随钻测量系统泥浆信道噪声的自适应滤波及其快速实现

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在油气钻探领域发展过程中,新钻井技术对随钻测量技术信息传输速率的要求逐渐提高。在此情形下,相对于其他脉冲发生器,连续波泥浆脉冲发生器仪器具有性能稳定,传输信号速率高等特点,因此,连续波泥浆脉冲传输成为了目前随钻测量系统的一个重要发展方向,随之带来了对连续波泥浆信道的干扰信号滤波的相关研究。尽管国内外学者已经对连续波泥浆信道的干扰信号滤除方法进行了一些研究,并取得了相关成果,但目前国内对于连续波泥浆随钻测量信道干扰和噪声的自适应滤除的研究还比较少,本文研究目的即是在研究自适应滤波相关算法的基础上,构建自适应消噪系统,为从混有很强干扰和噪声的信号中实时检测出有用信号做出有益尝试。本文结合理论推导、MATLAB软件仿真和DSP硬件设计,针对连续波泥浆信道信号特征提出了改进的变步长LMS算法,用以去除连续波泥浆信道噪声,最后以DSP芯片为核心,完成自适应滤波器系统设计,实现了自适应噪声抵消功能。主要完成的工作有:对自适应滤波器发展情况和相关理论进行概述,重点对用于自适应滤波实现的LMS算法进行理论推导,并对影响LMS算法性能指标的相关参数进行分析。针对算法在稳定性和收敛速度对步长参数取值要求的矛盾性,研究了几种变步长LMS算法,并据此提出了改进的变步长LMS算法。通过MATLAB仿真实验验证了本文提出的改进的可变步长LMS算法在自适应噪声抵消运用中具有良好的性能,能有效提高自适应滤波器的消噪能力。确定自适应滤波器系统总体设计。首先完成自适应滤波器DSP程序设计,主要涉及信号调理电路和基于TMS32028335 DSP芯片的自适应算法的实现;然后完成上位机随钻泥浆信道数据采集与处理软件的实现,主要涉及FFTW库的设置和应用,最后,对自适应滤波整体系统进行系统性能测试。
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