[发明专利]钻井液连续波频率连续相位平滑编码调制解调系统及方法

权利要求书

1.一种钻井液连续波频率连续相位平滑编码调制系统，该系统包括编码器、调制器和钻井液连续波发生器，其特征是：

所述编码器将井下传感器采集的井下信息转化为二进制数据，并将二进制数据传输至所述调制器，所述调制器将所述二进制数据分为至少一组的位序列，建立二进制数据中的位序列与钻井液连续波发生器待产生压力波频率的相互关系，根据压力波调制方程进行频率连续的频移键控调制得到调制信息；

将调制信息传输至所述钻井液连续波发生器，所述钻井液连续波发生器根据调制信息规律的产生钻井液连续压力波，将二进制数据调制到钻井液连续压力波中；

该系统与一种钻井液连续波频率连续相位平滑编码解调系统相配合使用，解调系统包括解调器与解码器，所述解调器与所述调制器对应，所述解码器与所述编码器对应，所述解调器根据调制器中的位序列与符号组合、码元频率组合映射表，由地面设备检测到的压力波解调得到二进制数据，并将解调后的二进制数据传输至所述解码器，所述解码器与所述编码器相对应，所述解码器将解调后的二进制数据根据编码符号重构原始数字信息，得到井下信息；

所述压力波调制方程为：

其中，A为幅值，t为时间，T为符号周期，F_n+1为调制后的频率，F_n为调制前的频率，是初始相位，t₁是第一次频率转变时间，t₂是第二次频率转变时间，n为取[1.2^m]间的正整数，m为每组位序列包括的数据位个数。

2.如权利要求1所述的一种钻井液连续波频率连续相位平滑编码调制系统，其特征是：所述钻井液连续波发送器包括旋转阀、减速器、电机、电机驱动器和电机控制器，所述电机控制器与所述调制器连接，根据调制器发送来的待产生压力波的信息产生控制信号，并将该控制信号发送至电机驱动器，所述电机驱动器根据其接收的控制信号驱动电机转动，所述电机与所述减速器连接，所述电机驱动所述减速器带动所述旋转阀工作，所述旋转阀设置于空心钻柱内，周期性地阻断流过所述空心钻柱的钻井液产生钻井液连续压力波。

3.如权利要求2所述的一种钻井液连续波频率连续相位平滑编码调制系统，其特征是：所述旋转阀包括转子和定子，所述转子与所述减速器连接，所述电机驱动减速器带动旋转阀中的转子转动，所述电机既可驱动转子匀速、加速或减速转动，所述转子连续转动，使得所述转子与所述定子之间的阀口交互的打开或关闭，周期性地阻碍钻柱中钻井液流动，按照编码调制规律产生钻井液连续压力波。

4.一种如权利要求3所述的钻井液连续波频率连续相位平滑编码调制系统的编码调制方法，其特征是：该方法包括以下步骤：

(1)将井下传感器采集到的井下信息传输至编码器，所述编码器将井下信息转化为二进制数据；

(2)编码器将步骤(1)中的二进制数据传输至调制器，调制器根据数据位将二进制数据划分为一组或多组位序列，每组位序列包括至少两位数据位，建立位序列与符号组合、码元频率组合映射表；并通过压力波调制方程进行频率连续的频移键控调制得到调制信息，所述压力波调制方程为：

其中，A为幅值，t为时间，T为符号周期，F_n+1为调制后的频率，F_n为调制前的频率，是初始相位，t₁是第一次频率转变时间，t₂是第二次频率转变时间，n为取[1.2^m]间的正整数，m为每组位序列包括的数据位个数；

(3)调制器将步骤(2)中的调制信息发送至钻井液连续波发生器，控制钻井液连续波发生器按照调制信息规律的产生钻井液压力波。

5.如权利要求4所述的一种钻井液连续波频率连续相位平滑编码调制系统的编码调制方法，其特征是：所述步骤(2)中，所述位序列与码元一一对应，所述位序列与码元频率组合映射表中的码元频率组合包括预设频率，在单位码元周期内的码元频率组合包括两个预设频率，所述位序列与所述码元频率组合一一对应，所述预设频率的个数至少为2个。