双向远程控制试的系统硬件结构及远距离数据传输原理

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　　双向远程控制试的系统硬件结构及远距离数据传输原理：双向远程控制试的系统硬件结构及远距离数据传输原理：地面控制系统有三种工作模式：地面模式、中转模式、直接模式。地面模式下主要功能是进行压力计的地面配置和测试。中转模式下，地面控制系统是PC机和井下控制器的连接单元，本身不主动发送指令，但可以进行实时的数据显示。直接模式下地面控制器可以独立控制井下系统，无需PC机参与操作，大大提高了油井现场操作的便携性，主要功能包括井下实时数据计算显示，下井命令发送，井下命令接收和相应井下数据的回传存储。下井控制器是针对下井压力计的功能设计的，主要实现下井过程中的压力实时跟踪，完成压力计的连接保持和压力数据回传。井下控制器是针对井下压力计设计的，主要功能是接收并执行地面控制系统发出的操作指令，完成压力计的电源管理、模式切换、数据回读等一系列功能。
　　井下和下井压力计、电路板工作于距离地面4000～6000m的油井中，井下压力、温度、湿度、噪声与地面有很大不同，此外，由于传输距离太长，传输线的分布电阻和分布电容较大，对所承载的信号衰减很大，另外还存在阻抗调制、脉冲噪声、等幅震荡波干扰等不利因素，难以达到高速传输。为此模拟长线传输做了大量的实验，并在现场用实际电缆做实验，最终采用较为可靠的扩频通信作为传送命令和数据的方式。
　　扩频通信指传输系统中用于传送信息的信号带宽远大于信息本身带宽的通信方式，即将待传送基带信号用扩频序列发生器产生的伪随机编码进行扩频调制从而将频谱扩展，形成扩展带宽的低功率谱密度信号进行传输。接收端采用同样伪随机编码通过相关处理恢复成窄带信号，再解调数据恢复出原始信号数据。
　　在给定的信道容量下可以用不同带宽和信噪比的组合来传输，若减小其中一项则势必要增大另一项以平衡信道固有的容量。因此，当信噪比太小不能保证通信质量时，常采用宽带系统，即用增加带宽(展宽频谱)来提高信道容量，扩展信号频谱降低功率谱密度，从而使信号幅度降低且隐蔽性好以改善通信质量，这就是通常所谓用带宽换取功率的通信方法。
　　系统扩频信号采用一系列短促的、可自同步的扫描频率chirps作为载波，每个chirps一般持续100 μs，代表最基本的通信符号时间。由于chirps信号的线性扫描带宽比信号带宽要大得多，其线性加速度较高，而等幅振荡干扰的频率加速度一般较稳定，因此设计特定角加速度信号的滤波器可以将该干扰消除。此外chirps波形还具有很强的自相关特性，这种模糊逻辑相关性决定了所有通信系统中的设备，可以同时识别通信系统中任意设备发出的这种独特波形，并且不需要在发送和接收设备间进行同步。
　　实际通信模块实现原理及过程描述：模拟通信信号首先进入扩频处理模块，然后经缓存放大及ADC转化为数字信号。对输入信号的数字处理包括采用匹配滤波对扩频载波chirps进行相关检测，并追踪已接收到的信号。将接收到的信号信息经由特定数字信号处理电路传输至逻辑接口进行解码，按照已制定通信协议分配并最终分组传输至主处理模块进行处理。
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