JP3672851B2 - Data collection system and method for geophysical exploration - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、GPS(Global Positioning System)受信機を利用して、絶対時刻に正確に同期した現在時刻情報を自動生成し、センサ信号とGPS時刻とを同時記録するようにしたセンサ信号とGPS時刻との同時記録装置を利用した物理探査のためのデータ収集システム及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、国内各地に地震波の揺れの大きさを測定するため地震計が設置されてきたが、設置された地点の揺れの激しさを測定することを主目標としていたため、地震計に付属した計時装置(タイマー)の精度が問題となることはなかった。
また、長大橋や超高層ビルを建設し管理する場合、建設前の設計段階では計算機上でシミュレーション処理により強度計算等を繰返し実行しても、建築後、実際の振動特性は十分シミュレーションされて設計されているとして、実測されてこなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、地震計の計測精度が向上し、海外で実施された核実験等の微弱な地震波も検出できるようになると、海外の計測データとの比較研究を行ったり、地球内部の広範囲の地殻構造を解析するため、全国各地に散在している地震計の計測データを相互に比較して研究することが必要になって来た。その一方で、原子時計等は非常に高価であると共に維持管理が大変であり、放送局の時報電波を利用した時刻補正では10msec以内に時刻精度を高めることが非常に困難であるという問題点があった。
また、長大橋の完成後、列車等の通過にともなう橋の振動の動特性を測定しようとすると500m等の所定の間隔で数十箇所に振動センサを設置しなければらならないが、これらのセンサの出力は微弱であり、数100m乃至数Kmもケーブルで伝送できないという問題点があった。
更に、超高層ビル等では、低層階と高層階とでは、強風や地震に対する揺れが大きく異なり、ビル全体の振動を計測して、ビル構造固有の共振特性を演算する場合、建物内部に数十個所、センサを設置すると共に各フロアの間をケーブルで接続して振動データを収集することは、建物完成後は非常に煩しい作業であり、かかる作業や計測方法の改善が強く望まれていた。
この発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、この発明の目的は、GPS受信機を小型携帯できる構造で提供すると共に、低消費電力モードで作動させ、必要な時間帯に最小の消費電力で絶対時刻に同期した現在時刻情報を外部に出力する時刻出力装置及び時刻記録装置を提供し、かくして、センサデータを記録する場合、従来必要であった電源ケーブルや信号ケーブルの敷設作業が不要となり、広範囲の記録地点で機動的に信号の同時計測が実現でき、高層ビル等の振動の動特性解析が容易となるセンサ信号とGPS時刻との同時記録装置を利用した物理探査のためのデータ収集システム及び方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この発明は、空間的に異なる地点に配備された複数の記録装置によってセンサ信号を獲得し、処理するための物理探査のためのデータ収集システムに関し、この発明の上記目的は、
イ)前記各記録装置が、ロ)GPS時刻出力装置、ハ)記憶手段、ニ)記録パラメータの入力手段、及び、ホ)前記センサ信号及びGPS時刻を記録する記録計を具え、
前記GPS時刻出力装置は、GPS時刻に同期した時刻信号を生成し、管理し、出力するため、GPS時刻発生装置と、記憶手段と、当該時刻出力装置作動パラメータの組を選択して所定の時刻信号を生成し外部に出力するための処理手段とを具え、
前記GPS時刻発生装置が、GPS受信信号から時刻データ及び絶対時刻に同期したクロックパルスを抽出するGPS受信機と、所定の精度の周波数でパルス信号を発生する発振器と、前記GPS受信機で得られる最新の時刻データを現在時刻として格納する記憶手段と、前記発振器で得られるパルス信号をカウントするカウンタと、このカウンタのカウント値を前記発振器の周波数で割り、その結果に前記記憶手段に格納された現在時刻を加算してリセット後の時刻を求める演算手段と、この演算手段及び前記GPS受信機に結合され、前記GPS受信機で得られるクロックパルスが、所定の期間内に入っていることを確認して前記カウンタをリセットするカウンタリセット手段とを具え、
前記GPS時刻発生装置の計測時刻を、前記GPS受信機の絶対時刻に同期させると共に、前記カウンタの精度が、所定の精度の範囲内に収まるように、前記発振器の周波数精度に応じてGPS時刻補正を行うようになっており、前記時刻出力装置作動パラメータの選択されたパラメータに応答して、所定のデジタル時刻信号を、前記GPS絶対時刻に同期して外部に出力し、前記センサ信号と、前記外部に出力されるデジタル時刻信号とを、前記絶対時刻に応答して、前記記録パラメータに従って、前記記録計に、同時に記録するようになっており、更に、ヘ)前記各記録装置に、オペレーティングプログラムが提供する記録パラメータを設定する手段と、ト)前記設定された記録パラメータに従って、少なくとも1つのセンサにより発生されるセンサ信号を、GPS受信信号から獲得される絶対時刻と共に獲得し、記憶手段に記録する前記各記録装置と、チ)前記複数の記録装置の各記憶手段から、記録された前記センサ信号及び絶対時刻を外部に転送して、前記複数のセンサ信号を統合する手段とを具えることによって達成される。
この発明は、時刻信号を生成し、管理し、出力するための自律型時刻出力装置にも関し、この発明の上記目的は、GPS時刻発生装置と、第1固体メモリと、前記自律型時刻出力装置に設けられており、時刻出力装置作動パラメータのメニューを提供する複数のオペレーティングプログラムを前記第1固体メモリに電子的にダウンロードするための入力手段と、前記時刻発生装置作動パラメータの前記メニューから時刻出力装置作動パラメータの組を選択して所定の時刻信号を生成し外部に出力するための処理手段とを具えることによって達成される。
また、この発明は、少なくとも1つのセンサからのセンサ信号を獲得し、処理し、時刻データと共に記憶するための自律型時刻記録装置(ATR)にも関し、この発明の上記目的は、GPS時刻発生装置と、第1固体メモリと、前記ATRに設けられており、記録装置作動パラメータのメニューを提供する複数のオペレーティングプログラムを前記ATRの前記第1固体メモリに電子的にダウンロードするための入力手段と、前記ATRに設けられており、前記時刻発生装置の絶対時間に応答して、前記オペレーティングプログラムが提供する記録装置作動パラメータの前記メニューから記録装置作動パラメータの組を選択して前記センサ信号を獲得し処理するようにするための処理手段と、前記処理手段からの獲得され処理されたセンサデータを時刻データと共に記憶するための第2固体メモリとを設けることによっても達成される。
更に、この発明は、時刻出力方法にも関し、この発明の上記目的は、GPS時刻発生工程と、前記GPS時刻を入力して時刻精度を管理すると共に、常駐したオペレーティングプログラムが提供する時刻出力装置作動パラメータのメニューから1組の時刻出力装置作動パラメータに従って所定の期間、絶対時刻データを外部に出力する工程とを設けることによっても達成される。
更にまた、この発明は、時刻記録装置によってセンサ信号を獲得し、処理し、記憶し、統合処理するための時刻記録方法にも関し、この発明の上記目的は、GPS時刻発生工程と、前記GPS時刻を入力して時刻精度を管理すると共に、常駐したオペレーティングプログラムが提供する記録装置作動パラメータのメニューから1組の記録装置作動パラメータを選択して待機する工程と、前記選択された1組の記録装置作動パラメータに従って当該時刻記録装置に電子的に結合された少なくとも1つのセンサにより発生されるセンサ信号を空間位置及び絶対時刻と共に獲得し処理する工程と、当該時刻記録装置に記録されたセンサ信号を外部に転送/伝達する工程とを設けることによっても達成される。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図1はこの発明の時刻出力装置及び/又は時刻記録装置のハードウェア構成の一例を示すもので、GPS時刻発生部10では、先ず、GPSアンテナ12で受信されたGPS信号がGPS受信機16に送られる。このGPS受信機16は受信したGPS信号から測位データPDを検出し制御部2へ出力すると共に、その測位データ中に含まれている絶対時刻に基づく時刻データTDだけを抽出することができ、更に絶対時刻に同期したクロックパルス(以下、CPパルスと呼ぶ)を再生し、制御部2等へ出力する。これらの測位データPD、時刻データTD及びCPパルスは制御部2内の時刻管理部40へ送出されると共に、マイクロプロセッサ(以下、MPUと呼ぶ)等で構成されたOS部60にも送られる。
また、GPS時刻発生部10には、温度補償付水晶発振器20、カウンタ22及びゲート回路24も設けられ、アンド回路で構成されたカウンタリセット手段18によりカウンタ22はCPパルスに同期した所定のタイミングでリセットされるようになっている。尚、CPパルス及び発振器20の精度は、通常、1ppm以上のものが好ましい。
一方、カウンタ22は発振器20の出力信号をカウントするカウンタとして動作すると共に、制御部2からの設定条件によりタイマとしても動作可能となっており、例えば制御部2の設定条件でゲート回路24により1、2、5、10、20、50、100、200、500、1000ミリ秒の外部トリガ信号を適当に選択して出力できるような構成のものが好ましい。そして、計時用カウンタ22は発振器20の出力信号をもとに設定された周波数のクロックを計数して制御部2にパラレル出力するようになっている。
更に、カウンタ22に結合されたゲート回路24は制御部2内の同期制御部50の指令により種々のタイミングのパルス信号をCPパルスに同期させて出力することが可能であり、所定のタイミングでの外部機器へのトリガ信号TRIGの生成や、時刻出力信号の同期信号TSYNCを生成すると共に、外部のセンサ出力を入力するA/D変換手段45のサンプリングクロックも生成するようになっている。しかして、GPS受信機16及び発振器20には電源切換手段14a及び14bがそれぞれ結合され、OS(オペレーティングシステム)部60から出力される制御信号PG1及びPG2により、それぞれ所定のタイミングで供給電源がON−OFF制御されるようになっている。
更に、制御部2には電池30で常時バックアップされたリアルタイムクロック(RTC)32から精度5ppm前後の粗い時刻信号が入力され、RTC32はスリープ状態やスタンバイ状態での計時処理を実行するようになっている。かくして制御部2に入力された各精度の時刻情報は時刻管理部40で同期がとられて絶対時刻をベースに記憶管理され、外部のデジタル信号DI1〜DINのエッジ立上がり、立下がり変化が状態変化検出部44で検出されると、これらの状態変化時刻が時刻データ入力部42により時刻管理部40から読出されて第2記憶手段46に記憶されるようになっている。更にまた、外部のセンサ信号AI1〜AIXはA/D変換手段45を介して所定のタイミングでデジタル化され、絶対時刻データと共に第2記憶手段46に格納されるようになっている。
一方、絶対時刻データを外部に出力する場合には、OS部60から時刻データ入力部42に時刻データの読出指令が出力され、時刻管理部40から読出された絶対時刻がシリアルデータ変換部48によりシリアルデータに変換され、このデータの前後にスタートビット及びストップビットが付加されて、DO部52を介して信号TCODEとして外部に出力されるようになっている。また、信号TCODEの同期信号TSYNCも同期制御部50及びゲート回路24を介してCPパルスに同期したタイミングで外部に出力されるようになっている。
更にまた、制御部2の内部には実行プログラム及びデータを記憶するためのフラッシュメモリ等で構成された第1記憶手段70が設けられており、管理情報70aや書換可能な実行プログラム群72a〜72n及び固定プログラム72M等が記憶できるようになっている。そして、記憶手段70の電源は電源切換手段14cにより読出し及び書込タイミングでのみ制御信号PG3に基づいて印加されると共に、通信制御部80内のパラレルIF(インタフェース)部82又はシリアルIF部84を介して外部の図示しないホストコンピュータから書込データが転送されるようになっている。かくして、第1記憶手段70に書込まれた実行プログラムは電源投入直後、記憶手段70からRAM62a,62b等に読出され、実行されると共に、制御部2には液晶パネル、プラズマパネル等の表示手段34及び操作キースイッチ、テンキー等で構成されたデータ入力手段36も結合され、通常のマン・マシンインタフェース操作を表示手段34のメッセージを見ながら実行できるようになっている。尚、表示手段34の消費電力は大きいのでその電源は電源切換手段14dにより制御信号PG4に基づいてON−OFF制御できるようになっている。
【0006】
このような構成において、この発明の時刻出力装置100a,100bの動作を図2及び図3を参照して説明する。
図2は既設の地震計110a,110b等にGPS衛星1に連動したこの発明の時刻出力装置100a,100b等を並設し、記録計112a,112b等のサブチャンネルに時刻出力装置100a,100b等から出力される時刻コードTCODE及び/又は同期信号TSYNCを同時入力し、記録紙114a,114b等にセンサ信号と共に同時記録するようにしたものである。
先ず、GPSシステムではGPS受信機16で生成されるCPパルスは絶対時刻に同期して再生されており、通常は、1秒間隔で再生出力されている。また、時刻データTDも正常な状態では1秒毎に更新されるようになっている。しかしながら、GPSアンテナ12に障害があったり、衛星受信状態が急変した場合、必ずしも毎秒毎に、確実にCPパルスを所定の間隔で再生できるとは限らない。そこで、この発明のGPS時刻発生部10と時刻管理部40とは連動して、以下の処理により時刻データTDを更新し、現在時刻及び時刻補正データを求めると共に、カウンタ22を同期リセットして、精度1ppm前後の高精度時刻管理を実行する。
先ず、図3(A)の時点t1においてRTC32から制御部2のスリープ状態を解除する起動パルスが出力されると、制御部2内のOS部60等によりGPS電源及び発振器20の電源制御信号PG1及びPG2がON出力され、電源切換手段14a、14bを介して供給される。すると、GPS受信機16からCPパルスが所定の間隔で出力されるので、時刻管理部40によりCPパルスの間隔を発振器20に連動したカウンタ22の出力と比較してチェックする。
しかして、所定の間隔(例えば1秒間隔)でCPパルスが出力されていることが確認できると、次のCPパルス受信時刻が予め予測できるので、その前後の所定の期間(例えば10μsec)だけカウンタ22のリセット制御信号XGをアクティブ状態とし、このリセット期間内にCPパルスが到着した場合にはカウンタ22をリセットする。そして、このカウンタ22のリセットが確認できると、計測中の絶対時刻を前回受信したTDデータに基づいて更新すると共に、カウンタ22の時刻補正データ(TDデータ)を記憶手段46等に書込む。他方、制御信号XGの上記リセット期間中にCPパルスが到達しない場合には、再度CPパルスの間隔チェックから上記処理を繰返し、カウンタ22がリセットできる迄上記リセット処理を繰返す。
かくして、カウンタ22のリセットが例えば、時点t3において終了すると、GPS受信機16の電源はOFFされ、時刻出力開始時刻t10の直前の時点t5迄のスリープ期間がゲート回路24に設定され、時点t4から時点t5迄制御部2の最大消費電力源である図示しないMPU(マイクロプロセッサ)もスリープ状態となる。但し、時刻管理部40やRAM62はこのスリープ状態では電源を供給しておき、MPUに起動がかかった時点で即座に動作できる状態に維持しておく。かかる節電制御を細かく実行することにより、電池30の寿命を大幅に延ばすことが可能となる。
次に、図3(D)の時点t5において、ゲート回路24からMPUの起動割込が発生すると、再びMPUが立上がり、通常、時刻出力開始時点t10の直前の所定のタイミング(例えば100msec前)で、時刻管理部40から現在の絶対時刻を読出し、この時刻情報の中の10分の桁情報と1分の桁情報を抽出すると、時刻データ入力部42により+1処理をして時点t10での正常な分情報を生成し、この分情報をシリアルデータ変換部48により10分の桁のシリアルデータと、1分の桁のシリアルデータに変換し、先頭及び最後にスタートビット及びストップビットを付加してデジタル出力部52へ格納する。
かくして信号TCODEの出力準備が終ると、同期制御部50に時刻出力開始時点t10が書込まれ、CPパルスに同期した同期信号TSYNC及び信号TCODEが記録計112a又は112bに所定のタイミングで出力されるようになっている。この様子を図3(E)乃至(H)に示す。図3(G)及び(H)は図3(E)及び(F)の時間軸を拡大したもので、図3(G)では各分データの00秒のタイミングで信号TCODEが出力されると共に、同期信号TSYNCは500msec単位で反転出力するようになっている。尚、上述の説明では時刻信号TCODEは分情報のみを出力するようにしたが、年、月、日、時間情報を付加して出力することは当業者には容易である。
また、15分乃至数時間経過すると、発振器20のクロックが絶対時刻に対してずれて来て誤差が大きくなるので、例えば、15分毎にGPS受信機16を立上げ、カウンタ22のリセット処理を上述と同様にして繰返すと良い。また、上述の説明では記録計として紙出力の記録計の説明をしたが、データレコーダ等磁気テープや大容量計算機メモリ等、センサ及び時刻信号TCODEが記録できるものであれば、記録媒体の種類は何であっても良い。
【0007】
図2に対応させて示す図4は、この発明の別の一実施例を示すものであり、長大橋200に所定の距離間隔で振動センサ210a〜210kを分散して設置すると共に、この発明の時刻記録装置100a〜100kも振動センサに並設してそれぞれ配置し、列車202を所定の時刻に走行させて長大橋200の振動特性を計測するようにしたものである。
図4の振動計測システムでは、先ず、図示しないパソコン等によりこの発明の時刻記録装置100a〜100kに振動計測の開始時刻、終了時刻、サンプリングレート、振動計センサの電源投入/遮断時刻を予め記録パラメータとして書込んでおく。尚、この記録パラメータの設定は表示手段34及び入力手段36を利用してマニアル操作で行なっても良い。
かくして記録パラメータの設定が終了すると、振動センサ210a〜210k及び時刻記録装置100a〜100kを所定の距離間隔でそれぞれ分散配置し、列車202の通過時刻迄待機する。
しかして、図5(A)の時点t1において、時刻記録装置100a〜100k内のRTC32から制御部2のスリープ状態を解除する起動パルスが出力されると、OS部60が立上がり、GPS電源及び発振器20の電源が制御信号PG1及びPG2に基づいて供給される。すると、GPS受信機16からCPパルスが所定の時間間隔で出力されると共に、時刻記録装置100a〜100kの現在位置データPDも出力されるので、現在位置データPDを入力して記憶手段46に書込む。
次に、CPパルスが所定の時間間隔で出力されていることが確認できると、次のCPパルス受信時刻が予め予測できるので、その前後の所定の期間(例えば10μsec)だけ、カウンタ22のリセット制御信号XGをアクティブ状態とし、このリセット期間内にCPパルスが到着した場合には、カウンタ22がリセットされると共に、計測中の絶対時刻を前回受信したTDデータに基づいて次式のように更新する。
【数1】
リセットされた現在時刻(秒)=GPS受信時間データ(秒)+1.0
【数2】
リセット後の時刻=数1のリセットされた現在時刻(秒)+カウンタ22のカウンタ値(N)/カウンタ周波数(Hz)
尚、カウンタ周波数は発振器20の発振周波数であり、発振周波数1MHzとすると、時間分解能は1μsecとなる。かくして、図5(c)の時点t3において、現在位置計測及び時刻補正処理が終了すると、GPS受信機16の電源はOFFされ、図5(F)の記録開始時刻t10の前の時点t4〜t5間のスリープ期間がゲート回路24に設定され、この期間、各時刻記録装置100a〜100kのMPUも全てスリープ状態となる。次に、列車202が橋200にさしかかる直前の時刻t5になると、各ゲート回路24から各MPUの起動割込がそれぞれ独立に発生し、振動センサ210a〜210kへの電源を供給すると共に、AD変換入力の準備をする。(図5の時点t6,t7)。続いて、列車202が橋200に侵入する図5(F)の時点t10から、時刻記録装置100a〜100kは振動センサ210a〜210kの出力のAD変換を開始し、記録終了時点t40迄所定のサンプリング間隔で順次センサ出力をAD変換し、記憶手段46に書込む。
かくして、センサ210a〜210kの計測が終了すると、発振器20の電源がOFFされ、続いて、MPUの電源もOFFされる(図5(B)の時点t44)。この後、振動センサ210a〜210k及び時刻記録装置100a〜100kを回収すると共に、各時刻記録装置100iの記憶手段46iからセンサデータを読出せば、数十Kmの範囲の振動データを時間精度及び位置精度良く収集できるので、長大橋等の動特性解析を精度良く演算することができる。上述のような振動データ収集工程では、電源ケーブルや信号ケーブルを長距離に渡って敷設する必要がなく、また、センサ電源やデータ記憶装置の電源を、必要最小限の範囲でON−OFF制御でき、機動的かつ、低消費電力のデータ収集作業を数十Kmの広範囲で同時に精度良く実行できる。
【0008】
図2及び図4に対応させて示す図6は、この発明のまた別の一実施例を示すものであり、高層ビル310に所定の空間間隔で振動センサ210a〜210pを時刻記録装置100a〜100pと共に並設してそれぞれ分散配置し、時刻出力装置100xに結合された起動機300の振動を記録し、高層ビル310の振動特性を解析するようにしたものである。かかる計測は高層ビルの防振対策、制振対策を行う場合、必須の作業であるが、従来は、完成後のビル内で、かかる計測を行うことはケーブル敷設の面で大変煩しい作業であった。図6の振動計測システムでは、予め図示しないパソコン等により、この発明の時刻記録装置100a〜100pに、振動計測の開始時刻、終了時刻、サンプリングレート、振動センサの電源投入/遮断時刻等を記録パラメータとして書込み、その後、所定の場所にそれぞれ設置する。また、起振機300に結合するこの発明の時刻出力装置100xにも、予め図示しないパソコン等により振動開始時刻、振動間隔、総振動回数等の起振パラメータを書込み、その後、起振機300と結合する。
かくして、時刻出力パラメータ/時刻記録パラメータの設定が終了すると、起振開始時刻迄時刻記録装置100a〜100p及び100xはRTC32a〜RTC32xだけアクティブ状態とし、他の電源は全てOFFする。
しかして、図7(A)の時点t1xにおいて、RTC32xから時刻出力装置100xの制御部2xのスリープ状態を解除する起動パルスが出力されると、OS部60xが立上がり、GPS電源及び発振器20xの電源が制御信号PG1及びPG2に基づいて供給される。すると、GPS受信機16xから受信したCPパルスが出力されると共に、時刻出力装置100xの現在位置データPDxも出力されるので、この現在位置データPDxを入力して記憶手段46xに書込む。また、CPパルスが所定の時間間隔で出力されていることが確認できたならば、次のCPパルス受信時刻を予め予測し、その前後の所定の期間(例えば5μsec)だけ、カウンタ22xのリセット制御信号XGxをアクティブ状態とし、予測したCPパルスの立下がりのタイミングでカウンタ22xをリセットし、時刻補正処理を実行する。かくして、図7(c)の時点t3xにおいて、現在位置計測及び時刻補正処理が終了すると、GPS受信機16xの電源はOFFされ、起動開始時刻t10xの直前の時点t5x迄、時刻出力装置100xのMPUはスリープ状態となる。
一方、図7(F)の時点t1a〜t1pにおいて、それぞれ分散配置された時刻記録装置100a〜100pの内部でも、RTC32a〜RTC32pからそれぞれ制御部2a〜2pのスリープ状態を解除する起動パルスが出力されると、OS部60a〜60pが立上がり、GPS電源及び発振器20の電源がそれぞれ供給され、各時刻記録装置の現在位置データPDa〜PDpの入力及び時刻補正処理が時刻出力装置100xと平行に同様に実行され、その後、GPS受信機16a〜16pの電源はOFFされ、記録開始時刻t10a〜t10pの直前の時点t5a〜t5p迄、各MPUはスリープ状態となる。
次に、記録開始直前の時刻t5a〜t5pになると、ゲート回路24a〜24pからそれぞれMPUの起動割込が発生し、振動センサ210a〜210pへ電源を供給すると共に、AD変換入力の準備を行う(図7(G)(J)の時点t6a,t7a等)。また、時刻出力装置100xでも、時点t5xでゲート回路24xからMPUの起動割込が発生し、起振機300へのトリガ出力待ちとなる。かくして、図7(E)の時点t10xになると、時刻出力装置100xから起振機300へトリガパルスが出力され、地面にハンマ302等が落とされ、その振動が高層ビル310へ伝播していく。一方、高層ビル310に分散配置された時刻記録装置100a〜100pでは、図7(K)の時点t10a〜t10pから時点t15a〜t15p迄それそれ指定されたサンプリング時間間隔で順次振動センサ210a〜210pの出力をAD変換し、記憶手段46a〜46pに書込む。
同様にして、図7(E)の時点t20x,…,t30xにおいて、時刻出力装置100xから起振指令が順次出力され、その振動が高層ビル310内に分散配置された振動センサ210a〜210pにより検出され、それぞれ、時刻記録装置100a〜100pに記憶される。かくして、振動センサ210a〜210pの計測が終了すると、発振器20a〜20pの電源がそれぞれOFFされ(図7(I)の時点t50a)、続いて、MPUの電源もOFFされる(図7(G)の時点t52a)。この後、時刻記録装置100a〜100pを回収すると共に、各時刻記録装置100iの記憶手段46iからセンサデータを読出せば、時間精度/空間精度の良いデータを読出せるので、高層ビルの振動特性を精度良く解析することができる。
尚、上述のような振動データ収集工程では、電源ケーブルや信号ケーブルを長距離に渡って敷設する必要がなく、また、センサ電源やデータ記録装置の電源を必要最小限の範囲でON−OFF制御でき、機動的かつ低消費電力のデータ収集作業を実現できる。
【0009】
次に、時刻出力装置兼時刻記録装置100のプログラム環境を図8〜図11に基づいて説明する。時刻出力装置100と図示しないパソコンとは図1の通信制御部80に設けられたパラレルIF部82又はシリアルIF部84を介してデータ通信するようになっており、ROM等で構成されたOS部60の制御のもとに、ダウンロード可能プログラムを記憶手段70の領域72a〜72n等に書込むようになっている。
ところで、記憶手段70をフラッシュメモリで構成した場合の、メモリ管理方法に関して更に詳しく説明すると、各フラッシュメモリの先頭領域には、メモリ不良代替情報710及びダウンロードするロードモジュール情報72が書込まれており、メモリ不良代替情報710としては、チップ不良があった場合の代替ブロック情報712a〜712kが書込まれるようになっている。
また、モジュール情報72の内容は、モジュール名720、モジュール作成時刻情報722、RAMに展開する場合のRAM先頭アドレス724、フラッシュメモリに書込む場合の先頭アドレス726、ファイルサイズ728等から構成されている(図9)。
尚、現在実行中のロードモジュール情報及びメモリ不良代替情報と代替ブロック情報がRAM62の所定の領域に記憶されるようになっている。
更に、計時/記録パラメータ情報704としては図11に示すように、GPS起動パラメータ800、時刻出力パラメータ810として、信号TSYNCの有無情報812及び信号TCODEの有無情報814、トリガ出力パラメータ820として、トリガ出力有無情報822、出力開始時刻824、ON期間826、OFF期間828、繰返し回数830等がある。又、イベント入力パラメータ840としては、イベント入力有無情報842、イベント計測開始時刻844、エッジ立上げ記録有無情報846、エッジ立下げ記録有無情報848、記録開始アドレス850、計測期間852、繰返し回数854等がある。更に又、AI入力パラメータ860としては、入力チャンネル数862、AD変換ゲイン864、サンプリング間隔866、記録開始時刻868、記録開始アドレス870、記録期間872、繰返し回数874等がある。さらに、計測データの通信パラメータ880としては、通信手段882、通信速度884、通信開始時刻886、通信開始アドレス888、通信データ長さ890、繰返し回数892等がある。
かかるデータ構造の基に、その動作を図10のフローチャートを参照して説明すると、先ず、電源投入後、フラッシュメモリの読出メモリ情報700及び実行モジュール情報702をチェックし、実行モジュールが有れば(ステップS2)、指定フラッシュメモリから実行モジュールを順次RAM上に読出し、実行形式に展開し書込む(ステップS4)。その後、割込みベクターを設定し、ソフトウェアトラップで開始番地へジャンプし(ステップS6)、所定のモジュールを実行する(ステップS8)。
一方、実行モジュールが登録されていない場合には、ホストからの指令待ちととなり、プログラムの削除指令が出力された場合は(ステップS10)、指定フラッシュメモリの指定領域を削除する(ステップS12)。また、ホストからプログラム登録指令が出力された場合には(ステップS14)、指定フラッシュメモリの指定領域にプログラムを書込む(ステップS16)。さらに、自己診断指令が出力された場合には(ステップS18)、自己診断を実行し、結果をホストに出力する(ステップS20)。更にまた、パラメータ通信設定指令の場合には(ステップS22)、計時/記録パラメータ情報704の通信設定処理を行う(ステップS24)。そして、プログラム実行指令が出力されると(ステップS26)、ステップS2へジャンプする。
尚、上述の説明では、時刻出力装置100a,100bと時刻記録装置100a〜100pとを区別して説明したが、図1に示すように、この発明の時刻出力装置100a,100bが時刻記録装置100a〜100pを兼ねることができることは、当業者には、明かである。また、時刻記録装置100a〜100pが、図1に示すように、この発明の時刻出力装置100a,100bを兼ねることができることも、当業者には、明かである。
【0010】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の時刻出力装置/時刻記録装置を利用したセンサからのセンサ信号を獲得し、記録するためのセンサ信号とGPS時刻との同時記録装置を利用した物理探査のためのデータ収集システム及び方法によれば、必要最小限の消費電力でGPS衛星に同期した絶対時刻を計測し、センサデータを記録することで、従来必要であった電源ケーブルや信号ケーブルの敷設作業が不要となり、広範囲の記録地点で機動的に信号の同時計測が実現でき、高層ビル等の振動の動特性解析が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の時刻出力/記録装置の一実施例を示すハードウェアブロック図である。
【図2】この発明の時刻出力装置の応用を示すシステム構成例である。
【図3】その動作を説明するためのタイムチャートである。
【図4】この発明の時刻記録装置の長大橋への応用を示す例である。
【図5】その動作を説明するためのタイムチャートである。
【図6】この発明の時刻記録装置の高層ビルへの応用を示す例である。
【図7】その動作を発明するためのタイムチャートである。
【図8】この発明のフラッシュ管理情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図9】この発明のモジュール情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図10】この発明のホストインタフェース動作を説明するフローチャートの一例である。
【図11】この発明の計時/記録パラメータ情報のデータ構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
12 GPSアンテナ
14a〜14d 電源切替手段
16 GPS受信機
18 ゲート手段
20,32 発振器
22 カウンタ
24 ゲート回路
30 電池
34 表示手段
36 入力手段
40 時刻管理部
42 時刻データ入力部
44 状態変化検出部
45 AD変換手段
46,70 記憶手段
48 シリアルデータ変換部
50 同期制御部
52 デジタル出力部
60 OS部
62 RAM
80 通信制御部
82 パラレルIF部
84 シリアルIF部
100,100a〜100x 時刻出力/記録装置
200 長大橋
210a〜210p 振動センサ
310 高層ビル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a GPS (Global Positioning System) receiver to automatically generate current time information accurately synchronized with absolute time, and to simultaneously record the sensor signal and GPS time. The present invention relates to a data collection system and method for physical exploration using a simultaneous recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
Traditionally, seismometers have been installed in various parts of the country to measure the magnitude of seismic wave shaking, but the main goal was to measure the intensity of shaking at the location where they were installed. The accuracy of the device (timer) was not a problem.
In addition, when constructing and managing long-span bridges and skyscrapers, the actual vibration characteristics are fully simulated after construction even if strength calculations are repeatedly performed by simulation processing on the computer at the design stage before construction. It has not been actually measured.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the measurement accuracy of the seismometer is improved and weak seismic waves such as nuclear tests conducted overseas can be detected, comparative research with overseas measurement data is conducted, and a wide range of crustal structure inside the earth is studied. In order to analyze it, it has become necessary to study the measurement data of seismometers scattered all over the country in comparison with each other. On the other hand, atomic clocks and the like are very expensive and difficult to maintain, and it is very difficult to improve time accuracy within 10 msec by time correction using time signal radio waves from broadcasting stations. there were.
In addition, after the completion of the long-span bridge, if it is going to measure the dynamic characteristics of the vibration of the bridge as a train passes, vibration sensors must be installed at several tens of locations at a predetermined interval such as 500 m. The output is very weak, and there is a problem that it is impossible to transmit several hundreds of meters to several kilometers with a cable.
Furthermore, in high-rise buildings and the like, the vibrations due to strong winds and earthquakes differ greatly between the lower floors and the higher floors. When measuring the vibration of the entire building and calculating the resonance characteristics specific to the building structure, several Collecting vibration data by connecting locations and sensors with cables and collecting vibration data is a very cumbersome work after the building is completed, and improvement of such work and measurement method was strongly desired .
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a GPS receiver with a structure that can be carried in a small size, and to operate in a low power consumption mode so that a necessary time zone is obtained. Providing a time output device and a time recording device for outputting the current time information synchronized with the absolute time with the minimum power consumption to the outside, and thus, when recording sensor data, the power cable and the signal cable which have been conventionally required Geophysical exploration using a simultaneous recording device for sensor signals and GPS time, which eliminates the need for laying work, enables simultaneous measurement of signals flexibly at a wide range of recording points, and facilitates dynamic analysis of vibration characteristics of high-rise buildings, etc. It is an object of the present invention to provide a data collection system and method.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a data acquisition system for physical exploration for acquiring and processing sensor signals by a plurality of recording devices deployed at spatially different points.
B) Each recording device comprises b) a GPS time output device, c) storage means, d) recording parameter input means, and e) a recorder for recording the sensor signal and GPS time,
The GPS time output device generates, manages, and outputs a time signal synchronized with the GPS time, and selects a set of a GPS time generation device, a storage unit, and the time output device operating parameter to a predetermined time. Processing means for generating and outputting the signal to the outside,
The GPS time generator is obtained by a GPS receiver that extracts clock data synchronized with time data and absolute time from a GPS received signal, an oscillator that generates a pulse signal at a frequency with a predetermined accuracy, and the GPS receiver. The storage means for storing the latest time data as the current time, the counter for counting the pulse signal obtained by the oscillator, the count value of the counter divided by the frequency of the oscillator, and the result stored in the storage means Calculation means for adding the current time to obtain the time after reset, and confirming that the clock pulse obtained by the GPS receiver, which is coupled to the calculation means and the GPS receiver, is within a predetermined period Counter reset means for resetting the counter,
The GPS time correction is performed according to the frequency accuracy of the oscillator so that the measurement time of the GPS time generator is synchronized with the absolute time of the GPS receiver and the accuracy of the counter is within a predetermined accuracy range. In response to a selected parameter of the time output device operating parameter, a predetermined digital time signal is output to the outside in synchronization with the GPS absolute time, the sensor signal, A digital time signal output to the outside is simultaneously recorded on the recorder in accordance with the recording parameters in response to the absolute time. Further, f) an operating program in each recording device Means for setting the recording parameters provided by, and g) generated by at least one sensor according to the set recording parameters Each recording device that obtains the sensor signal together with the absolute time obtained from the GPS reception signal and records it in the storage means; and h) the recorded sensor signal and absolute value from each storage means of the plurality of recording devices. And means for transferring the time to the outside and integrating the plurality of sensor signals.
The present invention also relates to an autonomous time output device for generating, managing, and outputting a time signal. The object of the present invention is a GPS time generating device, a first solid-state memory, and the autonomous time output device. Input means for electronically downloading to the first solid-state memory a plurality of operating programs provided in the device and providing a menu of time output device operating parameters; time from the menu of the time generating device operating parameters; This is achieved by comprising a processing means for selecting a set of output device operating parameters to generate and output a predetermined time signal to the outside.
The invention also relates to an autonomous time recording device (ATR) for acquiring, processing and storing together with time data a sensor signal from at least one sensor. A device, a first solid-state memory, and an input means provided in the ATR for electronically downloading to the first solid-state memory of the ATR a plurality of operating programs providing a menu of recording device operating parameters The sensor is obtained by selecting a set of recording device operating parameters from the menu of recording device operating parameters provided by the operating program in response to the absolute time of the time generating device provided in the ATR And a processing means for obtaining and processing the acquired sensor data from said processing means. Also achieved by providing a second solid state memory for storing together with the time data of data.
Furthermore, the present invention relates to a time output method, and the above object of the present invention is to provide a GPS time generation step, a time output device provided with a resident operating program while inputting the GPS time and managing the time accuracy. It is also achieved by providing a step of outputting absolute time data to the outside for a predetermined period in accordance with a set of time output device operating parameters from a menu of operating parameters.
Furthermore, the present invention relates to a time recording method for acquiring, processing, storing and integrating the sensor signal by a time recording device. Inputting a time to manage time accuracy and selecting and waiting for a set of recorder operating parameters from a menu of recorder operating parameters provided by a resident operating program; and the selected set of records Obtaining and processing a sensor signal generated by at least one sensor electronically coupled to the time recording device according to the device operating parameters together with a spatial position and an absolute time; and a sensor signal recorded in the time recording device. It is also achieved by providing an external transfer / transmission step.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a hardware configuration of a time output device and / or a time recording device according to the present invention. In the GPS
The GPS
On the other hand, the
Further, the
Further, a rough time signal with an accuracy of about 5 ppm is input to the
On the other hand, when outputting the absolute time data to the outside, the OS unit 60 outputs a time data read command to the time data input unit 42, and the absolute time read from the time management unit 40 is converted by the serial
Furthermore, the
[0006]
In such a configuration, the operation of the
In FIG. 2, the
First, in the GPS system, the CP pulse generated by the
First, when an activation pulse for releasing the sleep state of the
Thus, if it can be confirmed that a CP pulse is output at a predetermined interval (for example, every 1 second), the reception time of the next CP pulse can be predicted in advance. Therefore, the counter is counted only for a predetermined period before and after that (for example, 10 μsec). The reset control signal XG of No. 22 is activated, and the
Thus, for example, when the resetting of the
Next, when an MPU activation interrupt is generated from the
Thus, when the output preparation of the signal TCODE is completed, the time output start time t10 is written in the
Further, when 15 minutes to several hours have elapsed, the clock of the
[0007]
FIG. 4 shown corresponding to FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which
In the vibration measurement system of FIG. 4, first, the
Thus, when the setting of the recording parameters is completed, the
5A, when the activation pulse for releasing the sleep state of the
Next, if it can be confirmed that the CP pulse is output at a predetermined time interval, the reception time of the next CP pulse can be predicted in advance. Therefore, the reset control of the
[Expression 1]
Reset current time (seconds) = GPS reception time data (seconds) +1.0
[Expression 2]
Time after reset = Current time (seconds) reset in
The counter frequency is the oscillation frequency of the
Thus, when the measurement of the
[0008]
FIG. 6 corresponding to FIG. 2 and FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which
Thus, when the setting of the time output parameter / time recording parameter is completed, the
7A, when the activation pulse for releasing the sleep state of the control unit 2x of the
On the other hand, at time points t1a to t1p in FIG. 7F, activation pulses for canceling the sleep states of the control units 2a to 2p are output from the RTCs 32a to RTC 32p, respectively, within the
Next, at times t5a to t5p immediately before the start of recording, MPU activation interrupts are generated from the gate circuits 24a to 24p, respectively, and power is supplied to the
Similarly, at time t20x,..., T30x in FIG. 7E, a vibration command is sequentially output from the
In the vibration data collection process as described above, it is not necessary to lay a power cable or a signal cable over a long distance, and the sensor power supply and the power supply of the data recording device are controlled to the minimum necessary range. It is possible to realize a flexible and low power consumption data collection operation.
[0009]
Next, the program environment of the time output device /
By the way, the memory management method in the case where the storage means 70 is constituted by a flash memory will be described in more detail. In the head area of each flash memory, memory
The contents of the
Note that the currently executed load module information, memory failure substitute information, and substitute block information are stored in a predetermined area of the
Further, as shown in FIG. 11, the timekeeping /
Based on such a data structure, the operation will be described with reference to the flowchart of FIG. 10. First, after the power is turned on, the
On the other hand, if the execution module is not registered, the host waits for a command, and if a program deletion command is output (step S10), the specified area of the specified flash memory is deleted (step S12). When a program registration command is output from the host (step S14), the program is written in the designated area of the designated flash memory (step S16). Further, when the self-diagnosis command is output (step S18), the self-diagnosis is executed and the result is output to the host (step S20). Furthermore, in the case of a parameter communication setting command (step S22), a communication setting process for time /
In the above description, the
[0010]
【The invention's effect】
As described above, the sensor signal for acquiring and recording the sensor signal from the sensor using the time output device / time recording device of the present invention is used for the physical exploration using the simultaneous recording device of the sensor signal and the GPS time. According to the data collection system and method, the absolute time synchronized with the GPS satellite is measured with the minimum necessary power consumption, and the sensor data is recorded, so that it is not necessary to lay the power cable and signal cable, which was necessary in the past. Thus, simultaneous measurement of signals can be realized flexibly at a wide range of recording points, and dynamic characteristics analysis of vibrations of high-rise buildings and the like becomes easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hardware block diagram showing an embodiment of a time output / recording apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a system configuration example showing application of the time output device of the present invention.
FIG. 3 is a time chart for explaining the operation;
FIG. 4 is an example showing an application of the time recording apparatus of the present invention to a long bridge.
FIG. 5 is a time chart for explaining the operation;
FIG. 6 is an example showing the application of the time recording apparatus of the present invention to a high-rise building.
FIG. 7 is a time chart for inventing the operation.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a data structure of flash management information according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a data structure of module information according to the present invention.
FIG. 10 is an example of a flowchart for explaining the host interface operation of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a data structure of timekeeping / recording parameter information according to the present invention.
[Explanation of symbols]
12 GPS antenna
14a-14d Power supply switching means
16 GPS receiver
18 Gate means
20, 32 oscillator
22 counter
24 Gate circuit
30 batteries
34 Display means
36 Input means
40 Time Management Department
42 Time data input section
44 State change detector
45 AD conversion means
46,70 storage means
48 Serial data converter
50 Synchronization control unit
52 Digital output section
60 OS part
62 RAM
80 Communication control unit
82 Parallel IF section
84 Serial IF section
100, 100a to 100x Time output / recording device
200 Long Bridge
210a-210p Vibration sensor
310 High-rise Building
Claims (40)
前記GPS時刻出力装置は、GPS時刻に同期した時刻信号を生成し、管理し、出力するため、GPS時刻発生装置と、記憶手段と、当該時刻出力装置作動パラメータの組を選択して所定の時刻信号を生成し外部に出力するための処理手段とを具え、
前記GPS時刻発生装置が、GPS受信信号から時刻データ及び絶対時刻に同期したクロックパルスを抽出するGPS受信機と、所定の精度の周波数でパルス信号を発生する発振器と、前記GPS受信機で得られる最新の時刻データを現在時刻として格納する記憶手段と、前記発振器で得られるパルス信号をカウントするカウンタと、このカウンタのカウント値を前記発振器の周波数で割り、その結果に前記記憶手段に格納された現在時刻を加算してリセット後の時刻を求める演算手段と、この演算手段及び前記GPS受信機に結合され、前記GPS受信機で得られるクロックパルスが、所定の期間内に入っていることを確認して前記カウンタをリセットするカウンタリセット手段とを具え、
前記GPS時刻発生装置の計測時刻を、前記GPS受信機の絶対時刻に同期させると共に、前記カウンタの精度が、所定の精度の範囲内に収まるように、前記発振器の周波数精度に応じてGPS時刻補正を行うようになっており、前記時刻出力装置作動パラメータの選択されたパラメータに応答して、所定のデジタル時刻信号を、前記GPS絶対時刻に同期して外部に出力し、前記センサ信号と、前記外部に出力されるデジタル時刻信号とを、前記絶対時刻に応答して、前記記録パラメータに従って、前記記録計に、同時に記録するようになっており、更に、ヘ)前記各記録装置に、オペレーティングプログラムが提供する記録パラメータを設定する手段と、ト)前記設定された記録パラメータに従って、少なくとも1つのセンサにより発生されるセンサ信号を、GPS受信信号から獲得される絶対時刻と共に獲得し、記憶手段に記録する前記各記録装置と、チ)前記複数の記録装置の各記憶手段から、記録された前記センサ信号及び絶対時刻を外部に転送して、前記複数のセンサ信号を統合する手段とを具えることを特徴とする物理探査のためのデータ収集システム。A data acquisition system for physical exploration for acquiring and processing sensor signals by a plurality of recording devices arranged at spatially different points, wherein a) each recording device is b) a GPS time output device A) storage means; d) recording parameter input means; and e) a recorder for recording the sensor signal and GPS time.
The GPS time output device generates, manages, and outputs a time signal synchronized with the GPS time, and selects a set of a GPS time generation device, a storage unit, and the time output device operating parameter to a predetermined time. Processing means for generating and outputting the signal to the outside,
The GPS time generator is obtained by a GPS receiver that extracts clock data synchronized with time data and absolute time from a GPS received signal, an oscillator that generates a pulse signal at a frequency with a predetermined accuracy, and the GPS receiver. The storage means for storing the latest time data as the current time, the counter for counting the pulse signal obtained by the oscillator, the count value of the counter divided by the frequency of the oscillator, and the result stored in the storage means Calculation means for adding the current time to obtain the time after reset, and confirming that the clock pulse obtained by the GPS receiver, which is coupled to the calculation means and the GPS receiver, is within a predetermined period Counter reset means for resetting the counter,
The GPS time correction is performed according to the frequency accuracy of the oscillator so that the measurement time of the GPS time generator is synchronized with the absolute time of the GPS receiver and the accuracy of the counter is within a predetermined accuracy range. In response to a selected parameter of the time output device operating parameter, a predetermined digital time signal is output to the outside in synchronization with the GPS absolute time, the sensor signal, A digital time signal output to the outside is simultaneously recorded on the recorder in accordance with the recording parameters in response to the absolute time. Further, f) an operating program in each recording device Means for setting the recording parameters provided by, and g) generated by at least one sensor according to the set recording parameters Each recording device that obtains the sensor signal together with the absolute time obtained from the GPS reception signal and records it in the storage means; and h) the recorded sensor signal and absolute value from each storage means of the plurality of recording devices. A data collection system for physical exploration, comprising means for transferring time to the outside and integrating the plurality of sensor signals.
前記トリガ出力パラメータに、トリガ出力有無情報、出力開始時刻、ON期間、OFF期間、又は、繰返し回数を含み、
前記イベント入力パラメータに、イベント入力有無情報、イベント計測開始時刻、エッジ立上げ記録有無情報、エッジ立下げ記録有無情報、記録開始アドレス、計測期間、又は、繰返し回数を含む請求項5に記載の物理探査のためのデータ収集システム。The time output parameter includes the presence / absence information of the signal TSYNC or the presence / absence information of the signal TCODE,
The trigger output parameters include trigger output presence / absence information, output start time, ON period, OFF period, or repetition count,
The physical according to claim 5, wherein the event input parameter includes event input presence / absence information, event measurement start time, edge rising recording presence / absence information, edge falling recording presence / absence information, recording start address, measurement period, or number of repetitions. Data collection system for exploration.
当該AI入力パラメータに、入力チャンネル数、AD変換ゲイン、サンプリング間隔、記録開始時刻、記録開始アドレス、記録期間、又は、繰返し回数を含む請求項1乃至6のいずれか1項に記載の物理探査のためのデータ収集システム。The recording parameters include AI input parameters;
7. The physical exploration according to claim 1, wherein the AI input parameter includes the number of input channels, AD conversion gain, sampling interval, recording start time, recording start address, recording period, or number of repetitions. Data collection system for.
前記複数の記録装置は、それぞれ、イ)GPS時刻出力装置、ロ)記憶手段、ハ)記録パラメータの入力手段、及び、ニ)前記センサ信号及びGPS時刻を記録する記録計を具え、
前記GPS時刻出力装置は、GPS時刻に同期した時刻信号を生成し、管理し、出力するため、GPS時刻発生装置と、記憶手段と、当該時刻出力装置作動パラメータの組を選択して所定の時刻信号を生成し外部に出力するための処理手段とを具え、
前記GPS時刻発生装置が、GPS受信信号から時刻データ及び絶対時刻に同期したクロックパルスを抽出するGPS受信機と、所定の精度の周波数でパルス信号を発生する発振器と、前記GPS受信機で得られる最新の時刻データを現在時刻として格納する記憶手段と、前記発振器で得られるパルス信号をカウントするカウンタと、このカウンタのカウント値を前記発振器の周波数で割り、その結果に前記記憶手段に格納された現在時刻を加算してリセット後の時刻を求める演算手段と、この演算手段及び前記GPS受信機に結合され、前記GPS受信機で得られるクロックパルスが、所定の期間内に入っていることを確認して前記カウンタをリセットするカウンタリセット手段とを具え、
ホ)前記GPS受信機により、GPS受信信号から、絶対時刻、及び、これに同期した同期クロックパルスを抽出すると共に、前記絶対時刻を記憶するGPS受信工程と、
ヘ)前記発振器からのパルス信号を前記カウンタで計測するパルス計測工程と、
ト)前記GPS受信工程の同期クロックパルスと、前記パルス計測工程のパルス信号とを同期せしめると共に、前記パルス計測工程のカウンタで得られる現在時刻カウント値を、前記絶対時刻で補正する現在時刻演算工程と、
チ)前記記録装置に常駐したオペレーティングプログラムが提供する前記記録パラメータのメニューから1組の記録パラメータを選択して待機する工程と、
リ)前記時刻出力装置作動パラメータの選択されたパラメータに応答して、所定のデジタル時刻信号を、前記GPS絶対時刻に同期して外部に出力し、前記少なくとも1つのセンサ信号及びGPS時刻と、前記外部に出力されるデジタル時刻信号とを、前記絶対時刻に応答して、前記記録パラメータに従って、前記記録計に、同時に記録する工程と、
ヌ)前記記憶手段に記録された前記センサ信号及びGPS時刻と、前記デジタル時刻信号とを、外部に転送する工程とを含み、更に、
ル)前記複数のデータ記録装置に、記録パラメータを、それぞれ設定する工程と、ヲ)前記設定された記録パラメータのメニューから1組の記録パラメータを選択して待機する工程と、ワ)前記選択された1組の記録パラメータに従って、前記各データ記録装置において、前記センサにより発生されるセンサ信号を、GPS絶対時刻と共に獲得し、前記記憶手段に記録する工程と、カ)前記各データ記録装置から、記録された前記センサ信号、及び、絶対時刻を外部に転送して、統合する工程とを、含むことを特徴とする物理探査のためのデータ収集方法。A data collection method for geophysical exploration in which sensor signals are acquired and processed by a plurality of recording devices deployed in an area of interest in geophysical exploration,
Each of the plurality of recording devices comprises a) a GPS time output device, b) a storage means, c) a recording parameter input means, and d) a recorder for recording the sensor signal and GPS time,
The GPS time output device generates, manages, and outputs a time signal synchronized with the GPS time, and selects a set of a GPS time generation device, a storage unit, and the time output device operating parameter to a predetermined time. Processing means for generating and outputting the signal to the outside,
The GPS time generator is obtained by a GPS receiver that extracts clock data synchronized with time data and absolute time from a GPS received signal, an oscillator that generates a pulse signal at a frequency with a predetermined accuracy, and the GPS receiver. The storage means for storing the latest time data as the current time, the counter for counting the pulse signal obtained by the oscillator, the count value of the counter divided by the frequency of the oscillator, and the result stored in the storage means Calculation means for adding the current time to obtain the time after reset, and confirming that the clock pulse obtained by the GPS receiver, which is coupled to the calculation means and the GPS receiver, is within a predetermined period Counter reset means for resetting the counter,
E) The GPS receiver step of extracting the absolute time and the synchronous clock pulse synchronized with the absolute time from the GPS received signal by the GPS receiver, and storing the absolute time;
F) a pulse measuring step of measuring a pulse signal from the oscillator with the counter;
G) A current time calculation step of synchronizing the synchronous clock pulse of the GPS reception step with the pulse signal of the pulse measurement step and correcting the current time count value obtained by the counter of the pulse measurement step with the absolute time. When,
H) selecting and waiting for a set of recording parameters from a menu of recording parameters provided by an operating program resident in the recording device;
B) In response to the selected parameter of the time output device operating parameter, a predetermined digital time signal is output to the outside in synchronization with the GPS absolute time, the at least one sensor signal and the GPS time, A digital time signal output to the outside, in response to the absolute time, according to the recording parameters, simultaneously recording on the recorder,
And n) transferring the sensor signal and GPS time recorded in the storage means and the digital time signal to the outside, and
E) a step of setting recording parameters in each of the plurality of data recording devices, and e) a step of selecting and waiting for a set of recording parameters from the set recording parameter menu; According to the set of recording parameters, in each of the data recording devices, a sensor signal generated by the sensor is acquired together with GPS absolute time and recorded in the storage means; and f) from each of the data recording devices, A method of collecting data for physical exploration, comprising the step of transferring and integrating the recorded sensor signal and absolute time to the outside.
前記トリガ出力パラメータに、トリガ出力有無情報、出力開始時刻、ON期間、OFF期間、又は、繰返し回数を含み、
前記イベント入力パラメータに、イベント入力有無情報、イベント計測開始時刻、エッジ立上げ記録有無情報、エッジ立下げ記録有無情報、記録開始アドレス、計測期間、又は、繰返し回数を含む請求項25に記載の物理探査のためのデータ収集方法。The time output parameter includes the presence / absence information of the signal TSYNC or the presence / absence information of the signal TCODE,
The trigger output parameters include trigger output presence / absence information, output start time, ON period, OFF period, or repetition count,
The physics according to claim 25, wherein the event input parameter includes event input presence / absence information, event measurement start time, edge rising recording presence / absence information, edge falling recording presence / absence information, recording start address, measurement period, or number of repetitions. Data collection method for exploration.
当該AI入力パラメータに、入力チャンネル数、AD変換ゲイン、サンプリング間隔、記録開始時刻、記録開始アドレス、記録期間、又は、繰返し回数を含む請求項21乃至26のいずれか1項に記載の物理探査のためのデータ収集方法。The recording parameters include AI input parameters;
27. The physical exploration according to claim 21, wherein the AI input parameter includes the number of input channels, AD conversion gain, sampling interval, recording start time, recording start address, recording period, or repetition count. Data collection method for.
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