效果。LZW信号直接通过噪声信道受到干扰大，误码率较高，得到的数据可信度不 高，而加入RS编码保护之后，其误码率有了明显的下降，并且RS编码不同的冗余度对误码 率有一定影响，表明井深的阈值判决对误码率的降低起到了一定的作用。
[0101] 步骤六、微控制器将RS-LZW联合编码之后的测井数据通过脉冲发生器发送到地 面接收模块。
[0102] 码组T(x)经过脉冲发生器发给地面接收模块，地面接收模块接收到的码字为 r(x)；
[0103] RS译码纠错的过程如下：
[0104] 步骤1、计算RS码的校验生成多项式G(x)的根；
[0105] G (χ) = (χ-1) (χ- α ) (χ- α 2). . . (χ- α 2t
[0106] 其中，t为RS码的纠错距离；α，α 2...... a 2t 1为G(x)根；
[0107] 步骤2、根据接收码字r (χ)和校验生成多项式G(x)的根得到伴随多项式S(x):
[0110] e]1表示错误值，i = 1，2，..· τ ; τ为发生错码的个数，β β2，...，β τ表示错 误位置；
[0111] 步骤3、对伴随多项式S(x)求解，得到错误位置和错误值；
[0112] 首先，根据错误位置多项式σ (X)计算错误位置：
[0113] σ (X) = (1- β iX) (1- β 2Χ) · · · (1- β τ X) = σ 〇+ σ 3+ σ 2χ2+· · · σ τ Xτ
[0114] 采用钱氏搜索法求解出〇 (χ) = 〇的根Χι, χ2,…11;错误位置β χ ; = 1, 2, . . . τ ; τ为发生错码的个数；
[0115] 然后，根据错误值多项式ω (X)计算错误值e]i:
[0118] 多项式σ』(χ)是由σ (X)的奇数次项组成的多项式；
[0119] 步骤4、错误位置和对应位置的错误值形成错误图样Ε(χ);
[0120] Ε(χ) = θηχ·η++θ?2χ?2+. . . +ejTxJT
[0121] 其中，xjl表示第i个错误位置，i = 1，2, . . . τ ;
[0122] 步骤5、得到经过纠错后的码字C(x):
[0123] C (X) = r (X)+E (X)
[0124] 脉冲数据的格式按照通信模块配置的数据帧格式进行发送，地面接收模块接收到 脉冲信号后，根据协定的编码方式进行相应的解码，得到井下的测井数据。
【主权项】
1. 一种基于无线随钻测量系统的井下信源信道联合编码方法，其特征在于，具体步骤 如下： 步骤一、通信模块对数据采集模块进行参数配置并存入flash存储模块； 步骤二、传感器模块用来采集井下测井数据，包括重力分量信息、磁场分量信息和温度 信息，并传送给数据采集模块； 步骤三、数据采集模块对采集得到的数据进行校准，将校准后数据进行M-ary编码和 存储； 步骤四、数据采集模块读取存储的测井数据并采用LZW压缩算法进行压缩； 步骤五、数据采集模块设定井深阈值并进行判断，如果井深值大于阈值，对LZW压缩之 后的数据采用RS(31，15)的编码算法，否则，采用RS(31，25)的编码算法； 步骤六、数据采集模块将步骤五得到的测井数据通过脉冲发生器发送到地面接收模 块。2. 如权利要求1所述的一种基于无线随钻测量系统的井下信源信道联合编码方法，其 特征在于，所述的步骤一中参数配置具体为：1)、标定文件的下传，用于校准传感器模块的 参数，并存储在flash存储模块中；2)、配置井下发送数据的帧格式，存储在flash存储模块 中，井下发送的脉冲码元顺序根据配置的帧格式进行；3)、配置测井参数，如发送延时、转速 阈值、井深阈值和脉冲宽度；4)、时间同步。3. 如权利要求1所述的一种基于无线随钻测量系统的井下信源信道联合编码方法，其 特征在于，所述步骤四中的LZW压缩算法，利用Hash函数建立一个大小为256的哈希表， LZW压缩的数据输入格式为八位无符号整型数。4. 如权利要求3所述的一种基于无线随钻测量系统的井下信源信道联合编码方法，其 特征在于，所述LZW压缩后的信息码为m(x)，对m(x)编码之后的码组为T(X): T(X)= xnkm(x) +xnkm(x) modG (x) 其中，n为码元长度，k为信息码元个数。5. 如权利要求4所述的一种基于无线随钻测量系统的井下信源信道联合编码方法，其 特征在于，所述码组T(X)经过脉冲发生器发给地面接收模块，地面接收模块接收到的码字 为r (X); RS译码纠错的过程如下： 步骤1)、计算RS码的校验生成多项式G(X)的根； G (X) = (x-1) (X- a ) (X- a 2)... (X- a 2t丄） 其中，t为RS码的纠错距离；a，a2......a2t1为G(x)根； 步骤2)、根据接收码字r(x)和校验生成多项式G(x)的根得到伴随多项式S(x): S (x) = S1+S2x+S3x2+. . . +S2tX2t 1b表示错误值，i= 1，2, . . .T;t为发生错码的个数；0u0 2, . . .，0T表示错误位 置； 步骤3)、对伴随多项式S(x)求解，得到错误位置和错误值； 首先，根据错误位置多项式〇 (X)计算错误位置： 〇 (X) = (I- 0jx) (1- 0 2x) . . . (I- 0Tx) =o〇+o:X+o2x2+. . .OtXt 采用钱氏搜索法求解出O(X) = 0的根X1,X2, . . .Xt ;错误位置Pi=Xi 然后，根据错误值多项式《 (X)计算错误值e]1:多项式Ocidd(X)是由O(X)的奇数次项组成的多项式； 步骤4)、错误位置和对应位置的错误值形成错误图样E(X); E(x) =ejlxjl++ej2xj2+. . . +ejTxJT 其中，X]1表示第i个错误位置，i= 1，2,. . .T; 步骤5)、得到经过纠错后的码字C(X): C(X) =r(X)+E(X) 脉冲数据的格式按照通信模块配置的数据帧格式进行发送，地面接收模块接收到脉冲 信号后，根据协定的编码方式进行相应的解码，得到井下的测井数据。6. 如权利要求1所述的一种基于无线随钻测量系统的井下信源信道联合编码方法，其 特征在于，所述步骤二中的传感器模块，具有3轴加速度计、3轴磁通门与温度传感器，分别 采集三路重力分量信息、三路磁场分量信息和一路温度信息，共7路信息，由数/模转换器 采集每一路数据，并计算平均值后传送给数据采集模块。7. 如权利要求1所述的一种基于无线随钻测量系统的井下信源信道联合编码方法，其 特征在于，所述数据采集模块包括：微控制器，驱动电路，脉冲发生器，flash存储模块，防 冲击电路以及电源电流检测电路； 微控制器用来控制传感器模块的数据采集，并对采集数据进行处理，实现数据的解算、 校验和编码，并将编码之后的数据分别传送给脉冲发生器和flash存储模块；同时还控制 防冲击电路以及电源电流检测电路保护并对防冲击电路和电源电流检测电路进行监测； 脉冲发生器向地面接收模块发送泥浆脉冲信号，flash存储模块将数据进行存储； 驱动电路通过微控制器的控制信号驱动传感器模块进行工作，二是驱动脉冲发生器进 行泥浆脉冲信号的发送； 地面接收模块包括上位机，主要完成人机交互界面的设计、对数据采集模块进行设置、 解码并显示数据采集模块传上来的数据； 通信模块通过串行通信接口完成地面接收模块与数据采集模块之间的通信，还用来配 置数据采集模块。8. 如权利要求6所述的一种基于无线随钻测量系统的井下信源信道联合编码方法，其 特征在于，所述的数/模转换器采用MAX186芯片，对每一路数据均采集128次。
【专利摘要】本发明公开了一种基于无线随钻测量系统的井下信源信道联合编码方法，无线随钻测量系统分为传感器模块、数据采集模块、通信模块、地面接收模块和电源模块。传感器模块提供数据；数据采集模块包括：微控制器，驱动电路，脉冲发生器，flash存储模块；通信模块通过串行通信接口完成通信；具体步骤为：一、对数据采集模块配置参数并存储；二、传感器模块采集井下数据传送给数据采集模块；三、对数据进行校准，M-ary编码和存储；四、进行LZW压缩；五、对井深阈值判断；六、将RS-LZW联合编码之后的数据发送到地面接收模块。优点在于：提高了测井数据的压缩比最大可达3:1；降低了数据的误码率，在较低的信噪比下，能较好地重构出原始数据。
【IPC分类】H04L25/02, E21B47/18, H04L1/00
【公开号】CN105227503
【申请号】CN201510566037
【发明人】史晓锋, 李婷, 韦博
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月8日