【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及石油鉆井工程，尤其涉及一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼和傳輸方法、存儲介質和電子設備。
技術介紹
1、目前，隨鉆測井儀器一般使用泥漿脈沖器對需要上傳的數據進行編碼傳輸。泥漿脈沖器設有改變流通面積的機構，根據伯努利方程，流通面積的減小會導致鉆鋌內泥漿壓力增大，反之亦然。如果泥漿脈沖器按預定的編碼規則來改變流通面積，鉆鋌內泥漿的壓力就會得到相應的調制，形成有規律的壓力波。設置在地面管匯上的壓力傳感器可將采集到的壓力波送至計算機進行譯碼處理，解析出井下的數據，達到數據傳輸的目的。
2、隨著石油天然氣鉆井深度的增加，井下儀器的數據傳輸面臨信號衰減增大，干擾多，背景噪聲增加等諸多問題，而需要向地面傳輸的數據量卻在增加。現有的編碼技術多依靠脈沖位置調制進行編碼，速度慢，抗干擾能力差，造成鉆井作業期間不能及時獲取井下各類工程和地質參數，影響鉆井作業周期。為提升數據傳輸速度，降低誤碼率，現提出一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼和傳輸方法、存儲介質和電子設備，能夠解決現有數據傳輸技術速度慢，抗干擾能力差的問題。
2、本專利技術采用的技術方案為：
3、一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，
4、將所有數據轉化成四進制數并進行分組，每組數據包含16個四進制的碼元，末尾不足16個碼元就填0補齊；
5、每個碼元表示一個四進制數，傳輸時共占據5
6、每次傳輸25個碼元，其中前16個碼元為待傳輸的有效碼元，按4×4排列，后續9個碼元為校驗字；
7、其中前4個校驗字為它所在行的碼元的累加和除以4取余數，后續4個校驗字為它所在列的碼元的累加和除以4取余數，最后一個校驗字為前8個校驗字的累加和除以4取余數。
8、每個碼元攜帶2bit數據。
9、每次數據傳輸前，需發送8個頻率為2f的波為同步序列。
10、數據傳輸完成后接收端需進行校驗和糾錯，當每個分組25個碼元中只有一個傳輸錯誤時才進行糾錯。
11、若前16個碼元中有一個傳輸出錯，則出錯的碼元對應的行和列將校驗錯誤，據此可確定錯誤碼元的位置；設接收到的錯誤碼元為n，可依次嘗試用n-1、n+1、n+2替換n計算所在行和列的累加和除以4取余數，求得正確值；若中間8個校驗字中有一個傳輸出錯，則最后一個校驗字將校驗錯誤，無需糾錯。
12、s0：井下編碼單元接收到數據后，對數據中的碼元進行如權利要求1-5中任一項所述的基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法進行編碼，編碼后驅動脈沖器發送同步序列；
13、s1:對接收到的數據進行統計，當數據個數達到4個字節時，將這4個數據拆分成16個四進制數，存放為4行×4列的數組，每行為一個字節；
14、s2:計算每行的校驗字j行，校驗字j行等于它所在行的碼元的累加和除以4的余數；
15、s3:計算每列的校驗字j列，校驗字j列等于它所在列的碼元的累加和除以4的余數；
16、s4:計算以上8個校驗字的校驗字j總，校驗字j總等于以上8個校驗字的累加和除以4的余數；
17、s5:將以上25個數據拼接成一個數組，前16個數據為待傳輸的有效碼元，有效碼元后的4個數據為各行的校驗字j行，各行的校驗字后的4個數據為各列的檢驗字j列，最后1個數據為前8個校驗字的校驗字j總；
18、s6:按照步驟s5的排列方式，驅動脈沖器依次發送25個四進制數據；
19、重復步驟s1～s6，直到待發送數據傳輸完畢；
20、s7：解碼單元對接收到數據進行解碼處理。
21、所述的步驟s7具體包括如下步驟：
22、s71：壓力傳感器采集表示鉆鋌泥漿壓力的電壓信號，進入帶通濾波器進行信號預處理；
23、s72：壓力信號送入模數轉換器，轉化成數字信號，然后送入計算機cpu交由解碼程序處理；
24、s73：解碼程序根據設置的波形周期讀取數據，若檢出8個頻率為2f的波，標記為同步序列，并開始讀取數據解析碼元，否則繼續搜索同步序列；
25、s74：解碼程序根據設置的波形周期讀取數據，從5個時間片周期內解析出4個波，幅值最高的波起始位置記為n，對應的四進制編碼為n；
26、s75：解碼程序按照步驟s73：連續解析讀取25個碼元數據，組成一個數組；
27、s76：數組的前16個數據按4×4排列，解碼程序計算此16個數據每行和每列的校驗值，即所在行或列的碼元的累加和除以4的余數；
28、s77：計算8個校驗值的校驗值，作為最后一個校驗值；
29、s78：分別比對計算得到的9個校驗值和解析波形得到的9個校驗值是否相等，若前8個校驗值中有2個校驗錯誤，說明有一個有效數據傳輸錯誤，根據對應的行和列得知哪個數據出錯，然后進入到下一步進行糾錯；若前8個校驗值中有1個校驗錯誤且最后一個數據校驗錯誤，說明有效數據沒有傳輸錯誤，只是校驗位傳輸錯誤，無需糾錯；最后一個數據校驗錯誤也無需糾錯；其他情況說明可能不止一個數據傳輸錯誤；
30、s79：依次嘗試用n-1、n+1、n+2替換n計算所在行和列的累加和除以4取余數，校驗正確的值即是n的正確值；
31、s80：重復步驟s73～s78，依次解碼剩余的數據。
32、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述的計算機程序被處理器執行時，使所述計算機可讀存儲介質所在設備執行如上所述的編碼方法、如上所述的基于泥漿壓力波頻率調制的數據傳輸方法的至少一種。
33、一種電子設備，包括：存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有可在所述處理器上運行的程序，所述處理器執行所述程序時實現如如上所述的編碼方法、如如上所述的基于泥漿壓力波頻率調制的數據傳輸方法的至少一種。
34、本專利技術基于泥漿壓力波頻率調制的方式進行編碼，由于載波頻率固定，可使用帶通濾波器對波形進行預處理，有效濾除其他頻率的雜波干擾；而且，每個碼元占據的時間相等，解碼時只需對比這段時間內4個波形的幅值即可得到所表示的碼元，抗干擾能力有了明顯的提升；進一步的，每個碼元攜帶2bit數據，一定程度上提升了波特率；最后，利用分組傳輸數據，在接收端便于進行校驗和糾錯，當每組數據只有一個傳輸錯誤時，可對傳輸錯誤的數據進行糾錯。綜上，所述編碼是一種基于頻率調制的抗干擾能力強、波特率較高和具備一定糾錯能力的編碼技術，有利于提升井下數據傳輸速度，縮短鉆井作業周期。
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1.一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，其特征在于：每個碼元攜帶2bit數據。
3.根據權利要求1所述的一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，其特征在于：每次數據傳輸前，需發送8個頻率為2f的波為同步序列。
4.根據權利要求3所述的一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，其特征在于：數據傳輸完成后接收端需進行校驗和糾錯，當每個分組25個碼元中只有一個傳輸錯誤時才進行糾錯。
5.根據權利要求4所述的一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，其特征在于：若前16個碼元中有一個傳輸出錯，則出錯的碼元對應的行和列將校驗錯誤，據此可確定錯誤碼元的位置；設接收到的錯誤碼元為n，可依次嘗試用n-1、n+1、n+2替換n計算所在行和列的累加和除以4取余數，求得正確值；若中間8個校驗字中有一個傳輸出錯，則最后一個校驗字將校驗錯誤，無需糾錯。
6.一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據傳輸方法，其特征在于：包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述
8.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述的計算機程序被處理器執行時，使所述計算機可讀存儲介質所在設備執行權利要求1-5任意一項所述的編碼方法、如權利要求6-7任意一項所述的基于泥漿壓力波頻率調制的數據傳輸方法的至少一種。
9.一種電子設備，其特征在于，包括：存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有可在所述處理器上運行的程序，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-5任意一項所述的編碼方法、如權利要求6-7任意一項所述的基于泥漿壓力波頻率調制的數據傳輸方法的至少一種。
...【技術特征摘要】
1.一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，其特征在于：每個碼元攜帶2bit數據。
3.根據權利要求1所述的一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，其特征在于：每次數據傳輸前，需發送8個頻率為2f的波為同步序列。
4.根據權利要求3所述的一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，其特征在于：數據傳輸完成后接收端需進行校驗和糾錯，當每個分組25個碼元中只有一個傳輸錯誤時才進行糾錯。
5.根據權利要求4所述的一種基于泥漿壓力波頻率調制的數據編碼方法，其特征在于：若前16個碼元中有一個傳輸出錯，則出錯的碼元對應的行和列將校驗錯誤，據此可確定錯誤碼元的位置；設接收到的錯誤碼元為n，可依次嘗試用n-1、n+1、n+2替換n計算所在行和列的累加和除以4取余數，求得正確值...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉文濤，劉志輝，劉光林，王軍偉，李充，李氈紅，常江濤，楊昊，張延園，王晨，
申請(專利權)人：鄭州士奇測控技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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