基于小波變換的隨鉆測量ppm調制信號解碼算法
【技術領域】
[OOOU 本發(fā)明設及一種PPM信號解碼算法，尤其設及一種基于小波變換的隨鉆測量PPM 調制信號解碼算法。
【背景技術】
[0002] 小波變換（wavelettransform,WT)是一種新的變換分析方法，它繼承和發(fā)展了短 時傅立葉變換局部化的思想，同時又克服了窗口大小不隨頻率變化等缺點，能夠提供一個 隨頻率改變的"時間-頻率"窗口，是進行信號時頻分析和處理的理想工具。它的主要特點 是通過變換能夠充分突出問題某些方面的特征，能對時間（空間）頻率的局部化分析，通過 伸縮平移運算對信號（函數(shù)）逐步進行多尺度細化，最終達到高頻處時間細分，低頻處頻率 細分，能自動適應時頻信號分析的要求，從而可聚焦到信號的任意細節(jié)，解決了Fourier變 換的困難問題，成為繼化urier變換W來在科學方法上的重大突破。
[000引隨鉆測量MWD(Measurement While Drilling)是指鉆機在鉆進的同時連續(xù)不斷地 檢測有關鉆孔或鉆頭的信息；
[0004] PPM調制是通信中常用的通信方式，其通過脈沖的相對位置對數(shù)據(jù)進行編碼，要對 之進行解調需要得到精確的脈沖位置。
[0005] 本專利創(chuàng)造性的將小波變換應用于隨鉆測量PPM信號的解碼，克服了現(xiàn)有技術在 隨鉆測量中的信號傳輸通信的誤差缺陷。

【發(fā)明內容】

[0006] 為了克服W上技術缺陷，本發(fā)明提供一種基于小波變換的隨鉆測量PPM調制信號 解碼算法，使信號傳輸具有很高的精確度及抗噪性。
[0007] 本發(fā)明采用的技術方案如下：一種基于小波變換的隨鉆測量PPM調制信號解碼算 法，包括W下步驟：
[0008] (1)記PPM調制脈沖寬度為2T，設小波尺度a= 3T，對信號S進行連續(xù)小波變換， 得到小波變換系數(shù)序列|CWT(a，T)I;
[0009] (2)設置初始闊值TH= 0,查找局部極值的窗長win= 8T，查找第一個極值點P1 ;
[0010] (3)設闊值為前一個極值大小的1/3,即T化+1 =VPn/3(VPn為第n個極值點的 值），查找下個極值點化+1，定位脈沖跳變點，尋找同步頭；
[0011] (4)找到同步頭后，根據(jù)同步頭極值平均值的1/2為闊值，即化date= mean(VPs) /2,定位脈沖跳變，并W同步頭為初始參考點，對數(shù)據(jù)區(qū)進行解碼；
[0012] (5)W前一個已解碼數(shù)據(jù)位置點為新的參考點對后續(xù)數(shù)據(jù)進行解碼；
[0013] (6)此帖解碼結束后跳至第S步，重新查找同步頭，解調信號，直至信號結束。
[0014] 本發(fā)明所帶來的技術效果是，本專利創(chuàng)造性的將小波變換應用于隨鉆測量PPM調 制信號的解碼，克服了現(xiàn)有技術在隨鉆測量中的信號傳輸通信的誤差缺陷，使信號傳輸具 有很高的精確度及抗噪性。
【附圖說明】
[0015] 圖1、圖2為脈沖序列圖。
[0016] 圖3是采集到的通信信號示意圖。
[0017] 圖4為圖3中信號的小波變換示意圖。
[001引圖5為本發(fā)明的算法流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖W及【具體實施方式】對本技術方案進行詳細說明
[0020] 一種基于小波變換的隨鉆測量PPM調制信號解碼算法，包括W下步驟：
[002U (1)記PPM調制脈沖寬度為2T，設小波尺度a= 3T，對信號S進行連續(xù)小波變換， 得到小波變換系數(shù)序列CWT(a，T);
[002引 （2)設置初始闊值TH= 0,查找局部極值的窗長win= 8T，查找第一個極值點P1 ;
[0023] (3)設闊值為前一個極值大小的1/3,即ran+l=VPn/3(VPn為第n個極值點的 值），查找下個極值點化+1，定位脈沖跳變點，尋找同步頭；
[0024] (4)找到同步頭后，根據(jù)同步頭極值平均值的1/2為闊值，即化date= mean(VPs) /2,定位脈沖跳變，并W同步頭為初始參考點，對數(shù)據(jù)區(qū)進行解碼；
[0025] (5)W前一個已解碼數(shù)據(jù)位置點為新的參考點對后續(xù)數(shù)據(jù)進行解碼；
[0026] (6)此帖解碼結束后跳至第S步，重新查找同步頭，解調信號，直至信號結束。
[0027] 具體的，W PPM調制的Timebase編碼為例，詳細介紹解碼方法；
[00測 1、PPM信號的TimeBase編碼方法
[0029] PPM調制原理為用調制信號控制脈沖序列中各脈沖的相對位置（即相位），使各脈 沖的相對位置隨調制信號變化。此時脈沖序列中脈沖的幅度和寬度均保持不變。
[0030] 在TimeBase2編碼方法中，每個脈沖都被編碼成一個從0-15的4位值（四位元 組）。脈沖在該個范圍內所處的位置決定了它的數(shù)值。例如，在圖1中，第一個脈沖的前沿 位于第2個時間段中，因此，四位元組1的值是2。同理，四位元組2的值是6,四位元組3 值為15 (F是十六進制記數(shù)法的符號），四位元組4的值是0。
[0031] 每個TimeBaseMPT信號的傳輸從相隔2個脈沖寬度的4個同步脈沖開始，如圖2 所示。該就提供了一個獨一無二的脈沖序列，該脈沖序列在剩下的數(shù)據(jù)傳輸中不會再出現(xiàn)。 在每個四位元組之間有5個時間段，確保在兩個脈沖之間最少有4個時間段的空間。記時 間段的時長為T，脈沖的寬度為時間長度的二倍，即為2T。
[0032] 2、數(shù)字調制信號的小波變換
[0033] 設信號解析表達式為：
[0034] .、?（〇 =s(〇 + "(0 =i(f)e "(0
[00對其中，x(t)為復信號，s(t)為已調復信號，n(t)為加性高斯白噪聲，為時隙載 頻角頻率，0。為時隙載頻初始相位。W)為基帶信號。
[0036] 對于PPM調制信號可W表示為：
[0037]
【主權項】
1. 一種基于小波變換的隨鉆測量PPM調制信號解碼算法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 記PPM調制脈沖寬度為2T，設小波尺度a = 3T，對信號s進行連續(xù)小波變換，得到 小波變換系數(shù)序列CWT(a，τ ); (2) 設置初始閾值TH = 0,查找局部極值的窗長win = 8Τ，查找第一個極值點Pl ; (3) 設閾值為前一個極值大小的1/3,即THn+1 = VPn/3(其中VPn為第η個極值點的 值），查找下個極值點Ρη+1，定位脈沖跳變點，尋找同步頭； (4) 找到同步頭后，根據(jù)同步頭極值平均值的1/2為閾值，即Thdate = mean (VPs)/2， 定位脈沖跳變，并以同步頭為初始參考點，對數(shù)據(jù)區(qū)進行解碼； (5) 以前一個已解碼數(shù)據(jù)位置點為新的參考點對后續(xù)數(shù)據(jù)進行解碼； (6) 此幀解碼結束后跳至第三步，重新查找同步頭，解調信號，直至信號結束。
2. 如權利要求1所述的解碼算法，其特征在于，對信號s進行連續(xù)小波變換，得到小波 變換系數(shù)序列CWT(a，τ):
其中，s (t)為待測信號，Φ (t)為母小波函數(shù)，*表示共軛，a為尺度，τ為位移。
3. 如權利要求2所述的解碼算法，其特征在于，對于母小波函數(shù)Φ (t):
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于小波變換的隨鉆測量PPM調制信號解碼算法:(1)記PPM調制脈沖寬度為2T，設小波尺度a＝3T，對信號s進行做連續(xù)小波變換；(2)設置初始閾值TH＝0，查找局部極值的窗長win＝8T，查找第一個極值點P1；(3)設閾值為前一個極值大小的1/3，查找下個極值點Pn+1，定位跳變點，尋找同步頭；(4)找到同步頭后，根據(jù)同步頭極值平均值的1/2為閾值，定位脈沖跳變，并以同步頭為初始參考點，對數(shù)據(jù)區(qū)進行解碼；(5)以前一個已解碼數(shù)據(jù)位置點為新的參考點對后續(xù)數(shù)據(jù)進行解碼；(6)此幀解碼結束后跳至第三步，重新查找同步頭，解調信號，直至信號結束。本發(fā)明所帶來的技術效果是，本發(fā)明克服了隨鉆測量中的信號傳輸通信的誤差缺陷，使信號傳輸具有很高的精確度及抗噪性。
【IPC分類】H03K7-04
【公開號】CN104767504
【申請?zhí)枴緾N201510209144
【發(fā)明人】張廷斌, 李建, 丁洪超
【申請人】勝利油田華海石油科技有限責任公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月28日