文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
随钻测量系统(MWD)通信模块设计与DSP实现
姓名:王安玉
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:黄本雄
2011-01-18
华中科技大学硕士学位论文

摘要
随钻测量 MWD(Measurement While Drilling)一般指钻井工程参数如井斜
角、方位角和工具面角等测量参数,在钻井过程中用数据遥测系统将测量结果实
时送到地面进行处理。所测得的数据在满足实时性要求的同时,还必须具有一定
的精度。除了改进工艺设备,提高传感器测量精度外,利用现代数字信号处理技
术,对测得的数据进行相应的处理,如滤波,编码等,然后以符合矿层信道特性
的传输方式传达地面监控计算机进行相应的解读和控制。对所测参数如井斜角、
方位角和工具面角的分析表明,这些角度在一定范围内,是有限集合,因此可以
对采集到的数据进行一定长度的量化处理,然后进行信道纠错编码,以提高数据
的可靠性。自 Jacques Hadamard 于 1893 年提出 Hadamard 码后,人们在投入极
大热情研究这种有趣的码的各种性质如存在性及矩阵的秩的问题时,也因其良好
的正交性及较大的汉明距离等特性被广泛地应用于语音、图像、通信、卫星和地
球物理学等各个领域的数字信号处理过程中。Hadamard 码适用于有限数据的编
码,然后将编码数据以 MSK 方式调制以后通过电磁在地层中将数据发送,在地
面接收端,通过一定的解码方式可以获得较高的数据可靠性,并介绍了对于
Hadamard 的一些扩展特性的研究。在系统实现时,通信模块选用 TI 的以
SM320F28335 为核心的芯片,集成 DSP、SRAM、ADC、DA 及各种工业控制总
路线以及电机控制接口,以 SEED-XDS510PLUS 为仿真接口,在此平台上用
C2000 DSP 的 C 语言编写系统软件,S 调试环境下来进行数据的接收、
编码和调制。同时在 PC 上设计了基于 VC 的上层接收系统,完成整个系统
在 DSP 上的实现。同时,由于本系统是商用系统,在完成实验室实现的同时,
还在长沙某油田进行了现场测试,效果不错。
关键词:无线随钻测量;哈达玛码; 数字处理器

I
华中科技大学硕士学位论文

ABSTRACT
In a typical Measurement While Drilling system, the engineering parameters
such as the hole angle, the azimuth and the tool face angle are sent back to the ground
through wireless channel for further processing on real-time scale. The data
interpreted must be real time, at the same time, they need to be considerably precise.
To achieve this, on the one hand, the mining technology and instrument should be
improved to achieve higher precision of the data collected by drilling sensors, on the
other hand, taking advantage of the modern digital signal processing technology, to
filter or encode the data collected and then to modulate them in a way that matches
the characteristics of the underground channel, and then to send them to the surface of
ground for the receiving system to demodulate and decode for future control is also
necessary and effective for enhancing the performance of the drilling system. In
related analysis, the angle p