Исследования возможности повышения достоверности передачи данных в забойных телеметрических системах с электромагнитным каналом связи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат наук Суханов Дмитрий Владимирович
- Специальность ВАК РФ05.12.13
- Количество страниц 115
Оглавление диссертации кандидат наук Суханов Дмитрий Владимирович
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава1. Исследование характеристик реального канала ЗТС
1.1. Экспериментальные оценки характеристик рассеяния реального канала ЗТС
1.2. Экспериментальные оценки помеховой обстановки, наблюдаемой
в реальном канале ЗТС
1.3. Выводы по главе 28 Глава 2. Разработка рекомендаций по модификации помехоустойчивого кодека системы ЗТС
2.1. Разработка математической модели кодека ЗТС
2.2. Описание математической модели модулятора и демодулятора ЗТС
2.3. Возможность применения свёрточных кодов в ЗТС
2.4. Результаты сравнительного моделирования реального приёмника ЗТС
и программной модели приёмника, реализованной на МЛТЬЛВ
2.5. Пути модернизации кодека в ЗТС
2.6. Выводы по главе 64 Глава 3. Разработка рекомендаций по модернизации кодека данных
и подсистемы синхронизации ЗТС 67 3. 1 Характеристика системы кодирования данных в ЗТС, анализ базового
(стандартного) варианта и поиск резерва для улучшений
3.2 Выбор наилучшего сочетания помехоустойчивого кода и синхропоследовательности
3.3 Выводы по главе 85 Глава 4. Результаты испытаний модернизированного варианта ЗТС 87 4.1 Выводы по главе 89 Заключение 90 Список сокращений 92 Библиографический список 93 Приложение 1. Некоторые характеристики помех ЗТС, затрудняющих
приём сигнала. Программа спектрального анализа
Приложение 2. Записи использованных сигналов с буровой. Краткое описание
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», 05.12.13 шифр ВАК
Разработка алгоритмов помехоустойчивого канального кодирования данных в сетях связи информационно-управляющих систем2012 год, кандидат технических наук Пирогов, Александр Александрович
Адаптивные системы обработки и передачи речевых сигналов в условиях акустических помех и шумов в радиоканале2023 год, доктор наук Дмитриев Владимир Тимурович
Программно - аппаратная реализация оптимального алгоритма декодирования каскадных кодов на базе кодов Рида - Соломона в адаптивных системах обмена данными2017 год, кандидат наук Тамразян Георгий Михайлович
Универсальное устройство помехоустойчивого кодирования, адаптивное к изменению условий функционирования радиосистемы передачи информации2013 год, кандидат наук Семин, Дмитрий Сергеевич
Повышение энергетической эффективности телекоммуникационных радиосистем передачи аудиоинформации2004 год, кандидат технических наук Ерохин, Сергей Дмитриевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследования возможности повышения достоверности передачи данных в забойных телеметрических системах с электромагнитным каналом связи»
ВВЕДЕНИЕ
Для измерения технологических и геофизических параметров в процессе бурения в бескабельных забойных телеметрических системах (ЗТС) используется в основном электромагнитный канал связи, в котором физической средой передачи информации служит горная порода.
Основными достоинствами таких систем, в отличие от акустических, гидравлических и кабельных, являются надёжность конструкций и низкая стоимость. Вместе с тем электромагнитный канал связи обладает и некоторыми недостатками, такими как ограничение дальности действия из-за свойств геологического разреза, зависимость дальности действия от материала бурильных труб, отсутствие возможностей применения в соленосных отложениях и достаточно высокая сложность электронного управляющего блока.
В системах глубинного бурения нефтяных и газовых скважин система передачи информации сверхдлинноволнового диапазона обеспечивает оперативное управление траекторией ствола наклонно-направленных и горизонтальных скважин в процессе бурения гидравлическими забойными двигателями.
В процессе бурения для ориентирования бурильного оборудования (отклонителя) система связи обеспечивает передачу телеметрической информации:
1) при необходимости изменения азимута ствола скважины или его зенитного угла;
2) для ориентирования отклонителя на забое в вертикальных скважинах при зарезке ствола по заданному направлению;
3) для определения угла закручивания бурильной колонны реактивным моментом забойного двигателя;
4) для индикации динамических характеристик работы долота;
5) измерения естественной радиоактивности пород.
Как отмечено выше, при передаче информации с забоя скважины используется канал связи сверхдлинноволнового диапазона. Средняя (несущая)
4
частота передаваемого сигнала в таких системах составляет обычно 2,5^10 Гц (окно прозрачности среды распространения 0,5^20 Гц). Более высокочастотные сигналы практически полностью поглощаются породой в процессе распространения на практически значимых расстояниях (1^4 км).
При подаче электрического напряжения между верхней и нижней частями скважины (выполняющую роль антенны), разделенных диэлектрической вставкой, возникают токи, текущие в толще земли. Часть этих токов течет по поверхности и образует падение напряжения между скважиной и дополнительным электродом, установленным на расстоянии обычно 50^100 м от неё.
На сегодняшний день на практике именно характеристики системы связи ограничивают такие важные показатели как глубину бурения и точность проводки скважины. При этом основным ограничивающим фактором является низкая помехоустойчивость системы связи и связанная с этим проблема повышения скорости передачи данных в таких каналах.
В этой связи поиск путей повышения помехоустойчивости системы связи является актуальной научно-технической задачей.
В данной области основополагающие теоретические и практические исследования, показавшие принципиальную возможность передачи через земные породы, были проведены в 50-60-х годах прошлого века во ВНИИБТ такими учёными, как Грачев Ю.В., Варламов В.П., в Грозненском филиале ВНИИКАнефтегаз - Шишкиным О.П., Грачевым Б.А. ([30, 46, 47]). В дальнейшем сыграли большую роль исследования, доведённые до широкого внедрения в практику отечественного бурения, во ВНИИГИС (г. Октябрьский), связанные с такими именами ученых, как Чупров В.П., Епишев О.Е., Леготин Л.Г., Дмитрюков Ю.Ю., а также Панфилов Г.А., Калинин А.Г., Молчанов А.А., Морозов В.П., Абрамов Г.С., Скобло В.З. Рыжанов Ю.В. ([23, 26, 27, 29, 31-34, 3943, 45]). За рубежом аналогичными исследованиями занимались такие специалисты, как Ellis D.V., Singer J.M., Poh Kheong Vong, Rodger D., Marshall A. и др. ([24, 25]).
Однако практика применения телесистем требует постоянного повышения точности проводки скважин, а также глубины их бурения. В этой связи задачу диссертационной работы можно сформулировать как «повышение достоверности передачи данных в забойных телеметрических системах с электромагнитным каналом связи».
Целью диссертационной работы является экспериментальное и теоретическое исследование характеристик реального канала ЗТС на материале, собранном на месторождениях с разными геологическим разрезом и помеховой обстановкой, разработка рекомендаций по оптимальному построению системы передачи телеметрической информации и их экспериментальная отработка.
В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:
1. Статистическая обработка записей реальных сигналов, прошедших канал связи ЗТС. Создание каталога основных типов аддитивных помех в канале связи ЗТС;
2. Синтез математической и компьютерной модели канала связи ЗТС. Исследование потенциальной помехоустойчивости канала ЗТС в условиях наличия аддитивных флуктуационных, импульсных и сосредоточенных помех;
3. Разработка рекомендаций по оптимальному построению системы передачи телеметрической информации и их экспериментальная отработка.
ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РЕАЛЬНОГО
КАНАЛА ЗТС
В самом общем виде модель стационарного канала передачи информации в ЗТС может быть представлена в виде интеграла свертки
y(t)= J h(t -t)x(t)dT + n(t), (1.1)
где n(t) - аддитивная помеха, x(t) - информационный (передаваемый) сигнал на входе канала связи, hit) - импульсная характеристика канала связи (реакция канала на входное воздействие в виде дельта-импульса), y(t) - принимаемый (наблюдаемый) сигнал в приемнике ЗТС [4].
В данном контексте для определения оптимальных схем кодирования и декодирования, модуляции и демодуляции необходимо определить вид и параметры импульсной характеристики канала связи, структуру и характеристики аддитивных помех на месторождениях с различными геологическими разрезами, так как условия прохождения сигналов и наборы помех будут отличаться.
1.1. Экспериментальные оценки характеристик рассеяния реального
канала ЗТС
В данном разделе представлены результаты экспериментального исследования реального канала ЗТС. Основным объектом исследования является реакция канала ЗТС на функцию автокорреляции сигнального элемента, т.к. в алгоритмах демодуляции обычно используется именно она. Поэтому в оценке ИХ hit) нет практической необходимости.
На рисунке 1.1 представлен сигнальный импульс, используемый для передачи одного двоичного символа в ЗТС.
о ад
t ,[отсч.]
Рисунок 1.1 - Сигнальный импульс на передаче длительностью 40 отсчётов.
Для экспериментальной оценки реакции канала на сигнальный импульс можно использовать сигналы ЗТС, которые периодически передаются между пакетами данных для синхронизации. Синхросигнал на выходе передатчика ЗТС можно представить в виде:
м
Б(г) = 2 ^0 (г - кТ), (1.2)
к=1
где £0 (г - кТ) - сигнальный элемент (Рис.1.1), ак - кодовая последовательность, роль которой выполняет М-последовательность длиной 64,
а'к = 2
г
1 ^
ак
V 2 У
ак Ч1^ ак
111111000001000011000101001111... ...0100011100100101101110110011010101
Рисунок 1.2 - Синхропосылка ЗТС.
Сигнал на выходе канала связи с рассеянием можно записать в виде
и(т) = | £ (г )и(т- г )сИ =
м м '
= 2 ак |£0 (г - кТ)к{т - г)Л = 2 акЕ(т - кТ)
(1.3)
к=1
где g(т)= |£0(г)к(г-т)4т - реакция канала на сигнальный элемент, И{т) -
импульсная характеристика канала связи.
Тогда сигнал на выходе АЦП приемного устройства без учета эффектов квантования примет вид
м
и(дг/) = 2 а^ (Дг/ - кТ),
(1.4)
к=1
— т
где I = 1,М, а & = —, в случае дискретизации с интервалом в р отсчетов на
Р
длительность сигнального элемента, р - параметр сверхдискретизации.
Приемник, оптимальный в канале с гауссовским шумом предполагает применение согласованного фильтра (СФ) для приема сигнального элемента. В этом случае отсчеты сигнала, прошедшего фильтр, согласованный с синхропосылкой, можно записать в виде дискретной линейной свертки
М-1
=Тиокик+1, (1.5)
к=1
(1.6)
где I = 1, М -1, иок - отсчеты опорной функции СФ. Тот же сигнал, прошедший СФ, можно записать в виде
м
¿г = (кК (ЛП -кт) ,
к=-М
где уа (к) - автокорреляция кодовой последовательности, показанной на рисунке 1.2, вычисленная по формуле:
М-I
Уа ()= Е акак+1, (1.7)
к=1
при этом I = - М, М, у (ЛИ - кТ) - реакция канала на функцию
автокорреляции сигнального элемента.
Синхросигнал, прошедший СФ, согласованный с этим сигналом, показан на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 - Сигнал, прошедший СФ.
Автокорреляция кодовой последовательности показана на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 - Автокорреляционная функция последовательности
кодовых символов.
Реакция канала на функцию автокорреляции сигнального элемента можно представить в виде
Yg(г) = (г)к(г-т)йг. (1.8)
Рисунок 1.5 - Автокорреляционная функция сигнального элемента.
Найдём реакцию канала на функцию автокорреляции сигнального элемента. Для этого составляющие выражения (1.6) запишем в матричной форме. Отсчеты сигнала на выходе СФ обозначим в виде вектора
2 = ^ ■■■ Zpмo Т , (1.9)
где р - параметр сверхдискретизации (в рассматриваемом случае 20 или
40), м 0 - число отсчетов синхросигнала на выходе СФ. Автокорреляционную
10
функцию знаковой последовательности, дополненную нулями в точках, не совпадающих с началом сигнального элемента, запишем в виде следующей матрицы:
(¥'а{- рм0) 0 ... ¥'а{0) ^ 0 рм 0 + 1)
(1.10)
¥'а{0) 0 ... ук(рм 0),
В свою очередь, реакция канала на автокорреляцию примет вид:
V g = (( (- м 0 р) ... ( (0)) . (1.11)
Тогда импульсная реакция на автокорреляционную функцию сигнального элемента будет равна произведению вектора отсчетов сигнала на выходе СФ и обратной матрицы автокорреляции знаковой последовательности
Vg = т. (1.12)
Для экспериментального исследования характеристик канала подземной связи сверхдлинноволнового диапазона взяты данные, записанные в условиях буровой при различных условиях прохождения сигнала. Записи сигналов, прошедших канал ЗТС, представлены в виде бинарных файлов байтовой структуры (байт-отсчет). При этом используется формат файла 88 или 88 - это формат файла, в котором элементом данных является беззнаковое 8 битное целое число или число в формате шп18. Данные, записанные в бинарном формате, были перекодированы в текстовый формат ".ргп".
Например, сигнал, содержащийся в файле 07110500.88 (см. табл. 1.1 и Приложение 1,2), показан на рисунке 1.6. Сигнал оцифрован с частотой дискретизации 40 отсчетов на сигнальный элемент. Частота несущей 2,5 Гц.
Таблица 1.1. Краткое описание файлов сигналов с буровой.
№ Описание Имя файла
1 Рославльское м/р, куст 1, скв.1052, запись 13.5.01 17:04:32 05131704.88
2 Лянторское м/р, запись 07.0.02 11:50:23, сварка 08071150.88
3 Западно-Асомкинское м/р, куст 6, скв. 136, запись 11010115.88
1.11.04 01:15:28, частота 5 Гц. Шум огромной амплитуды на всех антеннах
4 м/р Мега, куст 22, скв. 541-2, рейс 4, запись 11.7.05 05:00:24, частота 2,5 Гц, глубина 2683 м. Антенны -средняя и дальняя за обваловкой, достоверность 6-8. Импульсная помеха короткими всплесками синусоиды, насыщающая АЦП помеха, низкочастотные колебания уровня нуля приличной амплитуды. В самом начале расхаживание бурового инструмента. 071 10500.Б8
5 Северо-Островное м/р, куст 6, скв. 157, рейс 9, запись 10.5.05 00:27:01, частота 2,5 Гц, глубина 3163м. 05100027.Б8
6 м/р Мега, куст 22, скв. 541-2, рейс 4, запись 11.7.05 12:53:51, частота 2,5 Гц. Глубина 2726м, антенны средняя и дальняя за обваловкой, достоверность 5-8. Включение после остановки на промывке, достоверность СП=5. Восстановление сигнала после пропадания. 07111253.Б8
7 Северно-островное м/р, куст 6, скв. 146, рейс 5, запись 14.3.05 14:59:52, частота 5 Гц. Момент включения насоса, статика б12, б13. В первой строке динамики бурильщик оторвался от забоя, далее тоже временные ухудшения достоверности и данных и СП с последующим их восстановлением. 03141459.Б8
8 Лянторское м/р, запись 07.08.02 11:50:23. Сварка. 08071 150.Б8
9 Лянторское м/р, запись 13.8.02 13:01:51. Помеха без циркуляции бурового раствора. 08131301.Б8
10 Лянторское м/р, рейс 75, запись 13.8.02 15:26:36. Сварка. 08131526.Б8
11 Лянторское м/р, запись 13.8.02 18:22:59. Помеха, при которой направленное бурение невозможно. 08131822.Б8
12 Лянторское м/р, запись 13.8.02 20:32:20. Помеха. 08132032.s8
13 Западно-Асомкинское м/р, запись 1.11.04 01:15:28, частота 5 Гц. Огромный шум на всех антеннах. 11010115.s8
14 Рославльское м/р, куст 1, скв. 1052, рейс 10, запись 13.5.01 17:04:32 05131704.s8
15 Ватьёганское м/р. УСО №30 с Грибного м-р. noise.s8
МО4 2 104 3 104 4 104 5-Ю4 Ó-1Ü4 7 104 Í,[otc4.] Рисунок 1.6 - Принятый оцифрованный сигнал.
Для ускорения времени обработки проведем прореживание сигнала и получим сигнал с частотой дискретизации 10 отсчетов на тактовый интервал. Полученный прореженный сигнал показан на рисунке 1.7.
зоо
200 100
Ь ill М ЩшШШаМЦ ЬйММ шшш tadttl
'■^ЯМИ^^^трИИ^НтЧ'"J'"ЯТИ ЧЧ*
-1-1-1->
5000 1-10* 1.5 ао4 i,[0TC4.]
Рисунок 1.7 - Прореженный сигнал (файл 07110500.S8).
Далее проведем согласованную фильтрацию синхропосылки. Для этого полученный прореженный сигнал сворачиваем с ожидаемым синхросигналом, приведенным по частоте дискретизации (рисунок 1.8).
Рисунок 1.8 - Синхросигнал, приведенный по частоте дискретизации (10 отсчетов на
сигнальный элемент).
Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой, показан на рисунке 1.9.
2000 4000 6000 8000 1 10 1.2 10 1.4 10 1.6-10 1.8-10 Рисунок 1.9 - Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой.
На рисунке 1.10 показан сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой, в области первого максимума.
5000
-5000
1 — 1 п
J — и и уи^1 1 1 1 1
,[отсч.]
3355 3360 3365 3370
Рисунок 1.10 - Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой, в области
первого максимума.
Используя выражение (1.12), получим восстановленную реакцию канала связи на автокорреляцию сигнального элемента.
Рисунок 1.11 - Восстановленная реакция канала связи на автокорреляцию сигнального
элемента.
Рассмотрим далее синхропосылку в области второго максимума.
Рисунок 1.12 - Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой, в области
второго максимума.
Используя формулу (1.12), получим восстановленную реакцию канала связи на автокорреляционную функцию сигнального элемента (рисунок 1.13).
Рисунок 1.13 - Восстановленная реакция канала связи на автокорреляцию сигнального
элемента.
На рисунке 1.14 показан сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой, в области третьего максимума.
Рисунок 1.14 - Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой, в области
третьего максимума.
Используя формулу (1.12), получим восстановленную реакцию канала связи на автокорреляцию сигнального элемента, которая показана на рисунке 1.15.
Рисунок 1.15 - Восстановленная реакция канала связи на автокорреляцию сигнального
элемента.
Рассмотрим далее следующую синхропосылку в области четвертого максимума и пятого максимума.
Рисунок 1.16 - Восстановленная реакция канала связи на автокорреляцию сигнального
элемента по 4-й и 5-й синхропосылке.
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о фактическом отсутствии рассеяния сигнала в файле данных 07110500.88. Искажения формы сигнала (сравните рисунки 1.11, 1.13, 1.15, 1.16 с рисунком 1.5) вызваны, скорее
всего, ограничением верхних частот в канале связи и влиянием аддитивных помех.
Рассмотрим далее последовательно все сигналы, полученные в различных условиях, указанных в таблице 1.1. Сигнал, содержащийся в файле 05100027.88, показан на рисунке 1.17. Сигнал оцифрован с частотой дискретизации 40 отсчетов на сигнальный элемент, частота несущей 2,5 Гц.
Рисунок 1.17 - Принятый оцифрованный сигнал (файл 05100027.88)
Проведем прореживание этого сигнала и получим сигнал с частотой дискретизации 10 отсчетов на сигнал. Полученный прореженный сигнал сворачиваем с ожидаемым синхросигналом, приведенным по частоте дискретизации (рисунок 1.8). Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой, показан на рисунке 1.18.
Рисунок 1.18 - Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой.
Используя формулу (1.12), получим оценки реакции канала связи на автокорреляцию сигнального элемента.
50 100 150 200
Рисунок 1.19 - Восстановленная реакция канала связи на автокорреляцию сигнального
элемента по первым 5-ти синхропосылкам.
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о фактическом отсутствии рассеяния сигнала в сигнале, содержащимся в файле 05100027.88. Из
полученных данных можно сделать вывод о стационарности канала на интервале пяти синхропосылок.
Сигнал, содержащийся в файле 07111253.88, показан на рисунке 1.20. Сигнал, оцифрованный с частотой дискретизации 40 отсчетов на сигнальный элемент, частота несущей 2,5 Гц.
5000 1 10 1.5 10 2 10 2.5 10 3 10 * ,[отсч.]
Рисунок 1.20 - Принятый ЗТС оцифрованный сигнал (файл 07111253.88).
Полученный прореженный в 4 раза сигнал сворачиваем с ожидаемым синхросигналом, приведенным по частоте дискретизации. Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой, показан на рисунке 1.21.
ЗДЛ
Рисунок 1.21 - Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой.
Рисунок 1.22 - Восстановленная реакция канала связи на автокорреляцию сигнального
элемента по 2-м синхропосылкам.
Сигнал, содержащийся в файле 03141459.88, показан на рисунке 1.23. Сигнал оцифрован с частотой дискретизации 40 отсчетов на сигнальный элемент, частота несущей 2,5 Гц.
Рисунок 1.23 - Принятый, прореженный в 4 раза, оцифрованный сигнал (файл 03141459.88).
Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой, показан на рисунке 1.24.
Рисунок 1.24 - Сигнал на выходе фильтра, согласованного с синхропосылкой.
400
200 0
-200
1 1 1
1 1 1
I ,[отсч.]
50
100
150
200
400
200 0
-200 (О А
1 /Л 1 1 1
1 1 1
500
-500
50
50
100
100
150
150
> I ,[отсч.]
200
1 1 1
1 1л----- 1 1
->
I ,[отсч.]
200
Рисунок 1.25 - Восстановленная реакция канала связи на автокорреляцию сигнального
элемента по 4-м синхропосылкам.
Анализ полученных результатов оценки реакции канала связи на автокорреляцию сигнального элемента позволяет сделать вывод о фактическом отсутствии существенного рассеяния сигнала в анализируемых файлах данных. Искажения формы сигнала вызваны, скорее всего, ограничением полосы пропускания канала связи, влиянием аддитивных помех, эффектами квантования.
Т.о. в исследуемых каналах ЗТС, может проявляться межсимвольная интерференция (МСИ), которая, если не используется соответствующая обработка сигнала, может ухудшить верность приёма телеметрических данных, даже при неограниченном увеличении мощности передатчика и чувствительности приемника.
Однако анализ причин данных результатов привел к выводу, что источником обнаруженной в реальных записях незначительной МСИ явилось не рассеяние в физическом канале, а особенность схем входных цепей конкретной приемной аппаратуры или устройств согласования с объектом (УСО), используемой для записи сигналов.
1.2. Экспериментальные оценки помеховой обстановки, наблюдаемой в
реальном канале ЗТС
Канал ЗТС характеризуется наличием достаточно сильных помех, в результате действия которых происходят сбои синхронизации, теряются и искажаются пакеты данных. Помехи в подобных системах имеют различные характеристики и разнообразное происхождение. По виду их можно классифицировать как импульсные, сосредоточенные по частоте, флуктуационные. Источники помех разнообразны. Это может быть сварочный аппарат, различные электрические насосы, разнообразное электрооборудование, находящиеся на буровой. При этом часто источник помех оказывается неизвестен (см. Приложение 2).
Рисунок 1.26 - Временные отсчеты импульсной помехи, обусловленной работой сварочного
аппарата.
О 5 10 15
Рисунок 1.27 - Нормированная спектральная плотность мощности флуктуационной помехи неизвестного происхождения.
Рисунок 1.28 - Временные отсчеты флуктуационной помехи неизвестного
происхождения.
На рисунках 1.27 и 1.28 показан пример мощной флуктуационной помехи неизвестного происхождения, действующей в полосе частот канала передачи.
Частота, Гц
Рисунок 1.29 - Время-частотное распределение сосредоточенной по частоте, нестационарной помехи неизвестного происхождения, записанной на Рославльском месторождении, действующей в полосе частот канала передачи.
На рисунке 1.29 показано время-частотное распределение сосредоточенной по частоте, нестационарной помехи неизвестного происхождения, действующей в полосе частот канала передачи. Эту разновидность помехи можно отнести к классу помех, сосредоточенных по частоте, с изменяющейся локализацией. Далее будет показано, что именно данный тип помех оказывает наибольшее разрушительной воздействие на помехоустойчивость приемников ЗТС.
Ниже показаны шумы, возникавшие при приёме телеметрической информации на различных буровых. На рис.1.30 показан шум от сварочного аппарата, зарегистрированный на Лянторском месторождении (Ханты-Мансийский АО). Файл 08071150.88.
Рисунок 1.30 - Шум (Лянторское м/р).
На рисунке 1.31 также показана помеха, снятая на Лянторском месторождении. Файл 08131301.88.
Рисунок 1.31 - Помеха (Лянторское м/р).
На рисунках 1.32^1.34 показаны разнообразные шумы и помехи, зарегистрированные на Лянторском месторождении.
Рисунок 1.32 - Шум, зарегистрированный на Лянторском м/р, файл 08131526.88.
Рисунок 1.33 - Шум, зарегистрированный на Лянторском м/р, файл 08131822.88.
Рисунок 1.34 - Шум, зарегистрированный на Лянторском м/р, файл 08132032.88.
На рисунках 1.35 и 1.36 показаны помехи, зарегистрированные на Западно-Асомкинском месторождении.
Рисунок 1.35 - Шум, зарегистрированный на Западно-Асомкинском месторождении, файл
11010115.88
Рисунок 1.36 - Шум, зарегистрированный на Западно-Асомкинском месторождении, файл
1013116.88.
1.3. Выводы по главе
В результате проделанной работы экспериментально исследован канал подземной связи ЗТС, описать который можно следующим образом:
1. Канал ЗТС можно считать каналом, в котором практически отсутствует рассеяние, обусловленное временным запаздыванием сигнала в процессе распространения в среде. При увеличении скорости передачи, а также использования плохо настроенной приемной аппаратуры, возможно появление рассеяния, приводящего к МСИ.
2. Канал ЗТС можно отнести к классу полосовых каналов с почти финитной АЧХ, ограниченной полосой частот в диапазоне от 0,3 до 10 Гц, в зависимости от географии месторождения и глубины скважин.
3. Канал характеризуется наличием мощных помех. Помехи в подобных системах имеют различные характеристики и разнообразное происхождение. По виду их можно классифицировать как импульсные, сосредоточенные по частоте, флуктуационные.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО МОДИФИКАЦИИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДЕКА СИСТЕМЫ ЗТС
Приведем некоторые сведения из теории и практики построения помехоустойчивых кодов и систем цифровой связи, необходимые для дальнейшего анализа.
Информационные символы - это символы, которые поступают на вход кодера. Обычно кодер кодирует за раз сразу к информационных символов, которые составляют информационную комбинацию.
Кодовые символы - это символы, выдаваемые кодером на своём выходе. Обычно кодер выдаёт сразу п кодовых символов, которые составляют кодовую комбинацию.
Код - совокупность кодовых комбинаций. Помехоустойчивые коды обозначают сочетанием их параметров - (п, к, ё), где п - длина кодовых комбинаций (на выходе кодера), к - длина информационных комбинаций (на входе кодера), ё = ётт - минимальное расстояние блочного кода или ё = ёг -
свободное расстояние свёрточного кода. При блочном или свёрточном кодировании последовательность из к информационных символов (информационная комбинация) преобразуется в кодере в соответствующую последовательность длины п кодовых символов (кодовую комбинацию).
Скорость кода - отношение Яс = к.
п
Кодовое ограничение свёрточного кода - это величина V, равная длина регистра сдвига кодера минус единица. Сложность реализации декодера свёрточного кода, выраженная в числе операций умножения/деления и сложения/вычитания, пропорциональна величине 2V.
Жёсткое декодирование - это способ декодирования, при котором декодер декодирует кодовые комбинации, символы которых получены в результате жёстких решений демодулятора. Под жёсткими решениями понимаются решения о переданных символах (сами кодовые символы), выдаваемые на выходе демодулятора, без дополнительной информации о надёжности этих символов.
Такой способ декодирования называют ещё декодированием жёстких решений демодулятора.
Мягкое декодирование - это способ декодирования, при котором кроме жёстких решений о кодовых символах, поступающих от демодулятора, также учитывается дополнительная информация о надёжности этих кодовых символов. Такой способ декодирования называют ещё декодированием мягких решений демодулятора. Учёт дополнительной информации о надёжности решений приводит к повышению качества работы декодера. Теоретически, энергетический выигрыш (выигрыш по мощности) декодера мягких решений демодулятора составляет около 2 дБ.
Передаваемые данные - это данные, выдаваемые источником дискретных сообщений, которые несут полезную и необходимую для получателя информацию. В качестве источника дискретных сообщений могут выступать различные датчики, измерительные приборы и др. источники.
Синхропосылка - это специально подобранная последовательность заданного числа символов, которая используется для синхронизации работы передатчика и приёмника. Обычно она периодически вставляется в передаваемые данные.
Пакет данных - это последовательность символов, которая включает в себя символы синхропосылки и заданного числа кодовых комбинаций (пакет = синхропосылка + N кодовых комбинаций).
Сигнальный импульс - это элементарный сигнал, который используется для передачи двоичного символа равного 1. Для передачи двоичных символов используется система противоположных сигналов, которые отличаются друг от друга только знаком. То есть, если для передачи 1 используется сигнал ), то для передачи 0 используется сигнал щ(г) = -и().
Полубайт - символ, состоящий из 4 двоичных символов. Полубайт является наименьшим неделимым элементом передаваемых данных. Качество приёмника оценивается числом ошибочных полубайтов или вероятностью ошибки полубайта на его выходе.
Похожие диссертационные работы по специальности «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», 05.12.13 шифр ВАК
Повышение достоверности передачи информации в радиолиниях коротковолновой радиосвязи на основе применения эффективных сигнально-кодовых конструкций2013 год, кандидат технических наук Котенко, Олег Олегович
Исследование и разработка комбинированных методов устранения интерференции в системах с несколькими источниками информации2013 год, кандидат технических наук Пустовалов, Евгений Васильевич
Помехозащищенные методы доведения информации в широкополосных системах в условиях комплекса помех2014 год, кандидат наук Майоров, Виталий Викторович
Эффективные модификации алгоритма Витерби в системах цифровой связи2007 год, кандидат технических наук Натальин, Алексей Борисович
Разработка и исследование сигнально-кодовых конструкций на основе турбо-подобных кодов и дискретных частотных сигналов для систем коротковолновой связи2016 год, кандидат наук Головкин Илья Владимирович
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Суханов Дмитрий Владимирович, 2016 год
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Николаев Б.И. Последовательная передача дискретных сообщений по непрерывным каналам с памятью. - М.: Радио и связь, 1988. - 264 с.
2. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. - М.: Сов. радио, 1970. -727 с.
3. Певницкий В.П., Полозок Ю.В. Статистические характеристики индустриальных радиопомех. - М.: Радио и связь, 1988.- 420 с.
4. Теория электрической связи / А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, В.И.Коржик, М.В.Назаров. Под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 1998. - 432 с.
5. Сосулин Ю.Г. Обнаружение и оценивание стохастических сигналов. - М.: Сов. радио, 1978. - 320 с.
6. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. - М.: Радио и связь, 1991.- 320 с.
7. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике, изд. 10, ФМ, 1965
8. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ./Под ред. В.В. Маркова.- М.: Связь, 1979. - 592 с.
9. Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов. Принципы и приложения. Москва: Техносфера, 2007. - 488 с.
10. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Москва: Вильямс, 2003. - 1104 с.
11. Алышев Ю. В., Борисенков А. В. Псевдослучайные последовательности с корреляционной функцией почти игольчатой формы. «Информатика, радиотехника, связь». Сборник трудов учёных Поволжья (Материалы НТК ПГАТИ) Выпуск №6, Самара, 2001 г.
12. Журавлёв В.И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. - М.: Радио и связь, 1986. - 240 с.
13. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985. - 384 с.
14. Горячкин О.В., Григоров И.В., Долгополов В.Н., Петров О.А., Суханов Д.В., Хабаров Е.О. Пути повышения эффективности бескабельных телеметрических забойных телесистем подземной связи. Инфокоммуникационные технологии. -2009. - Т.7. - №4. - с.46-55.
15. Суханов Д.В. Постановка задачи совместной оптимизации СКК и синхронизирующих последовательностей Материалы XVIII Российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. - г.Самара: ПГУТИ. - 2011. - с.19.
16. Суханов Д.В. Поиск путей повышения помехозащищённости забойных телеметрических систем. Материалы XII Международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» ПТиТТ-2011 г. Казань: КГТУ им. А.Н.Туполева, 21-24 ноября 2011. - с.125-126.
17. Суханов Д.В. Использование априорной информации о передаваемых забойной телеметрической системой данных для их сжатия. Материалы XIX Российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. - г. Самара: ПГУТИ. - 2012. - (CD-ROM).
18. Суханов Д.В. Сравнение вероятности ошибки синхронизации для различных вариантов кода в забойных телесистемах. Материалы XX Российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. - г.Самара: ПГУТИ. - 2013. - (CD-ROM).
19. Горячкин О.В., Суханов Д.В. Результаты исследования сочетаний помехозащищённых кодов с синхропоследовательностями для широкополосных фазоманипулированных сигналов. Материалы XXI Российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. - г. Самара: ПГУТИ. - 2014. - (CD-ROM).
20. Горячкин О.В., Сокирский Г.С., Суханов Д.В., Ширманов М.И. Поиск путей повышения помехоустойчивости синхронизации забойных телеметрических систем. Материалы XV Международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» ПТиТТ-2014 г. Казань: КНИТУ им. А.Н.Туполева-КАИ, 18-21 ноября 2014. - с.79-81.
21. Горячкин О.В., Суханов Д.В. Критерии для сравнения сочетаний кодов. Материалы XXII Российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. -г.Самара: ПГУТИ. - 2015. - (CD-ROM).
22. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. - М.: Советское радио, 1972. - 185 с.
23. Рыжанов Ю.В., Ковалёв А.Е. Способ формирования пакетов данных измерений бескабельной телеметрической системы в процессе бурения скважины // Патент РФ № 2394257. - Опубл. 10.07.2010. Бюл. № 19.
24. D.V. Ellis, J.M.Singer. Well Logging for Earth Scientists. - Springer, 2008.- p.699.
25. Poh Kheong Vong, Rodger D., Marshall A. Modeling an electromagnetic telemetry system for signal transmission in oil fields. IEEE Transactions on Magnetics, 2005, vol. 41, no. 5, pp. 2008-2011. doi: 10.1109/TMAG.2005.846272
26. Калинин А.Г., Григорян Н.А., Султанов Б.З. Бурение наклонных скважин. -М.: Недра, 1990. - 348 с.
27. Нескоромных В.В., Калинин А.Г. Направленное бурение. -М: ЦентрЛитНефтеГаз. - 2008. - 384 с.
28. Булатов А.И., Проселков Е.Ю., Проселков Ю.М. Бурение горизонтальных скважин. Краснодар: Совет. Кубань, 2008. - 424 с.
29. Скобло В.З., Ропяной А.Ю. Реальные телесистемы: технология разработки от идеи до изделия. - М.: Новые технологии, 2008.- 375 с.
30. Грачёв Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М.: Недра, 1968.- 327 с.
31. Молчанов А. А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. М.: Недра, 1983.- 188 с.
32. Чупров В.П. Состояние и перспективы развития забойных телесистем с беспроводным электромагнитным каналом связи. // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2001. Вып. 82. с. 144-148.
33. Чупров В.П., Бельков А.В., Бикинеев А.А., Камалтдинов Ф.С., Шайхутдинов Р.А., Шибанов С.Н. Развитие забойных телесистем с электромагнитным каналом связи // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2003. Вып. 113. с. 30-41.
34. Абрамов О. Л., Барычев А.В. Опыт разработки, изготовления и эксплуатации забойных беспроводных телесистем // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2007. Вып. 155. с. 3-9.
35. Суханов Д.В. Экспериментальный выбор сигнально-кодовой конструкции для забойной телеметрической системы в условиях реальных помех. Инфокоммуникационные технологии. - 2016. - Т.9. - №1. - в печати.
36. Горячкин О.В., Суханов Д.В. Совместная оптимизация сочетания помехоустойчивого кода и синхропоследовательности в забойных телеметрических системах. Успехи современной радиотехники и электроники. -2015. - №11. - с.73-77.
37. Горячкин О.В., Суханов Д.В. Повышение скорости передачи данных забойных телеметрических систем. Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия «Радиотехнические и инфокоммуникационные системы». - в печати.
38. Корчагин Ю.А., Саломатов В.П., Чернов А.А. Радиосвязь в проводящих средах. - Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1990. - 148 с.
39. Чупров В.П., Шайхутдинов Р.А., Бикинеев А.А., Абакумова Н.З., Добрин А.Г., Мишин Ю.С. Опыт эксплуатации телесистемы с комбинированным каналом связи. // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2011. Вып. 203. с. 5-10.
40. Чупров В.П., Бельков А.В., Мишин Ю.С., Шибанов С.Н. Результаты изучения затухания сигнала в электромагнитном канале связи. // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2011. Вып. 203. с. 11-16.
41. Чупров В.П., Гумеров М.М. Телесистема с электромагнитным каналом связи с постоянной синхронизацией. // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2011. Вып. 203. с. 26-28.
42. Молчанов А. А. Электромагнитный канал для передачи данных измерений в процессе бурения нефтегазовых скважин. // Геофизика. 2009. №1. с. 20-27.
43. Чупров В.П. Забойные телеметрические системы с электромагнитным каналом связи: этапы становления и развития. // Геофизика. 2009. №1. с. 28-31.
44. Кельберт М.Я., Сухов Ю.М. Вероятность и статистика в примерах и задачах. Т.3: Теория информации и кодирования. М.: МЦНМО, 2014.- 568 с.
45. Молчанов А.А., Морозов В.П., Дмитрюков Ю.Ю. Повышение дальности действия и помехоустойчивости беспроводного электрического канала связи. Прикладная геофизика, вып. 107, М.: Недра, 1983.
46. Шишкин О.П., Грачев Б.А. К теории гальванического канала связи с забоем на переменном токе. Изв. ВУЗов. Нефть и газ, 1962, №7, с.93-96.
47. Шишкин О.П., Грачев Б.А. О возможностях канала связи с забоем на переменном токе. Изв. ВУЗов. Нефть и газ, 1962, №6, с. 87-93.
48. Поиск путей повышения помехозащищённости забойных телеметрических систем. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций» Самара, СГАУ им. акад. С.П.Королёва - 10-12 мая 2011г., с.47-48.
49. Поиск путей повышения помехозащищённости забойных телеметрических систем. Материалы X Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», г. Самара, 11-17 сентября 2011г., с.58.
50. Горячкин О.В, Григоров И.В., Суханов Д.В., Хабаров Е.О. Пути повышения помехоустойчивости систем подземной радиосвязи сверхдлинноволнового диапазона // Материалы VII МНТК "Проблемы техники и технологий телекоммуникаций", 20-23 ноября 2006 - г.Самара: ПГАТИ.- 2006. - с.33-34.
51. Горячкин О.В., Григоров И.В., Петров О.А., Суханов Д.В., Хабаров Е.О. Некоторые особенности канала передачи информации в системах подземной радиосвязи сверхдлинноволнового диапазона // Радиолокация, навигация, связь: сборник научных трудов XIII МНТК, г. Воронеж, 17-19 апреля 2007. - Воронеж, 2007. - Т.2.- с.1197-1202.
52. Горячкин О.В., Григоров И.В., Петров О.А., Суханов Д.В., Хабаров Е.О. Возможные пути повышения эффективности бескабельных телеметрических забойных систем // Материалы VIII МНТК "Проблемы техники и технологий телекоммуникаций", Уфа, 26-28 ноября 2007. - с.230-234.
53. Горячкин О.В., Григоров И.В., Петров О.А., Суханов Д.В., Хабаров Е.О. Исследования путей повышения достоверности передачи данных в забойных телеметрических системах с электромагнитным каналом связи // Материалы XV РНК профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГАТИ. - г.Самара: ПГАТИ. - 2008. - С.28-29.
54. Суханов Д.В., Хабаров Е.О., Фомченко Я.Э. Декодирование турбо-решётчатых СКК при повышенной удельной скорости модуляции. Материалы XVIII РНК профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. - г.Самара: ПГУТИ. - 2011. - с.5.
55. Суханов Д.В., Хабаров Е.О., Фомченко Я.Э. Декодирование сигнальных последовательностей с турбо-решетчатой кодовой модуляцией в каналах с МСИ
Радиолокация, навигация, связь: сборник научных трудов XVII МНК, г. Воронеж, 12-14 апреля 2011. - Воронеж, 2011.
56. Петров О.А. Конспект лекций по курсу «Теория электрической связи». - 2011. Режим доступа: http://tors.psuti.ru/metod web/TC1 КошреС: 1екеп ро TES.pdf (дата обращения 16.02.2016).
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОМЕХ ЗТС, ЗАТРУДНЯЮЩИХ ПРИЁМ СИГНАЛА. ПРОГРАММА СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
Шумы, действующие в канале связи, можно охарактеризовать как трудно поддающиеся формализации. В этой связи в данном приложении приводятся наиболее характерные записи помех в виде:
a) краткое текстовое пояснение;
b) иллюстрация во временной области;
c) иллюстрация со спектром и гистограммой распределения отсчётов, "нулю" соответствует значение 128.
В тексте программы имеется функция вывода спектральной плотности на время-частотной плоскости.
1. Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м
Файл
05131704^8
Месторождение= Рославльское
Куст= Скважина
1
1052
Начало записи= 13.5.01 17:04:32
Окончание записи= 13.5.01 17:05:50
О 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Рисунок 1.
Рисунок 2.
2. Сварка
Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м Файл= 08071 150.б8
Месторождение= Лянторское Начало записи= 7.8.02 11:50:23 Окончание записи= 7.8.02 11:51:10
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Рисунок 3.
Рисунок 4.
3. Шум огромной амплитуды на всех антеннах (разные УСО) Сигнал УСО забойной телеметрической системы 7ТБ172М Файл= 11010115.б8
Месторождение= Западно-Асомкинское Куст= 6
Скважина= 136 Начало записи= 1.11.04 01:15:28 Окончание записи= 1.11.04 02:21:08 Частота= 5 Гц
11010115.58 220 |-,-1-,-
40-1-1-1-1-1-
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Рисунок 5.
Рисунок 6.
Для спектрального анализа использовалось окно Ханна:
Рисунок 7.
Тексты программ, формирующих приведённые иллюстрации: 1. СпеКТр_приМер.т
fd =fopen('05131704.S8'); fd2=fopen('08071150.S8'); fd3=fopen(' 11010115.s8');
x =fread( fd, 'uint8'); x2=fread(fd2, 'uint8'); x3=fread(fd3, 'uint8'); fclose(fd ); fclose(fd2); fclose(fd3); figure
plot(x(3700:end)) % неизвестное происхождение title('05131704 .S8') CneKTp( x, [-1 15] ) cKo7b3Rwee(x);
figure
plot(x2(1:3500)) % сварка title('08071150.S8') CneKTp(x2, [-1 25] ) cKo7b3Rwee(x2); figure
plot(x3(270000:272500)) % неизвестное происхождение title('11010115.s8') CneKTp(x3, [-1 15] ) cKo7b3Rwee(x3);
2. CneKTp.m function CneKTp(x, X)
[Pw, Fw]=my_welch(x, 512, 55, 101.7);
figure
subplot(1, 2, 1);
plot( Fw(1:end/4), Pw(1 :end/4) ) % , grid /2
set(gca, 'FontName', 'Arial Cyr', 'FontSize', 14);
set(gca, 'XLim', X )
Y=get(gca, 'YLim');
set(gca, 'YLim', [-(Y(2)/30) Y(2)] )
title('спектр');
xlabel('частота, Гц')
%ylabel('амплитуда')
subplot(1, 2, 2);
hist(x, 32)
set(gca, 'FontName', 'Arial Cyr', 'FontSize', 14); title('гистограмма')
3. my_welch.m function [Pw, Fw]=my_welch(x, D, nepeKpblTue, Fg) % реализациЯ спектроанализатора методом Уэлча % вызов: [Pw, Fw]=my_welch(x, 512, 55, 101.7); % x - вектор обрабатываемого сигнала % D - ширина окна % nepeKpblTue - в процентах % Fg - частота дискретизации, Гц
S=round(D*nepeKpbITue/100);
% S - ширина перекрывающихсЯ соседних отрезков сигнала U=0;
for ii=1 :D % цикл формирования оконной функции t=2*pi*(ii-D/2)/D;
w(ii)=0.5*(1+cos(t)); %% Окно Ханна U=U+w(ii)*w(ii); % весовой коэффициент end
N = length(x); % длина реализации
P=1; % к-во сдвигов
ii=D;
while ii<N P = P+1; ii = ii+(D-S); end
x=detrend(x,'constant'); % убираем постоянную составляющую x=[x',zeros(1,ii-N)]; % дополнение нулями последнего отрезка до целого Pw=zeros(1, D); for ii=0:P-1
X=abs(fft(x(ii*(D-S)+1:D+ii*(D-S)))); % БПФ Pxx=X.*X; % амплитудные коэффициенты Pw=Pw+(Pxx/ (U*D)); end
Pw=Pw/P;
Fw=0:Fg/D:Fg; Fw(end)=[]; % вектор значений частоты в соответствующих
точках
4. cKo7b3Rwee.m function cKo7b3Rwee(x)
D=512;
nepeKpbITue=5 5; Fg=101.7;
S=round(D *nep eKpblTue/100);
U=0;
for ii=1:D
t=2*pi*(ii-D/2)/D;
w(ii)=0.5*(1+cos(t)); %% Окно Ханна
U=U+w(ii)* w(ii);
end
N = length(x);
P=1; ii=D;
while ii<N P = P+1; ii = ii+(D-S); end P
x=detrend(x,'constant'); x=[x',zeros(1,ii-N)];
Fw=0:Fg/D:Fg; Fw(end)=[]; Pw_cKo7b3Kuu=zeros(P, D); for ii=0:P-1 X=abs(fft(x(ii*(D-S)+1:D+ii*(D-S)))); Pxx=X.*X;
Pw_cKo7b3Kuu(ii+1,: )=(Pxx/ (U* D)); end
figure
surfHndl=surf(Pw_cKo7b3Kuu(:,[(end/2)+1 :end 1:end/2])); shading interp
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ЗАПИСИ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СИГНАЛОВ С БУРОВОЙ. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
2683 м глубина по стволу, 2663 м точка замера Антенны - средняя и дальняя за обваловкой. Достоверность 6-8, программа версии 1.0.0.34
Импульсная помеха короткими всплесками синусоиды, средняя насыщающая АЦП помеха,
низкочастотные колебания уровня нуля приличной амплитуды.
В самом начале расхаживание бурового инструмента.
Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м
Файл= 07110500.б8
Месторождение= Мега
Куст= 22
Скважина= 541-2
Рейс= 4
Начало записи= 11.7.05 05:00:24 Окончание записи= 11.7.05 05:11:39 Частота= 2.5 Гц
2.
3163 м глубина по стволу, 3126 м точка замера
Сигнал УСО забойной телеметрической системы 7ТБ172М
Файл= 05100027.б8
Месторождение= Северо-Островное
Куст= 6
Скважина= 157
Рейс= 9
Начало записи= 10.5.05 00:27:01
Окончание записи= 10.5.05 00:38:21 Частота= 2.5 Гц
3.
2726 м, т.з. - 2706 м
Антенны средняя и дальняя за обваловкой.
Достоверность 5-8, программа версии 1.0.0.34
Включение после остановки на промывке. Достоверность СП=5.
Восстановление сигнала после пропадания.
Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м
Файл= 07111253.б8
Месторождение= Мега
Куст= 22
Скважина= 541-2
Рейс= 4
Начало записи= 11.7.05 12:53:51 Окончание записи= 11.7.05 12:58:32 Частота= 2.5 Гц
4.
Момент включения насоса, статика б12, б13.
В первой строке динамики бурильщик оторвался от забоя, далее тоже временные ухудшения достоверности и данных и СП с последующим их восстановлением.
Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м
Файл= 03141459.б8
Месторождение= Северно-островное
Куст= 6
Скважина= 146
Рейс= 5
Начало записи= 14.3.05 14:59:52
Окончание записи= 14.3.05 15:10:59 Частота= 5 Гц
5.
Сварка
Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м
Файл= 08071 150.б8
Месторождение= Лянторское
Начало записи= 7.8.02 11:50:23
Окончание записи= 7.8.02 11:51:10
6.
Помеха без циркуляции бурового раствора
Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м
Файл= 08131301 .б8
Месторождение= Лянторское
Начало записи= 13.8.02 13:01:51
Окончание записи= 13.8.02 13:03:27
7.
Сварка
Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м Файл= 08131526.б8
Месторождение= Лянторское Рейс= 75
Начало записи= 13.8.02 15:26:36 Окончание записи= 13.8.02 15:29:31
8.
Помеха, при которой направленное бурение невозможно Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м
Файл= 08131822.б8
Месторождение= Лянторское Начало записи= 13.8.02 18:22:59 Окончание записи= 13.8.02 18:24:18
9.
Помеха
Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м
Файл= 08132032.б8
Месторождение= Лянторское
Начало записи= 13.8.02 20:32:20
Окончание записи= 13.8.02 20:38:16
10.
Огромный шум на всех антеннах (разные УСО)
Сигнал УСО забойной телеметрической системы 7ТБ172М
Файл= 11010115.б8
Месторождение= Западно-Асомкинское
Начало записи= 1.11.04 01:15:28
Окончание записи= 1.11.04 02:21:08
Частота= 5 Гц
11.
Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м
Файл= 05131704.б8
Месторождение= Рославльское
Куст= 1
Скважина= 1052
Рейс= 10
Начало записи= 13.5.01 17:04:32 Окончание записи= 13.5.01 17:05:50
Ватьёганское месторождение. УСО №30 серое с Грибного м-р.
Сигнал УСО забойной телеметрической системы ЗТС-172м Файл= по1Бе.Б8
«УТВЕРЖДАЮ»
Генеральный директор
___000 «ТехГеоБур»
_ Сокирский Г.С.
2014г.
АКТ
Об использовании материалов диссертационной работы Суханова Д.В. на соискание учёной степени кандидата технических наук «Исследование возможности повышения достоверности передачи данных в забойных телеметрических системах с электромагнитным каналом связи»
Настоящим актом подтверждается, что результаты, полученные в диссертации в части рекомендаций по улучшению достоверности передачи данных забойной телеметрической системы внедрены в экспериментальный комплект аппаратуры в скважинных приборах «СП-690» и «СП-691».
Ведущий инженер
Дьякович В.Б.
АКТ
Об использовании материалов диссертационной работы Суханова Дмитрия Владимировича на соискание ученой степени кандидата технических наук «Исследования возможности повышения достоверности передачи данных в забойных телеметрических системах с электромагнитным каналом связи».
Комиссия в составе: декан факультета БТО, доцент, к.т.н. Ружников В.А.,
начальник УОУП, доцент, к.т.н, Кустова М.Н., зам. зав. каф. ТОРС, профессор, д.т.н. Хабаров Е.О.,
составила настоящий акт о том, что научные результаты, полученные в диссертации Суханова Дмитрия Владимировича в виде теоретических положений, расчетных методик, программного обеспечения обработки сигналов забойных телеметрических систем использованы:
1. При выполнении НИР «Глубина», выполненной ПГУТИ по заказу ООО «ТехГеоБур» в 2007 году;
2. В учебном процессе бакалавров по направлению «Радиотехника» на кафедре «Теоретические основы радиотехники и связи» ПГУТИ:
- в лабораторном практикуме по курсу «Радиотехнические системы»;
- для выполнения выпускных квалификационных работ.
Декан факультета БТО, доцент, к.т.н. . Ружников В.А.
Кустова М.Н. Хабаров Е.О.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.