大學青年托舉工程項目申報書

20XX年青年人才托舉工程申報單位 填報日期一、本申報書為評審工作的主要依據(jù)之一，申報單位必須保證三、申報書中需有反映支持青年科技人才的能力基礎(chǔ)概述，時間范圍原則上為近三年（2017年至今），請以客觀事實、數(shù)據(jù)、案四、申報書中的年度考核指標應根據(jù)工作計劃的內(nèi)容確定，要項目基本情況20XX年度項目聯(lián)系方式出生年月漢水聲工程無自何年何月至何年何月教育實驗學院本科生航海學院研究生維多利亞大學地球海洋學院聯(lián)合培養(yǎng)博士生航海學院助理研究員果有：（2）揭示了大深度接收信號的頻率-距離干涉條紋形成的物理機理，基于射簡正波耦合模型提出了條紋跡的計算方法，與波動方程仿真和海上實驗結(jié)果完全吻合；提出了基于頻率-距離干涉條紋的目標深度快速估計理論與技術(shù)，實現(xiàn)了低（4）將基于深海大深度聲場特性的水下弱目標遠程被動探測方法應用于6000米），項目工作方案潛艇作為海洋中最具威脅的戰(zhàn)略性武器，是國際上“藍色圈地”運動的重要支撐力量之一。由于潛艇隱身性能的飛躍發(fā)展和深海聲影區(qū)的存在，導長期的、持久的對潛警戒手段，在深遠?；顒拥乃媾炌?、航母編隊等將遭受潛艇的巨大威脅。任何一種新的水下目標探測手段，都必須建立在堅實的水聲物理基礎(chǔ)之上。因此，近幾年國內(nèi)外學者開展了大量有關(guān)深海聲信道的基礎(chǔ)和應用研究，旨在利用穩(wěn)定的聲信道實現(xiàn)遠距離目標探測。其中，位于深海大深度的水聽器與近海面目標之間的直達波聲傳播信道由于具有傳播距ReliableAcousticPathSystem）、移動的可靠聲路徑系統(tǒng)探測SHARK專項規(guī)劃》明確提出了發(fā)展深遠海高新科技技術(shù)的戰(zhàn)略目標，以使我國具備抵御來自深海領(lǐng)域敵對威脅的能力。申請人近六年來一直開展的基于大深度聲場特性的目標遠程被動探測技術(shù)研究，總體目標是實現(xiàn)在深遠海對水下目標實施大范圍、持續(xù)、隱蔽地遠程警戒，為海上通道安全、海上戰(zhàn)略支點、利益攸關(guān)區(qū)提供水下目標的實時預警信息，符合國家重大戰(zhàn)略需求。盡管申請人對深海大深度的聲場特性與探測方法開展了深入研究，并通過實驗數(shù)據(jù)和時空變化的復雜聲場環(huán)境中，還必須突破環(huán)境寬容度高的水面/水下目標深(a)潛標兩次布放的位置ACCOMSVLABuoyRAPVLAAcousticApe時間模擬潛艇目標一-0-07.5距離(km)(b)潛標結(jié)構(gòu)示意圖(c)試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果圖1美國2007年夏季菲律賓海試驗結(jié)果將為申請人的深遠海目標探測研究方向提供包括原理、楊坤德教授一直致力于水下安靜型目標探測方面的基礎(chǔ)性和創(chuàng)新性研究，曾主持總裝重大創(chuàng)新、國家重大專項等項目30余項，千萬級項目5長期從事水聲物理場及其應用等方面的研究工作。楊坤德教授負責對申請人的大深度物理場特性研究方向提供具體指導，并提供海上試驗平臺，包括深海試驗及大深度潛標系統(tǒng)，助力被托舉人的技術(shù)應用。項目研究目標是提出深海大深度接收條件下的水面/水下目標自主深度分類技術(shù)，為突破無人值守條件下分辨水面艦船和水下弱目標的難題提供新的突破水下弱目標深度、速度、聲源級等參數(shù)及其變化率的估計方法，從水面/水下目標參數(shù)特征進行深度分類，并突破自主工作能力。針對水下弱信號信噪比很低、背景干擾很強的條件，研究自適應干擾抑制方法，提升參數(shù)目標參數(shù)估計方法包括基于擴展卡爾曼濾波的目標距離、深度和速度參數(shù)估計方法，基于聲波垂直到達結(jié)構(gòu)與目標深度解析關(guān)系的目標深度估計方（2）基于聲場特性的自主深度分類方法研究水面和水下目標輻射噪聲傳播至深海大深度后的聲場物理特性，發(fā)現(xiàn)對目標深度敏感但對環(huán)境變化不敏感的特征物理量，從而構(gòu)建兩類目標的分類器。分類器的輸入為特征物理量，輸出為目標深度分類結(jié)果，可實現(xiàn)自本項目將研究的聲場物理量包括：自相關(guān)函數(shù)時延干涉條紋分布特征，目標垂直到達角-頻率二維譜平面上的干涉條紋特征以及聲場強度起伏特征等。這些物理量可直接從陣列波束輸出中提取，對目標深度敏感并具有環(huán)境研究不同輸入及不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類型條件下的目標深度分類性能，挖掘可能隱藏在接收信號中的水面/水下目標的差異特性，設(shè)計泛化能容度好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。另一方面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法將吸收傳統(tǒng)基于物理特征量的分類方法的優(yōu)勢，采用包含物理特征量的數(shù)據(jù)預處理結(jié)果作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，例如波束輸出垂直到達角-頻率二維譜平面，達到提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類能力（4）深度分類方法的融合及海上試驗數(shù)據(jù)驗證針對潛標需要在無人值守的條件進行工作的需求，優(yōu)選多種水面/水下目水下目標自主深度分類技術(shù) 基于目標參數(shù)特征或信號強度的差異性 基于目標參數(shù)特征或信號強度的差異性基于目標大深度聲場物理特性的差異性基于目標大深度聲場物理特性的差異性利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習隱藏的聲信號差異性 環(huán)境寬容特性集成分類技術(shù)融合設(shè)計驗證目標試驗數(shù)據(jù)驗證本項目的水面/水下目標深度分類方法是無人值守的深海探測潛標的技術(shù)支點，必須實現(xiàn)自主工作，這對分類方法的計算復雜度、分類可靠性和環(huán)境寬容性提出了很高的要求。本項目將首先從理論研究入手簡化分類算法，然后進行多維聲場特征信息的融合，提高分類方法的可靠性，最后進行多種方深遠海海域存在渦旋、鋒面、內(nèi)波、臺風、海山等復雜物理海洋現(xiàn)象及隨機水面艦船干擾。因此，在這種復雜的水聲環(huán)境中，具有環(huán)境寬容性的水面/水下目標分類技術(shù)是本項目需要突破的另一關(guān)鍵技術(shù)。本項目將研究不確定性環(huán)境下的大深度聲場規(guī)律，提出環(huán)境寬容性高且具有一定環(huán)境自適應能忽視水下聲場特性對信號處理方法的影響，無法獲得對目標深度敏感的物理特征量，很難實現(xiàn)復雜水聲環(huán)境下的目標深度分類。因此，本項目繼續(xù)將包含物理特征量的預處理結(jié)果作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，可以有效降低神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復雜度，同時無需按照傳統(tǒng)分類方法提取物理特征量，實現(xiàn)了兩種查閱國內(nèi)外文獻，跟蹤前沿動態(tài)，完成基于目標參數(shù)估計值的自主深度分類方法：突破水下弱目標深度、速度、聲源級等參數(shù)及其變化率的估計方法，從水面/水下目標參數(shù)特征進行深度分類，并突破自主工作能力。針對水下弱信號信噪比很低、背景干擾很強的條件，研究自適應干擾抑制方法，提完成基于聲場特性和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自主深度分類方法:研究水面和水下目標輻射噪聲傳播至深海大深度后的聲場物理特性，發(fā)現(xiàn)對目標深度敏感但對環(huán)境變化不敏感的特征物理量，從而構(gòu)建兩類目標的分類器。分類器的研究不同輸入及不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類型條件下的目標深度分類性能，挖掘可能隱藏在接收信號中的水面/水下目標的差異特性，設(shè)計泛化能容度好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。另一方面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法將吸收傳統(tǒng)基于物理特征量的分類方法的優(yōu)勢，采用包含物理特征量的數(shù)據(jù)預處理結(jié)果作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，例如波束輸出垂直到達角-頻率二維譜平面，達到提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類能力完成深度分類方法一體化設(shè)計及海上試驗數(shù)據(jù)驗證:針對潛標需要在無人維聲場特征信息融合的一體化設(shè)計，實現(xiàn)全自動分類算法流程。最后，利用聲場分析與信號處理相對獨立的水聲學研究方法，忽視了水下聲場特性在水聲信號處理中的重要影響，很難在微弱目標的遠程探測方面取得突破性進展。因此，申請人自博士階段以來一直從事基于深海聲場特性的目標探測建立了基于大深度聲場特性的穩(wěn)健陣列信號處理方法和穩(wěn)健、高精度水下微弱目標探測理論與方法，最終形成了大深度水下微弱目標探測的理論體系，同步噪聲場數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)臨界深度以下大深度比近海面的低頻噪聲譜級低10到15分貝，非常利于目標的遠程探測；在西太平洋和南海獲得大量第一手深海大深度傳播損失數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了20km范圍內(nèi)大深度傳播損失比海表面附近海底反射信號傳播損失低10分貝左右，在遠距離處存在深海會聚區(qū)等規(guī)律，驗證了大深度接收條件適于目標遠程探測的物理特性。系統(tǒng)揭示了大深度聲傳播的多途特征、相關(guān)特性和干涉特性，發(fā)現(xiàn)了大深度聲場干涉條紋受目標深度發(fā)表在ActaOceanologicaSinica上的論文，被美國緬因大學海洋學院院長FeiChai教授發(fā)表在JournalofGeophysicalResearch的一篇論文中，引用達12次共肯定；澳大利亞聲學學會會士AlecDuncan在J人在JASA上提出的深海表面波導泄漏損失半經(jīng)驗公式作為參考結(jié)比分析；中科院聲學所張仁和院士、周士弘研究員，哈爾濱工程大學梁國龍與喬鋼教授等引用了發(fā)表在ChinesePhysi干涉條紋數(shù)量匹配的目標定深方法，將條紋跡及數(shù)量的解析解作為拷貝場，在保證了定深精度的條件下大幅度提高了計算速度（圖3積的微弱目標深度估計和跟蹤方法，該方法基于目標深度隨多途到達角和到達時延變化的解析表達式，將自相關(guān)函數(shù)中的時延條紋變換為聲源深度相關(guān)峰值條紋，并直接進行時間累加，在獲得足夠時間增益的條件下大幅度減少聲源深度(m)聲源深度(m)0距離(km)(a)基于干涉特性的深度估計目標深度(m)距離(km)(b)目標深度跟蹤圖3基于大深度聲場干涉的目標定深方法狀態(tài)估計方法，利用海面反射波多途時延隨聲源深特性，實現(xiàn)了目標距離、深度和速度的準確估計(圖4a);在垂直陣條件下，提出了基于到達角和達到時延匹配的窄帶信號穩(wěn)健聯(lián)合定位方法，利用大深度聲場到達角僅對目標距離敏感這一特性，依次估計目標距離和深度，提高深海目標探測方法在JASA等期刊上以第一作者發(fā)表SCI論文6篇，發(fā)表在JASA上的論文被美國應用物理實驗室主任、美國波特蘭州立大教授作為最新方法引用；世界著名海洋工程研究機構(gòu)伍茲霍爾海洋研究模態(tài)幅度這一物理量的工作之一”;美國華盛頓大學應用物理實驗室知名學者DanielRouseff還來信進行了評價，認為是“veryimpressivework”。初始深度(m)初始深度(m)距離/km(a)卡爾曼濾波目標跟蹤(b)垂直陣聯(lián)合定位圖4基于大深度聲場多途到達結(jié)構(gòu)的目標定位方法申請人一直從事深海被動探測技術(shù)研究，共發(fā)表SCI論文28篇，以第一作者發(fā)表SCI檢索論文12篇(聲學領(lǐng)域頂尖期刊JASA上共6篇),合作出版專著1部；申請國家發(fā)明專利13項，已獲授權(quán)11項，獲軟件著作權(quán)1項?！盎诼晥?Aperformancestudyofacoustic1JournaloftheAcousticalSocietyofAmerica2Particlefilterformultipathtdelaytrackingfromco1JournaloftheAcousticalSocietyofAmerica3Acoustic-intensitystriatibelowthecriticaldeptInterpretationandmo1JournaloftheAcousticalSocietyofAmerica4SequentialinversionofmodalsedimentattheNewShelf1JournaloftheAcousticalSocietyofAmerica51JournaloftheAcousticalSocietyofAmerica6multipathtimedelaysin1JournaloftheAcousticalSocietyofAmerica7Analysisofarraygaindegradationofnear-fieldpassivesyntheticaperturemethod18Observingthe?uctuationsofarrivaltimeandamplshort-rangeexperime19Narrowbandsourcelocalisation1Investigationoflongrangesoundpropagationin1Researchonreliable