使用唯一音调签名的网络对等识别和自组织的方法及使用该方法的井技术

公开了一种使用无线网络的通信方法。在第一节点处接收无线传输的信号。该信号具有频率签名。将接收到的信号的频率签名与先前从第二节点接收到的信号的频率签名进行比较。如果确定接收到的信号的频率签名与先前接收到的信号的频率签名在预定的相似度范围内，那么接收到的信号和先前接收到的信号被接受作为是已经由第二节点发送。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用唯一音调签名的网络对等识别和自组织的方法及使用该方法的井相关申请的交叉引用本申请要求于2018年2月8日提交的标题为“MethodsofNetworkPeerIdentificationandSelf-OrganizationusingUniqueTonalSignaturesandWellsthatUsetheMethods”的美国临时申请序列No.62/628,105以及于2019年2月1日提交的标题为“MethodsofNetworkPeerIdentificationandSelf-OrganizationusingTonalSignaturesandwellsthatusetheMethods”的美国临时申请序列No.62/799,881的优先权，其中每一个的公开内容通过引用整体并入本文。本申请与2016年11月30日提交的标题为“MethodsofAcousticallyCommunicatingAndWellsThatUtilizeTheMethods”的美国临时申请序列No.62/428,385和2016年8月31日提交的标题为“PlungerLiftMonitoringViaADownholeWirelessNetworkField”的美国临时申请序列No.62/381,926以及美国专利No.10,190,410相关，其中每一个的公开内容通过引用整体并入本文。
本公开一般而言涉及声学通信的方法和/或使用该方法的井。
技术介绍
声学无线网络可以用于经由音调传输介质无线地发送声学信号(诸如振动)。一般而言，给定的音调传输介质只允许在某个频率范围内通信；并且，在一些系统中，这个频率范围可能相对小。这种系统在本文中可以被称为频谱受限系统。频谱受限系统的示例是诸如烃井之类的井，其包括沿着其长度间隔开的多个通信节点。安装和操作这种网络的节点的已知方法需要大量的时间和精力。要求按数值次序将节点安装在套管上，这需要大量的时间投入、扩展的空间覆盖范围以及套管移动的极端物流计划。一旦安装到井中，网络的操作就需要对最优操作条件和潜在的网络节点配对进行持续调查。这是迭代的手动过程，需要大量的测试时间，并且还会消耗用于发送命令以执行测试的所有节点的能量。以上方法也招致重大风险。不正确的节点编号或错误的安装次序将导致网络无法正常工作，并且可能有必要进行大量重新配置以校正错误，这将花费大量的操作者时间并且浪费网络上许多节点的能量。操作过程中的意外错误配置(诸如为节点指派重复或无序编号，或以无穷循环方式链接它们)将带来类似的风险。解决编号问题的典型方法使用中央机构对所有制造的节点进行顺序编号。这保证了唯一性，但没有解决无序安装的问题，也没有防止意外错误配置，并且该方法仍然需要中央机构来接触每个节点(以指派编号)，从而限制制造效率。一种替代技术是使每个节点为其自己指派随机数，并且消除了按顺序次序安装节点的要求。这去除了无序风险并大大降低了操作错误配置的风险，但是因为有可能两个节点将随机为其自己指派相同的编号，所以无法保证唯一性。为了最小化(尽管仍然不能消除)重复编号的风险，典型的实施方式是使随机数非常大。遗憾的是，节点必须在每次通信中例行发送这个数字，因此经由过多的发送音调使用非常大的数字导致附加的能量消耗。需要的是一种在安装之后识别网络中的节点并且不使用耗能的随机识别编号的方法。
技术实现思路
本文公开了声学通信的方法以及使用该方法的井。该方法一般使用声学无线网络，其包括沿着音调传输介质的长度间隔开的多个节点。根据公开的方面，提供了一种使用无线网络进行通信的方法，该无线网络诸如使用一个或多个井部件作为本文所述的音调传输介质的声学无线网络。在第一节点处接收信号的无线传输。该信号具有频率签名和/或振幅签名，在一些方面，它们可以是基于时间的频率签名和/或基于时间的振幅签名。将接收到的信号的频率签名和/或振幅签名与先前接收到的信号的频率签名和/或振幅签名进行比较。如果确定接收到的信号的频率签名和/或振幅签名与先前接收到的信号的频率签名和/或振幅签名在预定的相似度范围内，那么接收到的信号和先前接收到的信号被接受作为是已经由第二节点发送。附图说明图1是被配置为使用根据本公开的方法的井的示意性表示。图2是描绘根据本公开的确定接收到的声学音调的主频率的方法的流程图。图3是图示作为时间的函数的多个接收到的声学音调的接收振幅的曲线图。图4是图示来自图3的声学音调的接收振幅的曲线图。图5是图示图4的接收到的声学音调的频率变化的曲线图。图6是图示可以用于确定图4-图5的接收到的声学音调的主频率的直方图数据的表。图7是图示根据本公开的机制的表，通过该机制可以选择图4-图5的声学音调的主频率。图8A-图8D描绘了接收到的信号的多直方图签名的数字表示。图9A-图9F是示出接收到的信号的唯一模式或签名的振幅图。图10是描绘在声学无线网络中使用声学音调签名作为网络对等识别和自组织的方法的流程图。具体实施方式以下是在本公开中使用的若干具体术语的定义的非穷举列表(其它术语可以在本文其它地方以明确的方式定义或阐明)。这些定义旨在阐明本文使用的术语的含义。相信这些术语以与它们的普通含义一致的方式被使用，但是为了清楚起见在此仍然指定定义。如本文所使用的，放置在第一实体和第二实体之间的术语“和/或”意味着(1)第一实体、(2)第二实体，和(3)第一实体和第二实体之一。用“和/或”列出的多个实体应当以相同的方式解释，即，如此结合的实体中的“一个或多个”。除了由“和/或”子句具体识别出的实体之外，其它实体可以可选地存在，无论是与具体识别出的那些实体相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，当与诸如“包括”之类的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用可以在一个实施例中仅指A(可选地包括除B以外的实体)；在另一个实施例中仅指B(可选地包括除A以外的实体)；在又一个实施例中，指A和B两者(可选地包括其它实体)。这些实体可以指元件、动作、结构、步骤、操作、值等。如本文所使用的，引用一个或多个实体的列表的短语“至少一个”应当被理解为表示从实体列表中的任何一个或多个实体中选择的至少一个实体，但不一定包括实体列表中具体列出的每个和每个实体中的至少一个，并且不排除实体列表中的实体的任意组合。这个定义还允许可以可选地存在于除短语“至少一个”所指的实体列表中具体识别出的实体以外的实体，无论与具体识别出的那些实体相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或等效地“A或B中的至少一个”，或等效地“A和/或B中的至少一个”)在一个实施例中可以指至少一个，可选地包括多于一个，A，不存在B(并且可选地包括除B以外的实体)；在另一个实施例中，指至少一个，可选地包括多于一个，B，不存在A(并且可选地包括除A以外的实体)；在又一个实施例中，指至少一个，可选地包括多于一个，A，以及至少一个，可选地包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用无线网络进行通信的方法，包括：/n在第一节点处，接收无线传输的信号，接收到的信号具有频率签名和/或振幅签名；/n将接收到的信号的频率签名和/或振幅签名与先前从第二节点接收到的信号的频率签名和/或振幅签名进行比较；以及/n如果接收到的信号的频率签名和/或振幅签名与先前接收到的信号的频率签名和/或振幅签名在预定的相似度范围内，则将接收到的信号和先前接收到的信号接受作为是已经由第二节点发送，并且将接收到的信号和先前接收到的信号定义为识别第一节点和第二节点之间的通信链路的唯一信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180208 US 62/628,105;20190201 US 62/799,8811.一种使用无线网络进行通信的方法，包括：
在第一节点处，接收无线传输的信号，接收到的信号具有频率签名和/或振幅签名；
将接收到的信号的频率签名和/或振幅签名与先前从第二节点接收到的信号的频率签名和/或振幅签名进行比较；以及
如果接收到的信号的频率签名和/或振幅签名与先前接收到的信号的频率签名和/或振幅签名在预定的相似度范围内，则将接收到的信号和先前接收到的信号接受作为是已经由第二节点发送，并且将接收到的信号和先前接收到的信号定义为识别第一节点和第二节点之间的通信链路的唯一信号。


2.如权利要求1所述的方法，还包括：
使用所述唯一信号，形成与用户干预无关的无线网络。


3.如权利要求1所述的方法，还包括：
使用所述唯一信号，调整无线网络中的连接。


4.如权利要求3所述的方法，其中调整连接包括由于变化的物理环境而调整连接。


5.如权利要求3所述的方法，其中调整连接包括调整连接以优化网络通信。


6.如权利要求5所述的方法，其中优化网络通信包括以下中的至少一项：最小化无线网络中的能量使用、最小化错误率、最大化数据速率、最小化时延、保证最坏情况下的数据速率、保证最坏情况下的时延、自主平衡跨多个节点的能量使用，以及自主平衡数据传输负载。


7.如权利要求1所述的方法，还包括：
基于以下中的一项或多项来推断第一节点和第二节点之间的物理特性
从第一节点接收到的信号的频率签名和/或振幅签名，以及
从第二节点接收到的信号的频率签名和/或振幅签名。


8.如权利要求1所述的方法，还包括：
在存储器中记录随后在第一节点处接收到的信号的频率签名和/或振幅签名的改变。


9.如权利要求1所述的方法，还包括：
使用接收到的信号的频率签名和/或振幅签名以及先前接收到的信号的频率签名和/或振幅签名中的至少一个，确定无线网络中最接近关注条件的节点；以及
使用与所确定的节点相关联的传感器来感测所述关注条件。


10.如权利要求1所述的方法，还包括：
当预期接收到的信号的频率签名和/或振幅签名与先前接收到的信号的频率签名和/或振幅签名不在预定的相似度范围内时，在以下两者之间建立第二通信链路
第一节点和第二节点中的一个，以及
第三节点，
从而相对于第一通信链路优先使用第二通信链路。

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【专利技术属性】
技术研发人员：K·M·沃克尔，S·W·克劳森，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US