МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Российский патент 2020 года по МПК G01V1/22 G01V1/00 

Изобретение относится к многоканальным системам передачи сейсмических сигналов от датчиков-сенсоров к устройствам оповещения о тревоге, записывающим и обрабатывающим устройствам и может быть использовано для предупреждения о возникновении сейсмических толчков и цунами.

Известно устройство для передачи сейсмической информации, состоящее из двухпроводной линии связи, центральной станции и абонентских станций, причем центральная станция содержит регистратор, а абонентские станции - преобразователь аналог-код, регистр хранения информации и передающее устройство (см. патент США №2250168, кл. G01V 1/22, опубликован в 1975 году).

Известна также многоканальная система для сейсмических исследований, содержащая двухпроводную линию связи, к одному концу которой подключено оконечное устройство, а к другому - центральная станция, включающая генератор команд и устройство разделения каналов, подключенное к линии связи, регистратор, соединенный с выходом устройства разделения каналов, и абонентские станции, расположенные вдоль линии связи и подключенные к ней параллельно, каждая из которых содержит преобразователь аналог-код, регистр памяти и дешифратор команд (см. патент США №3990036, кл. G01V 1/22, опубликован в 1976 году).

Недостатком указанных устройств является низкая помехоустойчивость, обусловленная использованием простых сигналов, а не сложных шумоподобных сигналов в виде ансамблей дискретных ортогональных функций с хорошими автокорреляционными свойствами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является многоканальная система для сейсмических исследований, содержащая линию связи, к одному концу которой подключено оконечное устройство, а к другому - центральная станция, включающая генератор команд и устройство разделения каналов, выполненное в виде многоканального коррелятора с опорным генератором сигналов Уолша, подключенное к линии связи, и регистратор, соединенный с выходами устройства разделения каналов и абонентские станции, расположенные вдоль линии связи и подключенные к ней параллельно, каждая из которых содержит преобразователь аналог-код, регистр памяти и дешифратор команд, каждая абонентская станция содержит сумматор по модулю два, ключевую схему, генератор тока, генератор счетных импульсов, устройство выделения сигналов синхронизации и генератор сигналов Уолша, упорядоченных по числу знакоперемен на периоде определения сигналов, преобразователь аналог-код, регистр памяти, сумматор по модулю два, ключевая схема и генератор тока включены последовательно и подключены к линии связи, второй вход сумматора по модулю два подключен к информационному выходу генератора сигналов Уолша, выход синхронизации которого подключен к сдвиговому входу регистра памяти, входы устройства выделения сигналов синхронизации и дешифратора команд подсоединены к линии связи, причем первый выход дешифратора команд подключен к входу сброса кода сигнала Уолша генератора сигналов Уолша, вход занесения кода сигнала Уолша которого связан с выходом генератора счетных импульсов, вход запуска которого подключен к второму выходу дешифратора команд, выход устройства выделения сигналов синхронизации соединен с входом установки в ноль генератора сигналов Уолша, входом запуска преобразователя аналог-код и входом управления ключевой схемы (см. авторское свидетельство №972432 по заявке на изобретение №2997807/18-25 от 22.10.1980, опубликовано 07.11.1982, бюллетень №41, кл. G01V 1/22).

Недостатками известной многоканальной системы для сейсмических исследований является низкая помехоустойчивость, обусловленная использованием сигналов Уолша, обладающих плохими автокорреляционными свойствами.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости многоканальной системы для сейсмических исследований за счет использования ансамбля дискретных ортогональных функций с хорошими автокорреляционными свойствами.

Поставленная цель достигается тем, что в известную многоканальную систему для сейсмических исследований, содержащую линию связи, к одному концу которой подключено оконечное устройство, а к другому - центральная станция, включающая генератор команд, подключенный к линии связи, 2ⁿ перемножителей, 2ⁿ интеграторов и устройство выделения сигналов синхронизации, причем вход устройства выделения сигналов синхронизации подключен к линии связи, а выход подключен к входу синхронизации опорного 2ⁿ-канального генератора сигналов Уолша (где 2ⁿ - число сигналов Уолша, одновременно формируемых опорным генератором сигналов Уолша), первые входы 2ⁿ перемножителей подключены к линии связи, а выходы соединены с вторыми входами соответствующих интеграторов, выходы 2ⁿ интеграторов подключены к информационным входам регистратора, синхронизирующий вход которого и синхронизирующие входы интеграторов соединены с выходом синхронизации опорного 2ⁿ-канального генератора сигналов Уолша, и абонентские станции, расположенные вдоль линии связи и подключенные к ней параллельно, каждая из которых содержит преобразователь аналог-код, регистр памяти и дешифратор команд, ключевую схему, генератор тока, генератор счетных импульсов, устройство выделения сигналов синхронизации, вспомогательный n-разрядный двоичный счетчик, вход сброса в ноль которого соединен с первым выходом дешифратора команд, счетный вход вспомогательного n-разрядного счетчика соединен с выходом генератора счетных импульсов, преобразователь аналог-код и регистр памяти включены последовательно, ключевая схема и генератор тока включены последовательно и подключены к линии связи, входы устройства выделения сигналов синхронизации и дешифратора команд подсоединены к линии связи, причем вход запуска генератора счетных импульсов подключен к второму выходу дешифратора команд, выход устройства выделения сигналов синхронизации соединен с входом запуска преобразователя аналог-код и входом управления ключевой схемы введены в каждую абонентскую станцию генератор сигналов Уолша, генератор тактовых импульсов, 2^n-1-разрядный циклический регистр сдвига, нуль-орган, триггер, первый ключ и второй ключ, двухвходовый сумматор, первый управляемый инвертор, группа из 2ⁿ перемножителей (где 2ⁿ - число фазоманипулированных сигналов с улучшенными автокорреляционными свойствами), 2ⁿ - входовый коммутатор, второй управляемый инвертор, причем выход устройства выделения сигналов синхронизации подключен к входу запуска генератора тактовых импульсов и входу запуска генератора сигналов Уолша, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу генератора сигналов Уолша и сдвигающему входу 2^n-1-разрядного циклического регистра сдвига, второй выход генератора сигналов Уолша подключен к входу нуль-органа, выход которого соединен с счетным входом триггера, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, инверсный выход триггера подключен к управляющему входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены с соответствующими информационными входами двухвходового сумматора, выход двухвходового сумматора подключен к информационному входу первого управляемого инвертора, управляющий вход которого соединен с выходом старшего разряда 2^n-1-разрядного циклического регистра сдвига, (2^n-1-2)-й выход генератора сигналов Уолша подключен к информационному входу первого ключа, (2ⁿ-4)-й выход генератор сигналов Уолша подключен к информационному входу второго ключа, выход первого управляемого инвертора подключен к первым входам перемножителей группы из 2ⁿ перемножителей, вторые входы i-х перемножителей (где i - порядковый номер перемножителя) подключены к i-м выходам генератора сигналов Уолша, выходы i-х перемножителей подключены к i-м информационным входам 2ⁿ-входового коммутатора, управляющие входы которого подключены к i-м выходам вспомогательного n-разрядного счетчика, выход 2ⁿ-входового коммутатора подключен к информационному входу второго управляемого инвертора, управляющий вход которого подключен к выходу регистра памяти, а выход второго управляемого инвертора подключен к информационному входу ключевой схемы, а в центральную станцию генератор тактовых импульсов, 2^n-1-разрядный циклический регистр сдвига, нуль-орган, триггер, первый ключ и второй ключ, двухвходовый сумматор, управляемый инвертор, вторая группа из 2ⁿ перемножителей, причем выход устройства выделения сигналов синхронизации подключен к входу запуска генератора тактовых импульсов, выход генератора тактовых импульсов подключен к сдвигающему входу 2^n-1-разрядного циклического регистра сдвига, второй выход опорного генератора сигналов Уолша подключен к входу нуль-органа, выход которого соединен с счетным входом триггера, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, инверсный выход триггера подключен к управляющему входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены с соответствующими информационными входами двухвходового сумматора, выход двухвходового сумматора подключен к информационному входу управляемого инвертора, управляющий вход которого соединен с выходом старшего разряда 2^n-1-разрядного циклического регистра сдвига, (2^n-1-2)-й выход опорного генератора сигналов Уолша подключен к информационному входу первого ключа, (2ⁿ-4)-й выход опорного генератора сигналов Уолша подключен к информационному входу второго ключа, выход управляемого инвертора подключен к первым входам i-х перемножителей второй группы из 2ⁿ перемножителей, вторые входы i-х перемножителей второй группы из 2ⁿ перемножителей подключены к i-м выходам опорного генератора сигналов Уолша, выходы i-х перемножителей второй группы из 2ⁿ перемножителей, подключены к вторым входам i-х 2ⁿ перемножителей.

На фиг. 1 представлена структурная схема многоканальной системы для сейсмических исследований, на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования сложного фазоманипулированного сигнала S(10,θ) в предлагаемой многоканальной системе для сейсмических исследований, на фиг. 3 - временные диаграммы системы сигналов Уолша, формируемых в прототипе, на фиг. 4 и 5 - автокорреляционные функции сигналов Уолша, формируемых в прототипе, на фиг. 6 - временные диаграммы системы дискретных ортогональных сигналов S(i,θ) в предлагаемой многоканальной системе для сейсмических исследований, на фиг. 7 и 8 - автокорреляционные функции сигналов S(i,θ) в предлагаемой многоканальной системе для сейсмических исследований.

В силу симметрии автокорреляционных функций сигналов относительно оси ординат на рисунках представлены только правые части графиков.

В ортогональности сигналов S(i,θ), формируемых в предлагаемой многоканальной системе можно убедиться путем перемножения любых формируемых сигналов и интегрирования результата перемножения за время Т (где Т - период определения сигналов).

Многоканальная система для сейсмических исследований содержит линию 1 связи, оконечное устройство 2, центральную станцию 3, абонентские станции 4, имеющие вход 5 для сигналов, поступающих от сейсмических датчиков-сенсоров или донных датчиков-сенсоров, измеряющих давление водяного столба, генератор 6 команд, регистратор 7, устройство 8 выделения сигналов синхронизации центральной станции, перемножители 9, опорный генератор 10 сигналов Уолша, интеграторы 11, преобразователь 12 аналог-код, регистр 13 памяти, второй управляемый инвертор 14, ключевую схему 15, генератор 16 тока, 2ⁿ-канальный генератор 17 сигналов Уолша, вспомогательный n-разрядный двоичный счетчик 18, 2ⁿ-входовый цифровой коммутатор 19, генератор 20 тактовых импульсов, устройство 21 выделения сигналов синхронизации абонентской станции, дешифратор 22 команд, генератор 23 счетных импульсов, нуль-орган 24 абонентской станции, триггер 25 абонентской станции, первый ключ 26 и второй ключ 27, двухвходовый сумматор 28, группу из 2ⁿ перемножителей 29, 2^n-1-разрядный циклический регистр 30 сдвига, первый управляемый инвертор 31, нуль-орган 32 центральной станции, триггер 33 центральной станции, первый ключ 34 и второй ключ 35, двухвходовый сумматор 36, группу из 2ⁿ перемножителей 37, 2^n-1-разрядный циклический регистр 38 сдвига, управляемый инвертор 39, генератор 40 тактовых импульсов центральной станции.

Многоканальная система для сейсмических исследований работает следующим образом.

В исходном состоянии ключевые схемы 15 всех абонентских станций 4 закрыты и линия 1 связи свободна. Режиму передачи данных предшествует режим автоматической адресации. Для этого генератор 6 команд вырабатывает команду начала адресации и передает ее в линию 1 связи. По достижении каждой абонентской станции 4 команда начала адресации расшифровывается дешифратором 22 команд, при этом на его выходе вырабатывается сигнал установки в ноль вспомогательного двоичного счетчика 18 и сигнал запуска генератора 23 счетных импульсов. Счетчик 18 начинает считать счетные импульсы. По достижении команды адресации оконечного устройства 2 она расшифровывается, и в линию связи оконечным устройством 2 выдается команда окончания адресации, которая опознается дешифраторами 22 команд каждой абонентской станции 4. При этом дешифратор 22 команд вырабатывает сигнал остановки генератора 23 счетных импульсов. Вспомогательные двоичные счетчики 18 абонентских станций 4 прекращают счет.

Частоту генерации счетных импульсов выбирают таким образом, чтобы за время прохождения командной адресации от одной абонентской станции к другой и обратно вырабатывался один счетный импульс. Тогда после окончания режима адресации вспомогательным двоичным счетчиком 18 первой абонентской станции, считая от оконечного устройства, будет сосчитан один импульс, второй - два, третьей - три, и так далее. Таким образом, первой абонентской станции будет присвоен адрес «1», второй «2», третьей «3», и так далее.

По окончании режима адресации генератор 6 команд вырабатывает команду для начала передачи многоканальной системой данных измерений, поступающих на вход 5 абонентской станции от сейсмических датчиков-сенсоров или донных датчиков-сенсоров, измеряющих давление водяного столба в месте их установки.

По этой команде оконечное устройство 2 начинает вырабатывать сигналы синхронизации. В каждой абонентской станции 4 эти сигналы опознаются устройством 21 выделения сигналов синхронизации, которое запускает преобразователь 12 аналог-код, открывает ключевую схему 15, устанавливает в начальное состояние 2ⁿ-канальный генератор 17 сигналов Уолша и синхронизирует генератор 20 тактовых импульсов. Генератор 17 сигналов Уолша начинает генерировать 2ⁿ сигналов Уолша на своих выходах.

В момент начала формирования сигналов Уолша с выходов разрядов вспомогательного n-разрядного двоичного счетчика 18 на управляющие входы 2ⁿ-входового цифрового коммутатора 19 подается двоичный n-разрядный код, соответствующий двоичному представлению числа импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 18 от генератора 23 счетных импульсов. В соответствии с этим кодом на выходе 2ⁿ-входового цифрового коммутатора 19 в течение времени Т (где Т - период формирования сигналов на информационных входах коммутатора 19) будет формироваться только один сигнал из 2ⁿ сигналов, поступающих на его информационные входы.

Подробное описание устройства 2ⁿ-входового цифрового коммутатора 19 представлено в известном источнике (см. Основы дискретной техники АСУ и связи. Под общей редакцией Гриненко Г.Ф. - Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1980, с. 353-357).

Сигнал S(i,θ) с выхода 2ⁿ-входового цифрового коммутатора 19 поступает на информационный вход второго управляемого инвертора 14, на выходе которого формируется сигнал, поступающий на вход ключевой схемы 15. В соответствии с кодом, хранящимся в регистре памяти 13, и подающимся на управляющий вход второго управляемого инвертора 14, сигнал на выходе второго управляемого инвертора 14 является сигналом S(i,θ) или его инверсией. На выходе генератора 16 тока в соответствии с этим формируется сигнал, поступающий в линию 1 связи.

Генератор тока 16 предназначен для усиления по току сигналов, поступающих с выхода управляемого инвертора 14, до значения, установленного для всех абонентских станций 4.

Таким образом, каждый бит информации, занесенный в регистр 13 памяти, будет представлен в виде сигнала S(i,θ). Причем, если передается единица, то в линию 1 связи подается прямой сигнал S(i,θ), а если ноль, то инверсный. Эту задачу выполняет управляемый инвертор 14, подробное описание устройства которого представлено в известном источнике (см. Основы дискретной техники АСУ и связи. Под общей редакцией Гриненко Г.Ф. - Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1980, с. 461).

В линии 1 связи сигналы от всех абонентских станций подаются на вход центральной станции 3. В центральной станции 3 из полученного сигнала устройство 8 выделения сигналов синхронизации выделяет сигнал, который синхронизирует работу опорного генератора 10 сигналов Уолша. Полученный из линии 1 связи сигнал подается на входы одноканальных корреляторов, состоящих из перемножителей 9 и интеграторов 11. Каждый коррелятор выделяет информацию, переданную от соответствующей абонентской станции, и подает ее на регистратор 7 по команде, поступающей с выхода синхронизации опорного генератора 10 сигналов Уолша.

Известно, что при построении многоканальных систем для сейсмических исследований, а также систем радиолокации функция автокорреляции применяемых сигналов представляет наибольший интерес при выборе кодовых последовательностей (ансамблей дискретных ортогональных сигналов). Для устранения маскирующего действия близких по дальности объектов (целей) нужно уменьшать остатки (боковые пики функций автокорреляции зондирующих сигналов) (см. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. - М.: Советское радио, 1973, стр. 48, четвертый абзац сверху). То есть более высокую помехоустойчивость обеспечивает использование сложных фазоманипулированных сигналов, обладающих малыми боковыми пиками функций автокорреляции.

Кроме того, для получения наименьшей вероятности установления ложной синхронизации в многоканальных системах для сейсмических исследований (ошибки устройства 21 выделения сигнала синхронизации при анализе поступающего на центральную станцию сигнала), а следовательно, повышения помехоустойчивости, необходимо использовать сигналы с малыми боковыми пиками функций автокорреляции (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь,1979, стр. 64, первый абзац снизу).

Известно, что автокорреляционная функция сигнала S(t) определяется выражением:

где τ - величина временного сдвига сигнала.

Из выражения (1) видно, что R(τ) характеризует степень связи (корреляции) сигнала S(t) с его копией, сдвинутой на величину τ по оси времени.

Ясно, что функция R(τ) достигает максимума при τ=0, так как любой сигнал полностью коррелирован с самим собой.

При этом:

то есть максимальное значение автокорреляционной функции равно энергии сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Советское радио, 1971, стр. 68).

Для случая сигналов, пронормированных по энергии с учетом Е=1 автокорреляционная функция сигнала состоит из центрального пика с амплитудой 1, размещенного на интервале (-τ₀,τ₀) и боковых пиков, распределенных на интервалах (-Т,-τ₀) и (τ₀,Т). Амплитуды боковых пиков принимают различные значения, но у сигналов с хорошими корреляционными свойствами они малы, то есть существенно меньше амплитуды центрального пика, равной 1 (см. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, стр. 30).

Значения боковых пиков функции автокорреляции, которые обычно меньше основного, зависят от реально используемой кодовой последовательности (сложного дискретного ортогонального сигнала). При возникновении таких боковых пиков функции корреляции способность центральной станции к установлению надежной синхронизации (точному анализу поступающего на центральную станцию сигнала, исключению ошибки устройства 21 выделения сигнала синхронизации при анализе) ухудшается, так как в этом случае устройство 21 выделения сигнала синхронизации должно различать основной и максимальный боковой пики функции корреляции (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь,1979, стр. 67).

Корреляционные свойства кодовой последовательности характеризует показатель различимости (ПР), определяемый как разность значений функции автокорреляции, соответствующих основному и максимальному боковому пикам. Очевидно, чем больше ПР, тем лучше кодовая последовательность (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь, 1979, стр. 65, а также стр. 66, рис. 3.11), тем выше помехоустойчивость многоканальных систем для сейсмических исследований.

Таким образом, наиболее важной проблемой является отыскание сигналов с малыми остатками корреляционной функции (см. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. - М.: Советское радио, 1973, стр. 279, первый абзац снизу).

В прототипе (см. авторское свидетельство №972432 по заявке на изобретение №2997807/18-25 от 22.10.1980, опубликовано 07.11.1982, бюллетень №41, кл. G01V 1/22) используются сигналы Уолша, которые обладают плохими автокорреляционными свойствами, приводящими к низкой помехоустойчивости известной многоканальной системы для сейсмических исследований.

В случае использования многоканальной системы для сейсмических исследований с сигналами Уолша и многоканальной системы для сейсмических исследований с предлагаемыми дискретными ортогональными сигналами, были рассчитаны автокорреляционные функции, максимальные боковые пики автокорреляционных функций сигналов и показатели различимости (ПР).

Результаты расчетов для случая 2ⁿ=16 представлены в таблице 1.

По результатам, представленным в таблице 1, видно, что сигналы на базе разработанных дискретных ортогональных функций S(i,θ) в предлагаемой многоканальной системе для сейсмических исследований имеют максимальный боковой пик автокорреляционной функции R(τ)_max меньше в 1,875 раз, чем в системе, использующей сигналы Уолша. При этом показатель различимости (ПР) у них больше, чем у сигналов Уолша, в 8 раз, что значительно повышает помехоустойчивость.

Сигналы S(i,θ) формируются в абонентской станции многоканальной системы для сейсмических исследований следующим образом.

В исходном состоянии в (2^n-1-3)-й разряде циклического регистра 30 сдвига абонентской станции записана единица. Триггер 25 находится в исходном единичном состоянии.

Подробное описание устройства триггера 25, являющегося обычным Т-триггером, представлено в известном источнике (см. Основы дискретной техники АСУ и связи. Под общей редакцией Гриненко Г.Ф. - Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1980, с. 240, рис. 6.22, рис. 6.23).

Потенциалы с прямого и инверсного выходов триггера 25 поступают на управляющие входы ключей 26 и 27. Таким образом, ключ 26 открыт, а ключ 27 закрыт.

В процессе формирования сигналов S(i,θ) тактовые импульсы с первого выхода генератора 20 подаются на тактовый вход генератора 17 сигналов Уолша, на выходах которого формируются функции Wal(i,θ), поступающие на первые входы перемножителей 29.

Функция Уолша Wal(5,θ) с (2^n-1-2)-го выхода генератора 17 сигналов Уолша (то есть, для случая 2ⁿ=16 с шестого выхода генератора 17 сигналов Уолша) через открытый ключ 26 поступает на первый вход двухвходового сумматора 28, а с его выхода - на информационный вход управляемого инвертора 31.

В момент смены знака функции Уолша Wal(1,θ), формируемой на втором выходе генератора 17 сигналов Уолша, срабатывает нуль-орган 24. Он вырабатывает импульсы в моменты смены значащей позиции функции Wal(1,θ), при переходе от -1 к +1 или при переходе от +1 к -1. Импульсы с выхода нуль-органа 24 изменяют состояние триггера 25, а следовательно, и состояние ключей 26 и 27.

Нуль-орган 24 формирует на своем выходе короткий импульс в моменты времени, когда сигнал на его входе меняет знак с «+» на «-» или с «-» на «+», что в данном случае происходит в середине периода Т - периода определения сигналов Уолша.

Подробное описание устройства нуль-органа 24 представлено в известном источнике (см. Основы дискретной техники АСУ и связи. Под общей редакцией Гриненко Г.Ф. - Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1980, с. 209-215).

Импульс, поступающий с выхода нуль-органа 24 приводит к тому, что ключ 26 оказывается закрытым, а ключ 27 открытым, и функция Уолша Wal(11,θ) с (2ⁿ-4)-го выхода генератора 17 сигналов Уолша (то есть, для случая 2ⁿ=16 с двенадцатого выхода генератора 17 сигналов Уолша) через открытый ключ 27 поступает на второй вход двухвходового сумматора 28, а с его выхода - на информационный вход управляемого инвертора 31.

На третьем такте работы генератора 20 тактовых импульсов на выходе старшего разряда 2^n-1-разрядного циклического регистра 30 сдвига формируется единица, которая была записана в (2^n-1-3)-м разряде. Эта единица поступает на управляющий вход управляемого инвертора 31, вследствие чего третий элемент сигнала, формируемого на выходе двухвходового сумматора 28 и поступающего на информационный вход управляемого инвертора 31, оказывается инвертированным. Поскольку 2^n-1-разрядный циклический регистр 30 сдвига замкнут в кольцо цепью обратной связи и имеет 2^n-1-разрядов, то с указанного момента времени через 2^n-1 тактов работы генератора 20 тактовых импульсов на выходе регистра 30 сдвига опять сформируется единица, и соответствующий элемент сигнала, поступающего с выхода двухвходового сумматора 28 на информационный вход управляемого инвертора 31, также окажется инвертированным.

Сигнал, формируемый на выходе управляемого инвертора 31, умножается в перемножителях 29 на функции Уоша Wal(i,θ). В результате этого на выходах перемножителей 29 формируется система дискретных ортогональных функций S(i,θ).

Функции S(i,θ), обладающие хорошими автокорреляционными свойствами, подаются на информационные входы 2ⁿ-входового цифрового коммутатора 19.

Сигнал S(i,θ) с выхода 2ⁿ-входового цифрового коммутатора 19 подается на информационный вход управляемого инвертора 14, на первый вход которого поступает один бит информации, занесенной в регистр 13 памяти.

На фиг. 2 приведены диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования в предлагаемой многоканальной системе для сейсмических исследований дискретной ортогональной функции S(10,θ).

На диаграммах указано временное состояние:

а) выхода генератора 20 тактовых импульсов;

б) второго выхода генератора 17 сигналов Уолша, на котором формируется функция Wal(1,θ);

в) шестого выхода генератора 17 сигналов Уолша, на котором формируется функция Wal(5,θ);

г) двенадцатого выхода генератора 17 сигналов Уолша, на котором формируется функция Wal(11,θ);

д) выхода первого ключа 26;

е) выхода второго ключа 27;

ж) выхода двухвходового сумматора 28;

з) выхода старшего разряда 2^n-1-разрядного циклического регистра 30 сдвига;

и) выхода управляемого инвертора 31;

й) одиннадцатого выхода генератора 17 сигналов Уолша, на котором формируется функция Wal(10,θ);

к) выхода одиннадцатого перемножителя 29, на котором формируется функция S(10,θ);

Формирование сигналов S(i,θ) в центральной станции 3 осуществляется аналогичным образом с использованием нуль-органа 32 центральной станции, триггера 33 центральной станции, первого ключа 34 и второго ключа 35, двухвходового сумматора 36, группы из 2ⁿ перемножителей 37, 2^n-1-разрядного циклического регистра 38 сдвига, управляемого инвертора 39, генератора 40 тактовых импульсов центральной станции.

Использование предлагаемой многоканальной системы для сейсмических исследований позволяет повысить ее помехоустойчивость по сравнению с прототипом (см. авторское свидетельство №972432 по заявке на изобретение №2997807/18-25 от 22.10.1980, опубликовано 07.11.1982, бюллетень №41, кл. G01V 1/22) за счет использования ансамбля дискретных ортогональных функций с хорошими автокорреляционными свойствами.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения сейсмических исследований. Заявлена многоканальная система для сейсмических исследований, которая относится к многоканальным системам передачи сейсмических сигналов от датчиков-сенсоров к устройствам оповещения о тревоге, записывающим и обрабатывающим устройствам и может быть использовано для предупреждения о возникновении сейсмических толчков и цунами. Многоканальная система для сейсмических исследований содержит линию (1) связи, оконечное устройство (2), центральную станцию (3), абонентские станции (4), имеющие вход (5) для сигналов, поступающих от сейсмических датчиков-сенсоров или донных датчиков-сенсоров, измеряющих давление водяного столба, генератор (6) команд, регистратор (7), устройство (8) выделения сигналов синхронизации центральной станции, перемножители (9), опорный генератор (10) сигналов Уолша, интеграторы (11), преобразователь (12) аналог-код, регистр (13) памяти, второй управляемый инвертор (14), ключевую схему (15), генератор (16) тока, 2ⁿ-канальный генератор (17) сигналов Уолша, вспомогательный n-разрядный двоичный счетчик (18), 2ⁿ-входовый цифровой коммутатор (19), генератор (20) тактовых импульсов, устройство (21) выделения сигналов синхронизации абонентской станции, дешифратор (22) команд, генератор (23) счетных импульсов, нуль-орган (24) абонентской станции, триггер (25) абонентской станции, первый ключ (26) и второй ключ (27), двухвходовый сумматор (28), группу из 2ⁿ перемножителей (29), 2^n-1-разрядный циклический регистр (30) сдвига, первый управляемый инвертор (31), нуль-орган (32) центральной станции, триггер (33) центральной станции, первый ключ (34) и второй ключ (35), двухвходовый сумматор (36), группу из 2ⁿ перемножителей (37), 2^n-1-разрядный циклический регистр (38) сдвига, управляемый инвертор (39), генератор (40) тактовых импульсов центральной станции. Технический результат повышение помехоустойчивости многоканальной системы для сейсмических исследований за счет использования ансамбля дискретных ортогональных функций с хорошими автокорреляционными свойствами. 1 табл., 8 ил.

Многоканальная система для сейсмических исследований, содержащая линию связи, к одному концу которой подключено оконечное устройство, а к другому - центральная станция, включающая генератор команд, подключенный к линии связи, 2ⁿ перемножителей, 2ⁿ интеграторов и устройство выделения сигналов синхронизации, причем вход устройства выделения сигналов синхронизации подключен к линии связи, а выход подключен к входу синхронизации опорного 2ⁿ-канального генератора сигналов Уолша (где 2ⁿ - число сигналов Уолша, одновременно формируемых опорным генератором сигналов Уолша), первые входы 2ⁿ перемножителей подключены к линии связи, а выходы соединены с вторыми входами соответствующих интеграторов, выходы 2ⁿ интеграторов подключены к информационным входам регистратора, синхронизирующий вход которого и синхронизирующие входы интеграторов соединены с выходом синхронизации опорного 2ⁿ-канального генератора сигналов Уолша, и абонентские станции, расположенные вдоль линии связи и подключенные к ней параллельно, каждая из которых содержит преобразователь аналог-код, регистр памяти и дешифратор команд, ключевую схему, генератор тока, генератор счетных импульсов, устройство выделения сигналов синхронизации, вспомогательный n-разрядный двоичный счетчик, вход сброса в ноль которого соединен с первым выходом дешифратора команд, счетный вход вспомогательного n-разрядного счетчика соединен с выходом генератора счетных импульсов, преобразователь аналог-код и регистр памяти включены последовательно, ключевая схема и генератор тока включены последовательно и подключены к линии связи, входы устройства выделения сигналов синхронизации и дешифратора команд подсоединены к линии связи, причем вход запуска генератора счетных импульсов подключен к второму выходу дешифратора команд, выход устройства выделения сигналов синхронизации соединен с входом запуска преобразователя аналог-код и входом управления ключевой схемы отличающееся тем, что в нее введены в каждую абонентскую станцию генератор сигналов Уолша, генератор тактовых импульсов, 2^n-1-разрядный циклический регистр сдвига, нуль-орган, триггер, первый ключ и второй ключ, двухвходовый сумматор, первый управляемый инвертор, группа из 2ⁿ перемножителей (где 2ⁿ - число фазо-манипулированных сигналов с улучшенными автокорреляционными свойствами), 2ⁿ-входовый коммутатор, второй управляемый инвертор, причем выход устройства выделения сигналов синхронизации подключен к входу запуска генератора тактовых импульсов и входу запуска генератора сигналов Уолша, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу генератора сигналов Уолша и сдвигающему входу 2^n-1-разрядного циклического регистра сдвига, второй выход генератора сигналов Уолша подключен к входу нуль-органа, выход которого соединен с счетным входом триггера, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, инверсный выход триггера подключен к управляющему входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены с соответствующими информационными входами двухвходового сумматора, выход двухвходового сумматора подключен к информационному входу первого управляемого инвертора, управляющий вход которого соединен с выходом старшего разряда 2^n-1-разрядного циклического регистра сдвига, (2^n-1-2)-й выход генератора сигналов Уолша подключен к информационному входу первого ключа, (2ⁿ-4)-й выход генератора сигналов Уолша подключен к информационному входу второго ключа, выход первого управляемого инвертора подключен к первым входам перемножителей группы из 2ⁿ перемножителей, вторые входы i-х перемножителей (где i - порядковый номер перемножителя) подключены к i-м выходам генератора сигналов Уолша, выходы i-х перемножителей подключены к i-м информационным входам 2ⁿ-входового коммутатора, управляющие входы которого подключены к i-м выходам вспомогательного n-разрядного счетчика, выход 2ⁿ-входового коммутатора подключен к информационному входу второго управляемого инвертора, управляющий вход которого подключен к выходу регистра памяти, а выход второго управляемого инвертора подключен к информационному входу ключевой схемы, а в центральную станцию генератор тактовых импульсов, 2^n-1-разрядный циклический регистр сдвига, нуль-орган, триггер, первый ключ и второй ключ, двухвходовый сумматор, управляемый инвертор, вторая группа из 2ⁿ перемножителей, причем выход устройства выделения сигналов синхронизации подключен к входу запуска генератора тактовых импульсов, выход генератора тактовых импульсов подключен к сдвигающему входу 2^n-1-разрядного циклического регистра сдвига, второй выход опорного генератора сигналов Уолша подключен к входу нуль-органа, выход которого соединен с счетным входом триггера, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, инверсный выход триггера подключен к управляющему входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены с соответствующими информационными входами двухвходового сумматора, выход двухвходового сумматора подключен к информационному входу управляемого инвертора, управляющий вход которого соединен с выходом старшего разряда 2^n-1-разрядного циклического регистра сдвига, (2^n-1-2)-й выход опорного генератора сигналов Уолша подключен к информационному входу первого ключа, (2ⁿ-4)-й выход опорного генератор сигналов Уолша подключен к информационному входу второго ключа, выход управляемого инвертора подключен к первым входам i-х перемножителей второй группы из 2ⁿ перемножителей, вторые входы i-х перемножителей второй группы из 2ⁿ перемножителей подключены к i-м выходам опорного генератора сигналов Уолша, выходы i-х перемножителей второй группы из 2ⁿ перемножителей, подключены к вторым входам i-х 2ⁿ перемножителей.