用矿产资源地球物理勘探的数字地震仪按照数 据传输方式可以分为三类： 有线遥测地震 仪、 无线遥测地震仪、 无缆存储式地震仪。

有线遥测地震仪的特征是完全由有线系统发送 指令和传送采集数据。在目前的野外实际 应用中占有主导地位， 占据世界地震仪市场的绝大部分份额， 常用的有 Sercel 公司的 408/428系列、 ION公司的 System IV、 Scorpion和 Aries II系统、 德国 DMT公司的 Summit 系统、 美国 WesternGeco公司的 Uni Q系统等。

利用无线系统发送指令和传送采集数据的仪器 称为无线遥测地震仪， 一般用于特殊地表 条件下施工， 也占有一定市场。 Fairfield公司的 BOX系统和 Wireless Seismic 公司的 Wireless Seismic系统均为无线遥测数字地震仪。 但这些仪器均存在由于无线数据传输带 宽不足而限制了仪器道数等问题， 所以较少投入实际使用。

无缆存储式地震仪是一种特殊类型的地震仪， 其特征是：没有大线，没有地震数据传输; 每个采集站接收放炮数据后自动存储，再用专 门的数据回收系统把所有放炮数据从采集站中 取出来； 有部分仪器利用无线系统对所用的采集站发送 同步放炮等命令， 但不接收数据， 不 监视采集站的工作状态。这种仪器的特点是重 量相对较轻、布设简单， 但由于没有数据的实 时回收， 不能实时对数据质量进行监控， 还不能被工业界普遍接受。这类仪器的另一个 缺点 是每道需要单独供电，意味着需要大量的电池 管理工作量。 目前主要有东方地球物理公司的 GPS授时地震仪、中国科学院地质与地球物理研 究所的海底地震仪和金属矿勘探无缆存储式 地震仪、吉林大学地球探测科学与技术学院的 无缆遥测地震仪、美国 ION公司的 FireFly无 缆地震采集系统、 法国 Sercel公司的 Unite系统、 美国 Ascend Geo公司的 Ultra无缆陆地 地震采集系统、 美国 0Y0 Geospace公司的 GSR系统、 美国 Fairfield公司的 Z系统、 美国 Seismic Source公司的 SIGMA系统。

由于油气和矿产勘探的精度要求越来越高、 勘探的地表和地下地质构造条件越来越复 杂， 勘探的面积也越来越大、要求地震仪器的道数 越来越多， 用上述单一的有线、无线或无 缆地震勘探仪器均不能满足复杂地区的油气地 震勘探要求。

无线遥测地震仪因为重量较轻、 布设简单而受到地球物理勘探专家的青睐， 但其致命弱 点是无线信号传送会受到各种障碍物（如树木 、 岩石、 山峰、 建筑物等等）的影响， 使得信 号传送能力大大下降， 甚至完全中断。

任何利用无线遥测仪器的优势， 扩展有线遥测地震仪以提高适应复杂地形的能 力是地球 物理学家一直努力的目标。

无线遥测地震仪要求地震仪中心站与采集站之 间要求没有阻碍无线信号传播的障碍物， 这在野外很难做到。 即， 无线遥测仪器广泛用于地球物理勘探及其他领 域， 在平坦广阔的地 表条件下， 无线遥测仪器可以很好地工作， 但有山川、树林及高大建筑物阻挡情况下， 无线 遥测仪器的发射机和接收机成为 "不可见"， 无线信号将无法穿越这些障碍物。 这时， 无线 遥测仪器就无法开展正常工作，而开展地球物 理工作往往需在地表起伏较大地区，这是无线 遥测仪器发展中的最大难题。

系留气球无线电通信已有几十年的历史。 限制气球技术发展的两个最大难题是氢气的危 险性和没有理想的球体材料， 随着高分子复合材料的研制成功和大量氦气源 的开发利用， 为系留气球技术的发展和应用带来了生机。测 控技术、光纤通信及计算机等多项技术的合理 采用， 又为系留气球技术的日趋完善创造了条件。 系留气球从本质上讲是一种运载工具， 利用它的浮力作用可以提升长波通信天线， 也可构成加载多种设备的空中平台， 美、苏即使 在具有航天飞机、 卫星、 各类航空飞行器等强大空问优势的情况下， 仍没有放弃系留气球 技术的研究和应用， 并把系留气球视为重要的补充和应急手段. 系留气球的服务领域不仅 限于通信.在其它军事和民用方面均有广泛的� �途，系留气球以其经济性、可靠性、灵活性� � 简易性等优点确立了自身的发展地位。

气球是一种无推进装置的轻于空气的航空飞行 器， 它靠浮升气体产生的静浮力升空。 所谓系留气球即利用缆索将升空的气球及其携 带的设备系留、悬停在空间一定的位置上。系 留气球区别于自由式气球， 后者升空后不受限制， 可随风飘移。

系留气球通信系统一般由系留气球、 系留缆索、 系留设施、有效载荷、 监测控制和后勤 保障设备等若干部分组成。

系留气球囊体内充以密度比空气小的氢气或氦 气， 根据工作要求提供足够的浮力。 球体 的外型一般有球型、水滴型和飞艇型。现代的 系留气球多设计成飞艇样的流线型， 尾部有三 或四个尾翼， 也称稳定器， 排列形式有 "十"字型、 "Y"型和倒 "Y"型几种。 这种流线型 带尾翼的系留气球能始终迎着风向，最大限度 地减小风阻， 从而减小地面系留载荷。 目前， 国外系留气球的容积由几十至上万立方米， 长度几米至七十余米， 球体的最大直径一般不 超过二十米， 系留气球的工作空间为对流层， 升高高度数百至六千米。

系留缆索的作用是栓系气球， 使气球悬停在空中一定髙度上并兼有传输信息 和供应电力 等功能。

系留设施是系统的操作、 控制和维护中心。 因系留设施的规模和架设要求不同， 可分为 固定式和移动式两种， 移动式又分为车载和船载两种形式。

有效载荷指由气球携带用来执行不同任务的设 备， 可是各种声、 光、 电、 磁装置， 有效 载荷悬挂于气球下方的防风罩内。用于通信的 有效载荷主要是通信天线、收发信机和转发器 等。

监测控制设备用来对气球周围气象环境、气球 飞行姿态和有效载荷工作状态进行监测和 控制。包括各种传感器、执行控制部件、显示 记录和自动管理设备， 通过有线和无线信道来 实行遥测与遥控。

后勤保障设备包括电力， 气源供应及维修工具等， 并要求有提供气象预报和实现网内 外通信联系的手段和能力。保障设备除建为固 定方式外， 也可全部建成运载式的， 以提高系 统的机动性能。

系留气球系统具有覆盖面积大、 投资少、 效率高、 操作护方便和生存能力较强等许多优 点。其作为依靠自身浮力支撑的运载工具，与 飞机、飞艇、遥控飞行器等相比的突出特点是 ， 留空时间长， 可全天候执行任务， 提供了一种连续工作的手段。但系留气球也存 在自身的弱 点和局限性， 受恶劣气象和环境条件的限制， 必须有可靠的补给保障， 适合于在定点或机动 性强的区域工作。

目前在地球物理领域还未见系留气球系统的实 际应用。 如在地震勘探领域，无线遥测仪器曾经有过辉 煌，美国 0PSEIS公司的 0PSEIS无线地震 记录系统、美国 FAIRFIELD公司的 TELSEIS和 BOX无线遥测地震仪、法国 CGG公司的 YRIASEIS 无线遥测仪、 Wireless Seismic公司的 Wireless Seismic系统均为无线遥测数字地震仪。 为了解决起伏地表的无线信号传送， 采用了高架天线、在较高山峰架设天线等措施 ， 但均只 解决部分问题， 需要把天线架到更髙的地方。 发明內容 本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷， 提供一种有线、 无线和无缆三合一数字地震 仪。 所以我们需要研制有线、 无线和无缆 "三合一"的数字地震仪器系统。

为实现上述目标，本发明有线、无线和无缆三 合一数字地震仪是把有线遥测数字地震仪、 无线遥测数字地震仪和无缆数字地震仪三种仪 器进行优化和组合，构成了一种全新的数字地 震仪系统， 分为四大部分： 中央控制操作系统（仪器车） CCOS (Central Control Operation System ) 以及与其配用的有线遥测采集站 AS(Acqui _S iti _0n Station ) 无线遥测采集站 WAS(Wireless Acquisition Station)和无缆采集站 CAS(Cable-less Acquisition Station),中央控制 操作系统 CC0S通过网线分别与有线通信根节点 RU (Root Unit )、 无线通信根节点 WRU (Wireless Root Unit)和无缆数据回收单元 CDU (Cable-less Data Unit)连接； 并通过 有线通信根节点 RU控制和连接有线遥测采集站， 通过无线通信根节点 WRU控制和连接无线 遥测采集站， 通过无缆数据回收单元 CDU回收无缆采集站的数据。

本发明为一种基于有线遥测、无线遥测和无缆 "三合一"的新型数字地震仪系统，把有 线遥测数字地震仪、 无线遥测数字地震仪和无缆数字地震仪三种地 震仪进行了优化和组合。 充分利用了有线遥测、无线遥测和无缆的优势 ，使得新型数字地震仪系统适用于各种复杂地 表和地形， 达到了地震勘探测量的施工方案和成本的最佳 优化。 作为优化， 所述中央控制操作系统 CCOS是整个仪器的控制中心和数据回收中心， 实 现人机交互、 排列控制、 采集同步、 数据回收、 质量控制等功能。 中央控制操作系统 CCOS 置于仪器车上， 是整个数字地震仪的主要控制单元， 硬件部分由计算机服务器 Server、 网络 交换机 Switeh、客户计算机终端 PC、存储设备 Storage device和绘图设备 Plotting equipment 等组成。软件由操作系统软件和控制操作软件 等组成。中央控制操作系统 CCOS通过网线分 别与有线通信根节点 RU (Root Unit)、 无线通信根节点 WRU (Wireless Root Unit)和无缆 数据回收单元 CDU (Cable-less Data Unit)连接； 并通过有线通信根节点 RU控制和连接有 线遥测采集站， 通过无线通信根节点 WRU控制和连接无线遥测采集站， 通过无缆数据回收 单元 CDU回收无缆采集站的数据。 作为优化， 所述有线通信根节点 由高速交换模块 SM (Switch module) 控制模块 CM、 电源模块 PM和 GPS模块等组成。 根节点 RU通过网线与中央控制操作系统 CCOS连 接，并根据仪器容量的要求提供光缆接口或专 用通信接口与采集站等野外地面设备连接。高 速交换模块 SM提供数据交换功能;控制模块 CM根据中央控制操作系统 CCOS的指令实现 对高速交换模块 SM的控制；电源模块 PM为各模块提供电源支持。 GPS模块提供位置信息， 也支持时间同步。 作为优化， 所述无线通信根节点 WRU 由控制模块 C , 电源模块 PM、 无线发射机 Transmitter和无线接收机 Receiver和 GPS模块等组成；无线通信根节点 WRU通过网线与中 央控制操作系统 CCOS连接， 利用单通道无线发射机 Transmitter向无线采集站发送控制命 令，利用多通道无线接收机 Receiver接收无线采集站的数据；控制模块 CM根据中央控制操 作系统 CCOS的指令实现对无线发射机 Transmitter和无线接收机 Receiver的控制； 电源模 块 PM为各模块提供电源支持。 GPS模块提供位置信息， 也支持时间同步。 作为优化， 所述无缆数据回收单元 CDU由髙速交换模块 SM、 控制模块 CM、 电源模块 PM和数据接口 Interface等组成。 无缆数据回收单元 CDU通过网线与中央控制操作系统 CCOS连接， 并提供数据接口 Interface回收无缆采集站 CAS的数据， 数据接口 Interface可 以有多种方式， 如以太网、 USB、 WiFi 蓝牙等。 高速交换模块 SM、 控制模块 CM、 电源模 块 PM依次相连， 高速交换模块 SM连接相互串接（或者级连） 的 SM数据接口 Interface, 高速交换模块 SM还向外连接中央控制操作系统 CCOS。 作为优化， 所述有线遥测采集站 AS由控制模块 CM (Control module), 电源模块 PM (Power Module)^ (数字）地震传感器 Sensor和 GPS模块等组成。控制模块 CM具有 2个专 用通信接口分别连接上一级和下一级采集站 AS， 具有一个专用接口连接常规检波器或 MEMS等传感器 Sensor; 其中有一个或若干个采集站 AS与有线通信根节点 RU直接连接， 建立有线遥测的通信通道。控制模块 CM分别连接电源模块 PM (Power Module), (数字）地 震传感器 Sensor和 GPS模块， 控制模块 CM还用于串接其它有线遥测采集站 AS。 作为优化，所述无线遥测采集站 WAS由控制模块 CM、电源模块 PM、地震传感器 Sensor、 无线通信设备 WU (Wireless Unit)和 GPS模块等组成。其中的无线通信设备 WU提供单信 道的数据接收和发送， 建立与中央控制操作系统 CCOS之间的联系； GPS模块提供位置信 息， 也支持时间同步。控制模块 CM分别连接电源模块 PM、地震传感器 Sensor、无线通信设 备 WU (Wireless Unit )和 GPS模块。 作为优化， 所述无缆采集站 CAS由控制模块 CM、 电源模块 PM、 地震传感器 Sensor 和 GPS模块等组成。 与无线遥测采集站 WAS相比， 只是少了无线通信设备 WU。 作为优化，所述无线遥测采集站 WAS和无缆采集站 CAS,我们可以把他们设计为一体， 即按无线遥测采集站 WAS进行设计和安装，当无线遥测采集站 WAS中的无线通信设备 WU 无法与中央控制操作系统 CCOS通信时， 自动关闭无线通信设备 WU部件， 作为无缆采集 站 CAS采集和接收数据。 作为优化， 采用中央控制操作系统 CCOS统一进行 GPS授时同步， 然后在无线遥测采 集站 WAS和无缆采集站 CAS上采用 GPS授时进行同步， 而在有线遥测采集站 AS上（或 者有线遥测仪器部分）采用二种同步方案：一 是采用 GPS授时同步；二是采用 IEEE1588协 议和利用预算时差进行同步。 采用上述技术方案后， 本发明有线、 无线和无缆三合一数字地震仪把有线遥测数字 地震 仪、无线遥测数字地震仪和无缆数字地震仪三 种地震仪进行了优化和组合，充分利用了有线 遥测、无线遥测和无缆的优势， 使得新型数字地震仪系统适用于各种复杂地表 和地形， 达到 了地震勘探测量的施工方案和成本的最佳优化 。可广泛用于石油、天然气和煤田等能源勘探 和资源矿产勘探、 地质工程勘察、 地质灾害监测等方面。 本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提 供一种能应用于各种不同的野外场合，显 著提髙仪器实用性的组合了无线和无缆功能的 地震釆集站。

为实现上述目的， 本发明组合了无线和无缆功能的地震采集站， 其特征在于是把无线采 集站 WAS ( Wireless Acquisition Station)和无缆采集站 CAS ( Cable-less Acquisition Station) 组合成一体的地震釆集站； 有六大部分组成： 控制单元 CU (Control Unit)、 无线通讯单元 WCU (Wireless Communication Unit )、数据采集单元 AU (Acquisition Unit )、数据存储单元 SU (Storage Unit), GPS模块和电源单元 PU (Power Unit);所述控制单元 CU为嵌入式 CPU, 是地震采集站的心脏， 完成对无线通讯单元 WCU、数据采集单元 AU、存储单元 SU、 GPS模块 和电源单元的检测和控制， 并完成采集数据的管理； 无线通讯单元 WCU为无线收发机， 与控 制单元 CU相连， 完成采集站与地震仪器中央站之间的数据通信 ， 实现对采集站的控制和管 理； 所述数据采集单元 AU由传感器和 A/D转换芯片等组成， 连接到控制单元 CU, 根据控制 单元 CU的指令完成数据的采集；所述存储单元 SU为非易失性存储器，与控制单元 CU相连； 所述 GPS模块用于授时以实现数据同步， 也提供采集点的位置信息； 所述电源单元 PU为控 制单元 CU、 无线通讯单元 WCU、 数据采集单元 AU、 数据存储单元 SU和 GPS模块提供电源支 持。其涉及石油、天然气和煤田等能源勘探和 资源矿产勘探、地质工程勘察、地貭灾害监测 等方面，是一种检测人工或天然地震信号并将 其转换成数字信号并记录的仪器装置，属于地 震勘探与地震检测领域。其具有可应用于各种 不同的野外场合， 能确保正常记录数据和显著 提高仪器的实用性的优点。 作为优化， 当无线通讯单元 WCU ΪΗ常工作时， 控制单元 CU把采集站设置为无线采集站 模式； 当无线通讯单元 WCU不能正常工作时，控制单元 CU把采集站设置为无缆采集站模式。 作为优化， 所述存储单元 su， 当采集站设置为无线模式时， 处于关闭状态； 当采集站 设置为无缆采集站时，作为数据存储器，由于 非易失性存储器耗能较大，为了节约电源消耗 ， 平时处于关闭状态， 只有当采集数据达到一定数量时， 才开启存储单元 SU进行集中式数据 存储。 作为优化， 所述无线通讯单元 WCU用于建立与地震仪器中央站之间的指令控制 和数 据传送。 作为优化， 由于无线通讯单元 WCU耗能较大， 采用如下措施降低能耗： 定时开启无 线通讯单元 WCU， 获得下一步工作计划， 并根据工作计划确定无线通讯单元 WCU的开启 时间， 这样可以尽量减少无线通讯单元 WCU的开启时间。 作为优化， 所述电源单元 PU为提高电源的持续时间， 可以外接电源能电池、 燃料电池 等新型能源。 作为优化， 实施如下工作流程：

(1)根据观测系统设计的要求进行布设 ,·

(2)地震采集站与地震仪器中央站进行无线联 络，若能联系上，则设置为无线采集站模式， 接受中央控制操作系统的指令并完成工作； 若不能联系上， 则设置为无缆采集站模式；

(3)在工作 _n (n为事先设定）小时后， 再与地震仪器中央站进行无线联络， 重复第 (2)步。 采用上述技术方案后， 本发明组合了无线和无缆功能的地震采集站具 有可应用于各种不 同的野外场合， 能确保正常记录数据和显著提髙仪器实用性的 优点。

本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提 供一种能够提髙适应复杂地形能力的有线 遥测地震仪的无线扩展装置。其可用于石油、 天然气和煤田等能源勘探和资源矿产勘探、地 质工程勘察、地质灾害监测等方面，是一种检 测人工或天然地震信号并将其转换成数字信号 并记录的仪器装置， 属于地震勘探与地震检测领域。 为实现上述目的，本发明有线遥测地震仪的无 线扩展装置由二大单元组成：无线扩展中 继站 WR (Wireless Router)和无线采集站 WAS (Wireless Acquisition Station)； 所述无 线扩展中继站，用一条专用百兆网线连接到有 线遥测地震仪的电源站上，作为无线扩展中继 站 WR可以无线连接若干个无线采集站 WAS。 本发明装置的优势是在有线遥测地震仪上增加 了无线扩展中继站和无线采集站，其优点是通 过引入了部分无线采集站，提升了有线遥测地 震仪器适应复杂地形的能力。 优化优化， 无线扩展中继站 WR由控制模块 CM、 电源模块 PM、单通道无线发射机 T和多 通道无线接收机 R和 GPS模块等组成。 控制模块 CM根据电源站指令实现对单通道无线发射 机 T和多通道无线接收机 R的控制，并通过一条专用百兆网线连接到有� �遥测地震仪的电源 站 PU上； 多通道无线接收机 R接收来自无线采集站 WAS的数据， 单通道无线发射机 T发射 来自电源站的指令， 控制无线采集站 WAS进行数据采集。 作为优化，无线扩展中继站 WR可以通过一条专用百兆网线连接到有线遥测� ��震仪的任 一电源站 PU上， 进行无线扩展， 提升了有线遥测地震仪器适应复杂地形的能力 。 作为优化， 无线扩展中继站 WR通过电源站 PU接收来自主机 Mainframe的指令并控制 无线采集站 WAS进行数据采集， 并通过电源站 PU把数据传送到主机 Mainframe, 作为优化， 专用百兆网线为定制网线具有百兆网线功能的 同时， 具有为无线扩展中继 站 WR供电的功能。 作为优化， 采集站 WAS由控制器 CM、 地震传感器 Sensor、 无线通信部件 WU和 GPS模 块等组成； 其中的无线通信部件 WU提供单信道的数据接收和发送； GPS模块提供位置信息， 有时也支持时间同步。 电源模块 PM提供电源支持（如图 2所示)。 采用上述技术方案后，本发明有线遥测地震仪 的无线扩展装置是在有线遥测地震仪上增 加了无线扩展中继站和无线采集站，其优点是 通过引入了部分无线采集站，提升了有线遥测 地震仪器适应复杂地形的能力。 本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷， 提供一种地震仪中心站与采集站之间有阻碍 无线信号传播的障碍物时，仍能正常使用，复 杂地形适应性强的利用无线中继方式提高数据 通讯能力的无线遥测地震仪。 其可应用于石油、 天然气和煤田等能源勘探和资源矿产勘探、 地质工程勘察、地质灾害监测等方面，是一种 检测人工或天然地震信号并将其转换成数字信 号并记录的仪器装置， 属于地震勘探与地震检测领域。 为实现上述目的， 本发明利用无线中继方式提高数据通讯能力的 无线遥测地震仪由三大 单元组成： 中心站 CS (Central System), 无线路由节点 WR (MWreless Router)和无线采集 站 AN (Acquisition Node); 所述中心站 CS是整个地震仪器的心脏， 负责控制整个数字地震 仪的工作状态； 所述无线路由节点 WR具有路由器和交换机功能， 自动转发中心站 CS的指 令和无线采集站 AN的数据； 所述采集站 AN既可以与中心站 CS之间以无线方式相连接， 也可以通过无线路由节点 WR以无线多跳方式进行连接。本发明装置的特� ��是在无线遥测地 震仪基础上增加了一种具有可以发送和接收信 号功能的路由节点，每个节点都可以与多个采 集站进行直接通信， 以无线中继方式提髙数据通讯能力。

本发明地震仪的特点是利用无线中继方式提高 了数据通讯能力， 提升了无线遥测仪器的 复杂地形适应性。具有地震仪中心站与采集站 之间有阻碍无线信号传播的障碍物时，仍能正 常使用， 复杂地形适应性强的优点。

作为优化， 在地势较高地区架设无线路由中继站 WR， 并且这种无线路由中继站可以有 若干个。 即， 本发明根据勘探区的地形起伏特点， 在地势较高地区架设无线路由中继站 WR， 并且这种无线路由中继站可以有若干个，确保 无线信号覆盖所有无线采集站，解决了起伏地 表的无线信号传送问题。 作为优化，在无线遥测地震仪基础上增加了一 种具有可以发送和接收信号功能的无线路 由节点 WR， 每个无线路由节点 WR与中心站 CS之间通过无线方式连接， 并可以与多个采集 站 AN进行直接通信， 利用无线中继方式提高数据通讯能力。 作为优化， 无线采集站 AN与中心站 CS之间采用如下流程建立通讯联系： ①采集站 AN 寻找中心站 CS， 若找到， 则与之建立通讯联系， 若没有找到， 则进入第②步； ②采集站 AN 寻找无线路由节点 WR, 若找到， 并与之建立通讯联系， 若没有找到， 则进入第①步。 作为优化， 所述无线路由节点 WR由控制模块 O 电源模块 PM、 多通道无线发射机 T 和多通道无线接收机 R和 GPS模块等组成；控制模块 CM根据中心站 CS的指令实现对多通道 无线发射机 T和多通道无线接收机 R的控制， 多通道无线接收机 R接收来自中心站 CS的指 令和无线采集站 AN的数据， 多通道无线发射机 T发射来自中心站 CS的指令和无线采集站 AN的数据。 作为优化， 所述采集站 A 由控制器 OI、 地震传感器 Seri _SO r、 无线通信部件 WU和 GPS 模块等组成； 其中的无线通信部件 WU提供单信道的数据接收和发送； GPS模块提供位置信 息， 有时也支持时间同步。 控制器 CM对其它部件地震传感器 Sensor、 无线通信部件 WU和 GPS模块等。 电源模块 PM提供电源支持（如图 2所示)。 采用上述技术方案后， 本发明利用无线中继方式提高数据通讯能力的 无线遥测地震仪利 用无线中继方式提高了数据通讯能力，提升了 无线遥测仪器的复杂地形适应性。具有地震仪 中心站与采集站之间有阻碍无线信号传播的障 碍物时，仍能正常使用，复杂地形适应性强的 优点。 本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷， 提供一种系留气球搭载型无线遥测地震仪系 统。 更确切是一种基于系留气球搭载发射站和接收 站的无线遥测数字地震仪系统。 为实现上述目的， 本发明系留气球搭载型无线遥测地震仪系统由 三大部分组成： 中央控 制操作系统 CCOS (Central Control & Operation System), 系留气球搭载无线发射 /接收 站 TRCB (Transmitter & Receiver on Captive Balloon)和无线采集站 WAS (Wireless Acquisition Station) ; 系留气球通过系留缆索连接到系留设施平台上 ， 系留缆索具有铜导 线作为电力供应线，给搭载在系留气球上的无 线发射 /接收站 TRCB提供电能；在导线的空隙 处嵌入光纤， 作为中央控制操作系统 CC0S和搭载系留气球上的无线发射 /接收站 TRCB之间 的数据传输通道。 系留气球为 VHF/UHF通信提供的有效覆盖范围， 可以近似地用公式 S(km)=3. 57H ^1/2 (m)来计算。工作高度 600至 6000m的覆盖半径为 87至 277km,覆盖面积则为 2. 4至 24万平方公里。 系留气球通信系统布置灵活， 投资少， 技术相对简单， 便于维修。 因为空中电波传播损耗比地面小，相对同一作 用范围，系留气球上一台发射机可相当地面若 干台发射机的作用。 系留气球搭载无线发射 /接收站 TRCB传送指令无线采集站 WAS, 无线采 集站 WAS向系留气球搭载无线发射 /接收站 TRCB传输采集到的地震数据。 本系统的最大特点是把普通无线遥测仪器的发 射站和接收站安装在高空系留气球上， 使 得与采集站 WAS之间成为无障碍 "可见"， 提高了数据通信提供的有效覆盖范围。 实现了复 杂地表的无线遥测技术， 并使无线遥测数字地震仪实现了在复杂地表的 实时数据采集和回 收。 作为优化， 系留气球搭载的无线发射 /接收站 TRCB由控制模块 CM、 电源模块 PM、 无线 发射机 T (Transmitter)和多通道无线接收机 R (Receiver)和 GPS模块等组成； 控制模块 CM根据中央控制操作系统 CC0S的指令实现对无线发射机 T和多通道无线接收机 R的控制， 无线接收机 R接收来自中央控制操作系统 CC0S的指令和无线采集站 WAS的数据， 无线发射 机 T向无线采集站 WAS发射来自中央控制操作系统 CCOS的指令。 GPS模块用于获得和提供 定位数据。 电源模块为上述负载提供供电。其中： 控制模块 CM分别连接电源模块 PM、无线 发射机 T (Transmitter)和多通道无线接收机 R (Receiver)和 GPS模块。 作为优化， 多通道无线接收机 R为 VHF多信道接收机。 作为优化，中央控制操作系统 CC0S置于仪器车上或者置于系留设施平台上，� �件和硬 件相结合，控制整个数字地震仪的工作状态。 即本发明装置系留气球搭载型无线遥测地震仪 系统中的中央控制操作系统 CC0S置于仪器车上（也可以置于系留设施平台� �， 如车载式的 汽车平台上)， 控制整个数字地震仪的工作状态。 作为优化， 中央控制操作系统 CC0S 的硬件部分由计算机服务器 Server, 网络交换机 Switch, 客户计算机终端 PC、 存储设备 Storage、 绘图设备 Plotting和 GPS模块等组成， 实现人机交互、排列控制、采集同步、数据回 收和质量控制等功能； 所述系留设施平台优选 为车载式的汽车平台。 其中网络交换机 Switch、 计算机服务器 Server GPS模块依次相连， 网络交换机 Switch再共同连接存储设备 Storage、绘图设备 Plotting、客户计算机终端 PC, 计算机服务器 Server对外连接系留气球搭载无线发射 /接收站 TRCB。 作为优化，所述无线遥测采集站 WAS由控制模块 CM、电源模块 PM、地震传感器 Sen _SO r、 无线通信设备 WU (Wireless Unit)和 GPS模块等组成； 其中的无线通信设备 WU提供单信 道的数据接收和发送， 建立与搭载系留气球上无线发射 /接收站 TRCB之间的联系； GPS模块 提供位置信息， 也支持时间同步。 控制模块 CM负责整个采集站的控制和管理； 无线通信设 备 WU提供单信道的数据接收和发送， 通过系留气球搭载无线发射 /接收站 TRCB建立与中央 控制操作系统 CC0S之间的联系；地震传感器负责地震信号采� �。其是控制模块 CM分别连接 电源模块 PM、 地震传感器 Sensor、 无线通信设备 WU (Wireless Unit)和 GPS模块。 作为优化， 所述系留气球为球型、 水滴型和飞艇型等形状。 作为优化， 所述系留气球可以配有用以保持气球位置稳定 性的动力装置。 作为优化，系留缆索具有铜导线作为电力供应 线，在导线的空隙处嵌入光纤作为数据传 输的通道， 外面包有承力纤维和引导雷电的金属网， 最外层为起密封、耐磨、防老化作用的 护套。 作为优化，所述系留缆索与它们连接的端部都 需加装光电旋转连接器；上端连接器可使 气球相对系留缆索而运动，不会将任何扭力引 入缆索；下端连接器安装在系留缆索的绞盘中 心轴上， 使接至绞盘的缆索不因绞盘的运动产生扭转。 总之， 连接器的作用， 必须保证系留 缆索的各功能线路低损耗、 高可靠的通联。 采用上述技术方案后， 本发明系留气球搭载型无线遥测地震仪系统充 分利用了高空系留 气球通信技术和 VHF多信道接收技术， 使得与采集站 WAS之间成为无障碍 "可见"， 提高了 数据通信提供的有效覆盖范围，实现了复杂地 表的无线遥测技术，并使无线遥测数字地震仪 实现了在复杂地表的实时数据采集和回收。 本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷， 提供一种飞行器搭载无线中继站用于无线遥 测仪器数据传输的装置。

为实现上述目的，本发明飞行器搭载无线中继 站用于无线遥测仪器数据传输的装置是利 用飞行器在高空建立无线中继站 WR(Wirele _SS Repeater) , 用于无线遥测数据采集仪器的无 线数据通信和传送， 使得仪器的中央控制操作系统 CCOS (Central Control Operation System)和无线中继站 WR、无线中继站 WR和无线釆集站 WAS(Wireless Acquisition Station) 之间成为无障碍 "可见"， 增强无线遥测仪器的障碍物穿越能力。 具有能使得仪器的中央控 制操作系统 CCOS和无线中继站 W、 无线中继站 W和无线采集站 WAS之间成为无障碍 "可 见"， 增强无线遥测仪器的障碍物穿越能力的优点。 作为优化， 无线中继站 悬挂在飞行器下面， 并有飞行器为无线中继站 WR提供电源； 所述中央控制操作系统 CCOS配装在仪器车上。 由于这些飞行器均在空中停留， 需要消耗油 料， 要求无线中继站 WR重量要轻、 能耗要小， 便于延长飞行器的空中停留时间。 作为优化， 所述无线中继站 W 由控制模块 CM, 电源模块 PM、 多通道无线发射机 Transmitter和多通道无线接收机 Receiver和 GPS模块等组成； 控制模块 C 根据中央控制 操作系统 CCOS的指令实现对多通道无线发射机 Transmitter和多通道无线接收机 Receiver 的控制，多通道无线接收机 Receiver接收来自中央控制操作系统 CCOS的指令和无线采集站 WAS的数据， 多通道无线发射机 Transmitter发射来自中央控制操作系统 CCOS的指令和无 线采集站 WAS的数据。 作为优化， 所述无线中继站 WR采用如下工作流程： a: 无线中继站 W 与中央控制操作系统 CCOS建立连接； b: 无线中继站 WR接收来自中央控制操作系统 CCOS的指令， 并转发给无线采集站 WAS; c: 无线采集站 WAS收到指令后采集相应数据发射给无线中继站 WR; d: 无线中继站 WR收到数据后， 把数据转发给中央控制操作系统 CC0S。 作为优化， GPS模块用于获得和提供定位数据。 作为优化， 所述无线遥测仪器为无线遥测地震仪。 作为优化，所述搭载无线中继站 WR的飞行器包括直升机、或者飞艇、或者固定� ��飞机。 作为优化， 当飞行器为直升机或者飞艇时， 采用悬停方式； 当飞行器为固定翼飞机时, 采用在一定范围内盘旋的方式， 使得无线中继站 WR与无线采集站 WAS "可见"。 作为优化， 所述直升机为有人或者无人直升机、 所述飞艇为有人或者无人飞艇。 作为优化， 所述直升机也可以为由连接地面的电缆提供电 源的电动无人直升机。 这样， 可以节省大量动力成本。 电动无人直升机还可以配有大容量电能存储设 备，以备有线电源故 障时使用,储存电量至少能够支持直升机安全� �陆。

采用上述技术方案后，本发明飞行器搭载无线 中继站用于无线遥测仪器数据传输的装置 具有能使得仪器的中央控制操作系统 CC0S和无线中继站 WR、 无线中继站 WR和无线采集站 WAS之间成为无障碍 "可见"， 增强无线遥测仪器的障碍物穿越能力的优点。 附图说明 图 1是本发明有线、 无线和无缆三合一数字地震仪的原理框图； 图 2是本发明数字地震仪的中央控制操作系统 CC0S原理框图； 图 3是本发明数字地震仪中有线采集站 AS原理框图； 图 4是本发明数字地震仪中无线采集站 WAS和无缆采集站 CAS原理框图； 图 5是本发明数字地震仪中有线通信根节点 RU原理框图； 图 6是本发明数字地震仪中无线通信根节点 WRU原理框图； 图 7是本发明数字地震仪中无级数据回收单元 CDU原理框图。 图 8是本发明组合了无线和无缆功能的地震采集� �原理框图。 图 9是本发明有线遥测地震仪的无线扩展装置的� �理框图； 图 10是本发明有线遥测地震仪的无线扩展装置中� ��无线扩展中继站 WR原理框图； 图 11是本发明有线遥测地震仪的无线扩展装置中� ��无线采集站 WAS原理框图。 图 12是利用无线中继方式提高数据通讯能力的无� ��遥测地震仪原理框图； 图 13是利用无线中继方式提高数据通讯能力的无� ��遥测地震仪中无线路由节点 WR原理 框图； 图 14是利用无线中继方式提高数据通讯能力的无� ��遥测地震仪中采集站 AN原理框图。 图 15是本发明系留气球搭载型无线遥测地震仪系� ��的示意图； 图 16是本发明地震仪系统中系留气球搭载的无线� ��射 /接收站 TRCB原理框图； 图 17是本发明地震仪系统中的中央控制操作系统 CC0S原理框图。 图 18是本发明飞行器搭载无线中继站用于无线遥� ��仪器数据传输的装置的工作原理示 意图； 图 19是本发明装置中无线中继站 WR的原理框图。 具体实施方式 如图所示， 本发明有线、 无线和无缆三合一数字地震仪更确切地说是有 线遥测、 无线遥 测和无缆 "三合一"的新型数字地震仪系统， 是把有线遥测数字地震仪、无线遥测数字地震 仪和无缆数字地震仪三种仪器进行了优化和组 合。 本系统的最大特点是充分利用了有线遥 测、无线遥测和无缆的优势， 使得新型数字地震仪系统适用于各种复杂地表 和地形， 达到了 地震勘探施工方案和成本的最佳优化。 系统可以分为四大部分（图 1 ): 中央控制操作系统 (仪器车） CC0S、有线遥测采集站 AS (Acquisition Station )、无线遥测采集站 WAS (Wireless Acqui sition Station)和无缆采集站 CAS (Cable- less Acquisition Station) » 本发明数字地震仪系统中中央控制操作系统 CC0S (见图 2 )是整个仪器的控制中心和 数据回收中心， 实现人机交互、排列控制、采集同步、数据回 收、质量控制等功能。 中央控 制操作系统 CC0S置于仪器车上， 是整个数字地震仪的主要控制单元， 硬件部分由计算机服 务器 Server、 网络交换机 Switch、 客户计算机终端 PC、 存储设备 Storage device和绘图 设备 Plotting equipment等组成。 软件由操作系统软件和控制操作软件等组成。 计算机服 务器 Server可以采用曙光 PHPC200高性能计算机， 标配拥有 PHPC200计算模块 5套， 10个 多核 CPU, 160G内存， 5块 146G SAS硬盘，并可以实现 3+1冗余电源配置。网络交换机 Switch 选用 12口的高性能网络交换机， 客户计算机终端 PC选用工业控制级计算机， 釆用 24吋液 晶屏。 磁盘阵列采用 10T的 RAID5小型磁盘阵列， 磁带机可以选用 IBM3590磁带机。 本发明数宇地震仪系统中中央控制操作系统 CC0S通过网线分别与有线通信根节点 RU ( Root Unit ), 无线通信根节点 WRU (Wireless Root Unit ) 和无缆数据回收单元 CDU (Cable-less Data Unit)连接。 并通过有线通信根节点 RU控制和连接有线遥测采集站， 通过无线通信根节点 WRU控制和连接无线遥测采集站，通过无缆数据 回收单元 CDU回收无缆 采集站的数据。 本发明数字地震仪系统中有线遥测采集站 AS (图 3)由控制模块 CM (Control module)、 电源模块 PM (Power Module), 地震传感器 Sensor和 GPS模块等组成。 控制模块 CM具有 2 个专用通信接口分别连接上一级和下一级釆集 站 AS， 具有一个专用接口连接常规检波器或 MEMS等传感器 Seri _SO r。 其中有一个或若干个采集站 AS与有线通信根节点 RU直接连接（见 图 1 )， 建立有线遥测的通信通道。 本发明数字地震仪系统中无线遥測采集站 S (见图 4) 由控制模块 CM、 电源模块 PM、 地震传感器 Sensor、 无线通信设备 WU (Wireless Unit)和 GPS模块等组成。 其中的无线通 信设备 WU提供单信道的数据接收和发送， 建立与中央控制操作系统 CC0S之间的联系； GPS 模块提供位置信息， 也支持时间同步。 本发明数宇地震仪系统中无缆采集站 CAS (见图 4)由控制模块 CM、 电源模块 P、地震 传感器 Sensor和 GPS模块等组成。与无线遥测采集站 WAS相比，只是少了无线通信设备 WU。 所以对于无线遥測釆集站 WAS和无缆采集站 CAS， 我们可以把他们设计为一体， 即按无线遥 测采集站 WAS进行设计和安装， 当无线遥测采集站 WAS中的无线通信设备 WU无法与中央控 制操作系统 CC0S通信时， 自动关闭无线通信设备 WU部件，作为无缆釆集站 CAS釆集和接收 数据。 本发明数宇地震仪系统中有线通信根节点 RU (见图 5) 由高速交换模块 SM (Switch module), 控制模块 CM、 电源模块 PM和 GPS模块等组成。 根节点 RU通过网线与中央控制操 作系统 CC0S连接， 并根据仪器容量的要求提供光缆接口 （或专用通信接口）与采集站等野 外地面设备连接。高速交换模块 SM提供数据交换功能；控制模块 CM根据中央控制操作系统 CCOS的指令实现对高速交换模块 SM的控制； 电源模块 PM为各模块提供电源支持。 本发明数字地震仪系统中无线通信根节点 WRU (见图 6)由控制模块 CM、 电源模块 PM、 无线发射机 Transmitter和无线接收机 Receiver和 GPS模块等组成。 无线通信根节点 WRU 通过网线与中央控制操作系统 CC0S连接， 利用单通道无线发射机 Transmitter向无线采集 站发送控制命令，利用多通道无线接收机 Receiver接收无线采集站的数据。控制模块 CM根 据中央控制操作系统 CC0S的指令实现对无线发射机 Transmitter和无线接收机 Receiver的 控制； 电源模块 PM为各模块提供电源支持。 本发明数宇地震仪系统中无缆数据回收单元 CDU (见图 7) 由高速交换模块 SM、 控制 模块 CM、 电源模块 PM和数据接口 Interface等组成。无缆数据回收单元 CDU通过网线与中 央控制操作系统 CCOS连接， 并提供数据接口 Interface回收无缆采集站 CAS的数据， 数据 接口 Interface可以有多种方式， 如以太网、 USB、 WiFi、 蓝牙等。 本发明有线遥测、无线遥测和无缆 "三合一"的新型数字地震仪系统采用中央控制� ��作 系统 CC0S统一进行 GPS授时同步，然后在无线遥测采集站 WAS和无缆采集站 CAS上采用 GPS 授时进行同步， 而在有线遥测仪器釆用二种同步方案： 一是釆用 GPS授时同步； 二是釆用 IEEE1588协议和利用预算时差进行同步。 无线遥测地震仪因为重量较轻、布设简单而受 到地球物理勘探专家的青睐， 但其致命弱 点是无线信号传送会受到各种障碍物（如树木 、岩石、 山峰、建筑物等等）的影响， 使得信 号传送能力大大下降， 甚至完全中断。 本发明装置为一种组合了无线和无缆功能的地 震采集站， 如图 8所示， 其系统有六大部 分组成： 控制单元 CU (Control Unit)、无线通讯单元 WCU ( Wireless Communication Unit ) . 数据采集单元 AU (Acquisition Unit)>数据存储单元 SU (Storage Unit )、 GPS模块和电源单 元 PU (Power Unit) 本发明装置新型地震采集站的特点是把无线釆 集站 WAS (Wireless Acquisition Station) 和无缆采集站 CAS (Cable-less Acquisition Station)组合成一体， 可以应用于各种不同的野 外场合， 确保 TH常记录数据。 本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震 采集站实施如下工作流程： (1) 据观测系统设计的要求进行布设； (2) 地震采集站与地震仪器中央站进行无线联络， 若能联系上， 则设置为无线采集站模 式， 接受中央控制操作系统的指令并完成工作； 若不能联系上， 则设置为无缆采集站模式；

(3) 在工作 n (n为事先设定）小时后， 再与地震仪器中央站进行无线联络， 重复第 (2) 步。 本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震 采集站中的控制单元 CU为嵌入式 CPU, 是地震采集站的心脏， 完成对无线通讯单元 WCU、 数据采集单元 AU、 存储单元 SU、 GPS 模块和电源单元的检测和控制，并完成采集数 据的管理。控制单元 CU可以采用 OMAP3530 或 OMAPL138, 负责整个采集站的控制和管理 本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震 采集站中的无线通讯单元 WCU为无线收 发机， 与控制单元 CU相连， 完成采集站与地震仪器中央站之间的数据通信 ， 实现对采集站 的控制和管理。 当无线通讯单元 WCU TH常工作时， 控制单元 CU把釆集站设置为无线采集 站模式； 当无线通讯单元 WCU不能正常工作时， 控制单元 CU把采集站设置为无缆采集站 模式。 本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震 采集站中的数据采集单元 AU由传感器和 A/D转换芯片等组成， 连接到控制单元 CU, 根据控制单元 CU的指令完成数据的采集。 本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震 采集站中的存储单元 SU为非易失性存储 器， 与控制单元 CU相连， 当采集站设置为无线模式时， 处于关闭状态。 当采集站设置为无 缆采集站时， 作为数据存储器， 由于非易失性存储器耗能较大， 为了节约电源消耗， 平时处 于关闭状态， 只有当采集数据达到一定数量时， 才开启存储单元 SU进行集中式数据存储。 本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震 采集站中的无线通讯单元 WCU用于建立 与地震仪器中央站之间的指令控制和数据传送 。 由于无线通讯单元 WCU耗能较大， 我们采 用如下措施降低能耗： 定时开启无线通讯单元 WCU, 获得下一步工作计划， 并根据工作计 划确定无线通讯单元 WCU的开启时间,这样可以尽量减少无线通讯单� � WCU的开启时间。 本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震 采集站中的 GPS模块用于授时以实现数 据同步， 也提供采集点的位置信息。 GPS模块可以选用 Fastrax公司 IT03 OEM GPS接收模 块， 特点是尺寸小（22x23x2.7mm)、功耗超低（<95mW @ 2.7V：)、灵敏度非常高（-156dBm (跟踪）)、 精确的 1PPS授时信号输出可以达到 RMS20nS的精度和价格低廉 本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震 采集站中的电源单元 Ρϋ为控制单元 cu、 无线通讯单元 WCU、 数据采集单元 AU、 数据存储单元 SU和 GPS模块提供电源支持。 为提高 电源的持续时间， 可以外接电源能电池、 燃料电池等新型能源。 本发明装置的优势是在有线遥測地震仪上增加 了无线扩展中继站和无线采集站， 其优点 是通过引入了部分无线采集站，提升了有线遥 测地震仪器适应复杂地形的能力。本发明装置 有线遥测地震仪的无线扩展技术和装置， 其特征在于由二大单元组成 （见图 9): 无线扩展 中继站 TO (Wireless Router)和无线采集站 WAS (Wireless Acquisition Station)。 本发明装置属于有线遥测地震仪的扩展装置， 称为无线扩展中继站， 用一条专用百兆网 线连接到有线遥测地震仪的电源站上， 作为无线扩展中继站 WR可以无线连接若干个无线采 集站 WAS (见图 9)。 本发明装置有线遥测地震仪的无线扩展技术和 装置的无线扩展中继站 WR (见图 10)， 由 控制模块 CM、电源模块 PM、单通道无线发射机 T和多通道无线接收机 R和 GPS模块等组成。 控制模块 CM根据电源站指令实现对单通道无线发射机 T和多通道无线接收机 R的控制， 并 通过一条专用百兆网线连接到有线遥测地震仪 的电源站 PU上。 多通道无线接收机 R接收来 自无线采集站 WAS的数据， 单通道无线发射机 T发射来自电源站的指令， 控制无线釆集站 WAS进行数据采集。 本发明装置有线遥测地震仪的无线扩展技术和 装置的无线扩展中继站 WR (见图 9)可以 通过一条专用百兆网线连接到有线遥测地震仪 的任一电源站 PU上， 进行无线扩展， 提升了 有线遥测地震仪器适应复杂地形的能力。 本发明装置有线遥测地震仪的无线扩展技术和 装置的无线扩展中继站 W (见图 9)通过 电源站 PU接收来自主机 Mainframe的指令并控制无线采集站 WAS进行数据釆集， 并通过电 源站 PU把数据传送到主机 Mainframe。 本发明装置有线遥测地震仪的无线扩展技术和 装置的专用百兆网线为定制网线， 具有百 兆网线功能的同时， 具有为无线扩展中继站 WR供电的功能。 本发明装置有线遥测地震仪的无线扩展技术和 装置的采集站 MS (见图 11 )由控制器 CM、 地震传感器 Sensor、 无线通信部件 WU和 GPS模块等组成。 其中的无线通信部件 WU提供单 信道的数据接收和发送； GPS模块提供位置信息， 有时也支持时间同步。 本发明根据勘探区的地形起伏特点， 在地势较高地区架设无线路由中继站， 解决了起伏 地表的无线信号传送问题。 本发明装置为利用无线中继方式提高数据通讯 能力的无线遥测地震仪， 由三大单元组成

(见图 12)： 中心站 CS (Central System), 无线路由节点 WR (Wireless Router)和无线 釆集站 AN (Acquisition Node)。 本发明装置利用无线中继方式提高数据通讯能 力的无线遥测地震仪， 在无线遥测地震仪 基础上增加了一种具有可以发送和接收信号功 能的无线路由节点 WR, 每个无线路由节点 WR 与中心站 CS之间通过无线方式连接，并可以与多个采集� �� AN迸行直接通信，利用无线中继 方式提高数据通讯能力。 本发明装置利用无线中继方式提高数据通讯能 力的无线遥测地震仪， 采集站 AN既可以 与中心站 CS之间以无线方式相连接，也可以通过无线路� ��节点 WR以无线多跳方式进行连接。 本发明装置无线中继方式提高数据通讯能力的 无线遥测地震仪， 无线采集站 AN与中心 站 CS之间采用如下流程建立通讯联系： ①采集站 AN寻找中心站 CS， 若找到， 则与之建立 通讯联系， 若没有找到， 则进入第②步； ②采集站 AN寻找无线路由节点 WR， 若找到， 并与 之建立通讯联系， 若没有找到， 则进入第①步。 本发明装置中的无线路由节点 m (见图 13), 由控制模块 CM、 电源模块 PM、 多通道无 线发射机 T和多通道无线接收机 R和 GPS模块等组成。控制模块 CM根据中心站 CS的指令实 现对多通道无线发射机 T和多通道无线接收机 R的控制，多通道无线接收机 R接收来自中心 站 CS的指令和无线采集站 A 的数据， 多通道无线发射机 T发射来自中心站 CS的指令和无 线釆集站 AN的数据。 本发明装置中的无线路由节点 W？， 具有路由器和交换机功能， 自动转发中心站 CS的指 令和无线采集站 AN的数据。 本发明装置中的中心站 CS是整个地震仪器的心脏， 负责控制整个数宇地震仪的工作状 态。 本发明装置采集站 AN (见图 14)由控制器 CM、地震传感器 Sensor、无线通信部件 WU和 GPS模块等组成。其中的无线通信部件 WU提供单信道的数据接收和发送； GPS模块提供位置 信息， 有时也支持时间同步。 如 11、 15- 17图所示， 本发明系留气球搭载型无线遥测地震仪系统为 一种基于系留气球 搭载发射站和接收站的无线遥测数字地震仪系 统（见图 15)， 其由三大部分组成： 中央控制 操作系统（仪器车） CCOS (Central Control & Operation System), 系留气球 1搭载无线 发射 /接收站 TRCB (Transmitter & Receiver on Captive Balloon) 和无线采集站 WAS (Wireless Acquisition Station)。 本系统的最大特点是把普通无线遥測仪器的发 射站和接 收站安装在高空系留气球上， 使得与采集站 WAS之间成为无障碍 "可见"， 提高了数据通信 提供的有效覆盖范围。实现了复杂地表的无线 遥测技术，并使无线遥测数字地震仪实现了在 复杂地表的实时数据采集和回收。 系留气球 1通过系留缆索 2连接到系留设施平台上（如车载式的汽车平� �上)， 系留缆 索 2具有铜导线作为电力供应线，给搭载在系留� �球 1上的无线发射 /接收站 TRCB提供电能。 在导线的空隙处嵌入光纤，作为中央控制操作 系统 CC0S和搭载系留气球上的无线发射 /接收 站 TRCB之间的数据传输通道。 系留气球 1通信系统布置灵活， 投资少， 技术相对简单， 便于维修。 因为空中电波传播 损耗比地面小，相对同一作用范围，系留气球 上一台发射机可相当地面若干台发射机的作用 。 图中 Brrier为障碍物。 所述系留气球搭载的无线发射 /接收站 TRCB (见图 16) 由控制模块 CM、 电源模块 PM、 无线发射机 T (Transmitter)和多通道无线接收机 R (Receiver)和 GPS模块等组成。控制 模块 CM根据中央控制操作系统 CC0S的指令实现对无线发射机 T和多通道无线接收机 R的控 制， 无线接收机 R接收来自中央控制操作系统 CC0S的指令和无线采集站 WAS的数据， 无线 发射机 T向无线釆集站 WAS发射来自中央控制操作系统 CC0S的指令。 所述中央控制操作系统 CC0S (见图 17)置于仪器车上（也可以置于系留设施平台上 ， 如车载式的汽车平台上)， 控制整个数字地震仪的工作状态， 软件和硬件相结合。 硬件部分 由计算机服务器 Server, 网络交换机 Switch、 客户计算机终端 PC：、 存储设备 Storage 绘 图设备 Plotting和 GPS模块等组成， 实现人机交互、 排列控制、 釆集同步、 数据回收和质 量控制等功能。计算机服务器 Server可以釆用曙光高性能计算机。网络交换机 Switch选用 12口的高性能网络交换机， 客户计算机终端 PC选用工业控制级计算机， 采用 24吋液晶屏。 存储设备 Storage可以采用 10T的 RAID5小型磁盘阵列， 也可以选用 IBM3590磁带机。 所述无线遥测采集站 WAS (见图 1】）由控制模块 CM、电源模块 PM、地震传感器 Sen _SO r、 无线通信设备 WU (Wireless Unit)和 GPS模块等组成。 其中的无线通信设备 WU提供单信 道的数据接收和发送， 建立与搭载系留气球上无线发射 /接收站 TRCB之间的联系： GPS模块 提供位置信息， 也支持时间同步。 所述系留缆索具有铜导线作为电力供应线， 在导线的空隙处嵌入光纤作为数据传输的 通道，外面包有承力纤维和引导雷电的金属网 ，最外层为起密封、耐磨、防老化作用的护套 。 因气球在空中产生方位变化，绞盘在操作中产 生旋转运动，系留缆索与它们连接的端部都需 加装光电旋转连接器。上端连接器可使气球相 对系留缆索而运动，不会将任何扭力弓 I入缆索； 下端连接器安装在绞盘中心轴上， 使接至绞盘的缆索不因绞盘的运动产生扭转。 总之， 连接 器的作用， 必须保证系留缆索的各功能线路低损耗、高可 靠的通联。系留气球可以采用杭州 千野飞行器技术有限公司的 CCA-D系列产品、中国航空工业第 605所自行研制的 "哨兵"系 留飞艇和飞宇航空的 C系列产品进行改装。

所述系留气球可以是球型、 水滴型和飞艇型等形状， 也可以具有一定的动力装置以保 持气球的位置稳定性。

如图 18-19所示，本发明飞行器搭载无线中继站用于� ��线遥测仪器数据传输的装置是利 用飞行器（直升机） 21在高空建立无线中继站 WR， 用于无线遥测数据采集仪器的无线数据 通信和传送， 使得仪器的中央控制操作系统 CC0S和无线中继站 WR、 无线中继站 WR和无线 采集站 WAS之间成为无障碍 "可见"， 增强无线遥测仪器的障碍物穿越能力。 所述无线中继站 WR悬挂在飞行器 21下面（见图 18), 并由飞行器 21为无线中继站 WR 提供电源。 由于这些飞行器均在空中停留， 需要消耗油料， 要求无线中继站 WR重量要轻、 能耗要小， 便于延长飞行器均的空中停留时间。 图 18中 Barrier为障碍物（山）。 所述中央控制操作系统 CCOS配装在仪器车上。 所述无线中继站 WR由控制模块 CM、 电 源模块 PM、 多通道无线发射机 Transmitter和多通道无线接收机 Receiver和 GPS模块等组 成； 控制模块 CM根据中央控制操作系统 CC0S的指令实现对多通道无线发射机 Transmitter 和多通道无线接收机 Receiver的控制，多通道无线接收机 Receiver接收来自中央控制操作 系统 CC0S的指令和无线采集站 WAS的数据， 多通道无线发射机 Transmitter发射来自中央 控制操作系统 CC0S的指令和无线采集站 WAS的数据。 GPS模块用于获得和提供定位数据。 所述无线遥测仪器为无线遥测地震仪。 无线中继站 R搭载的飞行器 21可以是（无人）直升机、（无人）飞艇、或� ��定翼飞机。 当采用 （无人）直升机、 （无人）飞艇时， 可以采用悬停方式； 当采用固定翼飞机时， 可以 采用在一定范围内盘旋的方式， 使得无线中继站 WR与无线釆集站 WAS "可见"。 所述无线中继站 WR釆用如下工作流程： a: 无线中继站 WR与中央控制操作系统 CCOS建立连接； b: 无线中继站 接收来自中央控制操作系统 CC0S的指令， 并转发给无线采集站

WAS; c: 无线采集站 WAS收到指令后采集相应数据发射给无线中继站 WR; d: 无线中继站 WR收到数据后， 把数据转发给中央控制操作系统 CC0S。 总之，本发明装置为一种搭载在飞行器 21上的无线中继站装置，用于数据采集仪器的� �� 线数据通信和传送。 使得仪器的中央控制操作系统（仪器车） CCOS和无线中继站、无线中 继站和仪器采集站之间成为无障碍 "可见"， 增强了无线遥测仪器的障碍物穿越能力。