[发明专利]钻头与岩石间的碰撞状态识别方法及装置

权利要求书

1.一种钻头与岩石间的碰撞状态识别方法，其特征在于，包括：

在目标钻头作业于目标岩石时，获取该目标钻头在预设周期内的轴向振动的加速度信号；

确定所述目标钻头在预设周期内的轴向振动的加速度信号对应的非线性时间序列；

根据所述非线性时间序列以及用于重构相空间的延迟时间和嵌入维度，重构该非线性时间序列对应的相空间，并确定处于碰撞状态中的所述目标钻头与目标岩石对应在重构的相空间中的空间碰撞位置，其中，所述空间碰撞位置为所述目标钻头与目标岩石发生加载碰撞和卸载碰撞时对应在所述相空间内的碰撞位置；

以及，将所述空间碰撞位置还原为所述目标钻头与目标岩石在预设周期内发生碰撞时的目标碰撞状态信息。

2.根据权利要求1所述的碰撞状态识别方法，其特征在于，所述根据所述非线性时间序列以及用于重构相空间的延迟时间和嵌入维度，重构该非线性时间序列对应的相空间，包括：

确定用于重构相空间的延迟时间；

根据所述延迟时间确定用于重构相空间的嵌入维度；

基于所述延迟时间和嵌入维度将所述时间序列转化为由多个嵌入向量组成的嵌入向量组；

自所述嵌入向量组的各个维度中选取三个目标维度，重构得到所述嵌入向量组对应的相空间的三维相图，其中，各个所述目标维度之间的间隔相同。

3.根据权利要求2所述的碰撞状态识别方法，其特征在于，所述确定用于重构相空间的延迟时间，包括：

应用交互信息法确定用于重构相空间的延迟时间。

4.根据权利要求2所述的碰撞状态识别方法，其特征在于，所述根据所述延迟时间确定用于重构相空间的嵌入维度，包括：

根据所述延迟时间，应用伪最近邻点法确定用于重构相空间的嵌入维度应用伪最近邻点法确定用于重构相空间的嵌入维度。

5.根据权利要求2所述的碰撞状态识别方法，其特征在于，所述确定处于碰撞状态中的所述目标钻头与目标岩石对应在重构的相空间中的空间碰撞位置，包括：

分别确定所述三维相图中各个位置的切向量对应的模量序列和方向梯度序列；

其中，所述模量序列包括各个切向量分别对应的模量，所述方向梯度序列包括各个切向量分别对应的方向梯度；

根据所述模量序列和方向梯度序列，确定处于碰撞状态中的所述目标钻头与目标岩石对应在重构的相空间中的空间碰撞位置。

6.根据权利要求1所述的碰撞状态识别方法，其特征在于，所述将所述空间碰撞位置还原为所述目标钻头与目标岩石在预设周期内发生碰撞时的目标碰撞状态信息，包括：

获取加速度信号变化图，其中，所述加速度信号变化图用于表示预设周期内的各个时间节点以及各个所述时间节点对应的目标钻头的轴向振动的加速度信号；

根据各个所述空间碰撞位置，在所述加速度信号变化图中标识出所述目标钻头与目标岩石在预设周期内发生碰撞时的各个目标碰撞位置，其中，多个所述目标碰撞位置组成所述目标碰撞状态信息。

7.一种钻头与岩石间的碰撞状态识别装置，其特征在于，包括：

加速度信号采集模块，用于在目标钻头作业于目标岩石时，获取该目标钻头在预设周期内的轴向振动的加速度信号；

非线性时间序列确定模块，用于确定所述目标钻头在预设周期内的轴向振动的加速度信号对应的非线性时间序列；

空间碰撞位置获取模块，用于根据所述非线性时间序列以及用于重构相空间的延迟时间和嵌入维度，重构该非线性时间序列对应的相空间，并确定处于碰撞状态中的所述目标钻头与目标岩石对应在重构的相空间中的空间碰撞位置，其中，所述空间碰撞位置为所述目标钻头与目标岩石发生加载碰撞和卸载碰撞时对应在所述相空间内的碰撞位置；

目标碰撞位置信息获取模块，用于将所述空间碰撞位置在所述加速度信号还原为所述目标钻头与目标岩石在预设周期内发生碰撞时的目标碰撞状态信息。