CN105227503A - 一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，无线随钻测量***分为传感器模块、数据采集模块、通信模块、地面接收模块和电源模块。传感器模块提供数据；数据采集模块包括：微控制器，驱动电路，脉冲发生器，flash存储模块；通信模块通过串行通信接口完成通信；具体步骤为：一、对数据采集模块配置参数并存储；二、传感器模块采集井下数据传送给数据采集模块；三、对数据进行校准，M-ary编码和存储；四、进行LZW压缩；五、对井深阈值判断；六、将RS-LZW联合编码之后的数据发送到地面接收模块。优点在于：提高了测井数据的压缩比最大可达3:1；降低了数据的误码率，在较低的信噪比下，能较好地重构出原始数据。

Description

一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法

技术领域

本发明涉及石油、地质勘探等随钻测量技术领域，具体是一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法。

背景技术

无线随钻测量***近年来得到了良好的发展，被广泛应用于实时钻井，实时监测井下钻井地层和安全状况，为定向井和水平井的钻进提供了良好的条件。

钻井技术的关键是井下信息传输，目前，无线传输按照介质的不同分为电磁波、声波和泥浆脉冲三种方式。电磁波受外界影响大，衰减快，不适用于远距离传输；声波只适用于含泥质的单矿物岩石，且需要压实校正；泥浆脉冲由于可靠性较高，易于工程操作，应用最为广泛。

对于泥浆脉冲，井下信息传输技术多采用传统方法，将泥浆脉冲信号传输至地面进行滤波处理，实现噪声的滤除和信号的重构，常用的滤波方法有基于傅里叶变换的去噪法、FIR数字滤波器和小波变换等。但是，采用传统的滤波方法只能在地面尽可能的进行原始信号的重构，此时的泥浆脉冲信号已被噪声干扰严重，滤波去噪的能力有限。所以井下信息传输已经成为制约钻井技术发展的瓶颈问题，如何实现更加高效可靠的传输成为随钻测量***亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对无线随钻测量***泥浆信道衰减大、噪声复杂以及传输的泥浆信号可靠性不高，信息量少的特点，提出了一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法；

无线随钻测量***分为传感器模块、数据采集模块、通信模块、地面接收模块和电源模块。

传感器模块包括3轴加速度计、3轴磁通门、温度传感器以及数/模转换器，传感器模块为数据采集模块提供数据；

3轴加速度计、3轴磁通门、温度传感器分别采集三路重力分量信息、三路磁场分量信息和温度信息，共7路数据，数/模转换器采用MAX186芯片，获取7路数据后进行采样转换，具体为：对每一路数据均采集128次，计算该路数据的平均值，7路数据全部转换完成后，通过SPI口(SerialPeripheralInterface)传送给数据采集模块；

数据采集模块又名MCU采集模块，用来采集传感器模块的数据；并对采集的数据进行相应的校准、计算得到需要的工程参数、编码、发送及存储等操作；

数据采集模块包括：微控制器，驱动电路，脉冲发生器，flash存储模块，防冲击电路以及电源电流检测电路；

微控制器选用SM470R1B1M，是整个电路的核心部分，用来控制传感器模块的3轴加速度计、3轴磁通门、温度传感器分别采集数据；处理由数/模转换器传送的数据，实现数据的解算、校验和编码，并将编码之后的数据分别传送给脉冲发生器和flash存储模块；

脉冲发生器向地面接收模块发送泥浆脉冲信号，flash存储模块将数据进行存储；

驱动电路主要有两个功能，一是通过微控制器的控制信号驱动传感器模块进行工作，二是驱动脉冲发生器进行泥浆脉冲信号的发送；

微控制器控制防冲击电路以及电源电流检测电路保护并监测电路正常工作。

地面接收模块包括上位机，主要完成人机交互界面的设计、对数据采集模块进行设置、解码并显示数据采集模块传上来的数据；

通信模块主要用来配置MCU模块，具体包括：1)、标定文件的下传，用于校准传感器模块的参数，并存储在flash存储模块中；2)、配置井下发送数据的帧格式，存储在flash存储模块中，井下发送的脉冲码元顺序根据配置的帧格式进行；3)、配置测井参数，如发送延时、转速阈值、井深阈值和脉冲宽度等；4)、时间同步，下井前发送一个当前时间到MCU模块，然后通过RTI中断周期和次数来得到任意时刻的时间。

通信模块通过串行通信接口完成地面接收模块与数据采集模块之间的通信；

电源模块为整个***供电。

一种无线随钻测量***井下信源信道联合编码算法，具体步骤如下：

步骤一、通信模块对数据采集模块配置参数并存入flash存储模块；

具体为：1)、写入传感器模块的校准系数；2)、配置井下发送数据的帧格式，即脉冲码元顺序；3)、配置测井参数；4)、设置当前时间。

步骤二、针对某段时间，传感器模块采集井下测井数据，并传送给数据采集模块；

3轴加速度计、3轴磁通门、温度传感器分别采集三路重力分量信息、三路磁场分量信息和温度信息，共7路数据作为信源，数/模转换器采集每一路数据的平均值，通过SPI口传送给数据采集模块。

步骤三、数据采集模块读取校准系数并对采集得到的数据进行校准，将校准后数据进行M-ary编码和存储；

步骤四、数据采集模块读取存储的测井数据并采用LZW压缩算法进行压缩；

LZW编码算法利用Hash函数建立一个大小为256的哈希表，LZW压缩的数据输入格式为八位无符号整型数。

步骤五、数据采集模块设定井深阈值并进行判断，如果井深值大于阈值，对LZW压缩之后的数据采用RS(31,15)的编码算法，否则，采用RS(31，25)的编码算法；

LZW压缩后的信息码为m(x)，对m(x)编码之后的码组为T(x)：

T(x)＝x^n-km(x)+x^n-km(x)modG(x)

其中，n为码元长度，k为信息码元个数。

步骤六、微控制器将RS-LZW联合编码之后的测井数据通过脉冲发生器发送到地面接收模块。

码组T(x)经过脉冲发生器发给地面接收模块，地面接收模块接收到的码字为r(x)；

RS译码纠错的过程如下：

步骤1、计算RS码的校验生成多项式G(x)的根；

G(x)＝(x-1)(x-α)(x-α²)...(x-α^2t-1)

其中，t为RS码的纠错距离；α，α²……α^2t-1为G(x)根；

步骤2、根据接收码字r(x)和校验生成多项式G(x)的根得到伴随多项式S(x)：

S(x)＝S₁+S₂x+S₃x²+...+S_2tx^2t-1

$\left\{\begin{array}{c}{S}_1=r\left(\mathrm{\α}\right)\mathrm{=E}\left(\mathrm{\α}\right)=e_{j1}{\mathrm{\β}}_1+e_{j2}{\mathrm{\β}}_2+...+e_{j\mathrm{\τ}}{\mathrm{\β}}_{\mathrm{\τ}}\\ S_2=r\left({\mathrm{\α}}^2\right)\mathrm{=E}\left({\mathrm{\α}}^2\right)=e_{j1}{{\mathrm{\β}}_1}^2+e_{j2}{{\mathrm{\β}}_2}^2+...+e_{j\mathrm{\τ}}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{\τ}}}^2\\ ......\\ S_{\mathrm{2t}}=r\left({\mathrm{\α}}^{\mathrm{2t}}\right)\mathrm{=E}\left({\mathrm{\α}}^{\mathrm{2t}}\right)=e_{j1}{{\mathrm{\β}}_1}^{\mathrm{2t}}+e_{j2}{{\mathrm{\β}}_2}^{\mathrm{2t}}+...+e_{j\mathrm{\τ}}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{\τ}}}^{\mathrm{2t}}\end{array}\right.$

e_ji表示错误值，i＝1,2,...τ；τ为发生错码的个数，β₁,β₂,...,β_τ表示错误位置；

步骤3、对伴随多项式S(x)求解，得到错误位置和错误值；

首先，根据错误位置多项式σ(x)计算错误位置：

σ(x)＝(1-β₁x)(1-β₂x)...(1-β_τx)＝σ₀+σ₁x+σ₂x²+...σ_τx^τ

采用钱氏搜索法求解出σ(x)＝0的根x₁,x₂,...x_τ；错误位置β_i＝x_i ^-1；i＝1,2,...τ；τ为发生错码的个数；

然后，根据错误值多项式ω(x)计算错误值e_ji：

$\mathrm{\ω}\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{\τ}}{\Σ}}{e}_{ji}\underset{\underset{j\≠i}{j=i}}{\overset{\mathrm{\τ}}{\Σ}}(1+{\mathrm{\β}}_{j}x)={\mathrm{\ω}}_0+{\mathrm{\ω}}_{1}x+...+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\τ}-1}{x}^{\mathrm{\τ}-1}$

$e_{ji}=\frac{\mathrm{\ω}\left(x\right)}{{\mathrm{\σ}}^{\′}\left(x\right)}{|}_{x={\mathrm{\β}}_i^{-1}}=\frac{x\mathrm{\ω}\left(x\right)}{{\mathrm{\σ}}_{odd}\left(x\right)}{|}_{x={\mathrm{\β}}_i^{-1}}$

多项式σ_odd(x)是由σ(x)的奇数次项组成的多项式；

步骤4、错误位置和对应位置的错误值形成错误图样E(x)；

E(x)＝e_j1x^j1++e_j2x^j2+...+e_jτx^jτ

其中，x^ji表示第i个错误位置，i＝1,2,...τ；

步骤5、得到经过纠错后的码字C(x)：

C(x)＝r(x)+E(x)

脉冲数据的格式按照通信模块配置的数据帧格式进行发送，地面接收模块接收到脉冲信号后，根据协定的编码方式进行相应的解码，得到井下的测井数据。

本发明的优点在于：

1)、一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，提高了测井数据的压缩比，测井数据的压缩比最大可达3:1。

2)、一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，降低了数据的误码率，在较低的信噪比下，能较好地重构出原始数据。

3)、一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，将压缩性能较好的信源编码和能纠正随机和突发错误的RS信道编码进行联合，结合了二者的优点，在不增加***复杂度的情况下达到了降低误码率的效果，突破了常规测井中的编码方法，对信道误码率有良好的改进。

附图说明

图1为本发明无线随钻测量***的结构图；

图2为奔发明无线随钻测量***井下信源信道联合编码算法的流程图；

图3为本发明采用M-ary编码后的数据示意图；

图4为本发明进行LZW压缩后的测井数据示意图；

图5为本发明RS(31,25)编码和RS(31,15)编码方式比较示意图；

图6为本发明LZW重构误码率对比图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，主要针对井下噪声，在不影响传输速率的情况下，有较好的误码纠错效果；该方法基于以泥浆脉冲为传输介质的无线随钻测量***，通过分析井下噪声和泥浆信道特性，采用高温电路设计，选用高温ARM芯片SM470，以适应井下高温高压环境，完成高温条件下数据的解算、存储和控制等任务。

泥浆信道特性为：泥浆信道中信号衰减与泥浆信号的工作频率、井深深度以及泥浆的密度有关，泥浆脉冲信号符合指数衰减规律。

井下噪声为：泥浆钻井液压力波在传输时常常受到各种干扰，比如泵噪声、钻井噪声、脉冲声、反射信号等，导致地面接收***的压力波有用信号小，夹杂噪声大。从井下传上来的信号不仅包含大量的有用信号，其中还有泥浆泵压缩泥浆而引起的大幅值的周期性压力脉动，和其他机械压力波动和随机噪声。

对噪声进行归纳分析：(一)泥浆泵噪声。由于现场泵的三缸排量不均匀，泵噪声为多频干扰的周期性噪声，且幅值大于有用信号的幅值，是泥浆压力脉冲的主要噪声来源。泵噪声为多频的且基波频率与有用信号的基波频率很接近，随钻井条件的变化，泵噪声的频率也有缓慢变化。(二)泥浆马达噪声。由泥浆马达噪声造成的压力变化由几千帕到几兆帕，对压力脉冲有极大的影响。(三)其他噪声，主要来自于其他机械振动，传感器本身的噪声和电磁干扰等。幅值较小，频带分布较宽，随机性大，因此可以近似把它们当作跟泵噪声和有用信号都不相关的白噪声。

无线随钻测量***，如图1所示，按功能分为传感器模块、数据采集模块、通信模块、地面接收模块和电源模块。

传感器模块包括3轴加速度计、3轴磁通门、温度传感器以及数/模转换器，传感器模块为数据采集模块提供数据；

3轴加速度计、3轴磁通门、温度传感器分别采集三路重力分量信息、三路磁场分量信息和温度信息，共7路数据，数/模转换器采用MAX186芯片，该芯片采集获取7路数据后进行采样转换，具体为：对每一路数据均采集128次，计算该路数据的平均值，7路数据全部转换完成后，通过SPI口(SerialPeripheralInterface)传送给数据采集模块；

数据采集模块又名MCU采集模块，用来采集传感器模块的数据；并对采集的数据进行相应的校准、计算得到需要的工程参数、编码、发送及存储等操作；

数据采集模块包括：微控制器，驱动电路，脉冲发生器，flash存储模块，防冲击电路以及电源电流检测电路；

微控制器选用SM470R1B1M，是整个电路的核心部分，用来控制传感器模块的3轴加速度计、3轴磁通门、温度传感器分别采集数据；处理由数/模转换器传送的数据，实现数据的解算、校验和编码，并将编码之后的数据分别传送给脉冲发生器和flash存储模块；

脉冲发生器向地面接收模块发送泥浆脉冲信号，flash存储模块将数据进行存储；

驱动电路主要有两个功能，一是通过微控制器的控制信号驱动传感器模块进行工作，二是驱动脉冲发生器进行泥浆脉冲信号的发送；

微控制器控制防冲击电路以及电源电流检测电路保护并监测电路正常工作。

地面接收模块包括上位机，主要完成人机交互界面的设计、对数据采集模块进行设置、解码并显示数据采集模块传上来的数据；

通信模块主要用来配置MCU模块，具体包括：1)、标定文件的下传，用于校准传感器模块的参数，并存储在flash存储模块中；2)、配置井下发送数据的帧格式，存储在flash存储模块中，井下发送的脉冲码元顺序根据配置的帧格式进行；3)、配置测井参数，如发送延时、转速阈值、井深阈值和脉冲宽度等；4)、时间同步，下井前发送一个当前时间到MCU模块，然后通过RTI中断周期和次数来得到任意时刻的时间。

通信模块通过串行通信接口(SCI，SerialCommunicationInterface)完成地面接收模块与数据采集模块之间的通信；

电源模块为整个***供电。

一种无线随钻测量***井下信源信道联合编码算法，如图2所示，具体步骤如下：

步骤一、通信模块对数据采集模块配置参数并存入flash存储模块；

具体为：1)、写入传感器模块的校准系数；2)、配置井下发送数据的帧格式，即脉冲码元顺序：Inc(井斜):12(12位0和1的码元):P(奇偶校验位)；Grav(重力和):12:P；Magf(磁场强度):12:P；aTFA(工具面):6(6位0和1的码元):P；Temp(温度):12:P*CRC16(16位CRC校验位)；3)、配置测井参数：发送延时为45s、转速阈值10转/分、井深阈值1500米及脉冲宽度0.5s；4)、设置当前时间。

步骤二、针对某段时间，传感器模块采集井下测井数据，并传送给数据采集模块，

3轴加速度计、3轴磁通门、温度传感器分别采集三路重力分量信息、三路磁场分量信息和温度信息，共7路数据作为信源，数/模转换器对每一路数据均采集128次，计算该路数据的平均值，全部采集完成后，通过SPI口传送给数据采集模块。

步骤三、数据采集模块读取校准系数并对采集得到的数据进行校准，将校准后数据进行M-ary编码和存储；

微控制器采集数/模转换器转换后的数据，进行解算和校验后，采用M-ary编码；M-ary编码后的数据如图3所示；并将编码后数据存储在flash存储模块的文本文件中。

步骤四、数据采集模块读取存储的测井数据并采用LZW压缩算法进行压缩；

LZW(Lempel-Ziv-WelchEncoding)编码算法，属于字典编码算法，相当于在字典中查找各种不同词条来构成信息输出序列，字典是由输入序列动态决定的，编码的过程实际就是一个加入词条和删除词条的过程。LZW编码算法利用Hash函数建立一个大小为256的哈希表，以提高查找效率，LZW压缩的数据输入格式为八位无符号整型数。

压缩之后数据如图4所示，通过图3和图4的对比，得到压缩之后数据量的对比，在压缩完成之后数据量近似为未压缩数据量的三分之一，同时文本文件的大小也压缩为原来的1/3。

步骤五、数据采集模块设定井深阈值并进行判断，如果井深值大于阈值，对LZW压缩之后的数据采用RS(31,15)的编码算法，否则，采用RS(31，25)的编码算法；

根据现场测井经验，设定1500米井深为阈值，微控制器通过对通信模块设置的井深进行判断，大于1500米采用RS(31,15)编码方式，否则采用RS(31，25)的编码方式，此判决是为了保证较低的误码率。

RS码(Reed-solomoncodes)为前向信道纠错码；泥浆脉冲信号从井下传输的过程中被泵噪声、马达噪声、涡轮噪声等干扰，RS编码虽然会产生延时，但是由于测井传输数据对实时性要求并不高，故可对压缩的LZW数据进行RS编码以降低其误码率。

设发送的LZW压缩后的信息码为m(x)，对m(x)进行编码之后的码组为T(x)：

T(x)＝x^n-km(x)+x^n-km(x)modG(x)

其中，n为码元长度，k为信息码元个数；

对LZW压缩之后的测井数据进行RS编码，采用两种编码方式，RS(31,25)和RS(31,15)的误码率对比如图5所示，由图知在信噪比为5dB时能够得到较低的误码率，同时RS(31，25)的误码率明显低，更能适应恶劣的信道环境。

LZW-RS编码之后的数据通过产生突发错误的噪声信道，然后进行相应的RS和LZW解码。LZW重构误码率如图6，由图知加入RS编码保护之后在信噪比为5.5dB时能达到良好的重构效果。LZW信号直接通过噪声信道受到干扰大，误码率较高，得到的数据可信度不高，而加入RS编码保护之后，其误码率有了明显的下降，并且RS编码不同的冗余度对误码率有一定影响，表明井深的阈值判决对误码率的降低起到了一定的作用。

步骤六、微控制器将RS-LZW联合编码之后的测井数据通过脉冲发生器发送到地面接收模块。

码组T(x)经过脉冲发生器发给地面接收模块，地面接收模块接收到的码字为r(x)；

RS译码纠错的过程如下：

步骤1、计算RS码的校验生成多项式G(x)的根；

G(x)＝(x-1)(x-α)(x-α²)...(x-α^2t-1)

其中，t为RS码的纠错距离；α，α²……α^2t-1为G(x)根；

步骤2、根据接收码字r(x)和校验生成多项式G(x)的根得到伴随多项式S(x)：

S(x)＝S₁+S₂x+S₃x²+...+S_2tx^2t-1

$\left\{\begin{array}{c}{S}_1=r\left(\mathrm{\α}\right)\mathrm{=E}\left(\mathrm{\α}\right)=e_{j1}{\mathrm{\β}}_1+e_{j2}{\mathrm{\β}}_2+...+e_{j\mathrm{\τ}}{\mathrm{\β}}_{\mathrm{\τ}}\\ S_2=r\left({\mathrm{\α}}^2\right)\mathrm{=E}\left({\mathrm{\α}}^2\right)=e_{j1}{{\mathrm{\β}}_1}^2+e_{j2}{{\mathrm{\β}}_2}^2+...+e_{j\mathrm{\τ}}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{\τ}}}^2\\ ......\\ S_{\mathrm{2t}}=r\left({\mathrm{\α}}^{\mathrm{2t}}\right)\mathrm{=E}\left({\mathrm{\α}}^{\mathrm{2t}}\right)=e_{j1}{{\mathrm{\β}}_1}^{\mathrm{2t}}+e_{j2}{{\mathrm{\β}}_2}^{\mathrm{2t}}+...+e_{j\mathrm{\τ}}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{\τ}}}^{\mathrm{2t}}\end{array}\right.$

e_ji表示错误值，i＝1,2,...τ；τ为发生错码的个数，β₁,β₂,...,β_τ表示错误位置；

步骤3、对伴随多项式S(x)求解，得到错误位置和错误值；

首先，根据错误位置多项式σ(x)计算错误位置：

σ(x)＝(1-β₁x)(1-β₂x)...(1-β_τx)＝σ₀+σ₁x+σ₂x²+...σ_τx^τ

采用钱氏搜索法求解出σ(x)＝0的根x₁,x₂,...x_τ；错误位置β_i＝x_i ^-1；i＝1,2,...τ；τ为发生错码的个数；

然后，根据错误值多项式ω(x)计算错误值e_ji：

$\mathrm{\ω}\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{\τ}}{\Σ}}{e}_{ji}\underset{\underset{j\≠i}{j=i}}{\overset{\mathrm{\τ}}{\Σ}}(1+{\mathrm{\β}}_{j}x)={\mathrm{\ω}}_0+{\mathrm{\ω}}_{1}x+...+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\τ}-1}{x}^{\mathrm{\τ}-1}$

$e_{ji}=\frac{\mathrm{\ω}\left(x\right)}{{\mathrm{\σ}}^{\′}\left(x\right)}{|}_{x={\mathrm{\β}}_i^{-1}}=\frac{x\mathrm{\ω}\left(x\right)}{{\mathrm{\σ}}_{odd}\left(x\right)}{|}_{x={\mathrm{\β}}_i^{-1}}$

多项式σ_odd(x)是由σ(x)的奇数次项组成的多项式；

步骤4、错误位置和对应位置的错误值形成错误图样E(x)；

E(x)＝e_j1x^j1++e_j2x^j2+...+e_jτx^jτ

其中，x^ji表示第i个错误位置，i＝1,2,...τ；

步骤5、得到经过纠错后的码字C(x)：

C(x)＝r(x)+E(x)

脉冲数据的格式按照通信模块配置的数据帧格式进行发送，地面接收模块接收到脉冲信号后，根据协定的编码方式进行相应的解码，得到井下的测井数据。

Claims (8)

1.一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、通信模块对数据采集模块进行参数配置并存入flash存储模块；

步骤二、传感器模块用来采集井下测井数据，包括重力分量信息、磁场分量信息和温度信息，并传送给数据采集模块；

步骤三、数据采集模块对采集得到的数据进行校准，将校准后数据进行M-ary编码和存储；

步骤四、数据采集模块读取存储的测井数据并采用LZW压缩算法进行压缩；

步骤五、数据采集模块设定井深阈值并进行判断，如果井深值大于阈值，对LZW压缩之后的数据采用RS(31，15)的编码算法，否则，采用RS(31，25)的编码算法；

步骤六、数据采集模块将步骤五得到的测井数据通过脉冲发生器发送到地面接收模块。

2.如权利要求1所述的一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，其特征在于，所述的步骤一中参数配置具体为：1)、标定文件的下传，用于校准传感器模块的参数，并存储在flash存储模块中；2)、配置井下发送数据的帧格式，存储在flash存储模块中，井下发送的脉冲码元顺序根据配置的帧格式进行；3)、配置测井参数，如发送延时、转速阈值、井深阈值和脉冲宽度；4)、时间同步。

3.如权利要求1所述的一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，其特征在于，所述步骤四中的LZW压缩算法，利用Hash函数建立一个大小为256的哈希表，LZW压缩的数据输入格式为八位无符号整型数。

4.如权利要求3所述的一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，其特征在于，所述LZW压缩后的信息码为m(x)，对m(x)编码之后的码组为T(x)：

T(x)＝x^n-km(x)+x^n-km(x)modG(x)

其中，n为码元长度，k为信息码元个数。

5.如权利要求4所述的一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，其特征在于，所述码组T(x)经过脉冲发生器发给地面接收模块，地面接收模块接收到的码字为r(x)；

RS译码纠错的过程如下：

步骤1)、计算RS码的校验生成多项式G(x)的根；

G(x)＝(x-1)(x-α)(x-α²)...(x-α^2t-1)

其中，t为RS码的纠错距离；α，α²……α^2t-1为G(x)根；

步骤2)、根据接收码字r(x)和校验生成多项式G(x)的根得到伴随多项式S(x)：

S(x)＝S₁+S₂x+S₃x²+...+S_2tx^2t-1

$\left\{\begin{array}{c}{S}_1=r\left(\mathrm{\α}\right)\mathrm{=E}\left(\mathrm{\α}\right)=e_{j1}{\mathrm{\β}}_1+e_{j2}{\mathrm{\β}}_2+...+e_{j\mathrm{\τ}}{\mathrm{\β}}_{\mathrm{\τ}}\\ S_2=r\left({\mathrm{\α}}^2\right)\mathrm{=E}\left({\mathrm{\α}}^2\right)=e_{j1}{{\mathrm{\β}}_1}^2+e_{j2}{{\mathrm{\β}}_2}^2+...+e_{j\mathrm{\τ}}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{\τ}}}^2\\ ......\\ S_{\mathrm{2t}}=r\left({\mathrm{\α}}^{\mathrm{2t}}\right)\mathrm{=E}\left({\mathrm{\α}}^{\mathrm{2t}}\right)=e_{j1}{{\mathrm{\β}}_1}^{\mathrm{2t}}+e_{j2}{{\mathrm{\β}}_2}^{\mathrm{2t}}+...+e_{j\mathrm{\τ}}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{\τ}}}^{\mathrm{2t}}\end{array}\right.$

e_ji表示错误值，i＝1,2,...τ；τ为发生错码的个数；β₁,β₂,...,β_τ表示错误位置；

步骤3)、对伴随多项式S(x)求解，得到错误位置和错误值；

首先，根据错误位置多项式σ(x)计算错误位置：

σ(x)＝(1-β₁x)(1-β₂x)...(1-β_τx)＝σ₀+σ₁x+σ₂x²+...σ_τx^τ

采用钱氏搜索法求解出σ(x)＝0的根x₁,x₂,...x_τ；错误位置β_i＝x_i ^-1；

然后，根据错误值多项式ω(x)计算错误值e_ji：

$\mathrm{\ω}\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{\τ}}{\Σ}}{e}_{ji}\underset{\underset{j\≠i}{j=i}}{\overset{\mathrm{\τ}}{\Σ}}(1+{\mathrm{\β}}_{j}x)={\mathrm{\ω}}_0+{\mathrm{\ω}}_{1}x+...+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\τ}-1}{x}^{\mathrm{\τ}-1}$

$e_{ji}=\frac{\mathrm{\ω}\left(x\right)}{{\mathrm{\σ}}^{\′}\left(x\right)}{|}_{x={\mathrm{\β}}_i^{-1}}=\frac{x\mathrm{\ω}\left(x\right)}{{\mathrm{\σ}}_{odd}\left(x\right)}{|}_{x={\mathrm{\β}}_i^{-1}}$

多项式σ_odd(x)是由σ(x)的奇数次项组成的多项式；

步骤4)、错误位置和对应位置的错误值形成错误图样E(x)；

E(x)＝e_j1x^j1++e_j2x^j2+...+e_jτx^jτ

其中，x^ji表示第i个错误位置，i＝1,2,...τ；

步骤5)、得到经过纠错后的码字C(x)：

C(x)＝r(x)+E(x)

脉冲数据的格式按照通信模块配置的数据帧格式进行发送，地面接收模块接收到脉冲信号后，根据协定的编码方式进行相应的解码，得到井下的测井数据。

6.如权利要求1所述的一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，其特征在于，所述步骤二中的传感器模块，具有3轴加速度计、3轴磁通门与温度传感器，分别采集三路重力分量信息、三路磁场分量信息和一路温度信息，共7路信息，由数/模转换器采集每一路数据，并计算平均值后传送给数据采集模块。

7.如权利要求1所述的一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，其特征在于，所述数据采集模块包括：微控制器，驱动电路，脉冲发生器，flash存储模块，防冲击电路以及电源电流检测电路；

微控制器用来控制传感器模块的数据采集，并对采集数据进行处理，实现数据的解算、校验和编码，并将编码之后的数据分别传送给脉冲发生器和flash存储模块；同时还控制防冲击电路以及电源电流检测电路保护并对防冲击电路和电源电流检测电路进行监测；

脉冲发生器向地面接收模块发送泥浆脉冲信号，flash存储模块将数据进行存储；

驱动电路通过微控制器的控制信号驱动传感器模块进行工作，二是驱动脉冲发生器进行泥浆脉冲信号的发送；

地面接收模块包括上位机，主要完成人机交互界面的设计、对数据采集模块进行设置、解码并显示数据采集模块传上来的数据；

通信模块通过串行通信接口完成地面接收模块与数据采集模块之间的通信，还用来配置数据采集模块。

8.如权利要求6所述的一种基于无线随钻测量***的井下信源信道联合编码方法，其特征在于，所述的数/模转换器采用MAX186芯片，对每一路数据均采集128次。