基于小波变换的随钻测量ppm调制信号解码算法
【技术领域】
[OOOU 本发明设及一种PPM信号解码算法，尤其设及一种基于小波变换的随钻测量PPM 调制信号解码算法。
【背景技术】
[0002] 小波变换（wavelettransform,WT)是一种新的变换分析方法，它继承和发展了短 时傅立叶变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点，能够提供一个 随频率改变的"时间-频率"窗口，是进行信号时频分析和处理的理想工具。它的主要特点 是通过变换能够充分突出问题某些方面的特征，能对时间（空间）频率的局部化分析，通过 伸缩平移运算对信号（函数）逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率 细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了Fourier变 换的困难问题，成为继化urier变换W来在科学方法上的重大突破。
[000引随钻测量MWD(Measurement While Drilling)是指钻机在钻进的同时连续不断地 检测有关钻孔或钻头的信息；
[0004] PPM调制是通信中常用的通信方式，其通过脉冲的相对位置对数据进行编码，要对 之进行解调需要得到精确的脉冲位置。
[0005] 本专利创造性的将小波变换应用于随钻测量PPM信号的解码，克服了现有技术在 随钻测量中的信号传输通信的误差缺陷。
【发明内容】
[0006] 为了克服W上技术缺陷，本发明提供一种基于小波变换的随钻测量PPM调制信号 解码算法，使信号传输具有很高的精确度及抗噪性。
[0007] 本发明采用的技术方案如下：一种基于小波变换的随钻测量PPM调制信号解码算 法，包括W下步骤：
[0008] (1)记PPM调制脉冲宽度为2T，设小波尺度a= 3T，对信号S进行连续小波变换， 得到小波变换系数序列|CWT(a，T)I;
[0009] (2)设置初始阔值TH= 0,查找局部极值的窗长win= 8T，查找第一个极值点P1 ;
[0010] (3)设阔值为前一个极值大小的1/3,即T化+1 =VPn/3(VPn为第n个极值点的 值），查找下个极值点化+1，定位脉冲跳变点，寻找同步头；
[0011] (4)找到同步头后，根据同步头极值平均值的1/2为阔值，即化date= mean(VPs) /2,定位脉冲跳变，并W同步头为初始参考点，对数据区进行解码；
[0012] (5)W前一个已解码数据位置点为新的参考点对后续数据进行解码；
[0013] (6)此帖解码结束后跳至第S步，重新查找同步头，解调信号，直至信号结束。
[0014] 本发明所带来的技术效果是，本专利创造性的将小波变换应用于随钻测量PPM调 制信号的解码，克服了现有技术在随钻测量中的信号传输通信的误差缺陷，使信号传输具 有很高的精确度及抗噪性。
【附图说明】
[0015] 图1、图2为脉冲序列图。
[0016] 图3是采集到的通信信号示意图。
[0017] 图4为图3中信号的小波变换示意图。
[001引图5为本发明的算法流程图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图W及【具体实施方式】对本技术方案进行详细说明
[0020] 一种基于小波变换的随钻测量PPM调制信号解码算法，包括W下步骤：
[002U (1)记PPM调制脉冲宽度为2T，设小波尺度a= 3T，对信号S进行连续小波变换， 得到小波变换系数序列CWT(a，T);
[002引 （2)设置初始阔值TH= 0,查找局部极值的窗长win= 8T，查找第一个极值点P1 ;
[0023] (3)设阔值为前一个极值大小的1/3,即ran+l=VPn/3(VPn为第n个极值点的 值），查找下个极值点化+1，定位脉冲跳变点，寻找同步头；
[0024] (4)找到同步头后，根据同步头极值平均值的1/2为阔值，即化date= mean(VPs) /2,定位脉冲跳变，并W同步头为初始参考点，对数据区进行解码；
[0025] (5)W前一个已解码数据位置点为新的参考点对后续数据进行解码；
[0026] (6)此帖解码结束后跳至第S步，重新查找同步头，解调信号，直至信号结束。
[0027] 具体的，W PPM调制的Timebase编码为例，详细介绍解码方法；
[00測 1、PPM信号的TimeBase编码方法
[0029] PPM调制原理为用调制信号控制脉冲序列中各脉冲的相对位置（即相位），使各脉 冲的相对位置随调制信号变化。此时脉冲序列中脉冲的幅度和宽度均保持不变。
[0030] 在TimeBase2编码方法中，每个脉冲都被编码成一个从0-15的4位值（四位元 组）。脉冲在该个范围内所处的位置决定了它的数值。例如，在图1中，第一个脉冲的前沿 位于第2个时间段中，因此，四位元组1的值是2。同理，四位元组2的值是6,四位元组3 值为15 (F是十六进制记数法的符号），四位元组4的值是0。
[0031] 每个TimeBaseMPT信号的传输从相隔2个脉冲宽度的4个同步脉冲开始，如图2 所示。该就提供了一个独一无二的脉冲序列，该脉冲序列在剩下的数据传输中不会再出现。 在每个四位元组之间有5个时间段，确保在两个脉冲之间最少有4个时间段的空间。记时 间段的时长为T，脉冲的宽度为时间长度的二倍，即为2T。
[0032] 2、数字调制信号的小波变换
[0033] 设信号解析表达式为：
[0034] .、?（〇 =s(〇 + "(0 =i(f)e "(0
[00对其中，x(t)为复信号，s(t)为已调复信号，n(t)为加性高斯白噪声，为时隙载 频角频率，0。为时隙载频初始相位。W)为基带信号。
[0036] 对于PPM调制信号可W表示为：
[0037]
【主权项】
1. 一种基于小波变换的随钻测量PPM调制信号解码算法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 记PPM调制脉冲宽度为2T，设小波尺度a = 3T，对信号s进行连续小波变换，得到 小波变换系数序列CWT(a，τ ); (2) 设置初始阈值TH = 0,查找局部极值的窗长win = 8Τ，查找第一个极值点Pl ; (3) 设阈值为前一个极值大小的1/3,即THn+1 = VPn/3(其中VPn为第η个极值点的 值），查找下个极值点Ρη+1，定位脉冲跳变点，寻找同步头； (4) 找到同步头后，根据同步头极值平均值的1/2为阈值，即Thdate = mean (VPs)/2， 定位脉冲跳变，并以同步头为初始参考点，对数据区进行解码； (5) 以前一个已解码数据位置点为新的参考点对后续数据进行解码； (6) 此帧解码结束后跳至第三步，重新查找同步头，解调信号，直至信号结束。
2. 如权利要求1所述的解码算法，其特征在于，对信号s进行连续小波变换，得到小波 变换系数序列CWT(a，τ):
其中，s (t)为待测信号，Φ (t)为母小波函数，*表示共轭，a为尺度，τ为位移。
3. 如权利要求2所述的解码算法，其特征在于，对于母小波函数Φ (t):
【专利摘要】本发明公开了一种基于小波变换的随钻测量PPM调制信号解码算法:(1)记PPM调制脉冲宽度为2T，设小波尺度a＝3T，对信号s进行做连续小波变换；(2)设置初始阈值TH＝0，查找局部极值的窗长win＝8T，查找第一个极值点P1；(3)设阈值为前一个极值大小的1/3，查找下个极值点Pn+1，定位跳变点，寻找同步头；(4)找到同步头后，根据同步头极值平均值的1/2为阈值，定位脉冲跳变，并以同步头为初始参考点，对数据区进行解码；(5)以前一个已解码数据位置点为新的参考点对后续数据进行解码；(6)此帧解码结束后跳至第三步，重新查找同步头，解调信号，直至信号结束。本发明所带来的技术效果是，本发明克服了随钻测量中的信号传输通信的误差缺陷，使信号传输具有很高的精确度及抗噪性。
【IPC分类】H03K7-04
【公开号】CN104767504
【申请号】CN201510209144
【发明人】张廷斌, 李建, 丁洪超
【申请人】胜利油田华海石油科技有限责任公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月28日