CN101783714A - 一种获取传输数据的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获取传输数据的方法及装置，用以解决现有技术中获取井下参数数据准确性差的问题。该方法包括接收端将接收到的第一信号，与本地产生的第二信号进行相关运算，其中所述第一信号由标识信号和数据组成，第二信号由多个标识信号组成；根据所述相关运算的结果确定所述第一信号中标识信号的位置，根据所述标识信号的位置确定接收所述第一信号的时间；根据接收所述第一信号的时间获取所述第一信号中的数据。如本发明提出的方案，可以有效提高获取发送端传输的数据的准确性，从而可以准确的获取井下参数数据。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种获取油井井下无线传输数据的方法及装置。
背景技术
目前，油井井下数据的采集主要通过放置在井下的测量仪器来实现，当测量仪器采集到井下的参数时，例如井温、井压等参数，并将采集到的该压力或温度参数转化为电信号，再将该电信号通过有缆的方式发送到井上以便工作人员了解井下情况。而有缆方式的测试仪器成本高，放置难度大，容易产生缠绕等问题。
而现有技术中，井下参数转换成的电信号在传输时，需要先进行电-声转换，即转换成纵向声波信号，再通过油套管由下向上传输，而每两个油套管之间通过油管接箍连接到一起。当电信号在通过油管接箍或其他障碍物时，由于油管接箍或其他障碍物对声波信号反射的影响，使信号的传输路径增加，从而影响接收端的信号接收产生多径效应。如图1所示，当信号从发送端向接收端传输时，当遇到障碍物1时，在原传输路径1的基础上增加传输路径2，并且在传输路径2遇到障碍物2时，其传输方向增加传输路径3，接收端接收到通过传输路径1传输的信号以及通过传输路径2、3传输的信号。因此，在接收端接收到的信号强度，将会由折射波和反射波合成。
多径效应会引起信号衰落。各条路径的长度会随时间而变化，故到达接收端的各分量场之间的相位关系也是随时间而变化的。这些分量场的随机干涉，形成总的接收场的衰落。从而影响到接收端接收信号的准确性，进而使接收端不能准确的获取发送端发送的信号。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种获取传输数据的方法及装置，用以解决现有技术中获取油井井下参数数据准确性低的问题。
本发明实施例提供的一种获取传输数据的方法，包括：
接收端将接收到的第一信号，与本地产生的第二信号进行相关运算，其中所述第一信号由标识信号和数据组成，第二信号由多个标识信号组成；
根据所述相关运算的结果确定所述第一信号中标识信号的位置，根据所述标识信号的位置确定接收所述第一信号的时间；
根据接收所述第一信号的时间获取所述第一信号中的数据。
本发明实施例提供的一种获取传输数据的装置，包括：
计算模块，用于将接收到的第一信号，与本地产生的第二信号进行相关运算，其中所述第一信号由标识信号和数据组成，第二信号由多个标识信号组成；
位置确定模块，用于根据所述相关运算的结果确定所述第一信号中标识信号的位置，根据所述标识信号的位置确定接收所述第一信号的时间；
数据获取模块，用于根据接收所述第一信号的时间获取所述第一信号中的数据。
本发明实施例提供的获取传输数据的方法，通过将本地产生的含有标识信号的信号与接收到的信号进行相关运算，根据相关运算的结果确定接收发送端发送的数据信号时间，从而实现准确获取发送端发送的数据信号。采用本发明实施例提供的获取传输数据的方法，可以有效提高获取发送端传输的数据的准确性，从而可以准确的获取井下参数数据。
附图说明
图1为现有技术中数据传输产生多径效应的示意图；
图2为本发明实施例提供的数据传输方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的数据帧结构图；
图4为本发明实施例提供的每个数据帧结构图；
图5为本发明实施例提供的接收端产生的信号频谱图；
图6为本发明实施例提供的接收端产生的信号与发送端发送的信号相关运算结果图；
图7为本发明实施例提供的数据传输装置的结构图。
具体实施方式
在本发明实施例中为了有效的提高获取传输的油井井下参数数据的准确性，将井下参数数据数字化，并在接收端接收到的信号中根据相关运算，确定发送信号发送的时间从而准确接收并还原井下参数数据，如图2所示，本发明实施例提供的数据传输方法流程图，具体包括以下步骤：
S201：接收端将接收到的第一信号，与本地产生的第二信号进行相关运算，其中，其中所述第一信号由标识信号和数据组成，第二信号由多个标识信号组成。
接收端本地产生的第二信号为持续信号。接收端接收到的第一信号包括：干扰信号或发送端发送的包括井下参数的信号。当该第一信号为发送端发送的包括井下参数的信号时，该第一信号中包括标识信号部分和数据信号部分。
S202：根据所述相关运算的结果确定所述第一信号中标识信号的位置，根据所述标识信号的位置确定接收所述第一信号的时间。
S203：根据接收所述第一信号的时间获取所述第一信号中的数据。
下面结合说明书附图，对本发明进行详细说明。
在本发明实施例中，为了有效的利用频宽，提高频宽的利用率，采用全数字数据传输的方式。
当传感器采集到井下的参数数据，并将该参数数据转变为相应的电信号。该参数数据包括井下的压力数据以及井下温度数据等。将转变后得到的电信号变换为数字信号时，可以在调频时使用设置的随机码字-频谱字典的对应关系表，确定不同的码字与调制频率之间的关系，从而可以有效增强数据传输过程中的安全性。
在本发明实施例中，经调频后得到的数字信号以帧为单位，其中，每帧中至少包括：标识信号和数据信号，其中标识信号可以为同步头子帧，该同步头子帧可以为线性调频信号。在每帧中还可以包括空闲子帧部分。
同时在本发明实施例中，为了有效地识别出发送端发送的第一信号中标识信号的位置，即同步头子帧的位置，以便于有效地获取包含井下参数数据信息的数据子帧部分，该同步头子帧部分可以采用预先设置的信号，例如该同步头部分的信号可以线性调频信号，例如为其中A为幅度值，
为初始相位，a为线性调频的斜率，b为起始频率，t为时间。
图3为本发明实施例提供的一种数据帧的结构图。其中，每一帧包括同步头子帧部分、数据子帧部分以及空闲帧子帧部分。当然在具体实现时，每帧中也可以只包括同步头子帧部分以及数据子帧部分。
在本发明实施例中，可以将每帧划分为多个子帧，图4为本发明实施例提供的一种帧结构，在图4所示的帧结构中每一帧为一秒，将每帧以50毫秒为间隔化划分为20个子帧的结构图。其中在该图4所示的帧结构图中，前3个子帧为同步头子帧部分，第4到第19个子帧为数字子帧部分，第20子帧为空闲子帧。当然，也可以采用其他的帧结构，并且同步头子帧的位置也可以任意选择，只要保证每个数据帧中包括同步头子帧部分和数据子帧部分即可。
为了实现在接收端接收到的信号中准确的判断出是否为所需的发送端发送的包括井下参数数据的信号。在本发明实施例中，在接收端持续产生与发送端发送的第一信号中同步头子帧部分相同的标识信号。例如当发送端发送的第一信号为图4所示的帧结构，则在接收端的本地将产生由标识信号同步头子帧部分组成的数据帧，其中每帧的长度为50毫秒。图5为接收端本地产生的信号频谱图。并且接收端可以一直处于接收信号的状态，或者设置发送端发送信号的时间间隔，在接收端可以根据该时间间隔设置本地产生的信号的时间长度。例如，当发送端每天10点和15点各发送一次包含井下参数数据的第一信号时，可以控制接收端在10点和15点的前后5分钟内在本地产生第二信号，并根据接收的第一信号与本地产生的第二信号进行相关运算，其他时间发送端和接收端都处于低功耗休眠状态。采用该方法可以有效延长发送端和接收端的使用时间，延长其使用寿命。
由于，当接收端处于接收信号的状态时，很多干扰信号都可以通过油套管进行传输，因此，当接收端将接收到的第一信号与本地产生的由同步头组成的第二信号进行相关运算时，可以设置相关运算的幅值阈值，将小于该幅值阈值的接收端接收的第一信号判断为干扰信号。
当发送端采集到井下参数数据，并将该参数数据转化为满足条件的第一信号后，即包括标识信号和数据信号的第一信号，发送端将该转化后的第一信号向井上接收端发送。当接收端接收到发送端发送的第一信号后，将本地产生的第二信号与接收到的发送端发送的第二信号进行相关运算。
其中，当发送端采集到的参数数据转化为电信号时，并将该电信号调频成为满足条件的第一信号F(x)后，其中，F(x)＝a×t+b，为发送端的随时间变化的频率，a和b是与数据传输的信道相关的参数，其中a、b都为大于零的实数，不同的信道采用的a、b参数不同，例如可以采用参数a、b的值分别为2400Hz/s，600Hz。在接收端将得到的第一信号y进行快速傅立叶变换(Fast FourierTransformation，FFT)，得到发送端发送的第一信号对应的Y信号。接收端在本地产生的第二信号为z，其中，z与发送端的第一信号y相同，接收端将本地产生的第二信号z进行FFT变换，得到信号Z。在接收端计算变换得到的信号Z的共轭，计算Z的共轭与接收端接收到的发送端发送的第一信号对应的Y的乘积M，将M进行快速傅立叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transformation，IFFT)得到的发送端发送的数据信号与接收端产生的信号的相关数值。
在接收端按照每个发送端发送的第一信号的长度，可以按照该第一信号对应的时间长度作为一个周期，将每个周期按照时间顺序等分为多个点，其中每个点对应一个时间值。根据相关计算的结果，判断在哪个点相关运算的幅值出现最大值，其中该相关运算的幅度首次出现最大值的位置即为发送端发送的第一信号的首个同步头子帧的位置。根据该同步头子帧的位置以及发送端发送的数据信号的长度即可准确判断发送端发送的第一信号的时间，根据该时间实现对对发送端发送的第一信号的准确接收，并可以实现将该第一信号进行分割、解码处理后还原为井下的参数数据。当然，为了减小计算量，可以将每个周期划分为两个半周期。或者也可以将每个周期划分多个子周期，例如划分为3个子周期、或四个子周期等。
图6为本发明实施例中将发送端发送的第一信号与接收端产生的第二信号相关运算的结果图。在图6中横坐标为每个周期内的点数，与每个时间对应，纵坐标为相关运算的幅度值。将一个周期划分为8192个点，并且可以在每半个周期内，将接收到的第一信号以及本地产生的第二信号进行相关运算。在横坐标为1024时，纵坐标出现最大值该最大值为491.1。因此，可以判断在该周期内接收端接收到发送端发送的第一信号，并且该第一信号的第一个同步头的位置为1024点的位置，并且该相关运算的幅度最大值出现在前半个周期。因此，可以判断发送端发送的第一信号超前本地产生的第二信号，并且超前的时间可以根据该第一个同步头的位置确定，即1024个点对应的时间长度，因此，将本地产生的第二信号提前1024点对应的时间长度来接收发送端发送的第一信号，即可实现对发送端发送第一信号的正确接收。
同时，在本发明实施例中，由于数据信号通过油套管传输，当遇到障碍物时，通过多条路径传输达到接收端，因为，由直射方式进行传输的信号强度较大，从而也可以通过上述获取发送数据的方法，正确的判断接收通过直射方式传输的信号，进而正确的接收发送数据信号，可以实现将该接收到的信号解码、还原出原始井下参数数据。
如图7所示，本发明实施例提供了一种获取传输数据的装置，包括：
计算判断模块71，用于将接收到的第一信号，与本地产生的第二信号进行相关运算，其中所述第一信号由标识信号和数据组成，第二信号由多个标识信号组成；
位置确定模块72，用于根据所述相关运算的结果确定所述第一信号中标识信号的位置，根据所述标识信号的位置确定接收所述第一信号的时间；
数据获取模块73，用于根据接收所述第一信号的时间获取所述第一信号中的数据。
本发明实施例提供的获取传输数据的方法，通过将本地产生的含有标识信号的信号与接收到的信号进行相关运算，根据相关运算的结果确定接收发送端发送的数据信号时间，从而实现准确获取发送端发送的数据信号。采用本发明实施例提供的获取传输数据的方法，可以有效提高获取发送端传输的数据的准确性，从而可以准确的获取井下参数数据。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种获取传输数据的方法，其特征在于，包括：
接收端将接收到的第一信号，与本地产生的第二信号进行相关运算，其中所述第一信号由标识信号和数据组成，第二信号由多个标识信号组成；
根据所述相关运算的结果确定所述第一信号中标识信号的位置，根据所述标识信号的位置确定接收所述第一信号的时间；
根据接收所述第一信号的时间获取所述第一信号中的数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信号还包括干扰信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收端将接收到的第一信号，与本地产生的第二信号进行相关运算包括：
接收端将接收到的第一信号进行快速傅立叶变换，得到第三信号；
将接收端本地产生的第二信号进行快速傅立叶变换，得到第四信号；
根据所述第三信号及所述第四信号，确定发送端发送的第一信号与接收端产生的第二信号的相关数值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第三信号及所述第四信号，确定发送端发送的第一信号与接收端产生的第二信号的相关数值包括：
根据所述第三信号及所述第四信号的共轭，确定乘积值；
将所述乘积值进行快速傅立叶逆变换，得到发送端发送的第一信号与接收端产生的第二信号的相关数值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识信号为线性调频信号。
6.一种获取传输数据的装置，其特征在于，
计算模块，用于将接收到的第一信号，与本地产生的第二信号进行相关运算，其中所述第一信号由标识信号和数据组成，第二信号由多个标识信号组成；
位置确定模块，用于根据所述相关运算的结果确定所述第一信号中标识信号的位置，根据所述标识信号的位置确定接收所述第一信号的时间；
数据获取模块，用于根据接收所述第一信号的时间获取所述第一信号中的数据。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：
第一计算单元，用于将接收到的第一信号进行快速傅立叶变换，得到第三信号，并将本地产生的第二信号进行快速傅立叶变换，得到第四信号；
第二计算单元，用于根据所述第三信号及所述第四信号，确定发送端发送的第一信号与接收端产生的第二信号的相关数值。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元包括：
第一计算子单元，用于根据所述第三信号及所述第四信号的共轭，确定乘积值；
第二计算子单元，用于将所述乘积值进行快速傅立叶逆变换，得到发送端发送的第一信号与接收端产生的第二信号的相关数值。
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| CN103473913A (zh) * | 2013-09-22 | 2013-12-25 | 北京工业大学 | 一种智能采油系统使用的数据无线传输方法 |
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