随着我国油气勘探开发的不断深入,旋转导向钻井系统是“提速提效”、“增储上产”的重要保证。目前,在我国油田开发所使用的旋转导向系统仍以进口为主,因此,通过开展旋转导向系统信号传输与指令识别关键技术研究对进一步掌握旋转导向关键技术、实现旋转导向系统的自主化具有重要意义。本文将旋转导向系统分为实现井下测量数据上传以实时得到井下仪器工作状态的信号上下传输系统及测量系统的“上闭环系统”和导向偏置执行单元根据相关指令自适应调整仪器状态的系统的“下闭环系统”。通过理论分析、仿真计算、试验验证等手段,本文的主要研究内容和成果如下:高速泥浆脉冲信号上传技术。通过采用密勒码的信源编码技术和帧间差分压缩技术实现了泥浆脉冲信号的高速上传编码技术;设计了一款基于霍尔位置检测无刷直流电机驱动器以满足信号高速传输的控制需求。结合高速泥浆脉冲器机械总成,通过试验验证了该套高速信号上传技术的适用性及可靠性。指令下传控制技术。通过对信号下传控制编码方案的设计实现,针对井下待接收信号的特征、实际工况分别采取了不同信号接收及实现方案设计及方法验证。通过不同作业条件下的现场试验验证了该指令下传控制技术的可行性及适用性。上传信号识别解码技术。针对高速脉冲信号受噪声影响更明显的特点,基于ARM+FPGA的双处理器架构,设计了一款随钻泥浆脉冲信号噪声模拟系统以研究不同噪声、井深等因素对信道传输的影响特性;通过数据采集处理系统的设计,结合小波变换在信号去噪方面的优势,通过计算比较优选了适用于高速泥浆脉冲信号的小波去噪最优参数组合;针对密勒码编码信号特点及同步帧头的特征,采用自相关检测及位同步闭环时钟调整等技术实现上传泥浆脉冲信号的解码处理。通过不同作业条件下的现场试验验证了该上传信号解码识别技术的可行性及适用性。旋转导向闭环控制技术。通过对其工作模式、液压驱动原理的深入了解,结合数据共享得到的贝克休斯导向头井下工作中的实际数据,分析了三肋板矢量力合成与分解的原理,形成了一套独立自主的矢量力闭环控制技术。并通过仿真计算与原始运算结果的对比,验证了该套方法的原理可行性。