宽带信号的模态提取包含水平波数和模态深度函数的估计,是浅海声学中一项经典的研究课题。传统方法通常需要以下三者之一:海洋环境的先验信息、大孔径的接收阵列或移动声源。
近期,中科院声学所声场声信息国家重点实验室的牛海强、李整林、张仁和、宫在晓、王海斌等人联合美国Scripps海洋研究所的研究人员,合作提出一种利用块稀疏贝叶斯学习的垂直阵模态提取方法。这是一种结合了模态多频信息的压缩感知方法,优点是不需要海底参数的先验信息、运动声源和声源的位置信息(距离和深度)。因此,提取的模态水平波数和深度函数可用于地声参数反演和声源被动定位。理论上,该方法适用于任意已知海水声速剖面的浅海波导环境。
相关研究成果日前发表于国际声学期刊 Journal of the Acoustical Society of America 。
研究人员基于固定点迭代准则推导出块稀疏贝叶斯学习算法,并由此提取出宽带水平波数。通过仿真,将提取的宽带水平波数与KRAKEN理论计算值进行比较,结果显示由块稀疏贝叶斯学习估计得到的水平波数与理论值符合较好,并且提取的所有模态的水平波数估计误差均小于0.3%。
对于图1所示的典型夏季负梯度声速剖面,由块稀疏贝叶斯学习估计得到的频率-波数模糊度表面图及KRAKEN理论计算结果如图2所示。可以看出存在四个明显的峰值线,对应前四号简正波。峰值点的位置同样与理论计算结果一致,说明了该方法在负梯度水文环境下的有效性。
图1 (a)负梯度海水声速剖面; (b)对应的前5阶模态的相速度(图/中科院声学所)
图2 负梯度水文环境下由块稀疏贝叶斯学习估计得到的模态幅度模糊度图,圆圈表示KRAKEN理论计算结果(图/中科院声学所)
研究人员利用2000年11月中国黄海的实验数据对所提方法进行了验证。在实验中,测线上共有59个爆炸声信号,声源收发距离为4.4~56.6 km。将块稀疏贝叶斯学习方法分别应用于这59个爆炸声信号,频带为200~220 Hz。图3(a)提供了200 Hz频点处估计得到的这59个信号对应的波数谱。作为对比,图3(b)为利用RAM仿真数据估计的波数谱。从两图对比可以看出,在大部分距离上,由实验数据和仿真数据估计得到的水平波数较为一致,验证了方法的有效性。
图 3 由块稀疏贝叶斯学习估计得到的4.4~56.6 km范围内的波数谱:(a) 实验数据; (b) 仿真数据(图/中科院声学所)
关键词:
块稀疏贝叶斯学习;压缩感知;宽带模态提取;简正波
参考文献:
NIU Haiqiang, Peter Gerstoft, Emma Ozanich, LI Zhenglin, ZHANG Renhe, GONG Zaixiao, WANG Haibin. Block sparse Bayesian learning for broadband mode extraction in shallow water from a vertical array.Journal of the Acoustical Society of America, vol. 147, no. 6, pp. 3729-3739, June 2020. DOI: 10.1121/10.0001322
论文链接:
https://asa.scitation.org/doi/10.1121/10.0001322
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
一种利用块稀疏贝叶斯学习的浅海宽带信号模态提取方法
本站小编 Free考研考试/2022-01-02
相关话题/数据 声学 信息 信号 计算
组学大数据和医学人工智能
王昕玥,1,2,3,渠鸿竹,1,2,3,方向东,1,2,31.中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心),中国科学院基因组科学与信息重点实验室,北京1001012.中国科学院大学,北京1000493.中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心),基因组与精准医学检测技术北京市重点实验室,北京1 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01前沿信息技术在生物医学大数据中的应用及展望
郑广勇,1,曾涛1,李亦学,1,2,3,41.中国科学院上海营养与健康研究所,中国科学院计算生物学重点实验室,生物医学大数据中心,上海2000312.广州国家实验室,广州5103203.国科大杭州高等研究院,中国科学院大学,杭州3100134.复旦大学遗传与发育协同创新中心,上海200438Appl ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01中国人类遗传资源与生物大数据
方向东1,2,3,朱波峰41.中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心),中国科学院基因组科学与信息重点实验室,北京1001012.中国科学院大学,北京100049;3.中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心),基因组与精准医学检测技术北京市重点实验室,北京1001014.南方医科大学,法 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01基于全基因组数据的AI-SNPs筛选及大陆次级区域内群体遗传结构差异研究
王浩宇,,胡渝涵,,曹悦岩,朱强,黄雨果,李茜,张霁四川大学华西基础医学与法医学院,成都610041AI-SNPsscreeningbasedonthewholegenomedataandresearchongeneticstructuredifferencesofsubcontinentpopul ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01基于有限突变模型和大规模数据的19个常染色体STR的实际突变率研究
刘志勇2,任贺3,陈冲4,张京晶5,张晓梦1,石妍4,石林玉1,陈滢4,程凤1,贾莉4,陈曼6,范庆炜7,张家榕1,李万婷1,王萌春1,任子林8,刘雅诚4,倪铭8,孙宏钰2,严江伟,11.山西医科大学法医学院,太原0300012.中山大学中山医学院法医学系,广州5100803.北京警察学院,北京10 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01GSA-Human:人类遗传资源数据管理的公共系统
张思思,1,2,陈旭,1,2,陈婷婷,1,2,朱军伟1,2,唐碧霞1,2,王安可1,2,董丽莉1,2,张哲文1,2,孙艳玲1,2,俞彩霞1,2,翟爽1,2,孙玉彬1,2,陈焕新1,2,杜政霖1,2,3,肖景发1,2,3,章张1,2,3,鲍一明1,2,3,王彦青1,2,赵文明1,2,31.国家生物信息 ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01细菌Cpx信号转导系统的功能及调控机制研究进展
吴丽雯,,曾洁,薛云新,赵西林,厦门大学公共卫生学院,分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室,厦门361102ProgressonthefunctionandregulatorymechanismsofbacterialCpxsignaltransductionsystemLiwenWu,,JieZe ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01miR-191靶向BDNF基因通过激活PI3K/AKT信号通路促进猪未成熟支持细胞增殖
唐湘薇,,楚丹,颜赛娜,尹艳飞,卞桥,翁波,陈斌,冉茂良湖南农业大学动物科学技术学院,畜禽遗传改良湖南省重点实验室,长沙410128MiR-191promotestheporcineimmatureSertolicellproliferationbytargetingtheBDNFgenethrou ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01造血干细胞发育过程中的信号通路调控
张春霞1,2,刘峰,11.中国科学院动物研究所,膜生物学国家重点实验室,北京1001012.波士顿儿童医院,波士顿02115RegulatorysignalingpathwaysinhematopoieticstemcelldevelopmentChunxiaZhang1,2,FengLiu,11. ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01动物骨代谢相关信号通路研究进展
赵净颖1,段小花1,2,王秋婷1,黄英1,贾俊静1,豆腾飞,11.云南农业大学动物科学技术学院,昆明6502012.云南中医学院,昆明650500ProgressonsignalpathwaysrelatedtobonemetabolisminanimalsJingyingZhao1,Xiaohua ...中科院遗传与发育生物学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01