基于GPRS和GPS授时的远程分布式地震同步采集系统
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[摘要]随着我国地震分析研究的深入，对高分辨率地震勘探也提出了更高的要求， 地震采集的数据精度也越来愈高，因此地震仪器系统也需要不断更新。本文对远程分布式地震同步采集系统进行分析，并根据授时同步的要求，设计出基于gprs 和 gps 授时的远程分布式地震同步采集系统。
[关键字]GPRS GPS 分布式系统
[中图分类号] P631.4+43 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-125-1
1地震同步采集系统分析
我国当前使用的地震同步采集系统大都使用集中控制式的数字地震采集仪器，其主要的工作方式是通过模拟信号线与采集系统相互连接，地震采集仪器将信号传递到主机当中。但是由于信号线传递过来的数据属于数字模拟信号，而且传递的距离都会比较远，因此所传递的信号很容易受到电、磁等环境影响因素下干扰。
信号采集流程：整个采集信号将采集站放置到检波点当中，每个采集站使用很短的模拟信号线与检波器连接，各采集站使用数字信号线与无线信号的方式与中央记录主机相连，通过采集站和记录主机之间的合理组合，形成了分布式数据采集系统，如图4-3所示。
2 授时同步系统分析
为了更好的收集和采用数据，当前GPRS技术和GPS技术已经成熟，将其融入系统当中会进一步提升采集系统的应用和采集信号的精确度。
2.1授时同步技术系统分析
当前目前较为流行的授时同步技术有如下几种：
（1）机箱直连时钟同步技术。主要采用了PXI-6653时钟同步模块的时钟频率共享技术，每个采集设备中都装有PXI 6653时钟同步模块，然后用同轴电缆把各个采集设备的6653模块相连，以其中一个模块作为主模块，其余的作为从模块；主模块内部的时钟信号通过同轴电缆同步从模块内部的时钟信号，PXI-4472B都用次信号作为采样时钟。时间戳同步可以采用网络时间服务器。
（2）GPS IRIG-B时钟同步技术。该技术是通过GPS接收器接收GPS同步信号，做相应的处理并发送给采集设备做采集同步，和GPS PPS所不同的是IRIG-B时钟同步信号中含有绝对时间，需要由PXI-6608来接收该信号，并将其解析为可用的时间戳。
2.2 三种时钟同步技术的比较
（1）适用性。机箱同步技术由于电缆的局限性，距离过长会导致信号衰减，很难做到公里级数的时钟同步采集，所以在本系统中无法适用。
（2） 准确性。机箱同步技术采用主从时钟模块同步的方式，以一个时钟模块的内部时钟作为其余时钟模块的参考时钟。
（3） 成本对比。机箱同步技术由于无需额外的GPS信号接收设备，所以成本最低。
3 系统的设计与实现
本系统的设计主要是以采用PXI-1045 18槽机箱，PXI-8187主控制器，PXI-6652时钟同步模块，PXI-6602计数器模块，PXI-4472B动态信号采集卡等作为硬件基础。而软件方面主要采用当前较为流行的LabVIEW平台，配上NI-SYNC开发工具包。本文主要阐述软件开发过程：
3.1 系统获取GPS时钟同步信号。在系统开发过程中，首先通过NI-SYNC开发工具包中的编程模块对于PXI-6652芯片进行数据配置，通过开启6652的PLL锁相环和PLL频率，来设置10M PPS信号的输入端进行时钟同步信号，而对于时钟信号分屏，将分屏之后时钟信号到机箱背板的PXI_STAR信号线上进行时钟频率脉冲同步。
3.2 配置6602计数器模块通过LabVIEW DAQmx模块对PXI 6602进行配置，首先设置6602的第2个1 PPS输入端将信号发送给PXI_Trig2给4472B的相位同步做准备，然后设置6602的第1个1 PPS输入断将信号发送给PXI_Trig0作为4472B触发采集信号，最后根据定时触发采样的时间戳，设置6602倒计时器的初始数值，倒计时开启触发采样。
3.3 触发4472B动态信号采集卡通过LabVIEW DAQmx模块，将PXI_STAR信号线作为4472B的采样时钟频率源的时钟频率，将PXI_Ttrig5信号线作为相位同步源；并设置PXI_TRIG0信号通过6602的计时触发信号开启4472B的采集工作。
完成所有设置，并开启采集任务后，按照预定的采集时间，采集设备自动同步开始采集。经检验，采样数据无论从采样时钟同步还是相位同步都达到了预期的要求。
4结论
本文所推荐的系统是采用当前技术较为先进的GPS时钟同步技术，以及模块化数据采集设备。通过了GPS时钟同步、GPRS数据传递等方式，从而能能够将地震同步采集系统的数据和信息，及时准确、完整的传递到主机当中。该系统在结合当前LabVIEW的开发平台进行设计，所完成的采集系统达到了最初设计功能指标，也节约了大量的人力物力成本。