随钻泥浆脉冲遥测系统中OOK信号的调制解调算法研究

摘要

随钻泥浆脉冲遥测系统实时传输井底的定向数据、地层特性、钻井参数等钻井工程参数到地面。在井底，连续波脉冲发生器利用定转子相对摆动形成对钻井液的截流而产生压力变化，进而形成压力波进行传输;压力波信号经过泥浆信道时，会出现衰减和畸变;在井上，对接收信号进行解调。
　　本文首先对整个泥浆信道的系统模型进行了分析，介绍整个系统信号传输的过程，重点分析钻头反射引起的信号叠加;对井上单脉冲实验数据的分析显示信号经过泥浆信道传输会出现时延;系统的物理设备是不变的，于是在一定的时间范围内，泥浆信道模型是一个线性时不变系统模型。根据泥浆信道的系统模型，提出开关启闭键控(on-off keying，OOK)调制信号，并且结合压力波产生机制给出调制波形;依据泥浆信道的时延特性，选用相干解调的方法对信号进行解调。其次，对随钻泥浆脉冲遥测系统的OOK信号进行数值仿真，一方面对其特性进行仿真，得到一定标准误码率时的信噪比;另一方面，根据压力波产生机制，仿真摆动剪切阀的摆动角度范围以及摆动的周期浮动范围，获得对应的是信号幅度和信号的符号周期偏差范围。最后通过实验对理论分析和仿真进行验证。其一验证信道特性，包括噪声的组成，信号的信噪比，信道时延特性;其二验证解调方法，利用相干解调对五组数据进行解调。
　　实验结果表明，信道特征部分，噪声是由周期噪声和高斯白噪声组成，信号的信噪比与仿真设定的信噪比相符，信道有时延特性;解调部分，利用相干解调的方法对五组实验数据进行成功解调，数据传输率能达到11.43bps(bits persecond，bps)。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题背景及研究内容

1．3．1 课题背景

1．3．2 研究内容

2 随钻测量遥测系统模型研究

2．1 随钻测量MWD遥测系统分析

2．2 井下实验数据分析

2．3 系统模型分析

2．4 本章小结

3 随钻泥浆脉冲遥测系统中OOK信号的调制解调方法

3．1 随钻泥浆脉冲遥测系统中OOK信号的调制方法

3．2 随钻泥浆脉冲遥测系统中OOK信号的解调方法

3．2．1 低通滤波

3．2．2 泵噪去除

3．2．3 匹配滤波

3．2．4 信道估计

3．2．5 自适应均衡

3．3 本章小结

4 随钻泥浆脉冲遥测系统中OOK信号的数值仿真

4．1 随钻泥浆脉冲遥测系统中OOK信号特性的数值仿真

4．2 随钻泥浆脉冲遥测系统中OOK信号的误差容限仿真

4．2．1 通过均匀随机数，改变幅值

4．2．2 通过均匀随机数，改变符号间隔

4．2．3 通过均匀随机数，改变幅值同时改变符号间隔

4．3 本章小结

5 OOK信号的实验分析

5．1 实验目的

5．2 实验原理

5．3 实验仪器

5．4 实验数据分析

5．4．1 信道特性分析

5．4．2 解调分析

5．5 实验小结

6 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 工作展望

参考文献

作者简介