本发明专利技术提供一种井下声波信号压缩感知采集方法，其包含：获取多探测器声波波列信号稀疏采样的测量矩阵；通过所述测量矩阵确定的采样点对原始信号进行数据采集以得到稀疏采样数据；结合所述测量矩阵以及所述稀疏采样数据，基于压缩感知原则求解得到所述原始信号。本发明专利技术采样间距是随机的，不需要遵循奈奎斯特采样定理，极大的减少了数据采集量；并且采样和压缩可以看作是同时进行的，在采样压缩时不需要遵循奈奎斯特采样定理，在接收端通过合适的重构算法就可以恢复出原始信号，因此本发明专利技术可以避免现有的信号处理模式中的诸多问题；本发明专利技术可在保证信息不损失的情况下，极大地减少了信号采集的时间和采集的数据量，提高声波测井的效率。井的效率。井的效率。
【技术实现步骤摘要】
一种井下声波信号压缩感知采集方法及装置
[0001]本专利技术涉及声波测井
，具体地说，涉及一种井下声波信号压缩感知采集方法及装置。
技术介绍
[0002]随着现代电子与计算机技术的迅速发展，测井仪器逐渐向着阵列化、成像化和组合化方向发展，测井仪器的数据量越来越大，大量测井数据准确高速实时传输成为制约测井装备技术发展的瓶颈。新一代声波测井技术声波远探测测井、三维声波测井通过采集接收到的全波列信号，分析处理接收到的全波信号，可以对井周围的地层构造进行声波成像，并获得井旁地质构造信息。一个深度点的数据量最少也要2.4Mbite。而现有7000米测井电缆传输速率最高为1.2Mbps，数据传输时间长，测井速度无法提高，导致测井时效低，施工风险增大。
[0003]在现有的声波信号采集处理模式中，信号要采样、压缩然后再传输，接收端要解压再恢复原始信号。采样过程要遵循奈奎斯特采样定理(如图1)，也就是采样速率不能小于信号最高频率的两倍，这样才能保证根据采样所得的信息可以完整地恢复出原始信号。在现实中采样频率往往高于2倍的最高频率，达到5倍到10倍最高频率。这样一来采样频率变高，采样数据增多，需要更高的电缆传输速率，而电缆传输速率提升缓慢导致只能降低测井速度。
[0004]因此，本专利技术提供了一种井下声波信号压缩感知采集方法及装置。
技术实现思路
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种井下声波信号压缩感知采集方法，所述方法包含以下步骤：
[0006]获取多探测器声波波列信号稀疏采样的测量矩阵；
[0007]通过所述测量矩阵确定的采样点对原始信号进行数据采集以得到稀疏采样数据；
[0008]结合所述测量矩阵以及所述稀疏采样数据，基于压缩感知原则求解得到所述原始信号。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，通过以下步骤得到所述测量矩阵：
[0010]步骤a、设定初始采样序列；
[0011]步骤b、按顺序逐个点对所述初始采样序列进行采样；
[0012]步骤c、判断传感矩阵的列向量间最大互相关值是否变小；
[0013]步骤d、若步骤c的判断结果为是，则对所述测量矩阵进行更新后执行步骤e，若步骤c的判断结果为否，则舍弃当前采样点，所述测量矩阵不更新；
[0014]步骤e、判断所述初始采样序列是否采样结束；
[0015]步骤f、若步骤e的判断结果为是，则执行步骤g，若步骤e的判断结果为否，则返回执行步骤b；
[0016]步骤g、输出所述测量矩阵。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，通过以下公式得到所述最大互相关值：
[0018][0019]其中，μ表示所述最大互相关值；Θ表示所述传感矩阵；Θ
i
表示所述传感矩阵的第i个列向量；Θ
j
表示所述传感矩阵的第j个列向量；H表示转置。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，通过以下公式更新所述测量矩阵：
[0021]Φ＝argminμ
[0022]其中，Φ表示所述测量矩阵；μ表示所述传感矩阵的最大互相关值。
[0023]根据本专利技术的一个实施例，通过以下公式得到所述传感矩阵：
[0024]Θ＝ΦΨ
[0025]其中，Θ表示所述传感矩阵；Φ表示所述测量矩阵；Ψ表示稀疏基矩阵。
[0026]根据本专利技术的一个实施例，所述方法包含：
[0027]基于所述测量矩阵、所述稀疏采样数据以及稀疏基矩阵得到稀疏系数；
[0028]通过所述稀疏系数结合所述稀疏基矩阵得到所述原始信号。
[0029]根据本专利技术的一个实施例，通过以下公式得到所述稀疏系数：
[0030]y＝ΦΨS
[0031]其中，y表示所述稀疏采样数据；Φ表示所述测量矩阵；Ψ表示所述稀疏基矩阵；S表示所述稀疏系数。
[0032]根据本专利技术的一个实施例，通过以下公式得到所述原始信号：
[0033]X＝ΨS
[0034]其中，X表示所述原始信号；Ψ表示所述稀疏基矩阵；S表示所述稀疏系数。
[0035]根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种存储介质，其包含用于执行如上任一项所述的方法步骤的一系列指令。
[0036]根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种井下声波信号压缩感知采集装置，执行如上任一项所述的井下声波信号压缩感知采集方法，所述装置包含：
[0037]测量矩阵模块，其用于获取多探测器声波波列信号稀疏采样的测量矩阵；
[0038]稀疏采样数据模块，其用于通过所述测量矩阵确定的采样点对原始信号进行数据采集以得到稀疏采样数据；
[0039]原始信号模块，其用于结合所述测量矩阵以及所述稀疏采样数据，基于压缩感知原则求解得到所述原始信号。
[0040]本专利技术提供的一种井下声波信号压缩感知采集方法及装置的采样间距是随机的，不需要遵循奈奎斯特采样定理，极大的减少了数据采集量；并且采样和压缩可以看作是同时进行的，在采样压缩时不需要遵循奈奎斯特采样定理，在接收端通过合适的重构算法就可以恢复出原始信号，因此本专利技术可以避免现有的信号处理模式中的诸多问题，例如采样速率过大带来的数据量多、存储空间大、硬件复杂度高、计算量大的问题以及压缩过程中的数据浪费和资源浪费问题；本专利技术可在保证信息不损失的情况下，极大地减少了信号采集的时间和采集的数据量，提高声波测井的效率。
[0041]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0042]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0043]图1显示了现有技术中声波信号等间距采集原理图；
[0044]图2显示了根据本专利技术的一个实施例的一种井下声波信号压缩感知采集方法流程图；
[0045]图3显示了根据本专利技术的一个实施例的得到测量矩阵的方法流程图；
[0046]图4显示了根据本专利技术的一个实施例的声波信号随机间距采集原理图；
[0047]图5显示了根据本专利技术的一个实施例的一种井下声波信号压缩感知采集装置结构框图；
[0048]图6显示了根据本专利技术的一个实施例的采集所有点的采集矩阵示意图(以N＝7为例)；以及
[0049]图7显示了根据本专利技术的一个实施例的采集部分点的采集矩阵示意图(以只采集第1/3/6/7个点为例)。
[0050]附图中，相同的部件使用相同的附图标记。另外，附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0051]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细。
[0052]图2显示了根据本专利技术的一个实施例的一种井下声波信号压缩感知采集方法流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种井下声波信号压缩感知采集方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：获取多探测器声波波列信号稀疏采样的测量矩阵；通过所述测量矩阵确定的采样点对原始信号进行数据采集以得到稀疏采样数据；结合所述测量矩阵以及所述稀疏采样数据，基于压缩感知原则求解得到所述原始信号。2.如权利要求1所述的一种井下声波信号压缩感知采集方法，其特征在于，通过以下步骤得到所述测量矩阵：步骤a、设定初始采样序列；步骤b、按顺序逐个点对所述初始采样序列进行采样；步骤c、判断传感矩阵的列向量间最大互相关值是否变小；步骤d、若步骤c的判断结果为是，则对所述测量矩阵进行更新后执行步骤e，若步骤c的判断结果为否，则舍弃当前采样点，所述测量矩阵不更新；步骤e、判断所述初始采样序列是否采样结束；步骤f、若步骤e的判断结果为是，则执行步骤g，若步骤e的判断结果为否，则返回执行步骤b；步骤g、输出所述测量矩阵。3.如权利要求2所述的一种井下声波信号压缩感知采集方法，其特征在于，通过以下公式得到所述最大互相关值：其中，μ表示所述最大互相关值；Θ表示所述传感矩阵；Θ
i
表示所述传感矩阵的第i个列向量；Θ
j
表示所述传感矩阵的第j个列向量；H表示转置。4.如权利要求2所述的一种井下声波信号压缩感知采集方法，其特征在于，通过以下公式更新所述测量矩阵：Φ＝arg minμ其中，Φ表示所述测量矩阵；μ表示所述传感矩阵的最大互相关值。5.如权利要求2所述的一种井下...
【专利技术属性】
技术研发人员：许大华，晁永胜，臧德福，丁世村，闫永平，李明刚，纪祝华，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司中石化经纬有限公司中石化经纬有限公司胜利测井公司，
类型：发明
国别省市：
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