面的点划线500标绘被示为在4和5节之间的在示例性情况下作为时间的函数的说明性速度。在示例性实施例中，标绘每个全范围噪声值(也就是说，每次发射的计算的全范围噪声值)，如较小的实线502所示。在一些情况下，牵引船舶速度控制可直接基于每次发射的全范围噪声值。因此，在这个例子中，当“瞬时”全范围噪声值(即，每次发射全范围噪声)增加至高于预定阈值(例如，水平虚线506)时，诸如在时间点508，牵引船舶速度可减小。在其它情况下，在这个例子中，当瞬时全范围噪声值减小至低于所述预定阈值506，诸如时间点510时，牵引船舶速度可增加。
[0044]然而，在另外的实施例中，牵引船舶速度控制可基于移动平均范围噪声以避免噪声未必指示长期趋势的发射中的可能基于局部噪声的牵引船舶速度的改变。例如，较粗实线504代表在某一预定时间上的移动平均全范围噪声值(例如，在前十次发射期间的全范围噪声值的平均值)。移动平均全范围噪声值因此对局部噪声不太敏感，并且可更好地识别总体噪声数据中的趋势。因此，在这个例子中，当“平均”全范围噪声值(即，在几次发射上)增加至高于所述预定阈值506 (诸如，时间点512)时，牵引船舶速度可减小。在其它情况下，在这个例子中，当平均全范围噪声值减小至低于所述预定阈值506 (诸如，时间点514)时，牵引船舶速度可增加。
[0045]在另外的情况下，可向操作员呈现预测在增加的速度的噪声的信息。特别地，图5的示例性标绘图包括上点划线516。线516可向操作员呈现在船舶速度增加预定量(例如，
0.5节)的情况下的预期噪声值。因此，在示例性时间点518，点划线518可向操作员传达:在仍然使噪声值保持低于所述预定阈值506的同时，可实现0.5节的速度的增加。可呈现类似的标绘的线以预测在减小的速度的噪声值，但在图5中未包括这种情况以免使附图变得进一步复杂。因此，观看图5的操作员可在标绘出瞬时噪声值和平均噪声值时注意瞬时噪声值和平均噪声值，并且可实现速度改变(在一些情况下，由预测的噪声的指示通知的速度改变的大小)。
[0046]本说明书的发明人已确定:各种实施例的实现可在北极水域和温带水域中的海洋测量中导致大约10%的速度增加(例如，从大约4.7节增加到5.15节)。因为藤壶积聚，速度增加可能在热带水域中不太显著，但系统和/或方法能够实现藤壶积聚的早期识别，从而可实现速度减小以保护记录的数据的完整性或者作为用于执行藤壶清理操作的触发因素。不管是北极水域还是热带水域，当海洋条件不太理想(例如，暴风雨、巨浪)时，各种实施例可以能够以由噪声值指示的减小的速度继续测量，其中在其它情况下测量操作可能原本已经基于天气和/或海洋条件而停止。
[0047]图6示出作为可用于实现至少一些实施例的任何数量的计算装置的一个例子的计算机系统600。涉及计算噪声值(不管是针对信道、传感器拖缆还是针对整个传感器拖缆范围)的任何或全部的实施例可被全部或部分地实现在诸如图6中示出的计算机系统600的计算机系统或以后开发的计算机系统上。此外，涉及牵引船舶速度的基于计算机的控制和/或提供噪声和速度的视觉指示的任何或全部的实施例可被全部或部分地实现在诸如图6中示出的计算机系统600的计算机系统或以后开发的计算机系统上。因此，诸如计算机系统600的一个计算机系统或者诸如计算机系统600的多个计算机系统可以是船载装备104的一部分。
[0048]计算机系统600包括通过集成主机桥614耦合到主存储阵列612和各种其它外围计算机系统部件的主处理器610。主处理器610可以是单处理器核装置或实现多个处理器核的处理器。另外，计算机系统600可实现多个主处理器610。主处理器610经由主机总线616耦合到主机桥614，或者主机桥614可被集成到主处理器610中。因此，除了图6中示出的总线配置或总线-桥之外或者替代于图6中示出的总线配置或总线-桥，计算机系统600可实现其它总线配置或总线-桥。
[0049]主存储器612通过存储总线618耦合到主机桥614。因此，主机桥614包括存储控制单元，存储控制单元通过断言用于存储器访问的控制信号来控制主存储器612的事务。在其它实施例中，主处理器610直接实现存储控制单元，并且主存储器612可直接耦合到主处理器610。主存储器612用作主处理器610的工作存储器，并包括存储程序、指令和数据的一个存储装置或存储装置阵列。主存储器612可包括任何合适类型的存储器，诸如动态随机存取存储器(DRAM)或各种类型的DRAM装置中的任何装置，诸如同步DRAM (SDRAM)、扩展数据输出DRAM (ED0DRAM)或Rambus DRAM (RDRAM)。主存储器612是存储程序和指令的非暂态计算机可读介质的例子，并且其它例子是盘驱动器和闪存装置(例如，计算机可读存储装置690)。
[0050]说明性计算机系统600还包括第二桥628，第二桥628把主扩展总线626桥接到各种二次扩展总线，诸如少引线数(LPC)总线630和外围部件互连(PCI)总线632。各种其它二次扩展总线可由桥装置628支持。
[0051]固件集线器636经由LPC总线630耦合到桥装置628。固件集线器636包括包含可由主处理器610执行的软件程序的只读存储器(ROM)。该软件程序包括在通电自检(POST)过程期间和就在POST过程之后执行的程序以及存储器参考代码。POST过程和存储器参考代码执行在计算机系统的控制被移交给操作系统之前的计算机系统内的各种功能。计算机系统600还包括说明性地耦合到PCI总线632的网络接口卡(NIC)638。NIC 638用于把计算机系统600耦合到通信网络，诸如互联网或局域网或广域网。
[0052]仍然参照图6，计算机系统600可还包括经由LPC总线630耦合到桥628的超级输入/输出(I/o)控制器640。超级I/O控制器640控制许多计算机系统功能，例如，与各种输入和输出装置(诸如，键盘642、定点装置644 (例如，鼠标)、具有游戏控制器646的形式的定点装置、各种串行端口、软盘驱动器和盘驱动器)建立接口。超级I/O控制器640经常因为它执行的许多I/o功能而被称为“超级”。
[0053]计算机系统600可还包括经由总线652 (诸如，PCI Express (PC1-E)总线或高级图形处理(AGP)总线)耦合到主机桥614的图形处理单元(GPU)650。可等同地使用其它总线系统，包括以后开发的总线系统。此外，图形处理单元650可替代地耦合到主扩展总线626或二次扩展总线之一(例如，PCI总线632)。图形处理单元650耦合到显示装置654，显示装置654可包括任何合适的电子显示装置，任何图像或文本(诸如，针对图5讨论的噪声和速度的标绘图)能够被标绘和/或显示在该电子显示装置上。图形处理单元650可包括板载处理器656以及板载存储器658。处理器656可由此执行主处理器610命令的图形处理。此外，存储器658可以是很重要的，为大约几百兆字节或更大。因此，一旦由主处理器610命令，图形处理单元650可执行关于将要显示在显示装置上的图形的大量运算，并且最终显示这种图形，而没有主处理器610的进一步输入或帮助。
[0054]图7示出根据至少一些实施例的方法。特别地，该方法开始(块700)，并包括以一定牵引速度在水中牵引传感器拖缆(块702)。该方法还包括:在水内释放询问能量(块704)，并且记录由传感器拖缆接收的能量以创建记录的能量(块706)。该方法可随后包括:确定指示记录的能量内的噪声的值(块708)。在一些情况下，指示噪声的值可以是全范围噪声值。在其它情况下，指示噪声的值可以是与传感器拖缆的传感器的噪声最大的组关联的噪声。在另外的情况下，指示噪声的值可以是与传感器拖缆的传感器的预定组(但未必是噪声最大的组)关联的噪声。作为最后的例子，可基于传感器拖缆的传感器的两个或更多的组中的噪声值计算指示噪声的值。不管如何计算指示噪声的值，该方法可随后包括:响应于指示记录的能量内的噪声的值，实时改变牵引速度(块710)。其后，该方法结束(块712)，在多数情况下立即重新开始。
[0055]在说明书和权利要求中，可根据由可在非暂态存储介质(即，不同于载波或沿着导体传播的信号)上提供的软件应用执行的算法和/或步骤描述某些部件。各种实施例还涉及一种用于执行如这里所述的各种步骤和操作的系统。这种系统可以是专门构造的装置，诸如电子装置，或者它可包括能够遵循软件指令以执行这里描述的步骤的一个或多个通用计算机。多个计算机能够联网以执行这种功能。软件指令可被存储在任何计算机可读存储介质(诸如，例如磁盘或光盘、卡、存储器等)中。
[0056]对“ 一个实施例”、“实施例”、“特定实施例”、“示例性实施例”和“ 一些实施例”的提及指示:特定元件或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。虽然词语“一个实施例”、“实施例”、“特定实施例”、“示例性实施例”和“一些实施例”可出现在各种地方，但这些不必表不同一实施例。
[0057]以上讨论旨在说明本发明的原理和多种实施例。一旦充分理解以上公开内容，许多变化和修改对于本领域技术人员而言将会变得清楚。下面的权利要求旨在解释为包括所有这些变化和修改。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 以一牵引速度在水中牵引传感器拖缆； 在水内释放询问能量； 记录由传感器拖缆接收的能量以创建记录的能量； 确定指示记录的能量内的噪声的值；以及 响应于指示记录的能量内的噪声的值，实时改变牵引速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定指示噪声的值还包括从包括下面各项的组选择的至少一项:确定指示整个传感器拖缆上的噪声的值；确定指示传感器拖缆的传感器的噪声最大的组的噪声的值；确定指示传感器拖缆的传感器的预定组的噪声的值；以及确定基于传感器拖缆的传感器的两个或更多的组中的噪声值计算的指示噪声的值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中改变牵引速度还包括: 创建记录的能量内的噪声的视觉指示；以及 响应于噪声的视觉指示，改变牵引速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中改变牵引速度还包括:在没有人类介入的情况下改变牵引速度。
5.根据权利要求1所述的方法: 其中记录能量还包括在与释放询问能量关联的第一时间窗口中记录能量；以及 其中确定指示噪声的值还包括基于第一时间窗口中的记录的能量的部分进行确定。
6.根据权利要求5所述的方法,其中确定还包括:基于第一时间窗口的后一半中的记录的能量的部分进行确定。
7.根据权利要求5所述的方法,其中确定还包括:基于第一时间窗口内的第二时间窗口中的记录的能量的部分进行确定，第二时间窗口具有比第一时间窗口短的时间长度，第二时间窗口的时间长度在500毫秒(ms)和1000 ms之间并且包括500 ms和1000 ms。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括通过从包括下面各项的组选择的至少一项来使第二时间窗口逐渐变小:在第二时间窗口的开始；在第二时间窗口的末尾；以及在第二时间窗口的开始和末尾。
9.根据权利要求1所述的方法，其中确定指示噪声的值还包括: 把记录的能量转换到频率-波数(f_k)域； 去除f_k域的信号区域内的记录的能量的部分，由此产生剩余部分；以及 基于剩余部分计算指示噪声的值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中计算指示噪声的值还包括: 对于多个频率中的每个频率，基于剩余部分中的噪声能量估计信号区域中的噪声能量；以及 确定指示信号区域和剩余部分上的噪声的值。
11.根据权利要求1所述的方法，其中改变牵引速度还包括从包括下面各项的组选择的至少一项:基于指示噪声的值低于预定阈值增加牵引速度；以及基于指示噪声的值高于预定阈值减小牵引速度。
12.—种系统,包括: 牵引船舶；传感器拖缆，定义近端和远端，传感器拖缆经由近端耦合到牵引船舶； 计算机系统，包括耦合到存储器的处理器，计算机系统位于牵引船舶上并以通信的方式耦合到传感器拖缆； 该存储器存储程序，当所述程序由计算机系统的处理器执行时，所述程序使处理器: 记录由传感器拖缆接收的信号以创建记录的信号； 确定指示记录的信号内的噪声的值；以及 在显示装置上标绘指示噪声的值。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述程序还使处理器在显示装置上标绘在与当前牵引速度不同的牵引速度的预测的噪声的指示。
14.根据权利要求12所述的系统: 其中所述程序使处理器读取与询问能量的释放关联的第一时间窗口中的信号；以及其中当处理器确定时，程序使处理器基于第一时间窗口的后一半中的信号的部分进行确定。
15.根据权利要求12所述的系统: 其中所述程序使处理器读取与询问能量的释放关联的第一时间窗口中的信号；以及其中当处理器确定时，程序使处理器基于第一时间窗口内的第二时间窗口进行确定，第二时间窗口具有在500毫秒(ms)和1000 ms之间的时间长度并且包括500 ms和1000ms ο
16.根据权利要求15所述的系统，其中当处理器确定时，所述程序使处理器通过从包括下面各项的组选择的至少一项来使第二时间窗口逐渐变小:在第二时间窗口的开始；在第二时间窗口的末尾；以及在第二时间窗口的开始和末尾。
17.根据权利要求12所述的系统，其中当处理器确定指示噪声的值时，所述程序使处理器: 把记录的信号转换到频率-波数(f_k)域； 去除f_k域的信号区域内的记录的信号的部分以创建剩余部分；以及 基于剩余部分计算指示噪声的值。
18.根据权利要求17所述的系统，其中当所述处理器计算指示噪声的值时，程序使处理器: 对于多个频率中的每个频率，基于剩余部分中的噪声能量估计信号区域中的噪声能量；以及 确定指示信号区域和剩余部分上的噪声的值。
19.根据权利要求12所述的系统，其中所述传感器拖缆还包括沿着传感器拖缆分隔开的多个传感器，传感器包括从包括下面各项的组选择的至少一项:地震检波器；和水听器。
20.根据权利要求12所述的系统，其中所述程序还使处理器基于指示记录的信号内的噪声的值改变牵引船舶的牵引速度。
21.根据权利要求12所述的系统，其中所述程序还使处理器: 在显示装置上创建记录的能量内的噪声的视觉指示；以及 响应于噪声的视觉指示，改变牵引速度。
22.根据权利要求12所述的系统，其中所述程序还使处理器在没有人类介入的情况下改变牵引速度。
23.根据权利要求12所述的系统，其中当处理器改变牵引速度时，程序使处理器执行从包括下面各项的组选择的至少一项:基于指示噪声的值低于预定阈值增加牵引速度；以及基于指示噪声的值高于预定阈值减小牵引速度。
24.一种存储程序的非暂态计算机可读介质，当所述程序由处理器执行时，所述程序使处理器: 记录由被牵引船舶牵引的传感器拖缆接收的能量以创建记录的能量； 确定指示记录的能量内的噪声的值；以及 响应于指示记录的能量内的噪声的值，改变牵引船舶的牵引速度。
25.根据权利要求24所述的非暂态计算机可读介质: 其中所述程序使处理器读取与询问能量的释放关联的第一时间窗口中的能量；以及其中当处理器确定时，程序使处理器基于第一时间窗口内的第二时间窗口进行确定，第二时间窗口具有在500毫秒(ms)和1000 ms之间的时间长度并且包括500 ms和1000ms ο
26.根据权利要求25所述的非暂态计算机可读介质，其中当处理器确定指示噪声的值时，所述程序使处理器: 把第二时间窗口中的记录的能量转换到频率-波数(f_k)域； 去除f_k域的信号区域 内的记录的能量的部分以创建剩余部分；以及 基于剩余部分计算指示噪声的值。
27.根据权利要求26所述的非暂态计算机可读介质，其中当处理器计算指示噪声的值时,所述程序使处理器对于多个频率中的每个频率: 确定指示剩余部分中的噪声的值；以及 基于指示剩余部分中的噪声的值估计信号区域中的噪声。
28.根据权利要求24所述的非暂态计算机可读介质，其中当处理器确定指示噪声的值时，所述程序使处理器: 把记录的能量转换到频率-波数(f_k)域； 去除f_k域的信号区域内的记录的能量的部分以创建剩余部分；以及 基于剩余部分计算指示噪声的值。
29.根据权利要求28所述的非暂态计算机可读介质，其中当处理器计算指示噪声的值时，所述程序使处理器: 对于多个频率中的每个频率，基于剩余部分中的噪声能量估计信号区域中的噪声能量；以及 确定指示信号区域和剩余部分上的噪声的值。
30.根据权利要求24所述的非暂态计算机可读介质，其中当处理器改变牵引速度时，程序使处理器执行从包括下面各项的组选择的至少一项:基于指示噪声的值低于预定阈值增加牵引速度；以及基于指示噪声的值高于预定阈值减小牵引速度。
【文档编号】G05D13/00GK103543761SQ201310292801
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2012年7月13日
【发明者】N.H.R.特恩巴尔 申请人:Pgs 地球物理公司