Brevet FR2673298A1 — publié le 19920828

- La présente invention concerne une méthode et un dispositif de transmission de données sismiques à taux d'erreur très réduit. Les méthodes modernes de prospection sismique requièrent la transmission de masses de données importantes Elles sont mises en oeuvre en disposant dans la zone d'exploration de très nombreux appareils d'acquisition de données répartis à intervalles réguliers sur des distances souvent de plusieurs kilomètres Chacun d'eux est adapté à collecter des signaux sismiques captés par un ou plusieurs récepteurs appropriés Chydrophones ou géophones) en réponse à des ébranlements transmis dans le sous-sol à explorer par une source sismique et qui sont renvoyés par les discontinuités dans celui-ci. Les signaux qu'ils collectent sont échantillonnés, numérisés et stockés dans une mémoire avant leur transmission en temps réel ou différé, à un poste central de commande et d'enregistrement La transmission des données entre les différents appareils d'acquisition et le poste central, s'effectue par voie hertzienne ou dans certains cas par câble Différents systèmes de transmission par radio ou par câble sont décrits par exemple dans les brevets français 2 511 772, 2 538 561, 2 599 533 et EN 89/12150. Les erreurs survenant dans les transmissions peuvent avoir différentes causes et affecter de façon aléatoire des symboles binaires ou bits iso Lés mais souvent plusieurs bits consécutifs (bursts) dans un mot numérique: fading, parasites de commutation, diaphonie entre voies dans les systèmes de transmission mu Lti-voies, bruits d'origine diverse etc Une erreur éventuelle sur un bit est souvent propagée sur 2, 4 ou 8 bits transmis quand on utilise une modulation multi-phase différentielle. -2- Par Les brevets français EN 89/09620 et 2 574 190, on connait des méthodes de transmission comportant différents contrôles pour détecter et corriger des erreurs de transmission éventue L Les qui peuvent se produire du fait de signaux parasites qui viennent masquer Les signaux uti Les Le contrôLe peut porter sur Le bit de parité des mots numériques transmis avec répétition des parties de transmission o Le taux d'erreur est supérieur à une Limite fixée Pour faciliter Le contrôLe, on peut découper aussi Les séries de mots à transmettre en b Locs de mots contenant Le même nombre d'échanti L Lons de signaux, pourvus chacun de signaux de synchronisation et d'identification Par un contrôLe de ces signaux d'accompagnement et du nombre de mots dans Les différents b Locs, on peut mieux Loca Liser Les instants o erreurs de transmission se sont produites et restituer des coupes sismiques o Les événements sismiques sont situés à Leur vraie p Lace. Si ce type de contrôLe permet de déce Ler certaines erreurs, i L n'en reste pas moins nécessaire de réduire Le taux d'erreur de transmission à des va Leurs extrêmement faib Les et aussi de réduire L'effet de tout parasite survenant de façon aléatoire, sur La forme du signa L reconstitué après réception ou dans certains cas, ce L Le du signa L après certaines opérations classiques de traitement On sait par exemp Le que toute corrélation entre un signa L sismique reçu avec un signa L émis, opération qui intervient habitue L Lement dans Le cas o La source d'ébranlements sismique est un vibrateur, a pour effet d'amplifier une erreur iso Lée sur un échanti L Lon de signa L reçu en La reportant sur toute La trace corréLée On sait aussi que Les modulations de codage de transmission généralement uti Lisés: NRZ, HDB 3 etc, ont pour effet de propager sur plusieurs bits consécutifs des erreurs qui autrement n'affecterait qu'un bit unique. On connait de nombreuses méthodes de codage des données à transmettre qui permettent à La réception, de détecter et de corriger d'éventue L Les erreurs Ces méthodes comportent L'emp Loi de codage par b Locs avec transformation de toute séquence de bits à transmettre en mots successifs comportant un groupe de bits de contrôLe dépendant du -3- code choisi: codes de Hamming, codes cycliques, codes dit BCH, codes de Reed-Salomon, codes de Golay etc D'autres méthodes utilisent des codages du type dit convolutionnel o l'encodage des bits de données dans chaque bloc dépend d'un certain nombre de blocs antérieurs. La méthode selon l'invention permet de corriger la quasi- totalité des erreurs pouvant apparaître dans la transmission de signaux sismiques numérisés entre des appareils d'acquisition de données dans des boîtiers d'acquisition répartis dans une zone d'exploration, adaptés à collecter chacun des signaux sismiques captés par un ou plusieurs récepteurs appropriés en réponse à des ébranlements transmis dans le sous-sol par une source sismique, sous la forme d'échantillons numérisés et les mémoriser avant leur transmission à un poste central de commande et d'enregistrement. Elle est caractérisée en ce qu'elle comporte dans chaque appareil d'acquisition a) la formation de mots numériques constitués chacun par l'adjonction d'un groupe de N bits de contrôle à chaque échantil Lon de signal numérisé de N 1 bits qui est à transmettre; b) la mémorisation ordonnée des différents mots en blocs de N 2 mots successifs associés chacun à une en-tête d'identification; et c) pour chacun desdits blocs, la transmission séquentielle par entrelacement de mots de N 2 bits obtenus successivement en regroupant tous les bits de même rang et ceci pour chacun des rangs successivement. La méthode comportant également dans ledit poste central de commande et d'enregistrement c) la reconstitution par désentrelacement des mots numériques de chaque bloc reçu sur un support de mémorisation adapté à contenir au moins les N 2 mots d'un même bloc, et d) la correction des erreurs éventuelles affectant chacun des mots numériques, par décodage des N bits de contrôLe associés, avant leur suppression. La méthode comporte par exemple la formation de mots numériques par adjonction d'un groupe de 5 bits de contrôle à chaque échantillon de signal à 24 bits. La méthode comporte par exemp Le La mémorisation des données à transmettre sous La forme de b Locs de 16 mots. Le dispositif pour La mise en oeuvre de La méthode est caractérisé en ce qu'i L comporte dans chaque apparei L d'acquisition a) des moyens de codage pour former des mots en adjoignant un groupe de N bits de codage à chaque échanti L Lon numérique de Ni bits, un premier moyen de mémorisation pour des b Locs de N 2 mots chacun avec Leur groupe de bits de codage; c) un premier moyen de gestion réalisant L'écriture des mots numériques dans Ledit premier moyen de mémorisation et Leur Lecture séquentie L Le par entrelacement pour former des mots de chacun N 2 bits; d) un émetteur adapté à La transmission des mots numériques issus du premier moyen de mémorisation, sur une voie de transmission re Liant chaque apparei L d'acquisition au poste centra L de commande et d'enregistrement; Le dispositif comportant également dans Ledit poste centra L e) un récepteur adapté à Ladite voie de transmission; f) un deuxième moyen de mémorisation adapté à contenir au moins Les N 2 mots numérisés d'un b Loc; g) un deuxième moyen de gestion réalisant Le rangement des mots numériques dans Le deuxième moyen de mémorisation et Leur désentre Lacement; et h) un moyen de décodage pour dissocier Les données transmises de Leurs groupes de codage respectifs et corriger à partir de ceux-ci Les erreurs affectant Lesdites données. Le dispositif peut comporter encore un ensemb Le de codage et de décodage pour appliquer aux mots numériques un code complémentaire pour Leur transmission sur Ladite voie de transmission. Le dispositif peut en outre comporter au moins un éLément-re Lais interposé dans La transmission entre certains au moins des appareils d'acquisition et Ledit poste centra L, cet éLément-re Lais assurant Le transfert vers Le poste centra L des mots numériques de chaque b Loc formés par entrelacement. - Avec la méthode et le dispositif selon l'invention, on arrive à détecter et rectifier pratiquement toutes les erreurs qui peuvent survenir au cours des transmissions, dans un système de transmission sismique, ce qui le rend apte à fonctionner de façon fiable quelles que soient les conditions de transmission régnant dans la zone d'utilisation. D'autres caractéristiques et avantages de la méthode et du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après d'un mode de réalisation décrit à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés o: la Fig 1 montre un système d'acquisition et de transmission sismique implanté sur une zone d'exploration; la Fig 2 montre sous forme de tableau un ensemble d'échantillons numérisés constituant un signal ou trace à transmettre; la Fig 3 montre un mot numérique formé d'un échanti L Lon numérisé pourvu d'un suffixe de codage à N bits; la Fig 4 montre schématiquement un moyen de mémorisation dans chaque appareil d'acquisition, sous la forme d'un tableau de N 2 mots pour un bloc de mots numériques; la Fig 5 montre l'ordre de succession des bits transmis par une lecture entrelacée du moyen de mémorisation; et la Fig 6 montre un schéma synotique d'un mode de réalisation du dispositif de mise en oeuvre inclus dans chaque appareil d'acquisition et le poste central de commande et d'enregistrement. Le système selon l'invention est adapté (Fig 1) à établir des communications codées entre un ensemble d'appareils ou boîtiers d'acquisition B 1 Bi etc et un poste central de commande et d'enregistrement installé sur un camion 1 Chaque appareil est adapté à collecter des signaux sismiques captés par un ou éventuellement plusieurs récepteurs sismiques R 1 Ri etc coup Lés avec le sol, ces signaux correspondant à des échos sur des réflecteurs souterrains d'ébranlements appliqués au sol par une source sismique S d'un type quelconque telle qu'un vibrateur Les appareils Bi numérisent les signaux captés et les enregistrent A la fin de chaque cycle 6 - d'émission-réception par exemp Le, Les appareils d'acquisition commandés en séquence par Le poste centra L, Lui transmettent Les données qu'i Ls ont mémorisées I Ls sont disposés de préférence dans des bouées étanches Lorsque L'on doit opérer dans des zones humides (Lacs, marécages, forêts etc) Un système d'acquisition peut comporter plusieurs centaines d'appareils Bi associés à des récepteurs distants de plusieurs dizaines de mètres Les uns des autres. Le dispositif se Lon L'invention est adapté à transmettre vers Le poste centra L, Les signaux mémorisés par chaque apparei L qui constituent une trace sismique et se présentent (Fig 2) sous La forme d'une série El à Ep d'échanti L Lons numérisés Chaque série est produite dans chaque boîtier Bi par un apparei L d'acquisition Ai (Fig 6) à partir des signaux captés par un ou plusieurs récepteurs Ri et e L Le est mémorisée dans une mémoire interne MO. Le dispositif comporte tout d'abord un ensemb Le de codage 2 dans chaque boîtier Cet ensemb Le 2 comprend un éLément de codage 3 adapté à former des mots numériques constitués en ajoutant un suffixe S Ci de N bits ci, c 2 cn à chacun des échanti L Lons numérisés à Ni bits produit par L'apparei L d'acquisition Ai et à Les transférer ensuite dans une unité de mémorisation 4 o i Ls sont regroupés par b Locs de N 2 mots A titre d'exemp Le, si Les échanti L Lons numérisés ont 24 bits, on choisit un suffixe de codage à 5 bits et on groupe Les mots numériques de 29 bits ainsi constitués en b Locs de 16 mots par exemp Le Sur Le tab Leau de La Fig 4 représentant cet éLément 3, Les mots numériques successifs Wi (biu, bi 2 b Nli, cli cni) sont rangés suivant des Lignes avec Leurs bits de même poids bli, b L 2, bi L b LN 2 rangés en co Lonnes. Le dispositif comporte un éLement 4 de Lecture séquentie L Le par entrelacement adapté à commander L'extraction des mots numériques de L'unité de mémoire 4, de façon à Lire en séquence tous Les bits de même poids de L'ensemb Le des mots numériques du même b Loc, avant d'extraire en séquence tous Les bits de La co Lonne voisine On constitue ainsi une série de bits te L que ce Lui de La Fig 5, qui est transmise à un organe de codage 6 appliquant un codage de transmission - 7- c Lassique du type NRZ ou HDB 3 à un ou plusieurs niveaux puis à un émetteur 7 adapté à La voie de transmission emp Loyée IL peut s'agir d'un émetteur d'ondes hertziennes par exemp Le. Au poste centra L P, Les signaux arrivant par La voie de transmission choisie et éventue L Lement affectés durant La transmission (par un parasite NS par exemp Le) sont reçus par un récepteur 8 adapté à restituer La série de (N 1 +n)* N 2 bits de chaque b Loc transmis Un organe de décodage 9 rétab Lit La série de bits en ôtant Le codage particulier de transmission uti Lisé Les séries de bits sont ensuite transmis à La transmettre à une unité de mémoire 10 Un éLément 11 de gestion de L'unité de mémoire 10 est adapté dans un premier temps, à contrôler Le rangement dans ce L Le-ci des séries de bits reçues Ce même éLément de gestion 11 contrôLe ensuite une Lecture de La mémoire avec désentre Lacement, de façon à reconstituer chacun des N 2 mots numériques de N 1 +n bits initiaux, avant de Les transférer dans une unité de décodage 12 adaptée à comparer chaque échanti L Lon de signa L b Oi, bi, b Nli à Ni bits avec son suffixe Cil Cin de façon à détecter et rectifier Les erreurs de transmission Le suffixe est a Lors ôté et Les échanti L Lons numérisés à Ni bits sont stockés dans une unité de mémorisation 13. Par La méthode et Le dispositif de codage qui ont été décrits, on arrive dans La pratique à détecter et rectifier 99,99 % des erreurs de transmission pouvant survenir IL s'ensuit que L'on peut reconstituer des traces sismiques pratiquement sans défaut. Dans Le mode de réalisation décrit, Les transferts de données sont effectués directement entre Les appareils d'acquisition et Le poste centra L On ne sortirait pas du cadre de L'invention en appliquant Le mode de codage décrit à un système o un ou plusieurs éLéments-re Lais seraient interposés pour re Layer Les transmission provenant des différents boîtiers d'acquisition, comme i L est décrit dans Les brevets français précités 2 538 561 et 2 299 533. 8- REVENDICATIONS 1) Méthode de transmission de données sismiques à taux d'erreur très réduit entre des boîtiers d'acquisition de données (Ai) dans les boîtiers (Bi) répartis dans La zone d'exploration adaptés à collecter chacun des signaux sismiques captés par un ou plusieurs récepteurs (Ri) appropriés en réponse à des ébranlements transmis dans Le sous-sol à explorer par une source sismique ( 5), sous La forme d'échantil Lons numérisés et Les mémoriser avant leur transmission à un poste central de commande et d'enregistrement ( 8), caractérisée en ce qu'elle comporte dans chaque appareil d'acquisition a) la formation de mots numériques constitués chacun par l'adjonction d'un groupe de N bits de contrôle à chaque échantillon de signal numérisé de Nl bits qui est à transmettre; b) la mémorisation ordonnée des différents mots en blocs de N 2 mots successifs associés chacun à une en-tête d'identification; c) pour chacun desdits blocs, La transmission séquentielle par entrelacement de mots de N 2 bits obtenus successivement en regroupant tous les bits de même rang et ceci pour chacun des rangs successivement; La méthode comportant également dans ledit poste central de commande et d'enregistrement c) la reconstitution par désentrelacement des mots numériques de chaque bloc reçu sur un support de mémorisation adapté à contenir au moins les N 2 mots d'un même bloc, et d) la correction des erreurs éventuelles affectant chacun des mots numériques, par décodage des N bits de contrôle associés, avant leur suppression. 2) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que L'on forme des mots numériques par adjonction d'un groupe de 5 bits de contrôle à chaque échantillon de signal à 24 bits. 3) Méthode selon La revendication 2, caractérisée en ce que l'on mémorise les données à transmettre sous la forme de b Locs de 16 mots. 9 - 4) Dispositif pour la mise en oeuvre de la méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte dans chaque appareil d'acquisition (Ai) a) des moyens de codage ( 3) pour former des mots en adjoignant un groupe de N bits de codage à chaque échantillon numérisé de N 1 bits, un premier moyen de mémorisation ( 4) pour des blocs de N 2 mots chacun avec leur groupe de bits de codage; c) un premier moyen de gestion ( 5) réalisant l'écriture des mots numériques dans ledit premier moyen de mémorisation ( 4) et leur lecture séquentie L Le par entrelacement pour former des mots de chacun N 2 bits; d) un émetteur ( 7) adapté à la transmission des mots numériques issus du premier moyen de mémorisation ( 4), sur une voie de transmission reliant chaque appareil d'acquisition au poste central de commande et d'enregistrement (P); le dispositif comportant également dans ledit poste central e) un récepteur ( 8) adapté à ladite voie de transmission; f) un deuxième moyen de mémorisation ( 10) adapté à contenir au moins les N 2 mots numérisés d'un bloc; g) un deuxième moyen de gestion ( 11) réalisant le rangement des mots numériques dans le deuxième moyen de mémorisation ( 10) et leur désentrelacement; et h) un moyen de décodage ( 12) pour dissocier les données transmises de leurs groupes de codage respectifs et corriger à partir de ceux-ci les erreurs affectant lesdites données. ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ensemble ( 6, 9) de codage et de décodage pour appliquer aux mots numériques un code complémentaire pour leur transmission sur ladite voie de transmission. 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un éLément-relais interposé dans la transmission entre certains au moins des appareils d'acquisition et ledit poste central, lequel éLément-relais assurant le transfert vers le poste central des mots numériques de chaque bloc formés par entrelacement.