基于网络传输测井数据无损压缩算法的研究

摘要

随着测井技术的快速发展，测井数据量也越来越大，再加上工程应用中数据传输带宽的限制和实时性的苛刻要求，不能够将测井数据可靠且实时的传输到地面控制中心，从而阻碍测井技术进一步的发展，所以这个问题急需解决。应用数据压缩技术减小数据传输量是最有效途径之一。
　　本文在基于DSP F2812的测井仪器模拟板平台上，模拟实现了利用Zlib压缩算法对测井数据进行实时压缩，地面主机正确解压数据并分析井底环境；同时通过基于以太网控制器CS8900A的LwIP协议栈的移植实现，并与uIP协议栈的性能测试对比，得出LwIP协议栈更适合应用于实际测井传输系统。在这个模拟测试过程中需要解决以下几个问题：首先在保证一定压缩率的前提下，要实现无损压缩；其次压缩算法的容错功能要好，即网络传输过程中一旦出现了误码或丢包的情况，接收端仍能正确解压后面正确的数据；再者需要实时压缩，即需要解决好压缩速率不小于最快测井仪器的采样速率问题；最后就是将嵌入式技术和网络测井数据传输系统相结合，保证地面主机与井下仪器网络的实时通信，从而提高信息处理能力。
　　本文的研究工作主要如下：
　　1、根据测井数据压缩的系统设计，选择通用无损压缩算法作为测井数据的压缩方案。
　　2、在同一测试平台下，利用测井数据样本对多种主流无损压缩算法进行评估测试，选择Zlib压缩算法作为测井数据压缩算法。
　　3、对Zlib压缩算法改进实现独立分包压缩，并且独立分包解压，最后将压缩程序移植到DSP F2812的测井仪器模拟板上，并优化测试使其满足工程应用的内存消耗、压缩率和实时性三项指标。
　　4、将基于以太网控制器CS8900A的LwIP协议栈移植到DSP F2812的测井仪器模拟板上，优化测试协议栈的各项指标，并与uIP协议栈比较，得出LwIP协议更适应实际测井传输系统。

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第一章 绪论

1. 1 课题的研究意义

1. 2 国内外发展现状

1. 3 论文的研究内容和结构安排

第二章 多种无损压缩算法原理及性能测试

2. 1 测井数据压缩概述

2. 2 多种无损压缩算法原理及实现

2. 3 多种无损压缩算法的性能评估或测试

2. 4 本章小结

第三章 Zlib 算法的压缩原理及实现

3.1 Zlib算法压缩流程

3. 2 LZ77预处理数据过程

3.3 Huffman树对LZ77预处理数据的编码输出

3.4 Zlib压缩数据格式

3. 5 本章小结

第四章 Zlib 分包压缩算法的改进及移植

4.1 Zlib的分包压缩

4.2 Zlib分包压缩改进

4. 3 独立分包解压流程及测试

4. 4 DS P开发平台简介

4.5 Zlib压缩程序的移植

4.6 Zlib独立分包压缩测试及解压验证

4. 7 本章小结

第五章 Lw IP协议栈移植实现

5. 1 LwI P协议栈简介

5. 2 LwI P协议栈移植

5. 3 C S8900 A驱动程序的开发

5. 4 LwI P协议栈的性能测试和结果分析

5. 5 本章小结

第六章 总结和展望

6. 1 全文工作总结

6. 2 后续研究展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果