CN113846965A - 一种用于控制井下导向工具的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于控制井下导向工具的系统，包括：地面装置，其用于根据泥浆脉冲信号得到姿态信息，基于此，确定当前井下翼肋需要产生的合力信息，而后将该信息通过流量变化方式传输至井下；姿态测量短节，其用于测量导向工具的姿态信息；中控短节，其用于将姿态信息耦合于脉冲电源；发电及信号传输短节，其用于按照脉冲电源工作并生成含有姿态信息的泥浆脉冲信号，以及接收合力信息，通过将合力信息耦合于短节电源，从而实现各短节的供电及合力信息的井下传输；导向短节，其用于接收并分解合力信息，生成多个分力信号，以控制各翼肋按照指定分力伸出，完成当前导向控制。本发明控制系统复杂程度低、功耗小、效率高，提高了系统的稳定性。

Description

一种用于控制井下导向工具的系统

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井技术领域，具体地说，是涉及一种用于控制井下导向工具的系统。

背景技术

旋转导向系统越来越广泛的应用在大位移井、水平井、大斜度井等复杂工艺井的勘探开发过程中，其钻井速度快、钻出的井眼圆滑、钻井成本低。

目前，常见的旋转导向系统多是推靠式旋转导向系统，这种旋转导向系统结构简单、控制方便、可靠性高，其控制原理是通过控制翼肋推靠井壁，使钻头指向预定钻井轨迹的方向，实现导向。现有技术中，比较成熟的旋转导向系统的原理的控制系统稳定，带有三个翼肋，每个翼肋都由一套独立的液压系统控制，推靠力可控。

虽然，现有的旋转导向系统多数已经成功下井，但离商业化应用还有一段距离，主要原因是仪器井下工作稳定性较差。更进一步地说，现有旋转导向系统，在下井时可能出现翼肋不按地面指令伸缩、推靠力不足、信号上下传失灵等问题，导致这些问题的原因在于仪器中各功能模块之间的电能及信号传输不稳定、电能及信号噪声大、衰减严重等等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于控制井下导向工具的系统，所述系统包括：地面装置，其用于接收并解析泥浆脉冲信号，得到当前姿态信息，基于此，确定当前井下翼肋需要产生的合力信息，而后将所述合力信息通过流量变化方式传输至井下；以及井下装置，其中，所述井下装置，包含：姿态测量短节，其用于测量井下导向工具的姿态信息；中控短节，其用于将所述姿态信息耦合于脉冲电源；发电及信号传输短节，其用于按照所述脉冲电源工作并生成含有所述姿态信息的所述泥浆脉冲信号，以及接收从地面传输的所述合力信息，并通过将所述合力信息耦合于短节电源，同时实现各短节的供电和所述合力信息的井下传输；导向短节，其用于通过所述中控短节接收所述合力信息，并将所述合力信息分解为多个分力信号，以控制各翼肋按照指定分力伸出，完成当前导向控制。

优选地，所述井下装置，还包括：位于所述中控短节与所述导向短节之间的柔性短节，用于实现所述导向短节的旋转轴段与所述中控短节之间的柔性连接。

优选地，所述发电及信号传输短节与所述中控短节连接，包括：涡轮发电机，其用于将所述合力信息转换为相应的转速信号，并将所述转速信号耦合于发电机三相交流电源信号中，以使得所述中控短节根据所述发电机三相交流电源信号生成为井下各短节供电的第一电源，并同时向所述中控短节传输含有所述合力信息的所述转速信号；脉冲器，其用于根据所述脉冲电源控制其自身动作，并生成含有所述姿态信息的所述泥浆脉冲信号，以使得所述姿态信息通过电压变化方式传输至所述地面装置。

优选地，所述井下装置，还包括：电能总线，其用于从所述中控短节获取所述第一电源，并将该电源信号传输至各短节内的电压转换电路，以为各短节内部控制电路供电；信号总线，其用于通过分时复用方式，从所述姿态测量短节向所述中控短节发送满足预设频率的所述姿态信息、和从所述中控短节向所述导向短节发送满足所述预设频率的所述合力信息。

优选地，所述姿态测量短节，包括：所述姿态短节总线通信电路，其用于通过解调处理单元构成为从所述中控短节向所述姿态短节控制器进行信息传输的通道电路，以及依次通过滤波放大处理单元和调制处理单元构成为从所述姿态短节控制器向所述中控短节进行信息传输的通道电路；所述姿态短节控制器，其用于获取从所述信号总线发送的传输信息，在识别到当前传输信息与自身相关时，将最新采集到的所述姿态信息与中控短节标志位结合后，生成新的传输信息，将所述新的传输信息输送至所述信号总线上，以被所述中控短节获取；所述三轴加速度计，其用于实时采集所述姿态信息。

优选地，所述中控短节，包括：中控短节整流电路，其用于对所述发电机三相交流电源信号进行识别，生成所述第一电源和所述转速信号；中控短节控制器通信电路，其用于依次滤波放大处理单元和模数转换单元构成为从所述中控短节整流电路向中控短节控制器进行信息传输的通道电路；所述中控短节控制器，其用于对从所述中控短节控制器通信电路传输的所述转速信号进行解析，得到所述合力信息并将所述合力信息加入导向短节标志位后，生成相应的传输信息，而后将当前所述传输信息通过中控短节总线通信电路发送至信号总线，以及接收并解析从所述中控短节总线通信电路发送的所述传输信息，在识别到当前传输信息与自身相关时，生成相应的所述姿态信息，进一步，生成含有所述姿态信息的脉冲器控制信号；所述中控短节总线通信电路，其用于依次通过数模转换单元和滤波放大处理单元构成为从所述中控短节控制器向所述信号总线进行信息传输的通道电路，以及依次通过滤波放大处理单元和解调处理单元构成为从所述信号总线向所述中控短节控制器进行信息传输的通道电路；脉冲器驱动电路，其分别与所述中控短节控制器和所述脉冲器连接，用于根据所述脉冲器控制信号生成所述脉冲电源。

优选地，所述导向短节，包括：旋转轴和非旋转套；磁机构，其通过电磁感应原理，实现所述旋转轴与所述非旋转套之间的电能及信号传递，其中，所述非旋转套内包含多个翼肋和用来控制各翼肋推出到指定位置的液压单元。

优选地，所述旋转轴，包括：旋转轴总线通信电路，其用于依次通过滤波放大处理单元和解调处理单元构成为从所述信号总线向所述旋转轴控制器进行信息传输的通道电路，以及依次通过数模转换单元和滤波放大处理单元构成为从所述旋转轴控制器向所述信号总线进行信息传输的通道电路；所述旋转轴控制器，其用于接收并解析从所述旋转轴总线通信电路传输过来的所述传输信息，在识别到当前传输信息与自身相关时，生成相应的所述合力信息，而后将当前所述合力信息通过旋转轴控制器通信电路和所述磁机构发送至所述非旋转套；所述旋转轴控制器通信电路，其分别与所述旋转轴控制器和所述磁机构连接，用于依次数模转换单元和整形放大处理单元构成为从所述旋转轴控制器向所述非旋转套进行信息传输的通道电路，以及依次整形放大处理单元、滤波处理单元和模数转换单元构成为从所述非旋转套向所述旋转轴控制器进行信息传输的通道电路；电源信号发生电路，其用于在所述旋转轴控制器的驱动下，将所述第一电源转换为交变信号，在经过整形放大处理后，通过所述磁机构将所述交变信号传输至所述非旋转套，以为所述非旋转套内各电路供电。

优选地，所述非旋转套，包括：非旋转套通信电路，其用于依次通过整形放大处理单元、滤波处理单元和模数转换单元构成为从所述旋转轴向非旋转套控制器进行信息传输的通道电路，以及依次通过数模转换单元和整形放大处理单元构成为从所述非旋转套控制器向所述旋转轴进行信息传输的通道电路；所述非旋转套控制器，其用于接收并解析从所述非旋转套通信电路传输过来的所述合力信息，转换为各所述液压单元对应的所述分力信息，而后将各所述分力信息发送至对应的所述液压单元，以对受控于相应液压单元的所述翼肋进行活动位置控制。

优选地，所述导向短节，其还用于收集用来控制当前各翼肋推出到指定位置的液压单元的状态监控信息，将所述状态监控信息经过所述中控短节和所述发电及信号传输短节，以电压变化方式传输至所述地面装置。

优选地，所述系统，还包括：所述中控短节，其还用于按照预设的时间间隔，向所述姿态测量短节发送姿态读取指令，以使得所述姿态测量短节在接收到该指令后，反馈当前所述姿态信息。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明提出了一种用于控制井下导向工具的系统。该系统通过耦合技术将地面装置与井下装置之间的交互数据及信号耦合于脉冲器电源或短节供电电源，实现基于各个短节之间通过耦合技术将信号叠加在电源线上的稳定通讯。另外，本发明还在各短节控制电路中采用了多级滤波技术，滤除电源和信号上的噪声。此外，本发明在导向短节内，采用功率切换技术避免了发射电路对电源及数据信号在电磁感应过程中引起的信号衰减。由此，本发明提供的井下导向工具的控制系统具有复杂程度低、功耗小、效率高的特点，提高了系统的稳定性及可靠性，便于推广应用。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例的井下导向工具的整体结构示意图。

图2为本申请实施例的用于控制井下导向工具的系统中各短节之间数据及信号传输的原理示意图。

图3为本申请实施例的用于控制井下导向工具的系统的具体结构示意图。

图4为本申请实施例的用于控制井下导向工具的系统的电路结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

旋转导向系统越来越广泛的应用在大位移井、水平井、大斜度井等复杂工艺井的勘探开发过程中，其钻井速度快、钻出的井眼圆滑、钻井成本低。

目前，常见的旋转导向系统多是推靠式旋转导向系统，这种旋转导向系统结构简单、控制方便、可靠性高，其控制原理是通过控制翼肋推靠井壁，使钻头指向预定钻井轨迹的方向，实现导向。现有技术中，比较成熟的旋转导向系统的原理的控制系统稳定，带有三个翼肋，每个翼肋都由一套独立的液压系统控制，推靠力可控。

虽然，现有的旋转导向系统多数已经成功下井，但离商业化应用还有一段距离，主要原因是仪器井下工作稳定性较差。更进一步地说，现有旋转导向系统，在下井时可能出现翼肋不按地面指令伸缩、推靠力不足、信号上下传失灵等问题，导致这些问题的原因在于仪器中各功能模块之间的电能及信号传输不稳定、电能及信号噪声大、衰减严重等等。

因此，为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于控制井下导向工具的系统。该系统包括：地面装置、导向短节、柔性短节、中控短节、发电及信号传输短节和姿态测量短节。其中，姿态测量短节测量并传递井下工具的姿态；发电及信号传输短节的作用是与地面装置传递信号以及发电(为井下各短节供电)；中控短节控制整个系统的数据及信号的上、下位传输；导向短节控制内部各个翼肋的推靠动作，进而实现井下工具的定向。本发明首先通过耦合技术将地面装置与井下装置之间的交互数据及信号耦合于脉冲器电源或短节供电电源，实现基于各个短节之间通过耦合技术将信号叠加在电源线上的稳定通讯。另外，本发明在各短节控制电路中采用了多级滤波技术，滤除电源和信号上的噪声。此外，本发明在导向短节内，采用功率切换技术避免了发射电路对电源及数据信号在电磁感应过程中引起的信号衰减。

这样，本发明提供的井下导向工具的控制系统具有复杂程度低、功耗小、效率高的特点，提高了系统的稳定性及可靠性，便于推广应用。

图1为本申请实施例的井下导向工具的整体结构示意图。如图1所示，井下导向工具至少包括依次自下而上设置的导向短节10、中控短节30、发电及信号传输短节40和姿态测量短节50。这些短节内部具有相应的控制装置，姿态测量短节50主要实时测量并传递井下工具的姿态信息；发电及信号传输短节40主要与地面装置60之间传递指令、信号数据以及为井下各短节供电；中控短节30作为中间环节控制整个导向工具控制系统中各类的数据、指令及信号的上或下位传输；导向短节10主要控制内部各个翼肋的推靠动作，通过将各个翼肋按照指定分力的大小及方向的控制，实现井下工具的定向导向功能。其中，通过上述导向短节10、中控短节30、发电及信号传输短节40和姿态测量短节50的内部控制装置构成了整个井下导向工具的控制装置。

另外，在实际应用过程中，由于导向短节10包括旋转轴120和非旋转套121，旋转轴120紧邻中控短节30，非旋转套内设置有多个用于控制钻头位置的翼肋111、以及控制每个翼肋111伸出位置的液压单元110(每个翼肋111对应有相应的液压单元110)。因此，为了实现旋转轴120与中控短节30之间的稳定铰接，参考图1，在中控短节30与导向短节10内的旋转轴120之间设置有柔性短节20。柔性短节20用于实现导向短节10内的旋转轴120与中控短节30之间的柔性连接。其中，液压单元推动相应的翼肋伸出推靠井壁，进而实现导向。各个液压单元110及其相应的翼肋111固定在非旋转套121上，旋转轴120随柔性短节20旋转，非旋转套121不随柔性短节20旋转。

图2为本申请实施例的用于控制井下导向工具的系统中各短节之间数据及信号传输的原理示意图。图3为本申请实施例的用于控制井下导向工具的系统的具体结构示意图。下面结合图2和图3，对本发明所述的用于控制井下导向工具的系统(以下简称“导向工具控制系统”)的工作原理及过程进行说明。

如图2所示，导向工具控制系统包括：地面装置60和井下装置(未图示)。其中，地面装置60用于接收并解析从井下装置传输的泥浆脉冲信号，得到当前姿态信息，根据当前姿态信息，并利用预设的井眼轨迹，确定当前井下各个翼肋111需要产生的合力，从而生成相应的合力信息，而后，将当前用于控制钻头向指定位置活动的合力信息，通过流量变化方式，传输至井下。在从地面装置60向井下装置传输过程中，需要打开井口处注浆设备的膨胀阀，通过控制该膨胀阀的开度，达到控制注浆流量的目的，通过不同流量向井下传输含有第一预设内容信息(其中，第一预设内容可以是适合于当前姿态信息的合力信息)的脉冲信号(例如：30ml/s代表“0”脉冲；40ml/s代表“1”脉冲等)。

进一步，井下装置用于根据从地面装置60传输的合力信息，对其进行分解，计算出用于控制各个翼肋111活动至指定位置的相应分力信号，以利用各分力信号控制各个翼肋111按照指定分力的大小及方向伸出，完成当前导向工具控制系统针对钻头的导向控制。其中，每个分力信号含有当前分力的大小及方向信息。在从井下装置向地面装置60传输过程中，需要根据井下脉冲器的脉冲电源，将脉冲电源内含有的第二预设内容信息，通过驱动脉冲发生器在工作时输出的泥浆脉冲信号，向地面传输。

进一步，如图2和图3所示，井下装置包括：姿态测量短节(内的控制装置)50、中控短节(内的控制装置)30、发电及信号传输短节(内的控制装置)40、以及导向短节(内的控制装置)10。具体地，姿态测量短节50用于实时测量井下导向工具的姿态信息。其中，姿态信息包括但不限于：井斜角、方位角和工具面角等信息。中控短节30与姿态测量短节50进行通信，用于输出控制发电及信号传输短节40内的脉冲器工作的脉冲电源，在接收到的姿态信息时，将接收到的当前姿态信息耦合于脉冲电源中，以将当前姿态信息叠加于电源信号中，从而通过发电及信号传输短节40将当前姿态信息以泥浆脉冲形式传输至上述地面装置60中。发电及信号传输短节40用于按照中控短节30输出的脉冲电源工作，并生成含有当前姿态信息的泥浆脉冲信号。另外，发电及信号传输短节40还用于在接收到从地面装置60向井下发送的当前合力信息后，将当前合力信息耦合于短节供电电源中，从而通过发电及信号传输短节40将当前合力信息以短节供电电源形式通过中控短节30传输至上述导向短节10中，继而在为各短节供电的同时将当前合力信息经过中控短节30传输至导向短节60。导向短节10用于接收并解析当前合力信息，并对当前合力信息分解为各个翼肋111活动至指定位置的多个分力信号。

在实际应用过程中，需要根据发电及信号传输短节40内部结构中所涉及的设备类型，确定出上述当前姿态信息耦合于脉冲电源、以及当前合力信息耦合于短节供电电源的具体地表现形式。参考图4，在本发明一优选实施例中，发电及信号传输短节40包括：涡轮发电机401和脉冲(发生)器402。涡轮发电机401用于将当前接收到的合力信息转换为相应的转速信号(即含有当前合力信息的转速信号)，并将该转速信号耦合于该涡轮发电机401输出的三相交流电源信号中，以使得中控短节30根据当前发电机三相交流电源信号生成为井下各短节(姿态测量短节50、中控短节30、发电及信号传输短节40、导向短节10)供电的第一电源(短节供电电源)，并同时向中控短节30传输含有当前合力信息的转速信号。这样，在本发明实施例中，需要将从地面装置60向井下传输的指令、数据及信号等内容的信息(例如：合力信息等)，通过流量变化的方式向井下传输，并以涡轮发电机401输出的三相交流电(短节供电电源)的方式，输送给井下各类短节，同时利用当前三相交流电为井下各短节供电。

进一步，脉冲器402用于根据中控短节30输出的脉冲电源控制其自身工作，并生成含有当前姿态信息的泥浆脉冲信号，以使得当前姿态信息通过电压变化方式传输至地面装置60。这样，在本发明实施例中，需要将从井下向地面传输的指令、数据及信号等内容的信息(例如：姿态信息、下述状态监控信息等)，通过流量变化的方式向井下传输，并以脉冲器供电电源的方式，输送给地面装置60。

具体地，旋转导向控制系统(导向工具控制系统)在工作时，姿态测量短节50将测量得到的旋转导向井下工具的井斜角、方位角等姿态信息，传递给中控短节30，由中控短节30对井下工具的姿态信息进行编码，并给发电及信号传输短节40中的脉冲器402提供脉冲供电电源(电流)，从而控制脉冲器402工作，通过改变泥浆压力的方式，将井下工具的姿态信息传递给地面。地面装置60对井下工具姿态信息进行判断后，通过改变钻井液流量的方式，按照预先设计的井眼轨迹，确定井下翼肋需要产生的合力的大小及方向，从而生成相应的合力信息，并将当前合力信息向给发电及信号传输短节40发送。发电及信号传输短节40将钻井液流量变化所代表的合力信息脉冲转变为涡轮发电机402的转速信号，并将该转速信号以三相交流电的形式，传递给中控短节30。中控短节30对下传的合力信息进行解码之后，将下传信息中的推靠力的合力的大小及方向通过柔性短节20传递给导向短节10，再由导向短节10中的控制电路控制各个翼肋伸出。

当泥浆循环时，带动涡轮发电机401中的涡轮转动从而产生三相交流电，三相交流电传输到中控短节30之后，由整流电路整流成+48VDC的直流电，通过电能总线70传输给导向短节10、中控短节30、姿态测量短节50供电。在中控短节30中，整流电路给电压变换电路和脉冲器驱动电路提供+48VDC的直流电，脉冲器驱动电路为发电及信号传输短节40中的脉冲器402提供电源，控制脉冲器402动作。

另外，上述导向短节10还用于收集用来控制当前各翼肋推出到指定位置的液压单元的状态监控信息，将当前状态监控信息经过中控短节30和发电及信号传输短节40，以上述所述的压力变化方式(泥浆脉冲信号)传输至地面装置60。其中，上述状态监控信息包括但不限于：电机转速、液体压力、液体温度等信息。由此，导向短节10将其中各元器件的参数(状态监控信息)通过柔性短节20传递给中控短节30，中控短节30通过发电及信号传输短节40将接收到的状态监控信息耦合于上述脉冲电源中，并以泥浆脉冲信号的方式传递给地面装置60，用于监控井下元器件的工作状态。

进一步，参考图3和图4，本发明所述的导向工具控制系统，还包括：电能总线70和信号总线80。具体地，电能总线70用于从中控短节30中获取上述第一电源，并将该电源信号传输至各短节内的电压转换电路，以为各短节内部控制电路供电。信号总线80用于通过分时复用方式，实现各短节之间的信号、数据及指令等信息(传输信息)的指定传输。其中，传输信息含有的信息包括但不限于：从姿态测量短节50向中控短节30发送的满足预设频率的姿态信息、从中控短节30向导向短节10发送的满足预设频率的合力信息、从导向短节10向中控短节30发送的满足预设频率的状态监控信息、和从中控短节30向姿态测量短节50发送的满足预设频率的姿态读取指令信息等等。

优选地，在本发明实施例中，各短节之间的信息指向性传输(指定传输)是通过将待传输信息中加入接收端短节的标志位来实现的。具体地，在发送端短节向接收端短节发送含有某一预设内容信息的传输信息之前，需要向该预设内容信息中加入接收端短节的标志位，生成待传输的信息，并将已加入接收端短节标志位的待传输信息(传输信息)发送至信号总线80上，各短节均获取信号总线80上的传输信息并对其进行解析，在解析结果中的标志位数据与当前短节自身的标志位一致时，表明当前传输信息与自身相关，当前短节即为接收端短节，直接由接收端短节对解析结果中的预设内容信息来进行响应。例如：若要从姿态测量短节50向中控短节30发送的姿态信息，需要在姿态测量短节50输出当前需要传输的姿态信息之前，向当前姿态信息中加入中控短节标志位，从而生成含有中控短节标志位和当前姿态信息的传输信息，中控短节30、导向短节10和姿态测量短节50获取信号总线80上已挂载的传输信息，并利用各自内部的控制器对当前传输信息进行解析，若检测到解析结果内的标志位数据与自身相关时，表明当前接收到的传输信息与自身短节相关。此时，中控短节30接收到与自身相关的当前姿态信息，进一步，将当前姿态信息通过发电及信号传输短节50传输至地面装置60。另外，如果各短节在获取信号总线80上的传输信息并对其进行解析后，检测出在解析结果中的标志位数据与自身的标志位不一致时，表明当前传输信息与自身不相关，直接删除即可。

需要说明的是，本发明对上述满足上述传输信息进行指定传输的预设频率的大小不作具体限定，本领域技术人员可根据井下环境、线缆的电气特性等因素进行设置。

图4为本申请实施例的用于控制井下导向工具的系统的电路结构示意图。下面结合图3和图4，对各短节内的控制装置的结构及功能进行详细说明。

如图3、图4所示，中控短节30，包括：中控短节整流电路301、中控短节电压变换电路302、中控短节控制器通信电路303、中控短节控制器304、中控短节总线通信电路305和脉冲器驱动电路306。中控短节整流电路301分别与发电及信号传输短节40内的涡轮发电机402和电能总线70连接，用于通过整流控制技术，对发电机三相交流电源信号进行识别，生成上述第一电源(例如：DC+48V)以利用第一电源为其他短节输送工作电源能量、以及生成相应的含有当前第一预设内容信息的转速信号以通过转速信号的进一步解析将其中的预设内容信息传输至接收端短节中。中控短节电压变换电路302与中控短节整流电路301连接，用于将获取到的第一电源进行DC-DC电源转换处理(转换为第二电源，例如DC+5V)，为中控短节30内各电路模块(中控短节控制器通信电路303、中控短节控制器304、中控短节总线通信电路305)供电，由第一电源直接为脉冲器驱动电路306供电。参考图4，电压变换电路302将+48VDC直流电转换成芯片需要的+5VDC直流电后，给中控短节中除整流电路301、脉冲器驱动电路306之外的其它电路供电。

进一步，中控短节控制器通信电路303分别与中控短节整流电路301和中控短节控制器304连接，包括：滤波放大处理单元3031和模数转换单元3032。中控短节控制器通信电路303用于依次通过滤波放大处理单元3031和模数转换单元3032构成为从中控短节整流电路301向中控短节控制器304进行信息传输及滤波处理的通道电路，以将从中控短节整流电路301识别出的转速信号进行噪声滤除处理。

进一步，中控短节总线通信电路305分别与信号总线80和中控短节控制器304连接，包括：滤波放大处理单元3051、数模转换单元3052和解调处理单元3053。中控短节总线通信电路305用于通过信号总线80，实现中控短节控制器304与姿态短节50或导向短节10之间的分时通信。更进一步地说，中控短节总线通信电路305用于依次通过数模转换单元3052和滤波放大处理单元3051构成为从中控短节控制器304向信号总线80进行信息传输的通道电路，使得从中控短节控制器304输出的传输信息，在经过数模转换、和滤波放大处理后传输至信号总线80上。另外，中控短节总线通信电路305还用于依次通过滤波放大处理单元3051和解调处理单元3053构成为从信号总线80向中控短节控制器304进行信息传输的通道电路，使得从信号总线80向中控短节控制器304输送的传输信息，在经过滤波放大处理和解调处理后传输至中控短节控制器304上。

进一步，脉冲器驱动电路306分别与中控短节控制器304和发电及信号传输短节40内的脉冲器402连接。脉冲器驱动电路306用于根据中控短节控制器304输出的含有当前姿态信息或当前状态监控信息在内的脉冲器控制信号，生成用于驱动脉冲器402工作的含有当前姿态信息或当前状态监控信息在内的脉冲电源信号，以将相应的当前姿态信息或当前状态监控信息通过脉冲器402输出的泥浆脉冲信号，输送至地面装置60。

进一步，中控短节控制器304分别与上述中控短节控制器通信电路303、中控短节总线通信电路305和脉冲器驱动电路306连接。优选地，中控短节控制器304采用MCU器件。中控短节控制器304用于对从中控短节控制器通信电路303传输的转速信号进行解析，得到从地面装置60向井下传输的当前井下翼肋需要产生的合力信息，并将当前合力信息加入导向短节标志位后，生成相应的需要传输至导向短节10的传输信息，而后将当前传输信息通过中控短节总线通信电路304发送至信号总线80。另一方面，中控短节控制器304还用于接收并解析从中控短节总线通信电路304发送的传输信息，在识别到当前传输信息与自身相关时，得到相应的姿态信息或状态监控信息，进一步，生成含有姿态信息或状态监控信息的脉冲电源信号。

再次如图3、图4所示，姿态测量短节50，包括：姿态短节电压变换电路501、姿态短节总线通信电路502、姿态短节控制器503和三轴加速度计504。姿态短节电压变换电路501与电能总线70连接，用于将从电能总线70获取到的第一电源进行DC-DC电源转换处理，转换为第二电源(例如DC+5V)，为姿态测量短节50内的姿态短节总线通信电路502、姿态短节控制器503和三轴加速度计504供电。参考图4，当+48VDC直流电(第一电源)传递到姿态测量短节50中后，进入姿态测量短节50中的电压变换电路501，由电压变换电路501转换成该短节内部各芯片需要的+5VDC直流电(第二电源)，给姿态测量短节50中的其它电路以及三轴加速度计504供电。

进一步，姿态短节总线通信电路502分别与信号总线80和姿态短节控制器503连接，用于通过信号总线80，实现中控短节30与姿态短节控制器503(姿态测量短节50)之间的分时通信。姿态短节总线通信电路502，包括调制解调单元5021和滤波放大单元5022。更进一步地说，姿态短节总线通信电路502用于通过调制解调单元5021内的解调电路构成为从中控短节30向姿态短节控制器503进行信息传输的通道电路，使得从中控短节30输出的传输信息(例如：下述姿态读取指令)，在经过解调处理后传输至姿态短节控制器503上。另外，姿态短节总线通信电路502用于依次通过滤波放大处理单元5022和调制解调单元5021内的调制电路构成为从姿态短节控制器503向中控短节30进行信息传输的通道电路，使得从姿态短节控制器503输出的传输信息，在经过滤波放大处理、和调制处理后传输至信号总线80上。

进一步，三轴加速度计504用于实时采集井下导向工具的姿态信息，并将该姿态信息以模拟信号的形式传输至姿态短节控制器503内。

进一步，姿态短节控制器503用于获取从信号总线80上的传输信息，并对其进行解析，在识别到当前传输信息与自身相关时，将最新采集到的姿态信息与中控短节标志位结合后，生成新的传输信息，将新的传输信息传输至信号总线80上，以被中控短节30获取。

如图4所示，姿态测量短节50中的三轴加速度计504测量井下工具的井斜角、工具面角和方位角等姿态信息，然后利用模拟信号传递给信号处理电路(姿态短节控制器503)，姿态短节控制器503对模拟信号进行处理并加入中控短节标志位，然后经由滤波放大单元5022进行滤波放大之后，传递给调制解调单元5021内的调制电路，调制成特定频率的传输信息信号，传递给中控短节30。

而后，中控短节30在通过信号总线80接收到与自身相关的井下工具的姿态信息之后，经(滤波放大处理单元3051)滤波放大之后，由解调处理单元3053进行解调，然后传递给单片机MCU 304，由MCU 304进行处理。MCU 304将处理之后的信号进行编码，给脉冲器驱动电路306发送脉冲控制信号，使脉冲器驱动电路306给发电及信号传输短节40中的脉冲器402提供脉冲驱动电源(电流)，脉冲器402的开关改变泥浆压力，进而通过泥浆脉冲信号向地面装置60发送井下工具的姿态信息。地面装置60根据预先设计的井眼轨迹，确定井下翼肋需要产生的合力的大小及方向，然后由地面装置60向井下传输，改变泥浆的流量。泥浆的流量决定发电及信号传输短节40中涡轮发电机402的转速，因此，将合力信息耦合于转速信号中，转速信号经过中控短节30中的整流电路301整流之后，经滤波放大处理单元3031的滤波放大，再经A/D转换电路3032转变成数字信号，然后，传递给中控短节中的MCU 304。MCU304将处理过的转速信号进行解码，得到当前合力信息，然后将当前合力信息进行编码(例如：加入导向短节标志位)，转换成导向短节需要的传输信息信号，发送给D/A转换电路3052处理成模拟信号，然后，经过滤波放大处理单元3051的滤波放大之后，发送到信号总线80上。

由此，通过姿态测量短节50、中控短节30、发电及信号传输短节40和地面装置60完成了将采集到的井下导向工具的姿态信息从井下稳定传输至地面的过程，并且通过地面装置60、发电及信号传输短节40、中控短节30和导向短节10完成了将与当前井下导向工具的姿态信息和预设井眼轨迹相匹配的合力信息，从地面稳定传输至井下的过程。

为了将提高整个导向工具控制系统的信息传输稳定性，中控短节30需要给姿态测量短节50发送姿态信息读取指令，这样，当中控短节30需要井下工具姿态信息的时候，姿态测量短节50才发送姿态信息，否则不发送，以免造成信号总线80分时复用状态下的信号干扰。具体地，中控短节30还用于按照预设时间间隔，通过信号总线80向姿态测量短节50发送姿态读取指令，以使得姿态测量短节50在接收到该指令后，对当前姿态读取指令进行响应，从而反馈当前姿态信息。参考图4，中控短节30给姿态测量短节50发送的控制信号(姿态读取指令)进入姿态测量短节50后，经调制解调单元5021内的解调电路解调之后，进入信号处理电路(姿态短节控制器503)。该控制信号是一串二进制码，该二进制码的前几位是该控制信号的接收端短节标志位，当信号处理电路读取到与自身相一致的标志位数据之后，认为该条姿态读取指令是传递给自己的，并开始响应该指令。如果信号处理电路读不到标志位，则不执行中控短节30发送的指令。

需要说明的是，本发明实施例对上述预设时间间隔的数值不作具体限定，本领域技术人员可根据井下实钻过程的需求进行设定。优选地，可以根据前一个姿态信息从中控短节控制器304输出后，经过处理前一个姿态信息对应的合力信息、以及处理针对前一个合力信息的执行并反馈针对该合力信息的状态监控信息输出的总时间，来进行设定。

进一步，如图3和图4所示，导向短节10，包括：旋转轴120、非旋转套121和磁机构122。磁机构122通过电磁感应原理，实现旋转轴120内部控制电路与非旋转套121内部控制电路之间的电能及信号传递。其中，非旋转套121内包含多个翼肋111、和用来控制各翼肋推出到指定位置的液压单元110。

在导向短节10中，由于导向短节10分为旋转轴120和非旋转套121两部分，由此，磁机构122将导向短节10的内部控制电路分为两部分，参考图4，磁机,122左侧电路(旋转轴控制电路)安装在旋转轴120上，磁机构122右侧电路(非旋转套控制电路)安装在非旋转套121上，两者之间由磁机构122依据电磁感应原理传递电能及信号。

更进一步地说，旋转轴120内的控制电路，包括：旋转轴电压变换电路1201、旋转轴总线通信电路1202、旋转轴控制器1203、旋转轴控制器通信电路1204和电源信号发生电路1205。旋转轴电压变换电路1201与电能总线70连接，用于将从电能总线70上获得到的第一电源进行DC-DC电源转换处理，转换为第二电源(例如DC+5V)，为旋转轴120内各电路模块(旋转轴总线通信电路1202、旋转轴控制器1203、旋转轴控制器通信电路1204和电源信号发生电路1205)供电。

进一步，电源信号发生电路1205分别与旋转轴控制器1203和磁机构122内的电能感应磁感线圈组1221中的发射线圈连接。电源信号发生电路1205，包括：正弦波放大器12051、和整形放大处理单元12052。电源信号发生电路1205用于在旋转轴控制器1203的驱动下，控制正弦发生器12051将第一电源转换为交变电源信号，并经过整形放大处理单元12052的整形放大处理后，通过磁机构122将第一电源的交变电源信号传递至非旋转套121内，以为非旋转套121内各电路模块供电。

进一步，旋转轴总线通信电路1202分别与信号总线80和旋转轴控制器1203连接，包括：滤波放大处理单元12021、数模转换单元12022和解调处理单元12023。旋转轴总线通信电路用于通过信号总线80，实现旋转轴控制器1203与中控短节30之间的分时通信。更进一步地说，旋转轴总线通信电路1202用于依次通过滤波放大处理单元12021和解调处理单元12023构成为从信号总线80向旋转轴控制器1203进行信息传输的通道电路，使得从信号总线80向导向短节10内的旋转轴控制器1203输送的传输信息，在经过滤波放大处理和解调处理后传输至旋转轴控制器1203上。另外，旋转轴总线通信电路1202还用于依次通过数模转换单元12022和滤波放大处理单元12021构成为从旋转轴控制器1203向信号总线80进行信息传输的通道电路，使得从旋转轴控制器1203输出的传输信息，在经过数模转换、和滤波放大处理后传输至信号总线80上。

进一步，旋转轴控制器通信电路1204分别与旋转轴控制器1203和磁机构122内的信号感应磁感线圈组1222中的发射线圈连接。旋转轴控制器通信电路1204，包括：模数转换单元12041、滤波处理单元12042、整形放大处理单元12043和数模转换单元12044。旋转轴控制器通信电路1204用于依次通过数模转换单元12044和整形放大处理单元12043构成为从旋转轴控制器1203向非旋转套122进行信息传输的通道电路，使得从旋转轴控制器1203输出的传输信息(例如：合力信息)，在经过数模转换、和整形放大处理后传递至非旋转套122上。另外，旋转轴控制器通信电路1204还用于依次通过整形放大处理单元12043、滤波处理单元12042和模数转换单元12041构成为从非旋转套122向旋转轴控制器1203进行信息传输的通道电路，使得从非旋转套122向中控短节控制器304输送的传输信息(例如：状态监控信息)，在经过整形放大、滤波和模数转换后传输至旋转轴控制器通信电路1204上。

进一步，旋转轴控制器1203分别与旋转轴总线通信电路1202和旋转轴控制器通信电路1204连接。优选地，旋转轴控制器1203采用MCU器件。旋转轴控制器1203用于接收并解析从旋转轴总线通信电路1202传输过来的传输信息，在识别到当前传输信息与自身相关时，生成相应的合力信息，而后将当前合力信息通过旋转轴控制器通信电路1204和磁机构122发送至非旋转套121。另外，旋转轴控制器1203还用于接收并解析从旋转轴控制器通信电路1204传输过来的状态监控信息，并将该信息内写入中控短节标志位后生成当前传输信息，而后将当前传输信息通过旋转轴总线通信电路1202输送至信号总线80上，以使得中控短节30获得与其自身相关的状态监控信息。

进一步，上述电能感应磁感线圈组1221具有相应的发射线圈和接收线圈。上述信号感应磁感线圈组1222也具有相应的发射线圈和接收线圈。其中，电能感应磁感线圈组1221和信号感应磁感线圈组1222集成于上述磁机构122中。

继续参考图3和图4，上述非旋转套121，还包括：非旋转套电压变换电路1211、非旋转套整流电路1212、非旋转套通信电路1213和非旋转套控制器1214。非旋转套整流电路1212与磁机构122内的电能感应磁感线圈组1221中的接收线圈连接，用于将从磁机构获取到的第一电源对应的交变电源信号进行整流，还原成第一(直流)电源，以将第一电源输送至非旋转套电压变换电路1211，并为非旋转套122内的各个液压单元110供电。

非旋转套电压变换电路1211与非旋转套整流电路1212连接，用于从非旋转套整流电路1212上获得的第一电源进行DC-DC电源转换处理，转换为第二电源(例如DC+5V)，为非旋转轴121内各电路模块(非旋转套通信电路1213和非旋转套控制器1214)供电。

进一步，非旋转套通信电路1213分别与非旋转套控制器1214和磁机构122内的信号感应磁感线圈组1222中的接收线圈连接。非旋转套通信电路1213，包括：整形放大处理单元12131、滤波处理单元12132、模数转换单元12133、和数模转换单元12134。非旋转套通信电路1213用于依次通过整形放大处理单元12131、滤波处理单元12132和模数转换单元12133构成为从旋转轴120到非旋转套控制器1214进行信息传输的通道电路，使得从旋转轴控制器1203输出的传输信息(例如：合力信息)，在经过整形放大、滤波和模数转换后传递至非旋转套控制器1214上。另外，非旋转套通信电路1213还用于依次通过数模转换单元12134和整形放大处理单元12131构成为从非旋转套控制器1214向旋转轴控制器1203(旋转轴)进行信息传输的通道电路，使得从非旋转套控制器1214向旋转轴120输送的传输信息(例如：状态监控信息)，在经过数模转化和整形放大后，传输至旋转轴控制器通信电路1204上。

进一步，非旋转套控制器1214分别与非旋转套通信电路1213和各液压单元110连接。优选地，旋转轴控制器1203采用MCU器件。非旋转套控制器1214用于接收并解析从非旋转套通信电路1213传输过来的合力信息，并将当前合力信息进行分解，转换为针对各液压单元对应的分力信息，而后将各个分力信息分别发送至对应的液压单元中，以对受控于相应液压单元的翼肋进行活动位置控制。另外，非旋转套控制器1214还用于采集各液压单元的状态监控信息，并将当前状态监控信息进行编码后，依次通过非旋转套通信电路1213、磁机构122和旋转轴控制器通信电路1204转发至旋转轴120内的旋转轴控制器1203中，以将导向短节10反馈的当前状态监控信息经过中控短节传输至地面装置60。

进一步，如图3和图4所示，在导向短节10中，由磁机构122将电路分为左、右两部分(发射线圈部分、接收线圈部分)，这是因为导向短节10分为旋转轴120和非旋转套121两部分，磁机构左侧电路(旋转轴120内的控制电路)安装在旋转轴120上，磁机构右侧电路(非旋转套121内的控制电路)安装在非旋转套121上，两者之间由磁机构122依据电磁感应原理传递电能及信号。一方面，+48VDC直流电(第一电源)由电能总线70进入到导向短节10内的电压变换电路1202中，电压变换电路1202将+48VDC直流电转变成+5VDC(第二电源)，利用第二电源给导向短节10中旋转轴120内的控制电路供电。此外，电压变换电路1202还为与磁机构122内电能感应磁感线圈组1221的发射部分连接的整形放大电路12052提供+48VDC直流电，以便通过磁机构122内的电能感应磁感线圈组1221传输电能。磁机构左上和右上各有一个线圈分别为电能感应磁感线圈组1221的发射线圈、接收线圈，依靠电磁感应原理进行电能的传输。电源信号发生电路1205由MCU 1203控制正弦波发生器12051产生正弦交流电，然后该交流电将第一电源整形放大之后，进入电能感应磁感线圈组1221的发射线圈中。电能感应磁感线圈组1221的接收线圈感应出交流电流之后，经由非旋转套整流电路1212的整流后输出+48VDC直流电，然后，利用+48VDC直流电为各个液压单元110中的电机、以及非旋转套电压变换电路1211供电。非旋转套电压变换电路1211输出+5VDC(第二电源)为非旋转套121内除整流电路1212之外的其它电路供电。

进一步，信号总线80上的传输信息被导向短节50接收到后，在经过滤波放大处理单元12021的滤波放大之后，由解调电路12023进行解调，然后，传递给旋转轴120内的MCU1203。中控短节30在给导向短节10发送的信息之前，也需要将该信息中写入导向短节标志位数据，当导向短节10内的MCU 1203识别出接收到的传输信息中存在自身的标志位数据之后，认为该条传输信息是发送给自己的。MCU 1203将中控短节30发送过来的传输信息中含有的预设内容信息(例如：合力信息)进行解码之后重新编码，先经过数模转换单元12044的D/A转换，变成模拟信号，再经整形放大处理单元12043的整形放大之后，进入信号感应磁感线圈组1222中的发射线圈。在信号感应磁感线圈组1222中的接收线圈感应出信号电流之后，依次经过整形放大处理单元12043的整形放大、滤波处理单元12132的滤波之后，由A/D转换芯片12133转换成数字信号进入MCU 1214，MCU 1214根据当前接收到的合力信息，计算液压单元110中的每个电机的转速(分力信息)，然后，将转速信息发送给对应的液压单元110。液压单元110根据转速控制信息(分力信息)控制电机旋转，从而使翼肋111推出，实现井下工具的导向。

进一步，液压单元111中的状态监控信息，包括电机转速、液压力、温度等，先传递给非旋转套121内的MCU 1214，然后由MCU 1214进行编码，先经过数模转换单元12134的D/A转换变成模拟信号，再经过整形放大处理单元12131的整形放大之后发送给信号感应磁感线圈组1222中的接收线圈。信号感应磁感线圈组1222中的发射线圈感应出信号的之后，先经整形放大处理单元12043的整形放大、滤波处理单元12042的滤波处理之后，经过模数转换单元12041的A/D转换处理，进入MCU 1203中，经过MCU 1203解码并重新编码(例如：加入中控短节标志位数据)之后，经过数模转换单元12022的D/A转换、滤波放大处理单元12021的滤波放大之后，进入信号总线80，传递给中控短节30。当前含有状态监控信息的信号在经过滤波放大处理单元3051的滤波放大、解调处理单元3053的解调之后进入中控短节30的MCU 304中，经过处理之后，一方面，存储在中控短节30中的存储芯片中，另一方面，通过发电及信号传输短节40传输至地面装置60。当前含有状态监控信息的信号也带有针对中控短节的标志位，在中控短节30中的MCU304识别到该标志位之后，才会将给数据存储或转发。

这样，通过上述技术方案依次经过姿态测量短节50、中控短节30、发电及信号传输短节40和地面装置60构成了姿态信息传输的通信通道，通过内部设置的多级滤波技术，滤除了电源和信号上的噪声，使得信息传输过程稳定、可靠。另外，通过上述技术方案经过地面装置60、发电及信号传输短节40、中控短节30和导向短节10构成了将适应于当前导向工具姿态信息的合力信息进行传输的通信通道、以及反向的对针对当前合力信息执行情况进行监测的状态监控信息进行传输的通信通道，通过在通道内部设置的多级滤波技术并结合旋转轴120与非旋转轴121之间的功率切换技术，一方面，滤除了电源和信号上的噪声，使得信息传输过程稳定、可靠；还对现有导向工具控制系统的电路进行了简化，避免发生电路对信号的衰减，提高了导向工具控制系统内的整体控制电路的工作稳定性。

本发明提出了一种用于控制井下导向工具的系统。该系统通过耦合技术将地面装置与井下装置之间的交互数据及信号耦合于脉冲器电源或短节供电电源，实现基于各个短节之间通过耦合技术将信号叠加在电源线上的稳定通讯。另外，本发明还在各短节控制电路中采用了多级滤波技术，滤除电源和信号上的噪声。此外，本发明在导向短节内，采用功率切换技术避免了发射电路对电源及数据信号在电磁感应过程中引起的信号衰减。由此，本发明提供的井下导向工具的控制系统具有复杂程度低、功耗小、效率高的特点，提高了系统的稳定性及可靠性，便于推广应用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种用于控制井下导向工具的系统，其特征在于，所述系统包括：地面装置，其用于接收并解析泥浆脉冲信号，得到当前姿态信息，基于此，确定当前井下翼肋需要产生的合力信息，而后将所述合力信息通过流量变化方式传输至井下；以及井下装置，其中，所述井下装置，包含：

姿态测量短节，其用于测量井下导向工具的姿态信息；

中控短节，其用于将所述姿态信息耦合于脉冲电源；

发电及信号传输短节，其用于按照所述脉冲电源工作并生成含有所述姿态信息的所述泥浆脉冲信号，以及接收从地面传输的所述合力信息，并通过将所述合力信息耦合于短节电源，同时实现各短节的供电和所述合力信息的井下传输；

导向短节，其用于通过所述中控短节接收所述合力信息，并将所述合力信息分解为多个分力信号，以控制各翼肋按照指定分力伸出，完成当前导向控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述井下装置，还包括：位于所述中控短节与所述导向短节之间的柔性短节，用于实现所述导向短节的旋转轴段与所述中控短节之间的柔性连接。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述发电及信号传输短节与所述中控短节连接，包括：

涡轮发电机，其用于将所述合力信息转换为相应的转速信号，并将所述转速信号耦合于发电机三相交流电源信号中，以使得所述中控短节根据所述发电机三相交流电源信号生成为井下各短节供电的第一电源，并同时向所述中控短节传输含有所述合力信息的所述转速信号；

脉冲器，其用于根据所述脉冲电源控制其自身动作，并生成含有所述姿态信息的所述泥浆脉冲信号，以使得所述姿态信息通过电压变化方式传输至所述地面装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述井下装置，还包括：

电能总线，其用于从所述中控短节获取所述第一电源，并将该电源信号传输至各短节内的电压转换电路，以为各短节内部控制电路供电；

信号总线，其用于通过分时复用方式，从所述姿态测量短节向所述中控短节发送满足预设频率的所述姿态信息、和从所述中控短节向所述导向短节发送满足所述预设频率的所述合力信息。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述姿态测量短节，包括：

所述姿态短节总线通信电路，其用于通过解调处理单元构成为从所述中控短节向所述姿态短节控制器进行信息传输的通道电路，以及依次通过滤波放大处理单元和调制处理单元构成为从所述姿态短节控制器向所述中控短节进行信息传输的通道电路；

所述姿态短节控制器，其用于获取从所述信号总线发送的传输信息，在识别到当前传输信息与自身相关时，将最新采集到的所述姿态信息与中控短节标志位结合后，生成新的传输信息，将所述新的传输信息输送至所述信号总线上，以被所述中控短节获取；

所述三轴加速度计，其用于实时采集所述姿态信息。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的系统，其特征在于，所述中控短节，包括：

中控短节整流电路，其用于对所述发电机三相交流电源信号进行识别，生成所述第一电源和所述转速信号；

中控短节控制器通信电路，其用于依次滤波放大处理单元和模数转换单元构成为从所述中控短节整流电路向中控短节控制器进行信息传输的通道电路；

所述中控短节控制器，其用于对从所述中控短节控制器通信电路传输的所述转速信号进行解析，得到所述合力信息并将所述合力信息加入导向短节标志位后，生成相应的传输信息，而后将当前所述传输信息通过中控短节总线通信电路发送至信号总线，以及接收并解析从所述中控短节总线通信电路发送的所述传输信息，在识别到当前传输信息与自身相关时，生成相应的所述姿态信息，进一步，生成含有所述姿态信息的脉冲器控制信号；

所述中控短节总线通信电路，其用于依次通过数模转换单元和滤波放大处理单元构成为从所述中控短节控制器向所述信号总线进行信息传输的通道电路，以及依次通过滤波放大处理单元和解调处理单元构成为从所述信号总线向所述中控短节控制器进行信息传输的通道电路；

脉冲器驱动电路，其分别与所述中控短节控制器和所述脉冲器连接，用于根据所述脉冲器控制信号生成所述脉冲电源。

7.根据权利要求3～6中任一项所述的系统，其特征在于，所述导向短节，包括：

旋转轴和非旋转套；

磁机构，其通过电磁感应原理，实现所述旋转轴与所述非旋转套之间的电能及信号传递，其中，所述非旋转套内包含多个翼肋和用来控制各翼肋推出到指定位置的液压单元。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述旋转轴，包括：

旋转轴总线通信电路，其用于依次通过滤波放大处理单元和解调处理单元构成为从所述信号总线向所述旋转轴控制器进行信息传输的通道电路，以及依次通过数模转换单元和滤波放大处理单元构成为从所述旋转轴控制器向所述信号总线进行信息传输的通道电路；

所述旋转轴控制器，其用于接收并解析从所述旋转轴总线通信电路传输过来的所述传输信息，在识别到当前传输信息与自身相关时，生成相应的所述合力信息，而后将当前所述合力信息通过旋转轴控制器通信电路和所述磁机构发送至所述非旋转套；

所述旋转轴控制器通信电路，其分别与所述旋转轴控制器和所述磁机构连接，用于依次数模转换单元和整形放大处理单元构成为从所述旋转轴控制器向所述非旋转套进行信息传输的通道电路，以及依次整形放大处理单元、滤波处理单元和模数转换单元构成为从所述非旋转套向所述旋转轴控制器进行信息传输的通道电路；

电源信号发生电路，其用于在所述旋转轴控制器的驱动下，将所述第一电源转换为交变信号，在经过整形放大处理后，通过所述磁机构将所述交变信号传输至所述非旋转套，以为所述非旋转套内各电路供电。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述非旋转套，包括：

非旋转套通信电路，其用于依次通过整形放大处理单元、滤波处理单元和模数转换单元构成为从所述旋转轴向非旋转套控制器进行信息传输的通道电路，以及依次通过数模转换单元和整形放大处理单元构成为从所述非旋转套控制器向所述旋转轴进行信息传输的通道电路；

所述非旋转套控制器，其用于接收并解析从所述非旋转套通信电路传输过来的所述合力信息，转换为各所述液压单元对应的所述分力信息，而后将各所述分力信息发送至对应的所述液压单元，以对受控于相应液压单元的所述翼肋进行活动位置控制。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的系统，其特征在于，

所述导向短节，其还用于收集用来控制当前各翼肋推出到指定位置的液压单元的状态监控信息，将所述状态监控信息经过所述中控短节和所述发电及信号传输短节，以电压变化方式传输至所述地面装置。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统，还包括：

所述中控短节，其还用于按照预设的时间间隔，向所述姿态测量短节发送姿态读取指令，以使得所述姿态测量短节在接收到该指令后，反馈当前所述姿态信息。

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