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随钻测量系统(MWD)通信模块设计与DSP实现

作 者: 王安玉
导 师: 黄本雄
学 校: 华中科技大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 无线随钻测量 哈达玛码 数字处理器
分类号: TN911.72
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


随钻测量MWD(Measurement While Drilling)一般指钻井工程参数如井斜角、方位角和工具面角等测量参数,在钻井过程中用数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理。所测得的数据在满足实时性要求的同时,还必须具有一定的精度。除了改进工艺设备,提高传感器测量精度外,利用现代数字信号处理技术,对测得的数据进行相应的处理,如滤波,编码等,然后以符合矿层信道特性的传输方式传达地面监控计算机进行相应的解读和控制。对所测参数如井斜角、方位角和工具面角的分析表明,这些角度在一定范围内,是有限集合,因此可以对采集到的数据进行一定长度的量化处理,然后进行信道纠错编码,以提高数据的可靠性。自Jacques Hadamard于1893年提出Hadamard码后,人们在投入极大热情研究这种有趣的码的各种性质如存在性及矩阵的秩的问题时,也因其良好的正交性及较大的汉明距离等特性被广泛地应用于语音、图像、通信、卫星和地球物理学等各个领域的数字信号处理过程中。Hadamard码适用于有限数据的编码,然后将编码数据以MSK方式调制以后通过电磁在地层中将数据发送,在地面接收端,通过一定的解码方式可以获得较高的数据可靠性,并介绍了对于Hadamard的一些扩展特性的研究。在系统实现时,通信模块选用TI的以SM320F28335为核心的芯片,集成DSP、SRAM、ADC、DA及各种工业控制总路线以及电机控制接口,以SEED-XDS510PLUS为仿真接口,在此平台上用C2000 DSP的C语言编写系统软件,在CCS 3.3调试环境下来进行数据的接收、编码和调制。同时在PC上设计了基于VC 6.0的上层接收系统,完成整个系统在DSP上的实现。同时,由于本系统是商用系统,在完成实验室实现的同时,还在长沙某油田进行了现场测试,效果不错。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 研究背景简介  9-13
  1.2 通信系统简介  13-16
  1.3 设计思想和主要任务  16
  1.4 本章小结  16-18
2 MWD 系统的信道纠错编码  18-27
  2.1 编码方式的性能比较  18-23
  2.2 HADAMARD 码的特性研究  23-27
  2.3 本章小结  27
3 MWD 系统的信号调制  27-39
  3.1 曼彻斯特码与MSK 调制的性能分析  28-34
  3.2 MSK 的调制与解调  34-38
  3.3 本章小结  38-39
4 MWD 通信模块的仿真与实现  39-49
  4.1 SM320F28335 结构简介  39-44
  4.2 系统测试结果  44-48
  4.3 本章小结  48-49
5 全文总结与展望  49-51
  5.1 全文总结  49-50
  5.2 展望  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-55

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理 > 数字信号处理
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