[發明專利]基于壓縮感知的隨鉆測井數據V-OFDM聲波傳輸方法

有效

• 申請號: 201711331660.8
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108111455B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 張偉;師奕兵;馬東;李焱駿;楊福毅
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/02;H04B11/00;G08C23/02;E21B47/16
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種隨鉆測井數據V?OFDM聲波傳輸方法，在發送端通過QPSK調制，然后加入導頻序列并通過V?OFDM調制和上變頻調制，最后轉換成模擬信號，并驅動激振器產生聲波信號加載到鉆柱信道；在接收端收來自鉆柱信道的聲波并轉換成電信號，經過調理、A/D轉換為待處理的頻帶信號，然后進行下變頻和V?OFDM解調，提取導頻序列完成信道實時估計，并根據信道估計結果進行均衡，最后通過QPSK解調得到隨鉆測井數據。本發明可以有效地克服信道多徑延時，提高數據傳輸質量，降低誤碼率，可以滿足井下低功耗小型化設計要求，利用壓縮感知完成信道參數的實時估計，可以有效的降低導頻開銷，提高隨鉆測井數據有效傳輸速率。

技術領域

本發明屬于隨鉆測井數據實時傳輸技術領域，更為具體地講，涉及一種基于壓縮感知的隨鉆測井數據V-OFDM聲波傳輸方法，用于鉆井過程中井下測井儀器和地面中控系統的實時高速數據傳輸。

背景技術

隨鉆測井技術是在傳統電纜測井技術基礎上發展起來的新一代測井技術，其在鉆進的過程中，實時測量地質特性，并將測井數據上傳至地面中控系統，同時地面中控系統通過接收的測井數據實時反演地層結果，并有效地指導鉆進軌跡。目前隨鉆測井作業中，少量測井參數如溫度、方位角、井壓值等通過泥漿脈沖傳輸系統實時上傳地面，而大量測井數據存儲在井下電路，待鉆井作業結束，才能讀出測井數據，無法實現真正意義上的隨鉆測井。

基于鉆柱信道的隨鉆測井數據聲波傳輸技術利用聲波為載波、鉆桿和接箍級聯的鉆柱作為信道，可以極大的提高隨鉆測井數據的傳輸速率，滿足隨鉆測井數據傳輸速度要求。

圖1是隨鉆測井數據聲波傳輸示意圖。

如圖1所示，隨著鉆井過程的進行，鉆桿和接箍級聯構成的鉆柱貫穿井眼直達地面，形成了聲波傳輸的信道即鉆柱信道。井下發射端將井下采集數據即隨鉆測井數據調制后通過發送模塊的激振器轉換為聲波，加載到鉆柱信道中，聲波經過傳輸、衰減和噪聲干擾后達到井上接收端接收模塊的加速度傳感器轉換成電信號，然后經過解調恢復出井上接收數據即井下發送的隨鉆測井數據。通過在發送端和鉆鋌直接級聯隔聲體，可以有效的降低鉆頭強噪聲耦合到鉆柱信道中。

但鉆柱信道的多徑時延、鉆井工況強噪聲以及井下發送端低功耗小型化設計要求等對聲波傳輸方案提出了極高的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種基于壓縮感知的隨鉆測井數據V-OFDM聲波傳輸方法，以克服鉆柱信道的多徑時延，提高傳輸系統在鉆井工況強噪聲的魯棒性和實現井下發送端低功耗小型化設計要求。

為實現上述發明目的，本發明基于壓縮感知的隨鉆測井數據V-OFDM聲波傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、待發送隨鉆測井數據的星座映射

井下將采集的隨鉆測井數據表示成二進制序列，并將二進制序列由低位到高位每2位通過QPSK映射為一位數據，生成映射后的數據序列；

(2)、添加導頻序列并進行子載波調制

將QPSK星座映射后的數據序列中添加收發兩端已知的導頻序列，然后將數據序列每N個數據轉換成M×L維矩陣每N個數據可以視為一個V-OFDM符號，然后對M×L維矩陣的每一行做L點IDFT變換(Inverse Discrete Fourier Transform離散傅里葉逆變換)，變換后將M×L維矩陣即發送矩陣的后L_cp列添加到該矩陣第一列前，形成帶循環前綴的M×(L+L_cp)維矩陣

將M×(L+L_cp)維矩陣進行并串轉換，形成M×(L+L_cp)點串行序列，該序列為V-OFDM時域基帶信號，然后對基帶信號進行上變頻調制，生成頻帶信號；

(3)、頻帶信號的發射