Методы и цифровые устройства сжатия телеметрической информации в системах сбора и передачи геофизических данных

• Автор: Зайцев, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 186 с. : ил

1. Проблема сжатия сейсмических сигналов постановка задачи, методы решения.

1.1. Постановка задачи синтеза системы сжатия геофизической

информации.

1.2. Модель сейсмического сигнала

1.3. Исследование стандартных алгоритмов сжатия применительно к

сейсмическому сигналу

1.3.1 Классификация методов сжатия информации.

1.3.2 Задача построения алгоритма сжатия сейсмического сигнала

1.3.3 Статистическое кодирование

1.3.4 Сокращение избыточности информации

1.3.5 Методы сжатия на основе выделения параметров.

1.3.6 Методы сжатия с преобразованием
1.4. Сравнение существующих методов сжатия.
2. Субнолосное кодирование
2.1. Банки фильтров с равномерным разбиением на каналы.
2.1.1. Построение банков фильтров с полным восстановлением
2.1.2. Построение банков фильтров с квазиполным восстановлением.
2.1.3. Каскадное соединение банков фильтров
2.2. Банки фильтров с неравномерным разбиением на каналы
2.3. Оптимальное субнолосное кодирование.
2.3.1. 1 Остановка задачи построения оптимального субполосного кодера
2.3.2 Банки фильтров основных компонент.
3. Построение субполосного кодера
3.1. Постановка задачи.
3.2. Поиск наилучшей методики сжатия субполосных сигналов .
3.2.1 Равномерное квантован не субполосных сигналов.
3.2.2 Арифметическое кодирование субполосных сигналов.
3.2.3 Линейное предсказание субполосных сигналов
3. Адаптивное квантование субполосных сигналов
3.3. Оптимальное адаптивное субполосное кодирование сейсмических
сигналов.
3.4 Оценка полученных результатов
4. Оптимальная реализации системы предобработки сейсмического
сигнала на ЦПОС
4.1. Оптимальная реализация универсальной структуры децимации
4.2. Реализация цифрового банка фильтров
4.3. Программная реализация на языке ассемблера для ЦПОС 2xx
Заключение.
Библиографический список.
Приложения
риложсиие 1. Акты внедрения результатов проведенного исследования
Приложение 2. Программы расчета банков фильтров.
Приложение 3. Подпрограммы реализации системы цифровой частотной
селекции на базе IЩОС 8х.
Приложение 4. Процедуры оценки влияния параметров частотной избирательности на эффективность субполосного кодирования.
Список используемых


Данный сейсмический сигнал передается по проводным каналам связи на сейсмическую станцию, где дискретизируется, подвергается предварительной обработке, и подготавливается к передаче на центральный пункт сбора информации. На практике на одну сейсмическую станцию может заводится от 6ти до ти каналов регистрации, в зависимости от марки используемого оборудования. Испытания проводятся периодически, со смещением точки приложения первичного импульса. В рамках этой системы подсистема сжатия сейсмического сигнала может быть реализована как составная часть предобработки дискретизированного сейсмического сигнала хп. Из представленной структуры следует 1 в качестве процесса Х1, мы имеем класс дискретизированных сейсмических сигналов пТ, чьи особенности и модель будут описаны ниже 2 так как сейсмическая станция должна отвечать требованиям по надежности и компактности, то в качестве устройства, реализующего сжатие сигнала должен выступать компактный прибор, способный работать в полевых условиях с высокой степенью безотказности. Таким образом, техника проведения полевых работ и принятые стандарты на реализацию сейсмической станции накладывают следующие ограничения на реализационный базис В. Алгоритм А сжатия сигнала должен реализовываться на цифровом процессоре обработки сигналов, выбранном из современного ряда процессоров крупнейших производителей. На один цифровой процессор отводится задача обработки не менее одного входного канала. Входные данные должны обрабатываться в темпе поступления информации, что в свою очередь требует поиск оптимальной структуры реализации алгоритма А. Так как для декодирования и интерпретации полученных данных используются мощные ЭВМ, то на вычислительную сложность алгоритма декодирования ограничения не накладываются. Определим вектор показателей качества и подсистемы сжатия данных. Очевидно, что таким показателем, в первую очередь, может стать коэффициент сжатия . Уу , а также степень точности восстановления исходного сигнала. Полученные при сейсморазведке сигналы необходимо сохранять максимально полно и точно, так как существует высокая вероятность того, что могут появиться новые методы интерпретации, использующие особенности сигналов, недоступные современным методам, а повторные сейсморазведочные работы слишком дороги. Это обстоятельство требует более осторожного подхода к алгоритмам сжатия, допускающим потерю информации. В качестве первого элемента вектора V примем коэффициент сжатия . I длина реализации сейсмосигнала в отсчетах, р разрядность АЦП. Степень точности восстановления исходного сигнала может быть оценена как расстояние между исходным и восстановленным сигналом Дл,хи, усредненное на множестве реализаций сигналов. Очевидно, что коэффициент сжатия и точность восстановления взаимозависимы. По этому более правильным будет оценивание коэффициента сжатия при заданной точности восстановления еКОу или, другими словами, определение зависимости коэффициента сжатия от обеспечиваемой при этом точности восстановления. В 2 дисперсия шума квантования исходного сигнала. Как уже отмечалось, при разработке алгоритмов сжатия должна быть учтена принципиальная возможность реализации их в рамках заданного реализационного базиса. Для учета этого свойства требуется ввести в вектор показателей качества алгоритма элемент , отражающий вычислительные затраты на реализацию выбранного алгоритма, а также элемент . V, отражающий
1. Следует отметить, что последние два параметра могут быть реально оценены только на этапе эффективной реализации выбранного алгоритма сжатия. Только для некоторых алгоритмов может быть выполнена предварительная приблизительная оценка. Таким образом, вектор показателей качества принимает вид
Аско
И
1. Х хП 1. То есть, найти такой алгоритм сжатия сейсмических сигналов А и структуру его реализации 5, которые позволят достичь оптимального значения вектора качества и при условии, что алгоритм будет реализован на базе заранее выбранного ЦГЮС. Постановка задачи сжатия сигналов имеет смысл только в том случае, когда определен класс сигналов. Наилучшим образом это можно сделать построив модель сейсмического сигнала. В теории сейсморазведки существуют различные подходы к моделированию.