一種用于隨鉆測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢錯(cuò)糾錯(cuò)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于隨鉆測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢錯(cuò)糾錯(cuò)的方法，是石油隨鉆測(cè)量系統(tǒng)井下測(cè)量的參數(shù)上傳系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)糾錯(cuò)的方法，從而實(shí)現(xiàn)可靠地?cái)?shù)據(jù)傳輸，主要通過(guò)①對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,采用增量傳輸②對(duì)完全數(shù)據(jù)報(bào)采用CRC進(jìn)行檢錯(cuò)，錯(cuò)誤后請(qǐng)求重傳③對(duì)增量數(shù)據(jù)報(bào)采用海明碼進(jìn)行檢錯(cuò)，錯(cuò)誤后自動(dòng)糾錯(cuò)三個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，用于石油鉆井、測(cè)井、錄井等隨鉆測(cè)量系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)糾錯(cuò)，既可以實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，又可以保障數(shù)據(jù)的高效傳輸。
【專利說(shuō)明】一種用于隨鉆測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢錯(cuò)糾錯(cuò)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)檢錯(cuò)糾錯(cuò)的方法，尤其是石油隨鉆測(cè)量系統(tǒng)井下測(cè)量的參數(shù) 上傳系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)糾錯(cuò)的方法，從而實(shí)現(xiàn)可靠地?cái)?shù)據(jù)傳輸。

【背景技術(shù)】：
[0002] 從井下到地面的信息傳輸技術(shù)是導(dǎo)向鉆進(jìn)與定向鉆進(jìn)領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn) 問(wèn)題，也是隨鉆測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用和發(fā)展的技術(shù)"瓶頸"?；阢@井液壓力的信息傳輸方式，具 有經(jīng)濟(jì)、方便、傳輸可靠性強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是目前發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛的傳輸方 法。但是，目前的研究主要集中在測(cè)量?jī)x器的硬件設(shè)備設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方面，注重儀器的"硬 件"實(shí)現(xiàn)，而缺乏對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸方面特別是針對(duì)其數(shù)據(jù)特征進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)可靠性傳輸?shù)?研究。
[0003] 自20世紀(jì)30年代J. C. Karcher等研制的隨鉆電阻率測(cè)井系統(tǒng)和50年代Arps J.J.發(fā)明的泥漿遙測(cè)系統(tǒng)獲得成功以來(lái)，隨鉆測(cè)量技術(shù)開(kāi)啟了加速發(fā)展的時(shí)代。井下測(cè)量 參數(shù)也從最初基本的方位數(shù)據(jù)和地層評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)（電阻率和伽馬射線），發(fā)展到如今的包括 幾何參數(shù)、定向參數(shù)和井下工況參數(shù)等共計(jì)約20種之多，例如井斜角、方位角、工具面角、 井底鉆壓、鉆頭扭矩、馬達(dá)轉(zhuǎn)速、井底溫度、自然伽馬、地層電阻率、地層傾角、孔隙度、密度、 中子測(cè)井、電壓等。而且，隨著鉆井技術(shù)不斷地向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，越來(lái)越多的井下 測(cè)量?jī)x器將會(huì)得以研制與應(yīng)用，可以測(cè)量獲得的井下參數(shù)也將會(huì)越來(lái)越多，可以更加有效 地指導(dǎo)地面的作業(yè)。
[0004] 然而，在鉆井液信道中，存在著鉆探泵、氣泡、鉆具等的突發(fā)干擾，容易導(dǎo)致井下數(shù) 據(jù)傳輸時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此，需要對(duì)編碼進(jìn)行重新組織排列，研究數(shù)據(jù)的檢、糾錯(cuò)方法，提高系 統(tǒng)抗干擾的能力。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于隨鉆測(cè)量系統(tǒng)中數(shù)據(jù)檢錯(cuò)糾錯(cuò)的方 法，實(shí)現(xiàn)可靠地?cái)?shù)據(jù)傳輸。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是按以下三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0007] A、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，采用增量傳輸；
[0008] B、對(duì)完全數(shù)據(jù)報(bào)采用CRC進(jìn)行檢錯(cuò)，錯(cuò)誤后請(qǐng)求重傳；
[0009] C、對(duì)增量數(shù)據(jù)報(bào)采用海明碼進(jìn)行檢錯(cuò)，錯(cuò)誤后自動(dòng)糾錯(cuò)。
[0010] 進(jìn)一步，在步驟A中，涉及完全數(shù)據(jù)和增量數(shù)據(jù)兩種類型，對(duì)其分別采用增量數(shù)據(jù) 報(bào)和完全數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行傳輸。
[0011] 完全數(shù)據(jù)是指井下儀器所測(cè)量到的參數(shù)真實(shí)完整的數(shù)值；增量數(shù)據(jù)是指參數(shù)的增 加量，是當(dāng)次測(cè)量與上次完全數(shù)據(jù)的差；而增量系數(shù)是指數(shù)據(jù)報(bào)生成時(shí)對(duì)增量數(shù)據(jù)擴(kuò)大或 縮小的倍數(shù)；因此，可以根據(jù)設(shè)定的增量系數(shù)，每次只傳輸相對(duì)于最近一次完全數(shù)據(jù)的增量 即可；接收端再根據(jù)完全數(shù)據(jù)C、本次接收到的增量值A(chǔ)c和增量系數(shù)k，即可計(jì)算出其真實(shí) 值 R，即 R = C+Ac/k。
[0012] 進(jìn)一步，在步驟B中，對(duì)完全數(shù)據(jù)報(bào)采用CRC進(jìn)行檢錯(cuò)，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則表示 正確接收，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則請(qǐng)求重傳；即在井下發(fā)送時(shí)通過(guò)檢驗(yàn)和，保證發(fā)送信息除以生成 多項(xiàng)式得到的余數(shù)為〇 ;在地面接收端用接收到的幀除以同樣的生成多項(xiàng)式，判斷余數(shù)是 否為0,如果余數(shù)為0則無(wú)差錯(cuò)，不為0則有差錯(cuò)；如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則請(qǐng)求井下發(fā)送方再重新 發(fā)送一次該數(shù)據(jù)，直到接收到正確的完全數(shù)據(jù)報(bào)為止。
[0013] 其中，生成多項(xiàng)式G(x)--被除數(shù)，需要發(fā)方、收方事前商定好，保持一致；校驗(yàn)和 S(x)--余數(shù)，加在幀尾，使帶校驗(yàn)和的幀的多項(xiàng)式T(x)能被G(x)除盡；收方接收時(shí)，用 G(x)去除該接收到的多項(xiàng)式Τ'（X)，若有余數(shù)，則傳輸出錯(cuò)。
[0014] 進(jìn)一步，校驗(yàn)和生成方法如下：
[0015] ①設(shè)生成多項(xiàng)式G(x)為r階，幀的數(shù)據(jù)位為m位，則在幀的數(shù)據(jù)位的末尾加上r 個(gè)〇,使幀變?yōu)閙+r位，相應(yīng)多項(xiàng)式為fMU);
[0016] ②按模2除法用對(duì)應(yīng)于G(x)的位串去除對(duì)應(yīng)于xMU)的位串，得到一個(gè)余數(shù) S(x)；
[0017] ③按模2減法從對(duì)應(yīng)于fM (X)的位串中減去余數(shù)S (X)，結(jié)果就是要傳送的帶校驗(yàn) 和的多項(xiàng)式T(x)。
[0018] 進(jìn)一步，在步驟C中，對(duì)增量數(shù)據(jù)報(bào)采用海明碼進(jìn)行檢錯(cuò)，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則表 示正確接收，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則根據(jù)海明碼的工作原理，自動(dòng)進(jìn)行糾錯(cuò)；
[0019] 進(jìn)一步，其工作原理是：碼位從左邊開(kāi)始編號(hào)，最左邊是第1位；位號(hào)為2的冪的 位是校驗(yàn)位，其余的都是數(shù)據(jù)位；假設(shè)采用的是（i，j)海明編碼，表示其中數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度為i 位，校驗(yàn)位長(zhǎng)度為j位；若發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度超過(guò)i位，則需要將發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，每組的長(zhǎng) 度為i位，若不足i位則填充〇進(jìn)行補(bǔ)充；接收時(shí)，所有校驗(yàn)位檢查完后，若計(jì)數(shù)器值為〇， 則碼字有效；若計(jì)數(shù)器值為m，則表示第m位出錯(cuò)，將其取反即可糾正第m位的錯(cuò)誤；
[0020] 進(jìn)一步，校驗(yàn)位的產(chǎn)生方法是：
[0021] ①將任一個(gè)數(shù)據(jù)位的編號(hào)展開(kāi)成2的冪的和，其中每一項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的位都是該數(shù)據(jù) 位的校驗(yàn)位；
[0022] ①每個(gè)校驗(yàn)位取值要么為0,要么為1，原則是使得包括自己在內(nèi)，及其對(duì)應(yīng)的數(shù) 據(jù)位的1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)即偶校驗(yàn)，或奇數(shù)個(gè)即奇校驗(yàn)；
[0023] 進(jìn)一步，其檢錯(cuò)和糾錯(cuò)過(guò)程是：
[0024] ①每個(gè)碼字到來(lái)前，接收方計(jì)數(shù)器清零；
[0025] ②接收方檢查每個(gè)校驗(yàn)位k的奇偶值是否正確，若第k位奇偶值不正確，則計(jì)數(shù)器 加 k;若正確，則計(jì)數(shù)器不變；
[0026] ③所有校驗(yàn)位檢查完后，若計(jì)數(shù)器值為0,則碼字有效；若計(jì)數(shù)器值為m，則表示第 m位出錯(cuò)，將其取反即可糾正第m位的錯(cuò)誤。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】 圖1計(jì)算校驗(yàn)和的過(guò)程實(shí)例。

【具體實(shí)施方式】：
[0027] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是按以下三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0028] 1.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，采用增量傳輸。
[0029] 本發(fā)明涉及完全數(shù)據(jù)和增量數(shù)據(jù)兩種類型，對(duì)其分別采用增量數(shù)據(jù)報(bào)和完全數(shù)據(jù) 報(bào)進(jìn)行傳輸。
[0030] 完全數(shù)據(jù)是指井下儀器所測(cè)量到的參數(shù)真實(shí)完整的數(shù)值；增量數(shù)據(jù)是指參數(shù)的增 加量，是當(dāng)次測(cè)量與上次完全數(shù)據(jù)的差；而增量系數(shù)是指數(shù)據(jù)報(bào)生成時(shí)對(duì)增量數(shù)據(jù)擴(kuò)大或 縮小的倍數(shù)；因此，可以根據(jù)設(shè)定的增量系數(shù)，每次只傳輸相對(duì)于最近一次完全數(shù)據(jù)的增量 即可；接收端再根據(jù)完全數(shù)據(jù)C、本次接收到的增量值A(chǔ)c和增量系數(shù)k，即可計(jì)算出其真實(shí) 值R，即R = C+Λ c/k。其中，完全數(shù)據(jù)C為最近一次測(cè)量的數(shù)值；增量系數(shù)k需要由用戶 在地面進(jìn)行初始化配置，其目的是為了避免產(chǎn)生類似于〇. 001這樣的小數(shù)位帶來(lái)的數(shù)據(jù)冗 余，以進(jìn)一步縮短數(shù)據(jù)的位數(shù)。例如，方位角的精度為0. 1，增量系數(shù)k為10,最近一次向地 面?zhèn)鬏數(shù)耐耆珨?shù)據(jù)值C為105.7°，本次采集的值為106. Γ，其增量為0.4°，因而本次只 需傳輸增量的放大值A(chǔ)c "4"即可，地面接收端即可根據(jù)式（1)計(jì)算出其真實(shí)值106. Γ。
[0031] -般在發(fā)送一次完全數(shù)據(jù)后，會(huì)連續(xù)發(fā)送若干次增量數(shù)據(jù)。特殊情況下，例如當(dāng)參 數(shù)發(fā)生隨機(jī)性突變時(shí)，可以選擇連續(xù)發(fā)送完全數(shù)據(jù)，而暫不發(fā)送增量數(shù)據(jù)。因此，在傳輸變 化相對(duì)平緩的井下參數(shù)時(shí)，增量數(shù)據(jù)報(bào)能夠有效地壓縮系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。對(duì)于數(shù)值中首 尾含"〇"較多的小數(shù)或大整數(shù)，增量系數(shù)可以減少數(shù)據(jù)冗余。因而增量傳輸技術(shù)能夠有效 地提高隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的傳輸效率。
[0032] 2.對(duì)完全數(shù)據(jù)報(bào)采用CRC進(jìn)行檢錯(cuò)，錯(cuò)誤后請(qǐng)求重傳
[0033] 對(duì)完全數(shù)據(jù)報(bào)采用CRC進(jìn)行檢錯(cuò)，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則表示正確接收，如果發(fā)現(xiàn) 錯(cuò)誤則請(qǐng)求重傳；即在井下發(fā)送時(shí)通過(guò)檢驗(yàn)和，保證發(fā)送信息除以生成多項(xiàng)式得到的余數(shù) 為〇 ;在地面接收端用接收到的幀除以同樣的生成多項(xiàng)式，判斷余數(shù)是否為〇,如果余數(shù)為〇 則無(wú)差錯(cuò)，不為〇則有差錯(cuò)；如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則請(qǐng)求井下發(fā)送方再重新發(fā)送一次該數(shù)據(jù)，直 到接收到正確的完全數(shù)據(jù)報(bào)為止；
[0034] 1)生成多項(xiàng)式G(x)--被除數(shù)
[0035] 生成多項(xiàng)式發(fā)方、收方事前必須商定好，保持一致，另外生成多項(xiàng)式的高位和低位 必須為1，生成多項(xiàng)式必須比傳輸信息對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式短。常用的生成多項(xiàng)式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于隨鉆測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢錯(cuò)糾錯(cuò)的方法，其特征在于該方法包括以下三個(gè)步 驟： A、 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，采用增量傳輸； B、 對(duì)完全數(shù)據(jù)報(bào)采用CRC進(jìn)行檢錯(cuò)，錯(cuò)誤后請(qǐng)求重傳； C、 對(duì)增量數(shù)據(jù)報(bào)采用海明碼進(jìn)行檢錯(cuò)，錯(cuò)誤后自動(dòng)糾錯(cuò)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟A中，涉及完全數(shù)據(jù)和增量數(shù)據(jù)兩種類 型，對(duì)其分別采用增量數(shù)據(jù)報(bào)和完全數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行傳輸； 完全數(shù)據(jù)是指井下儀器所測(cè)量到的參數(shù)真實(shí)完整的數(shù)值；增量數(shù)據(jù)是指參數(shù)的增加 量，是當(dāng)次測(cè)量與上次完全數(shù)據(jù)的差；而增量系數(shù)是指數(shù)據(jù)報(bào)生成時(shí)對(duì)增量數(shù)據(jù)擴(kuò)大或縮 小的倍數(shù)；因此，可以根據(jù)設(shè)定的增量系數(shù)，每次只傳輸相對(duì)于最近一次完全數(shù)據(jù)的增量即 可；接收端再根據(jù)完全數(shù)據(jù)C、本次接收到的增量值A(chǔ)c和增量系數(shù)k，即可計(jì)算出其真實(shí)值 R,即 R = C+ Δ c/k。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟B中，對(duì)完全數(shù)據(jù)報(bào)采用CRC進(jìn)行檢 錯(cuò)，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則表示正確接收，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則請(qǐng)求重傳；即在井下發(fā)送時(shí)通過(guò)檢 驗(yàn)和，保證發(fā)送信息除以生成多項(xiàng)式得到的余數(shù)為0 ;在地面接收端用接收到的幀除以同 樣的生成多項(xiàng)式，判斷余數(shù)是否為0,如果余數(shù)為0則無(wú)差錯(cuò)，不為0則有差錯(cuò)；如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò) 誤，則請(qǐng)求井下發(fā)送方再重新發(fā)送一次該數(shù)據(jù)，直到接收到正確的完全數(shù)據(jù)報(bào)為止； 其中，生成多項(xiàng)式G(x)--被除數(shù)，需要發(fā)方、收方事前商定好，保持一致；校驗(yàn)和 S(x)--余數(shù)，加在幀尾，使帶校驗(yàn)和的幀的多項(xiàng)式T(x)能被G(x)除盡；收方接收時(shí)，用 G(x)去除該接收到的多項(xiàng)式Τ'（X)，若有余數(shù)，則傳輸出錯(cuò)； 進(jìn)一步，校驗(yàn)和生成方法如下： ① 設(shè)生成多項(xiàng)式G (X)為r階，幀的數(shù)據(jù)位為m位，則在幀的數(shù)據(jù)位的末尾加上r個(gè)0， 使幀變?yōu)閙+r位，相應(yīng)多項(xiàng)式為Χ?(χ); ② 按模2除法用對(duì)應(yīng)于G(x)的位串去除對(duì)應(yīng)于fM(x)的位串，得到一個(gè)余數(shù)S(x); ③ 按模2減法從對(duì)應(yīng)于VMOc)的位串中減去余數(shù)S (X)，結(jié)果就是要傳送的帶校驗(yàn)和的 多項(xiàng)式T(x)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟C中，對(duì)增量數(shù)據(jù)報(bào)采用海明碼進(jìn)行檢 錯(cuò)，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則表示正確接收，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則根據(jù)海明碼的工作原理，自動(dòng)進(jìn)行 糾錯(cuò)； 進(jìn)一步，其工作原理是：碼位從左邊開(kāi)始編號(hào)，最左邊是第1位；位號(hào)為2的冪的位是 校驗(yàn)位，其余的都是數(shù)據(jù)位；假設(shè)采用的是α，j)海明編碼，表示其中數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度為i位，校 驗(yàn)位長(zhǎng)度為j位；若發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度超過(guò)i位，則需要將發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，每組的長(zhǎng)度為 i位，若不足i位則填充〇進(jìn)行補(bǔ)充；接收時(shí)，所有校驗(yàn)位檢查完后，若計(jì)數(shù)器值為〇,則碼字 有效；若計(jì)數(shù)器值為m，則表示第m位出錯(cuò)，將其取反即可糾正第m位的錯(cuò)誤； 進(jìn)一步，校驗(yàn)位的產(chǎn)生方法是： ①將任一個(gè)數(shù)據(jù)位的編號(hào)展開(kāi)成2的冪的和，其中每一項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的位都是該數(shù)據(jù)位的 校驗(yàn)位； ①每個(gè)校驗(yàn)位取值要么為〇,要么為1，原則是使得包括自己在內(nèi)，及其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位 的1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)即偶校驗(yàn)，或奇數(shù)個(gè)即奇校驗(yàn)； 進(jìn)一步，其檢錯(cuò)和糾錯(cuò)過(guò)程是： ① 每個(gè)碼字到來(lái)前，接收方計(jì)數(shù)器清零； ② 接收方檢查每個(gè)校驗(yàn)位k的奇偶值是否正確，若第k位奇偶值不正確，則計(jì)數(shù)器加 k; 若正確，則計(jì)數(shù)器不變； ③ 所有校驗(yàn)位檢查完后，若計(jì)數(shù)器值為〇,則碼字有效；若計(jì)數(shù)器值為m，則表示第m位 出錯(cuò)，將其取反即可糾正第m位的錯(cuò)誤。
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK104301070SQ201410532515
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】李忠偉, 王瑞和, 崔學(xué)榮, 吳春雷 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油大學(xué)(華東)