СПОСОБ ПРИЕМА СКВАЖИННОЙ ИНФОРМАЦИИ В БИНАРНОМ КОДЕ Российский патент 2005 года по МПК G01S7/285 

Изобретение относится к буровой измерительной технике, в частности к средствам контроля забойных параметров при бурении и геофизических исследованиях скважины.

Известен способ приема информации, который реализован устройством, известном из а.с. № 1786498, кл. G 08 C 19/28, опубл. 1993 г.

Способ приема информации в бинарном коде основан на сравнении информационного сигнала с пороговым уровнем, который устанавливается с учетом необходимой помехоустойчивости. Если величина информационного сигнала меньше установленного порогового значения, то формируется “0”, если больше, то “1”. Таким образом, сигнал преобразуется в бинарный двоичный код, который в свою очередь анализируется на достоверность.

Недостатком этого способа является задание постоянного порога срабатывания без учета изменений уровня шума и амплитуды сигнала в процессе передачи информации.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу является способ для передачи информации, известный из устройства по а.с. № 1594581, кл. G 08 С 19/20, опубл. 1990 г., включающим передачу сигнала по линии связи к приемному устройству, которое осуществляет фильтрацию сигнала и шума фильтрами, выделение огибающей отфильтрованного сигнала и шума детектором, выделение полезного сигнала на фоне шумов по уровню, изменяющемуся в зависимости от уровня входного сигнала.

Недостаток этого способа заключается в недостаточной точности выделения полезного сигнала при сложной схеме реализации.

Целью изобретения является повышение точности выделения полезного сигнала на фоне шумов, путем коррекции порогового уровня в зависимости от амплитуды сигнала и шума, а также от соотношения амплитуд сигнала к шуму.

Поставленная цель достигается тем, что в способе приема скважинной информации в бинарном коде, включающем фильтрацию принимаемого сигнала с шумом, выделение огибающей отфильтрованного сигнала с шумом и выделение бинарного кода путем сравнения огибающей сигнала и шума с пороговым уровнем, непрерывно определяют функцию распределения вероятности амплитуды сигнала с шумом, определяют значение амплитуды сигнала с шумом, соответствующее минимуму на функции распределения вероятности и это значение принимают в качестве порогового уровня.

На чертеже представлены: на фиг.1 - структурная схема устройства, реализующего заявленный способ; на фиг.2 - эпюры сигналов, поясняющие работу устройства; на фиг.3 - функция распределения вероятности амплитуды сигнала с шумом.

Сущность заявленного способа заключается в определении порогового уровня по функции распределения вероятности амплитуды сигнала и шума.

Устройство, реализующее заявленный способ содержит: забойный блок 1, содержащий датчики 2 для измерения забойных параметров, модулятор 3 и подключенный к нему генератор 4. Забойный блок 1 через линию связи 5 соединен с приемным устройством 6, содержащим последовательно соединенные полосовой фильтр 7, детектор 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9 и вычислительный блок 10.

В забойном блоке 1 информация с датчиков забойных параметров 2 преобразуется в бинарный код (см. фиг.2а) и подается на модулятор 3, в котором бинарный код модулирует частоту f₀, поступающую с генератора 4 (см. фиг.2б). Модулированный бинарный сигнал по каналу связи 5 передается на приемное устройство 6. Сигнал при прохождении по каналу связи 5 зашумляется, изменяется длительность импульсов, появляется случайный сдвиг фазы. В приемном устройстве 6 модулированный бинарный сигнал с шумом (см. фиг.2в) поступает на полосовой фильтр 7, настроенный на несущую частоту f₀, который увеличивает отношение сигнал/шум (см. фиг.2г), далее на детекторе 8 выделяется огибающая сигнала и шума (см. фиг.2д), которая, пройдя через АЦП 9, подается на вычислительный блок 10, где для выделения бинарного кода устанавливают пороговый уровень, далее напряжение огибающей сигнала с шумом больше порогового уровня принимают за “1”, а меньше порогового уровня за “0”.

Среднее значение амплитуды сигнала и шума могут неконтролируемо изменяться в широких пределах и если при этом пороговый уровень не изменять, это может привести к ошибкам при приеме бинарного сигнала. Для автоматической настройки порогового уровня для текущих значений амплитуд сигнала с шумом в вычислительном блоке 10 строят функцию распределения вероятности амплитуды огибающей сигнала с шумом за определенное время (см. фиг.3). Функция распределения вероятности будет иметь два максимума, левый максимум представляет собой среднюю амплитуду шумов и образуется, когда полезный сигнал отсутствует, что соответствует “0” в бинарном коде, правый максимум представляет собой среднюю амплитуду огибающей сигнала с шумом и образуется, когда полезный сигнал присутствует, что соответствует “1” в бинарном коде. Значения максимумов и их положения на функции распределения могут меняться в зависимости от амплитуды сигнала и амплитуды шума, но между двумя этими максимумами всегда будет минимум, в котором вероятность шума наименьшая, т.е. количество ложных срабатываний наименьшее. Очевидно, что это значение амплитуды целесообразно принять за пороговый уровень.

Данный способ позволяет автоматически настраивать пороговый уровень для различных значений амплитуд сигнала с шумом, что очень важно для бесперебойного приема информации из глубоких скважин по длинным линиям с большим уровнем широкополосных помех, как в канале связи, так и на поверхности, в частности на буровых.

Изобретение относится к области буровой измерительной техники и может использоваться в качестве средства контроля забойных параметров. Технический результат - повышение точности выделения полезного сигнала на уровне шумов достигается путем коррекции порогового уровня в зависимости от амплитуды сигнала и шума, а также от соотношения амплитуд сигнала и шума. Для этого непрерывно определяют функцию распределения вероятности амплитуды сигнала с шумом, определяют по ней значение амплитуды сигнала с шумом, соответствующее минимуму этой функции, которое и принимают в качестве порогового уровня. Это позволяет автоматически настраивать пороговый уровень для различных амплитуд сигнала и шума, что важно для бесперебойного приема информации из глубоких скважин по длинным линиям связи с большим уровнем широкополосных помех. 3 ил.

Способ приема скважинной информации в бинарном коде, включающий фильтрацию принимаемого сигнала с шумом, выделение огибающей отфильтрованного сигнала с шумом, выделение бинарного кода путем сравнения огибающей сигнала с шумом с пороговым уровнем, отличающийся тем, что непрерывно определяют функцию распределения вероятности амплитуды сигнала с шумом, определяют значение амплитуды сигнала с шумом, соответствующее минимуму на функции распределения вероятности, и это значение принимают в качестве порогового уровня.