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题目:测斜仪电缆遥测系统研究

关键词:电缆遥测系统;光纤陀螺测斜仪;错误控制编码;FPGA;xPC目标

  摘要

本文对电缆遥测通信技术进行了较为系统的研究,基于对国内外相关领域的调研和查新,针对光纤陀螺测斜仪对电缆遥测系统的应用需求,设计并实现了具有双向数据传输能力的测斜仪电缆遥测系统,此系统是光纤陀螺测斜仪通过缆长数据组合导航大幅提高系统测量精度的必要前提,是整个光纤陀螺测斜仪系统的重要组成部分。在国内昂贵的随钻测井应用尚未进入规模化的阶段,该技术具有极好的应用前景。 电缆通信技术是本课题研究的重要内容。本文在与课题紧密相关的测井电缆、信道编码以及数字基带调制等几个基础理论领域展开了研究:建立了测井电缆的简化模型并分析了其传输特性;通过理论分析选择了合适的调制方案;借助系统仿真完成了对几种信道编码的性能评估。建立遥测系统通信协议是一项十分重要的基础工作。根据电缆通信基础理论方面研究结论的指导,制定了一套基于开放式系统互联参考模型构架的通信接口协议,其灵活独立的分层设计,为今后将光缆作为通信介质引入遥测系统做好了接口准备。数模混合模块化的硬件设计是电缆遥测系统的一项关键技术。地面信号整合单元实现了一个以FPGA为核心,具有数字和模拟信号处理能力,并带有串行通信接口的硬件平台,不但满足了电缆遥测系统的应用,还实现了可升级/变更的系统功能。在完成通信逻辑的设计后,对试验样机进行的测试表明,其数字通信部分工作正常,实现了系统预期对通信速率和误码率的设计要求。最后,本文建立了一套基于Simulink/RTW/xPC体系的电缆硬件在回路遥测系统实时仿真平台,为今后电缆遥测系统的进一步研究,特别是实现系统快速原型控制奠定了基础。在整个课题中,本文在可切换配置源的FPGA配置电路结构,任意生成多项式的CRC编解码器,基于延迟琐相环技术的曼彻斯特解码器,以及开发xPC EPP接口驱动等方面提出了自己的见解和认识。