张艾群简历.doc-中国科学院声学研究所
基于并行蚁群算法的长基线定位方法
基于并行蚁群算法的长基线定位方法张海如;汪俊;王海斌【摘要】为了降低各个误差源对水声目标导航定位精度的影响,该文将水声目标导航定位问题抽象为带约束条件的非线性优化问题,并论证了最优化表达式参数求解过程与降低误差源干扰的过程具有同一性;设计了并行蚁群算法求其最优解.海试数据处理结果表明,该方法具有收敛速度快、解稳定和定位精度高等优点,能有效地降低各个误差源对水声目标导航定位精度的影响.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2019(038)005【总页数】6页(P845-850)【关键词】长基线声学定位;导航定位;非线性优化;并行蚁群算法【作者】张海如;汪俊;王海斌【作者单位】中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京 100190【正文语种】中文【中图分类】TP3910 引言目前，世界各国正积极实施“数字海洋”战略。
水下导航定位技术在“数字海洋”战略中扮演着非常重要的角色。
如何实现水下高精度导航定位已成为海洋开发与利用中最迫切的问题之一[1−3]。
长基线(Long baseline,LBL)定位系统具有定位精度高、可靠性好、可进行大面积和深水海域的定位等优点，获得了国内外该领域多个研究机构的研究兴趣。
文献[4]针对测量误差影响全向声呐浮标目标定位精度的问题，提出了采用总体最小二乘法对水下目标进行定位，仿真结果表明该方法优于求解定位方程组最小二乘解方法；文献[5]将同步模式下的水下目标定位问题简化为求解矩阵方程的问题，即采用球面交会的方法对目标进行定位，在此基础上，分析了目标测量深度误差、基元测量时间误差、基元位置测量误差、声速误差等相关参数的测量误差对定位精度的影响；文献[6]提出了一种改进的水声网络定位算法，该算法在进行定位运算前先对原始数据进行降噪处理，以提升其抗噪能力，同时降低了计算结果的冗余性。
深渊着陆器技术研究及马里亚纳海沟科考应用
深渊着陆器技术研究及马里亚纳海沟科考应用陈俊;张奇峰;李俊;张艾群【摘要】海斗深渊是指海洋中深度超过6 000m的区域,占据了海洋底部45％的深度范围,是海洋生态系统的重要组成部分,海斗深渊科学代表着当前海洋研究最新的前沿领域.面向海斗深渊科学近海底长时探测与采样应用需求,介绍了我国自主研制的7000m级“天涯”号、“海角”号深渊着陆器系统,针对深渊着陆器的装备特点,重点研究了生物原位观测、微生物富集与固定、生物诱捕及沉积物取样等技术.描述了深渊着陆器在马里亚纳海沟开展的试验和科考应用,验证了着陆器及采样技术的可行性、有效性及其对深渊科考的适用性,并取得了多项科考成果.【期刊名称】《海洋技术》【年(卷),期】2017(036)001【总页数】7页(P63-69)【关键词】海斗深渊;深渊着陆器;深渊探测;采样技术;马里亚纳海沟【作者】陈俊;张奇峰;李俊;张艾群【作者单位】中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳110016;中国科学院大学,北京100049;中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳110016;中国科学院深海科学与工程研究所,海南三亚572000;中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳110016;中国科学院深海科学与工程研究所,海南三亚572000【正文语种】中文【中图分类】P715.5海斗深渊（Hadal Trench，简称深渊）专指海洋中深度超过6 000m的海沟区域，超高压、黑暗无光、低温及构造活跃是深渊的主要特征[1]。
在如此极端恶劣的环境下仍然孕育着丰富的生命，Beliaev于1989年报道深渊区域已发现的生物近700种，其中56%为深渊环境所特有[2]。
另外，深渊生物在水平分布尺度上也存在巨大差异，相邻海沟之间仅有5%的群落相同[3]，深渊生物群落在垂直和水平分布尺度上表现出了特有的区域专属性。
因此，深渊内部生命现象及演化过程一直是国际学术界热切关注的问题，然而受到技术条件的制约，深渊一直是人类难以企及和迄今为止认知最少的地球生态体系之一。
南海北部海水声速剖面声学反演
中国科学: 物理学 力学 天文学2011年 第41卷 第1期: 49 ~ 57 SCIENTIA SINICA Phys, Mech & Astron 引用格式: 何利, 李整林, 彭朝晖, 等. 南海北部海水声速剖面声学反演. 中国科学: 物理学 力学 天文学, 2011, 41: 49 ~ 57, doi: 10.1360/132010-907《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS论 文南海北部海水声速剖面声学反演†何利①*, 李整林①②, 彭朝晖①, 吴立新①, 刘建军①① 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室, 北京 100190; ② 中国科学院声学研究所南海研究站, 海口 570105 * E-mail: heli@ † 张仁和院士推荐收稿日期: 2010-09-13; 接受日期: 2010-10-08中国科学院知识创新工程重大项目基金(KZCX1-YW-12-2)、国家自然科学基金(批准号: 10974218)和中国科学院重大科研装备研制项目(编号: YZ200745)资助摘要 2009年6月在南海北部进行了一次海洋环境和声学同步观测实验. 实验观测到内波活动导致水体声速剖面随时间和空间起伏. 从温度链长期观测数据提取出声速剖面经验正交函数(EOF). 数值仿真研究了水平变化海洋环境下平均声速剖面的声学反演, 结果表明, 反演结果与传播路径上的平均声速剖面具有很好的一致性. 在此基础上, 利用实验中垂直接收阵记录的宽带爆炸声源信号反演海水声速剖面, 并与实验测量声速剖面进行比较, 验证了匹配场声学反演海水声速剖面的有效性和稳定性. 关键词 声速剖面, 匹配场反演, 经验正交函数(EOF) PACS: 43.30.+m, 92.10.Vz, 43.30.Pc海水声速剖面声学反演是通过声学信号获得大范围海区水文的时空变化, 或通过声传播的累积效应获取逐点测量所不能得到的平均声速剖面, 这对海洋研究及水声装备应用具有重要意义. 海水声速剖面用经验正交函数(EOF)表示[1,2], 可大大减少待反演参数, 使得匹配反演海水声速剖面方法具有更好的实用性. 可根据匹配物理量选择匹配场, 匹配波束, 匹配传播时间或匹配多途时差等反演方法[1~6]. 比较而言, 匹配场处理反演方法利用接收场的空间互谱密度, 而无需知道声场的准确到达时间, 所以应用更为普遍. 利用匹配场处理结合EOF 表示进行海水声速剖面反演, 在黄海和东中国海海区都取得了较好的效果[7~9]. 通常, 通过声学信号反演海水声速剖面只能得到声传播路径上等效声速剖面. 而当声传播路径上声速剖面存在水平变化时, 反演出的等效海水声速剖面与不同距离上水平变化声速剖面的关系, 值得进一步研究.南海北部的一次声传播实验中所测量的海洋水文环境资料显示: 海洋内波导致海水声速剖面水平变化. 此次实验数据可很好地用于研究水平变化 环境下声速剖面反演问题. 本文主要利用此次实 验中记录的声学数据和同步观测的水文资料, 研究声速剖面水平变化缓慢和剧烈两种情况下, 匹配场反演的海水声速剖面与声传播路径上声速剖面的关系, 并使用实验记录的声传播信号验证了宽带相关匹配处理器进行海水声速剖面声学反演的有效性和稳定性.何利等: 南海北部海水声速剖面声学反演501 实验概况与海水声速剖面的经验正交函数表示2009年6月, 中科院声学所声场声信息国家重点实验室在珠江口东南方向150海里南海北部进行了一次综合性海上实验, 实验海区和实验设备布置如图1所示. 上图方框区域表示实验海区, 下图是放大后的实验海区和设备布放情况. 接收船位于O1处, 通过船挂垂直接收阵记录声信号, 同时在垂直接收阵上布设了系列温度传感器对水温进行同步测量. 图中星形线是发射船运行轨迹, 星形位置是发射船在航行过程中投放的宽带爆炸声源. 另外, 在R1和R2处也布放了两条温度链进行水温剖面的长时间观测. O1处水温测量时间从6月15日10:30到6月16日18:30. R1和R2处温度链的有效观测时间较长, 从6月14日21:30到6月17日21:30. 图2给出R1和R2处温度链记录的水温随水深和时间的变化(温度链的采样间隔为10 s), 显示出伴随内潮汐的内波活动明显, 温跃层起伏较大. 利用R1, R2和O1三点的水温剖面中具有同一内波活动特征到达时刻及三点之间的相对位置, 可估算出内波运动速度和方向.图3给出R1, R2和O1三点在6月15日18:30到6月16日18:30一天时间内温度随时间和深度变化, 图中箭头标识位置为同一孤立子内波前沿到达时间. 表1 给出了R1, R2和O1的GPS 位置坐标以及其内波前沿到达时间. 由R1, R2, O1间的间距和内图1 实验海区及实验设备布放图表1 R1, R2, O1的GPS 位置及其内波前沿到达时间位置 纬度(°) 经度(°) 到达时间(16日)R1 N 20.6805 E 114.7345 6:32 R2 N 20.5547 E 114.5296 9:43 O1N 20.6742E 114.444514:47波到达时差可以得到不同方向上的内波速度: R1与O1连线方向是1.0 m s −1; R2与O1连线方向是0.9 m s −1; R1与R2连线方向是2.2 m s −1. 由此三个方向的内波传图2 6月14日到17日之间R1, R2处温度链记录温度随时间和深度的变化中国科学: 物理学 力学 天文学 2011年 第41卷 第1期51图3 6月15日18:30到6月16日18:30 R1, R2, O1处温度链记录温度随海水深度和时间的变化播速度, 最终可估算出内波实际运动速度为0.8 m s −1, 运行方向如图1下图箭头所示, 与O1和R2连线方向呈23°夹角. 由内波运行速度最终得到发射船与接收船O1连线方向即实验中声信号传播路径方向上的内波运行速度约为1.9 m s −1.利用O1处温度链及CTD 测量的水文资料提取声速剖面EOF, 用于匹配场反演. 图4中的灰线是根据O1处温度链在6月15日10:30到6月16日18:30的测量海水温度而计算得到的海水声速剖面, 黑线是16次CTD 测量的声速剖面. 从图4可见, 在30~68 m 深度范围内, 同一深度内不同时间下的声速起伏最大达10 m s −1. 由于实验期间只进行了有限次的CTD 测量, 所以使用温度链测量的海水声速剖面提取EOF. 考虑到温度链测量点所处的深度范围为6~69 m, 而CTD 是全海深测量声速剖面, 可应用文献[10]给出的线性预测方法, 结合CTD 测量声速剖面, 对图4中温度链测量结果进行全海深重构. 具体方法是: 保留温度链实测深度上的声速, 对未测深度上的声速用实测深度上声速进行线性预测:,y x ′=C BC (1) 其中C ′y 为预测的未测深度上声速剖面矩阵, C x 为实测深度上的声速剖面矩阵, B 为线性预测矩阵. 设C y 为真实的未测量深度上声速剖面矩阵, 那么预测误差为.y y ε′=−C C (2) 最优预测的目的是使均方误差最小, 即min <ε2>, <>表示集合平均, 也就是找到预测矩阵B , 使得预测误差ε与实测深度声速剖面C x 的相关为零, 即T y y x ()0′−=C C C (3)T 表示共轭转置. 由公式(1)和(3), 得到 1,yx xx −=B R R (4)其中, R yx 与R xx 为协方差矩阵, 其表示式为T,yx y x =R C C (5)T .xx x x =R C C(6)设C x 和C y 组成的全海深上的声速剖面为x ,z y ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦C C C (7)其协方差矩阵为何利等: 南海北部海水声速剖面声学反演52T .xy xx zz z zyxyy ⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦R R R C C R R (8) 假设CTD 测量声速剖面同样具有公式(1)所示的线性关系, 利用图4中黑线所示CTD 测量声速剖面, 通过公式(4)~(8)可以得到线性预测矩阵B , 由公式(1)即可求得未测海深上的声速剖面. 图5给出了全海深重构后温度链测量声速剖面随时间的变化. 可以看出, 两天中在14:30~18:30时间段内的温跃层起伏较大, 内波活动较为明显.图4 实测的声速剖面黑线CTD 测量结果, 灰线温度链测量结果图5 全海深重构后的海水声速剖面随时间的变化利用重构后的海水声速剖面进行EOF 提取, 图5中不同时间的声速剖面表示为以下矩阵形式:111212122212,N N K K KN c c c c c c c c c ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦C ""##%#" (9) 其中N 为时间采样点数, K 为深度采样点数. 对声速剖面按时间求平均即对C 按列求平均可得不同深度的平均声速T12=.K c c c ⎡⎤⎣⎦C " 公式(9)中不同时间的声速剖面减去平均声速剖面得到不同时间的声速起伏矩阵 .Δ=−C C C (10) 计算出声速起伏的协方差矩阵R =ΔC ΔC T , 并进行特征值分解得到 ,=RF DF (11) 其中D 为特征值矩阵, d ij =λi δij (i , j = 1, 2, …, M ), λi为矩阵R 的特征值, F 是R 的特征向量组成的矩阵,表示为F =[f 1(z) f 2(z) … f K (z)]T . 特征值λi 对应的特征向量f i (z)即为第i 阶EOF. 此海域任一声速剖面可以用前M 阶EOF 近似表示:1()()(),Mi i i i c z c z f z ==+∑α (12)图6给出用公式(9)~(11)提取的EOF, 其中图6(a)为图5所示声速剖面起伏, 图6(b)为前六阶EOF, 图6(c)给出前n 阶EOF 所能表示声速剖面起伏的能量百分比. 由图6(c)可见, 前两阶EOF 可以表示将近90%的声速剖面起伏, 所以此海域海水声速剖面可用前两阶EOF 近似表示.2 水平变化环境下平均声速反演的数值仿真使用宽带相干Bartlett 匹配处理器进行海水声速剖面反演, 整体流程如图7所示, 利用遗传算法(GA)在参数域中快速寻找一组EOF 系数α0使得代价 函数*1111Costf()1()(,)fM N Npqj pq j p q p j f f K−==+==−∑∑∑DM αα (13) 达到最小. 公式(13)中: ()pq f D 为两个阵元实际接收声信号归一化互功率谱, 表示为*()()()()(),pq p q p q f f f f f =D D D D D (14)D p (ƒ)为第p 个水听器接收的复声压; M pq (ƒ)为根据海洋环境参数数值计算的两个阵元接收声信号的归一化互功率谱, 可以表示为 **(,)(,)(),(,)(,)p q pq p q f f f f f =M M M M M αααα (15) M p (α, ƒ)是第p 个水听器处的理论计算的复声压; α表中国科学: 物理学 力学 天文学 2011年 第41卷 第1期53图6 提取的海水声速剖面经验正交函数(a) 声速剖面样本差异; (b) 提取出的前六阶EOF; (c) 前n 阶EOF 所能表示声速剖面起伏的能量百分比示待反演的参数组(α1 α2 … αm ), N 为水听器阵的阵元个数, M ƒ为频率点数, 上标“*”表示复数共轭. K 是归一化系数, 并满足1/221111/22111() ().f fM N N pq j p q p j M N N pq j p q p j K f f ==+===+=⎛⎞=⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎛⎞×⎜⎟⎜⎟⎝⎠∑∑∑∑∑∑D M (16)首先研究海水声速剖面水平变化海洋环境下等图7 反演流程图效声速剖面声学反演. 不失一般性, 可选取图5中声速随时间起伏较小和较大2个不同时间段(6月16日6: 30到8: 00, 6月15日14: 10到15: 40)的声速剖面, 利用冻结平流模型[11~14]由不同时间下单距离点上的声速剖面重构出同一时间下声速剖面随空间变化. 图8(a)和9(a)给出了重构的海水声速剖面随距离变化情况, 其中假设内波运行方向如图1中下图虚线所示, 此方向上内波运行速度是 1.5 m s −1, 收发距离10.8 km. 比较图8(a)和9(a) 可见, 图9(a)温跃层起伏最大可达40 m 以上, 而图8(a)的起伏相对较小.把图8(a)和9(a)两种水平变化条件下的声速剖面输入抛物方程声场计算程序RAM-PE 中计算出水平变化环境声场[15], 并将其作为公式(14)中的测量声场, 而公式(15)中用到的理论声场由简正波理论计算[16]. 数值研究中使用的参数: 频率范围100~200 Hz, 声源深度50 m, 32阵元垂直阵接收, 布放深度范围15.4~ 74.3 m, 收发距离10.8 km. 海底声学参数取: 声速1600 m s −1, 密度1.8 g cm −3, 衰减系数0.15 dB λ−1. 数值模拟结果由图8, 图9(b)和(c)给出, 其中图8(b)和图9(b)是匹配场相关值随前两阶EOF 系数变化的模糊度图, 图8(c)和图9(c)是反演出的海水声速剖面与传播路径上声速剖面及其平均的比较, 其中灰线是传播路径上声速剖面群, 黑色实线是其平均, 黑色何利等: 南海北部海水声速剖面声学反演54图8 水平变化缓慢环境下海水声速剖面匹配场反演结果(a) 声传播路径上声速剖面随水平距离的变化; (b) 匹配反演中前两阶EOF 系数模糊度图; (c) 反演结果与声传播路径声速剖面的比较.其中, 黑色虚线是反演结果, 灰线是声传播路径上的声速剖面群, 黑色实线是平均声速剖面图9 水平变化剧烈环境下海水声速剖面匹配场反演结果(a) 声传播路径上声速剖面随水平距离的变化; (b) 匹配反演中前两阶EOF 系数模糊度图; (c) 反演结果与声传播路径声速剖面的比较.其中, 黑色虚线是反演结果, 灰线是声传播路径上的声速剖面群, 黑色实线是平均声速剖面中国科学: 物理学 力学 天文学 2011年 第41卷 第1期55虚线是匹配场反演结果. 可以看出, 匹配场反演出的海水声速剖面与实际声传播路径上的平均声速剖面基本一致, 而且反演中前两阶经EOF 系数的收敛性较好.3 海水声速剖面声学反演实验结果海水声速剖面反演利用船挂32阵元垂直阵记录的不同距离宽带爆炸声信号, 其发射深度50 m. 垂直阵阵元分布在15.4~74.3 m 深度范围. 图10给出最上端, 中间和最下端三个阵元记录的收发距离为9.2 km 的宽带声信号, 可以看出信号具有很高的信噪比, 多途效应较为明显.图10 垂直阵最上端、中间和最下端阵元接收宽带爆炸声信号把海水声速剖面通过公式(12)用前两阶EOF 和平均声速剖面表示, 前两阶EOF 的系数作为待反演量. 反演中使用的信号频带范围20~200 Hz, 海底采用图11所示两层模型[17~19]. 根据文献[17~19], 基底声速取1700 m s −1, 由于匹配场反演对海底衰减系数图11 海洋环境模型和基底密度的宽容性较好, 根据文献[17]把它们设为0.2 dB λ−1, 2.0 g cm −3, 而沉积层的声速, 密度和厚度作为未知参数进行搜索. 考虑到海水深度、声源深度和收发距离存在测量误差, 反演中把它们也作为待反演量在其平均值或标称值的左右进行小范围搜索. 另外, 传播实验期间垂直阵会由于海流的作用发生倾斜, 把垂直阵倾斜角度也作为待反演量进行搜索. 表2给出待反演参数的搜索范围, 其中WD0为实验测量海水深度的平均值, SD0为标称声源深度, SR0为由实验收发船位置GPS 值计算的收发距离标称值. 遗传算法搜索参数时的总人口数为150, 共遗传150代, 且通过多次平行计算以确保收敛于最小值.表2 待反演参数搜索范围反演参数 参数标识 下边界 上边界 第一阶EOF 系数 EOF1 50 50 第二阶EOF 系数 EOF2−2020海底声速(m s −1) c sed 1550 1650海底密度(g cm −3) ρsed1.5 1.8 海水深度(m) WD WD0−2 WD0+2 声源深度(m) SD SD0−10 SD0+10 收发距离(m) SR SR0−300 SR0+300 沉积层深度(m) d1 30垂直阵倾斜(°)θ−1010表3给出标称收发距离分别为2.5, 5.6, 9.2 km 三组共六个宽带爆炸声信号的反演结果, 每组2个信号, 时间间隔10 s. 图12中实线是用表3中前两阶EOF 系数, 由公式(12)重建的海水声速剖面, 虚线是实测声传播路径上的平均声速剖面. 具体计算方法是: 由内波传播速度1.9 m s −1和收发距离计算出传播路径上声速剖面到达接收点所需时间Δt , 信号发射时刻为t ,表3 不同距离宽带声信号的反演结果反演参数 S1 S2 S3 S4 S5 S6EOF1 7.658.43 4.9 7.64 5.29 4.51 EOF2 −4.78 −1.18 3.22 1.64 5.41 3.22 c sed (m s −1)1601 1615 1602 1608 1597 1599 ρsed (g cm −3)1.67 1.72 1.55 1.5 1.57 1.54 WD (m)95.895.6 97.6 98.4 98.9 99.3 SD(m) 57.1 57.7 57.5 56.3 48.1 49.6 SR(m) 2450 2530 5580 5690 9120 9230 d (m) 25.328.9 28.0 29.0 30.0 27.6 θ (°)0.04−0.43−2.55−2.7−2.4−1.92 匹配场相关值0.7 0.7 0.7 0.68 0.780.77何利等: 南海北部海水声速剖面声学反演56图12 标称收发距离2.5, 5.6, 9.2 km 三组六个宽带声信号反演海水声速剖面(实线)与温度链实测结果(虚线)比较则t 到t +Δt 时间段上O1处温度链实测声速剖面的平均即为声传播路径上平均声速剖面. 从图12可以看出, 匹配场反演声速剖面与实测结果一致性很好. 另外, 由表3可见反演出的海底声速为1595~1615 m s −1, 海底密度为1.5~1.72 g cm −3, 这与文献[17]的结果基本一致.4 总结利用2009年6月南海北部实验中同步观测的水文和声学资料进行了海水声速剖面声学反演研究. 对实验中观测的水文资料进行了分析, 提取了此海域声速剖面的经验正交函数(EOF), 表明可用前两阶EOF 表示此海域的声速剖面. 数值仿真研究了水平变化海洋环境下匹配场声学反演平均海水声速剖面, 表明反演的等效声速剖面与传播路径上的平均声速剖面接近. 用实验中垂直接收阵记录的不同距离下宽带声传播信号对匹配场反演方法进行了验证, 结果表明, 实验反演的海水声速剖面与实际测量结果一致. 这说明匹配场处理与声速剖面的EOF 表示相结合的反演方法在南海北部实验海洋环境下具有较好的适用性和稳定性. 在大陆架海区或内波频发区, 当收发距离较远时, 声传播路径上海水声速剖面水平变化较大, 下一步需要研究反演海水声速剖面水平分布的声学方法[20].致谢 感谢海上实验的全体工作人员, 是他们的辛勤劳动为本文提供了可靠的实验数据.参考文献1 Tolstoy A, Diachok O, Frazer L N. Acoustic tomography via matched field processing. J Acoust Soc Am, 1991, 89(3): 1119–11272 Tolstoy A. Linearization of the matched-field processing approach to acoustic tomography. J Acoust Soc Am, 1992, 91(2): 781–7873 Shen Y H ，Ma Y L ，Tu Q P, et al. Inversion of sound speed profile for shallow—Water environment with experimental verification (inChinese). J Northwestern Polytech Univ, 2000, 18(2): 212–215 [沈远海, 马远良, 屠庆平. 浅水声速剖面的反演方法与实验验证. 西北工业大学学报, 2000, 18(2): 212–215]4 Zhang Z B, Ma Y L, Yang K D, et al. Inversion for sound speed profile in shallow water using matched-beam processing (in Chinese). ActaAcust, 2005, 30(2): 103–107 [张忠兵, 马远良, 杨坤德, 等. 浅海声速剖面匹配波束反演方法. 声学学报, 2005, 30(2): 103–107] 5 Zhang Z B, Ma Y L, Yan S F. The efect of sediment parameters on sound speed profile inversion using time diferences of acousticrayarrivals in shallow water (in Chinese). Appl Acoust, 2002, 21(3): 11–17 [张忠兵, 马远良, 鄢社锋. 浅海中沉积层参数对多途到达时差反演声速剖面的影响. 应用声学, 2002, 21(3): 11–17]6 Tang J F, Yang S E. Sound speed profile in ocean inverted by using travel time (in Chinese). J Harbin Eng Univ, 2006, 27(5): 734–756 [唐俊峰, 杨士莪. 传播时间反演海水中的声速剖面. 哈尔滨工程大学学报, 2006, 27(5): 734–756]7 Li F H, Zhang R H. Inversion for sound speed profile by using a bottom mounted horizontal line array in shallow water. Chin Phys Lett,2010, 27(8): 1–48 何利, 李整林, 张仁和, 等. 东中国海声速剖面经验正交函数表示以及匹配场反演. 自然科学进展, 2006, 16(3): 351–3559 Yu Y X, Li Z L, He L. Matched-field inversion of sound speed profile in shallow water using parallel genetic algorithm. Chin J OceanolLimnnol, 2010, 28(5): 1080–108510 Lester R L, Foster H M. An underwater acoustic sound velocity data model. J Acoust Soc Am, 1980, 67(6): 2055–206211 Ren Y, Li Z L. The effects of source-receiver range and sound speed standard deviation on the signal temporal correlation length in the中国科学: 物理学力学天文学 2011年第41卷第1期South China Sea. Chin J Oceanol Limnnol, 2010, 28(5): 1119–112612 Ji G H, Li Z L, Dai Q X. The effects of the internal waves on temporal correlation of matched-field processing in shallow water (in Chinese).Acta Acust, 2008, 33(5): 419–424 [季桂花, 李整林, 戴琼兴. 浅海中内波对匹配场时间相关的影响. 声学学报, 2008, 33(5): 419–424] 13 Ji G H, Li Z L, Dai Q X. Coherence-time of matched-field processing in shallow water in the presence of linear internal waves. Chin PhysLett, 2009, 26(9): 09430114 Ren Y, Wu L X, Li Z L, et al. The signal temporal correlation length with the existence of solitons in the South China Sea (in Chinese).Acta Acust,2010, 35(5): 515–522[任云, 吴立新, 李整林, 等. 南中国海存在孤立子内波条件下的声场时间相关半径. 声学学报, 2010, 35(5): 515–522]15 Collins M D. User’s Guide for RAM Versions 1.0 and 1.0p. Washington, DC20375: Naval Research Laboratory, 199516 John F M, Stephen N W. Modal Acoustic Transmission Loss (MOATL): A transmission-loss computer program using normal-mode modelof the acoustic field in the ocean. Washington, DC: Naval Research Laboratory, 198017 Li Z L, Zhang R H. Geoacoustic inversion for sediments in the South China Sea based on a hybrid inversion scheme. Chin J OceanolLimnnol, 2010, 28(5): 1–618 Zhang Z J, Liu Y F, Zhang S F, et al. Crustal P-wave velocity structure and layering beneath Zhujiangkou-Qiongdongnan basins, thenorthern continental margin of South China Sea (in Chinese). Chin J Geophys, 2009, 52(10): 2461–2471 [张中杰, 刘一峰, 张素芳, 等.南海北部珠江口-琼东南盆地地壳速度结构与几何分层. 地球物理学报, 2009, 52(10): 2461–2471]19 Xia Z, Ma S Z, Liang K, et al. The characteristics analysis of sea bottom deposit in lingdingyang bay of the pearl river estuary (in Chinese).Mar Geol Quater Geol, 2008, 28(2): 7–13 [夏真, 马胜中, 梁开, 等. 珠江口伶仃洋海底沉积. 海洋地质与第四纪地质, 2008, 28(2): 7–13]20 Megan S B, Kyle M B. Inversion for range-dependent water column sound speed profiles on the New Jersey shelf using a linearizedperturbative method. J Acoust Soc Am, 2010, 127(6): 3411–3421Inversion for sound speed profiles in the northern ofSouth China SeaHE Li1*, LI ZhengLin1,2, PENG ZhaoHui1, WU LiXin1 & LIU JianJun11 State Key Laboratory of Acoustics, Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;2 Haikou Laboratory of Acoustics, Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Haikou 570105, ChinaThis paper represents the water column sound speed profiles (SSPs) by the empirical orthogonal functions (EOFs) and inverts them by the matched field method using the acoustic and oceanographic data simultaneously collected in the northern of South China Sea during a shallow water experiment in June 2009. The water column data show evident spatial and temporal variations caused by the internal waves. The EOFs are extracted from the long time water temperature data continuously measured by a temperature sensor array. Using a two-dimensional advective frozen-ocean model, the simulation of the inversions for the range-dependent shallow-water environment is performed and the results show that the inverted sound speed profile is consistent with the mean one along the acoustic signal propagation path. Eventually, the wide-band source (WBS) signals recorded by a vertical line array during the experiment are used to invert the average sound speed profiles, and the results agree well with the experimental measurements, demonstrating that the matched field method is valid and stable.sound speed profile, matched-field inversion, empirical orthogonal function (EOF)PACS:43.30.+m, 92.10.Vz, 43.30.Pcdoi:10.1360/132010-90757。
中科院声学所导师介绍
原建平 男 李晓东 男 杨亦春 男 刘克 男
音频声学 研究员 音频声学 研究员 音频声学 研究员 音频声学 研究员 音频声学 研究员 音频声学 研究员 副研究 员 副研究 音频声学 员 副研究 音频声学 员 音频声学
47 硕导 48 硕导 49 硕导 50 硕导 51 硕导 52 硕导 53 硕导 54 硕博 导师
通信声学实验室 音频声学 研究员 通信声学实验室 音频声学 研究员 通信声学实验室 音频声学 副研究 员 副研究 通信声学实验室 音频声学 员 副研究 通信声学实验室 音频声学 员 副研究 通信声学实验室 音频声学 员 中科信利语音实 音频声学 研究员 验室 中科信利语音实 音频声学 研究员 验室 中科信利语音实 音频声学 研究员 验室 中科信利语音实 副研究 音频声学 验室 员 中科信利语音实 副研究 音频声学 验室 员 中科信利语音实 副研究 音频声学 验室 员 中科信利语音实 副研究 音频声学 验室 员 中科信利语音实 副研究 音频声学 验室 员
37
马晓川 男 鄢社锋 男 杨常安 男 刘明刚 男 李军 男
水声学 水声学 水声学 水声学 水声学
研究员 研究员 研究员 研究员 研究员
38 硕导 39 硕导 40 硕导 41 硕导
阵列信号处理/水 硕导 声信号处理 数字信号处理 高分辨率成像 高分辨率成像 硕导 硕导 硕导
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27 硕导 28 硕博 导师
海洋声学技术与水 zhumin@ 声信号处理
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声学所2011年招生导师专业方向及联系方式
序 硕博 号 导师 29 硕导 30 硕博 导师 姓名 性 别 实验室 所属学科 职称 副研究 员 研究员 研究员 研究员 院士 研究员 副研究 员 招生专业 信号与信 息处理 声学 声学 声学 信号与信 息处理 信号与信 息处理 信号与信 息处理 信号与信 息处理 信号与信 息处理 信号与信 息处理 信号与信 息处理 信号与信 息处理 信号与信 息处理 学术型硕士招生 方向 海洋声学技术与水 声信号处理/高分 辨率成像 声学换能器及声学 材料 声学换能器及声学 材料 压电材料及材料化 学 博导 阵列信号处理 博士招生方向 硕导 招生邮箱 liuxd@
一种基于访问频度变长逻辑分段的数据分发方法[发明专利]
![一种基于访问频度变长逻辑分段的数据分发方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/9b265d68d4d8d15abf234e09.png)
专利名称：一种基于访问频度变长逻辑分段的数据分发方法专利类型：发明专利
发明人：王劲林,尤佳莉,王玲芳,李廷屹,邓浩江
申请号：CN200910085125.8
申请日：20090602
公开号：CN101645888A
公开日：
20100210
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种基于访问频度变长逻辑分段的数据分发方法。
该方法通过将文件切分成细粒度的单元，基于用户在文件不同时间段上访问频度的差异，为文件生成变长逻辑分段，然后针对不同逻辑分段分别进行基于流行度的多副本放置，并为每个逻辑分段生成多级索引项，同时根据文件的副本等级调整更新文件的索引项，使数据在CDN网络中的副本分布更加符合用户的实际访问习惯。
同时，细粒度的文件切片，使得用户访问行为的统计更加精准，便于对用户访问频度特征基于时间变化的更新，并应用于内容分发的副本生成上，使系统中的数据分布自适应的随时间进行调整。
另外，多级索引的应用，有效降低了数据副本等级调整时所带来的通信开销，提高了系统性能。
申请人：中国科学院声学研究所
地址：100190 北京市海淀区北四环西路21号中国科学院声学研究所
国籍：CN
代理机构：北京法思腾知识产权代理有限公司
代理人：杨小蓉
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一种支持两级数字电影发行机构增值业务的方法[发明专利]
![一种支持两级数字电影发行机构增值业务的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/bb753a3626fff705cd170a3b.png)
专利名称：一种支持两级数字电影发行机构增值业务的方法专利类型：发明专利
发明人：王劲林,贡佳炜,陈君,武蓓,牛尔力,单明辉,杨木伟,李良斌,曾学文
申请号：CN200810116035.6
申请日：20080702
公开号：CN101620709A
公开日：
20100106
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种支持两级数字电影发行机构增值业务的方法。
数字电影发行体系采用两级发行机制：即数字院线公司为一级发行机构，院线分支机构为二级发行机构。
本发明的方法既支持院线增值业务又支持院线分支机构增值业务，其中，院线增值业务采用与放映影片绑定的方式进行，数字院线公司能够自由更改、增删增值业务以及自定义增值业务在影片中的播出时间；院线分支机构增值业务采用与放映影片分离的方式进行，放映内容和放映顺序能够通过增值业务编辑器自定义。
利用本发明的方法，可满足数字影院市场上不同级别的发行机构对增值业务的需求，便于数字影院市场更好地融资。
申请人：中国科学院声学研究所,北京中科智网传媒技术有限公司
地址：100190 北京市海淀区北四环西路21号中国科学院声学研究所
国籍：CN
代理机构：北京法思腾知识产权代理有限公司
代理人：杨小蓉
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一种罗音检测的方法和装置[发明专利]
![一种罗音检测的方法和装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6bd9140c172ded630a1cb603.png)
专利名称：一种罗音检测的方法和装置专利类型：发明专利
发明人：李佳芮,洪缨
申请号：CN201610012038.X
申请日：20160108
公开号：CN105662454A
公开日：
20160615
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种罗音检测的方法和装置，在一个实施例中，该方法包括：接收待测肺音信号，通过对其进行滤波处理输出滤波信号；对滤波信号进行时频变换，得到时频信号，并将该信号沿频率轴积分得到时间边缘信号和沿时间轴积分得到频率边缘信号；根据频率边缘信号得到待测肺音信号的第一特征值，根据时间边缘信号得到待测肺音信号的第二特征值和/或第三特征值；利用第一特征值、第二特征值和第三特征值中的两个或多个构建待测肺音信号的特征向量，并将其送入已训练的分类器中进行判别输出识别结果。
本发明实施例通过肺音训练信号训练分类器，以及利用该分类器对待测肺音进行分类识别，提高了实时检测效率，同时又降低了计算量，具有良好的应用前景。
申请人：中国科学院声学研究所
地址：100190 北京市海淀区北四环西路21号中国科学院声学研究所
国籍：CN
代理机构：北京亿腾知识产权代理事务所
代理人：陈霁
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一种P2P流媒体启发式数据调度方法[发明专利]
![一种P2P流媒体启发式数据调度方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/23f7072f58f5f61fb6366600.png)
专利名称：一种P2P流媒体启发式数据调度方法
专利类型：发明专利
发明人：王劲林,苏少炜,冯侦探,鲁逸峰,任浩,苏杭,赵永胜申请号：CN200910146908.2
申请日：20090605
公开号：CN101645932A
公开日：
20100210
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种P2P流媒体启发式数据调度方法。
其按照预定义优先级的大小将各个待调度片段随机向拥有该片段的服务节点调度，根据优先级和的大小逐步替代现有方案，最终选取优先级和最大的方案作为最终的调度方案。
本发明的数据调度方法充分考虑到数据片段的播放时间，离播放点越近的数据片段，其请求优先级要比离播放点较远的优先级更高以及为了避免网络中具有同样稀有度的片段因具有相同的优先级而在调度过程中按照距离播放点的远近过于集中调度到距离播放点较近的片段上，结合播放紧急度、稀有优先以及微量随机抖动作为优先级，并通过最大化优先级和的启发式模拟调度，选取优先级和最大的调度方案确定为最终调度方案，从而进一步提高服务器性能。
申请人：中国科学院声学研究所
地址：100190 北京市海淀区北四环西路21号中国科学院声学研究所
国籍：CN
代理机构：北京法思腾知识产权代理有限公司
代理人：杨小蓉
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获科技奖情况：
1.中型水下机器人产品开发获“中科院科技进步一等奖”，1991年，排名第五；
2.中型水下机器人产品开发获“国家科技进步二等奖”，1992年，排名第五；
3.YQ2型无人遥控潜器获“中科院科技进步二等奖”，1996年，排名第一；
4.自走式海缆埋设机获“沈阳市科技进步一等奖”，2004年，排名第一；
3.Shaowei Zhang, Jiancheng Yu,Aiqun Zhang, Lei Yang and Yeqiang Shu, 2012,Marine Vehicle Sensor Network Architecture and ProtocolDesigns for Ocean Observation,Sensors, 2012,12, pp.373-390
从1984年起从事水下机器人技术的研究工作，参加了海人一号、CR-01自治水下机器人等国家级重大科研项目；主持完成了YQ2型遥控潜水器和自走式海缆埋设机项目；作为总体组成员参加863计划国家重大专项“7000米载人潜水器”的研制，1000米～7000米级海试工作全过程；参与了国家“十一五”和“十二五”深海探测技术战略研究报告和“深海潜水器技术与装备重大项目”实施方案的编制工作。在任水下机器人研究中心主任期间，组织并开展了多项国家重大水下机器人项目，使水下机器人技术实现了引进消化向自主研发、浅水轻作业向重载作业型、区域调查型向长航程作业型能力的转变。提出并开展的水下滑翔机、ARV新概念水下机器人，使我国深海探测技术上取得了突破，促进了我国深海运载器技术水平的提高和发展。
11.张少伟，俞建成，张艾群,2010,轮桨腿一体两栖机器人推进系统控制分配研究,机械设计与制造,2010年12期,pp.152-154
12.公丕亮，张奇峰，李一平，张艾群,2010,基于视觉的UVMS单路标定位误差分析,计算机仿真,2010年10期,pp.154-157+169
13.唐元贵，张艾群，俞建成，张雪强,2009,两栖机器人轮桨腿驱动机构多目标优化设计,机器人,2009年3期,pp.86-90
7.YU Jian-cheng,ZHANG Ai-qun, JIN Wen-ming, CHEN Qi, TIAN Yu, LIU Chong-jie,2011, Development and Experiments of the Sea-Wing Underwater Glider,China Ocean Engineering,2011年4期,pp.178-193
14.杨文林，张艾群,张竺英，魏素芬, 2009,有缆水下机器人主动升沉补偿控制研究,中国机械工程, 2009年23期, pp.9-13
15.俞建成，李强，张艾群，王晓辉,2008,水下机器人的神经网络自适应控制,控制理论与应用,2008年1期,pp.11-15
16.俞建成，张艾群，王晓辉，苏立娟,2007,基于模糊神经网络水下机器人直接自适应控制,自动化学报,2007年8期,pp.58-64
代表性论著（论文）：
1.Yu Tian, Xiaodong Kang, Yunyi Li, Wei Li,Aiqun Zhang, Jiangchen Yu, Yiping Li，2013, Sensor,Identifying Rhodamine Dye Plume Sources in Near-ShoreOceanic Environments by Integration of Chemical andVisual Sensors,2013, 13
8.唐元贵，张艾群,2011,形状记忆合金驱动的曲柄滑块机构多目标优化设计,机械设计与制造,2011年6期,pp.54-56
9.田宇，张艾群，李伟,2011,一种水下机器人混合模糊P+ID控制方法,机械设计与制造,2011年6期,pp.168-170
10.公丕亮，张奇峰，张艾群，李一平,2011,基于形态图的UVMS水下三维目标识别,机械设计与制造,2011年3期,pp.270-272
5.自走式海缆埋设机获“辽宁省科技进步奖一等奖”，2004年，排名第一。
获各类荣誉奖情况：
1.2000年获国务院政府特殊津贴获得者；
2.2001获辽宁省百千万人才工程，百人层面；
3.2004, 2006年获沈阳市优秀科技工作者；
4.2012年被推荐“全国五一劳动奖章获得者”。
主要学术成就、科技成果及创新点：
4.田宇,张艾群,李伟, 2012,基于混合模糊P+ID控制的欠驱动AUV路径跟踪控制及仿真,系统仿真学报, 2012年5期,pp.78-82+87
5.田宇,李伟,张艾群, 2012,自主水下机器人深海热液羽流追踪仿真环境,机器人, 2012年2期,pp.33-43+70
6.张少伟,俞建成,张艾群, 2012,水下滑翔机垂直面运动优化控制,控制理论与应用, 2012年1期,pp.22-29
张艾群简历
姓名
张艾群
性别
男
出生年月
1959年2月
出生地
辽宁
从事专业
深海装备及水下机器人技术
职位/职称
总工程师研究员二级博士生导师
教育经历：
1978年2月～1982年2月东北大学，流体传动与控制专业，学士学位
工作经历：
1984.9～2013.2中国科学院沈阳自动化研究所，水下机器人技术，研究员
1992.3～1993.3加拿大CONCORDIA大学，访问学者
2.TIAN Yu,1, LI Wei,ZHANG Ai-qun, 2013,China Ocean Eng., A Lagrangian Particle Random Walk Model for Simulating A Deep-Sea HydrothermalPlume with both Buoyant and Non-Buoyant Features,Vol. 27, No. 2, pp. 0 – 0
1999.1～2008.12水下机器人研究中心，主任；机器人技术国家工程研究中心，副主任
2002～至今中国科学院大学，教授、博士导师
200ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年～至今机器人学国家重点实验室副主任
2009.1～至今二级研究员
2012.1～至今中科院沈阳自动化所科学技术指导委员会委员
2013.3～至今中国科学院三亚深海科学与工程研究所，总工程师，研究员二级
17.杨文林，张竺英，张艾群,2007,水下机器人主动升沉补偿系统研究,海洋工程,2007年3期,pp.72-76
18.唐元贵，张艾群，李硕，任申真, 2007,光纤微缆对SARV操纵性的影响分析,微计算机信息, 2007年20期, pp.209-211
19.YU Jian-cheng,ZHANG Ai-qun, WANG Xiao-hui, WU Bao-ju, 2007, Adaptive Neural Network Control with Control Allocation for A Manned Submersible in Deep Sea, China Ocean Engineering, 2007年1期, pp.150-164
20.张奇峰，唐元贵，李强，张艾群, 2007,水下机器人-机械手系统构建与研究,海洋技术, 2007年1期, pp.12-17