地震矢量波场有限差分数值模拟方法、设备以及系统与流程

本发明关于地震勘探技术领域，特别是关于地震领域的数值模拟技术，具体的讲是一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质。

背景技术：

地震波场数值模拟是基于波动理论，通过数值计算，模拟地震波在地球介质中的传播过程。波场数值模拟是地球物理反演以及成像技术的基础，可以用地震波场数值模拟的手段在弹性参数和地震响应之间建立起一个联系，通过波场数值模拟的方式知道在已知的一个储层条件下能得到一个什么样的地震响应。相反，假设有了一个地震响应，可以应用反演算法来得到弹性参数，有了这些弹性参数，可以对反演结果做一个基于岩石物理模型的解释，得到相应的储层参数。微分方程法基于连续介质微分体积元弹性动力学原理，常用的微分方程法包括有限差分和有限元法，是地震波场数值模拟的一个重要工具和方法。因此，有了精度和效率更高的有限差分算法，就可以获得精度更高的地震波场数值模拟结果，更好的服务于成像和反演的需要。

有限差分算法就是用差分算子近似微分算子，这种近似势必会导致引入数值频散，也就是误差。针对数值频散，现行主流有两种方法去优化有限差分算法，提高算法精度，其一是最优化方法，其二是窗函数法。两种方法的本质都是以期获得最大谱覆盖范围的前提下，降低误差限，只是最优化方法是通过搜索最优解提高算法精度，窗函数法是通过交互设计最优解，以提高算法精度。近年来，国内外地球物理学界针对有限差分算法的优化以提高地震波场数值模拟的精度，做了许多研究工作，取得了较好的效果。

应用最优化方法计算得到优化的有限差分系数，实际上是一个多参数优化的问题，目前被广泛使用优化有限差分算子的最优化方法有最小二乘法，模拟退火法以及remez算法等，针对不同的优化方法，需要使用不同的目标函数。通过诸如最小二乘法、remez算法去搜索解空间内的最优解，以满足误差限的要求，通常面临收敛慢，收敛不到全局最优解或者不收敛的问题。优选窗函数法采用不同的窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列推导出优化的有限差分算子。

因此，如何提供一种新的有限差分算法，将其应用于地震矢量波场数值模拟，以实现地震矢量波场的高精度高效率的数值模拟是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，首先对多种窗函数进行混合褶积，其次是对混合褶积之后的多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行基于最小二乘方法的优化组合，得到一种基于最小二乘组合的混合褶积优化窗函数，最后利用该窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列，得到优化的有限差分算子，再利用该有限差分算子进行地震矢量波场数值模拟，提高了地震矢量波场数值模拟的精度与效率。

本发明的目的之一是，提供一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法，包括：

根据多种不同参数的窗函数以及余弦组合窗确定混合褶积优化窗函数；

根据所述混合褶积优化窗函数截断伪谱法的空间褶积序列，得到优化的有限差分算子；

根据所述优化的有限差分算子对地震矢量波场进行数值模拟。

优选的，所述根据多种不同参数的窗函数以及余弦组合窗确定混合褶积优化窗函数包括：

选取多种窗函数；

对多种不同参数的窗函数进行混合褶积，得到多个混合褶积窗函数；

对所述多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行优化组合，得到混合褶积优化窗函数。

优选的，所述窗函数为余弦组合窗和/或矩形窗和/或凯泽窗和/或切比雪夫窗和/或高斯窗。

优选的，所述选取多种窗函数包括根据窗函数幅频响应的主瓣和旁瓣性能选取窗函数。

优选的，对所述多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行优化组合，得到混合褶积优化窗函数包括：

对所述多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行基于最小二乘方法的优化组合，误差限为通带波纹和阻带波纹，得到混合褶积优化窗函数。

本发明的目的之一是，提供一种地震矢量波场有限差分数值模拟系统，包括：

混合褶积优化窗函数构建模块，用于根据多种不同参数的窗函数以及余弦组合窗确定混合褶积优化窗函数；

截断优化模块，用于根据所述混合褶积优化窗函数截断伪谱法的空间褶积序列，得到优化的有限差分算子；

地震矢量波场模拟模块，用于根据所述优化的有限差分算子对地震矢量波场进行数值模拟。

优选的，所述混合褶积优化窗函数构建模块包括：

窗函数选取模块，用于选取多种窗函数；

混合褶积模块，用于对多种不同参数的窗函数进行混合褶积，得到多个混合褶积窗函数；

优化组合模块，用于对所述多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行优化组合，得到混合褶积优化窗函数。

优选的，所述窗函数为余弦组合窗和/或矩形窗和/或凯泽窗和/或切比雪夫窗和/或高斯窗。

优选的，所述窗函数选取模块包括窗函数获取模块，用于根据窗函数幅频响应的主瓣和旁瓣性能选取窗函数

优选的，所述优化组合模块包括：

最小二乘法优化组合模块，用于对多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行基于最小二乘方法的优化组合，误差限为通带波纹和阻带波纹，得到混合褶积优化窗函数。

本发明的目的之一是，提供一种计算机设备，包括：适于实现各指令的处理器以及存储设备，所述存储设备存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法。

本发明的目的之一是，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法。

本发明的有益效果在于，提供了一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，首先对多种窗函数进行混合褶积，其次是对混合褶积之后的多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行基于最小二乘方法的优化组合，得到一种基于最小二乘组合的混合褶积优化窗函数，最后利用该窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列，得到优化的有限差分算子，再利用该有限差分算子进行地震矢量波场数值模拟，提高了地震矢量波场数值模拟的精度与效率。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种地震矢量波场有限差分数值模拟系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种地震矢量波场有限差分数值模拟系统中混合褶积优化窗函数构建模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种地震矢量波场有限差分数值模拟系统中窗函数选取模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种地震矢量波场有限差分数值模拟系统中优化组合模块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法的流程图；

图6为图5中的步骤s101的具体流程图；

图7为基于最小二乘优化的混合褶积窗函数优化的常规网格1阶导数的频散曲线示意图；

图8为放大1000倍后的精度误差曲线示意图；

图9为本发明提供的具体实施例中常规交错网格有限差分算子(采用8阶算子)脉冲响应的波场示意图；

图10为本发明提供的具体实施例中常规交错网格有限差分算子(采用12阶算子)脉冲响应的波场示意图；

图11为本发明提供的具体实施例中基于最小二乘组合的混合褶积窗函数优化有限差分算子(采用8阶算子)脉冲响应的波场示意图；

图12为本发明提供的具体实施例中基于最小二乘组合的混合褶积窗函数优化有限差分算子(采用12阶算子)脉冲响应的波场示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。

窗函数法的本质是fir(有限长)滤波器的设计，因为有限差分法是伪谱法空间褶积序列的截断，利用不同的窗去截断会有不同的结果，对于有限差分优化来讲，理想的截断窗函数，其要求通带截止频率小，阻带衰减大，同时，通带波纹和阻带波纹要尽可能小。有这样的截断窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列得到的优化有限差分算法会有最大的谱覆盖范围以及精度误差较小。现有的自褶积组合窗函数优化方法，采用对某种窗函数进行自褶积再与另外一种或者几种窗函数进行组合，以获得最好的优化性能，但是自褶积虽然能使阻带衰减增大，但同时也会增加通带截止频率，另外，对通带波纹和阻带波纹的大小控制，没有更有效的方案。

本发明的基本思想是首先对多种窗函数进行混合褶积，其次是对混合褶积之后的多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行基于最小二乘方法的优化组合，得到一种基于最小二乘组合的混合褶积优化窗函数，最后利用该窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列，得到优化的有限差分算子，再利用该有限差分算子进行地震矢量波场数值模拟，提高了地震矢量波场数值模拟的精度与效率。

图1为本发明实施例提供的一种地震矢量波场有限差分数值模拟系统的结构示意图，请参见图1，所述基于有限差分的地震波场数值模拟系统包括：

混合褶积优化窗函数构建模块100，用于根据多种不同参数的窗函数以及余弦组合窗函数确定混合褶积优化窗函数。

一个带限的连续信号f(x)可以被以一个均匀采样的信号fn通过sinc函数插值重建：

其中，δx为采样间隔，为截止波数。

如果对公式(1)左右两边分别求一阶导数和二阶导数，并取x＝0处的导数值，可以得到公式(2)和公式(3)，如果将代入公式(1)，可得公式(4)：

存在一个长度为n+1点的窗函数，n为偶数，去截断公式(2)和公式(3)，得到常规有限差分算子：

假设存在一个长度为n点的窗函数，n为偶数，去截断公式(4)，得到交错网格有限差分算子：

w(n)为截断窗函数。对于常规有限差分算子，w(n)为n+1点的窗函数，对于交错有限差分算子，w(n)为n点的窗函数，n为偶数。

图2为混合褶积优化窗函数构建模块100的结构示意图，请参阅图2，混合褶积优化窗函数构建模块100包括：

窗函数选取模块201，用于选取多种窗函数。

因为有限差分法是伪谱法空间褶积序列的截断，利用不同的窗去截断会有不同的结果，对于有限差分优化来讲，理想的截断窗函数，其要求通带截止频率尽可能小，阻带衰减大，同时，通带波纹和阻带波纹要尽可能小。有这样的截断窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列得到的优化有限差分算法会有最大的谱覆盖范围以及精度误差较小。

为了设计这种目标窗函数，首先要选择多种窗函数进行混合褶积，在本发明中，基本的窗函数一般有余弦组合窗、矩形窗、凯泽窗、切比雪夫窗、高斯窗等，这里仅列出余弦组合窗的一般表达式，其他窗函数的表达式省略：

其中，n为窗函数长度，l为余弦组合窗的项数，al为系数，l和al的取值不同，决定了不同的余弦组合窗函数。比如，当l＝1时，为二项余弦窗，当a0＝0.5,a1＝0.5为汉宁窗。

图3为窗函数选取模块201的结构示意图，请参阅图3，窗函数选取模块201包括：

窗函数获取模块2011，用于根据窗函数幅频响应的主瓣和旁瓣性能选取窗函数。

请参阅图2，混合褶积优化窗函数构建模块100还包括：

混合褶积模块202，用于对多种不同参数的窗函数进行混合褶积，得到多个混合褶积窗函数。

不同类型窗函数之间的混合褶积，可以增大阻带衰减，使旁瓣变小，因为有限差分法是伪谱法空间褶积序列的截断，窗函数的阻带衰减越小，其泄露的频谱成分就越少，因此，差分算子近似微分算子的精度就越高。但是褶积运算将会带来窗函数主瓣宽度的增加，因此选择混合褶积方案，即选取主瓣较窄的不同的窗函数进行褶积，相比窗函数自褶积的方案，主瓣宽度的增加更少，因此，可以获得更大的谱覆盖范围。

混合褶积可以在主瓣宽度增加不大的前提下，极大地降低阻带衰减，使旁瓣变小，提高差分算子近似微分算子的精度。

优化组合模块203，用于对所述多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行优化组合，得到混合褶积优化窗函数。

图4为优化组合模块203的结构示意图，请参阅图4，优化组合模块203包括：

最小二乘法优化组合模块2031，用于对多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行基于最小二乘方法的优化组合，误差限为通带波纹和阻带波纹，得到混合褶积优化窗函数。

在本发明中，还需要考虑通带波纹和阻带波纹带来的影响，通带波纹和阻带波纹都会带来一定程度的精度影响，为了获得精度和效率更高的有限差分算子，采用最小二乘组合的方式，设定通带波纹和阻带波纹限，获得最好的组合效果。

请参见图1，所述地震矢量波场有限差分数值模拟系统还包括：

截断优化模块200，用于根据所述混合褶积优化窗函数截断伪谱法的空间褶积序列，得到优化的有限差分算子。

将混合褶积优化窗函数应用于有限差分系数的求解，即求解目标函数公式(9)、(10)、(11)，以获得优化的有限差分系数。优化的有限差分系数可构成有限差分算子。

常规二阶导数：

常规一阶导数：

交错网格：

地震矢量波场模拟模块300，用于根据所述优化的有限差分算子对地震矢量波场进行数值模拟。利用优化的有限差分算子进行地震矢量波场数值模拟，能够提高地震矢量波场数值模拟的精度与效率。

如上即为本发明提供的一种地震矢量波场有限差分数值模拟系统，首先对多种窗函数进行混合褶积，其次是对混合褶积之后的多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行基于最小二乘方法的优化组合，得到一种基于最小二乘组合的混合褶积优化窗函数，最后利用该窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列，得到优化的有限差分算子，再利用该有限差分算子进行地震矢量波场数值模拟，提高了地震矢量波场数值模拟的精度与效率。

此外，尽管在上文详细描述中提及了系统的若干单元模块，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。同样，上文描述的一个单元的特征和功能也可以进一步划分为由多个单元来具体化。以上所使用的术语“模块”和“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件。尽管以下实施例所描述的模块较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

在介绍了本发明示例性实施方式的地震矢量波场有限差分数值模拟系统之后，接下来，参考附图对本发明示例性实施方式的方法进行介绍。该方法的实施可以参见上述整体的实施，重复之处不再赘述。

图5为本发明实施例提供的一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法的流程示意图，请参见5，所述方法包括：

s101：根据多种不同参数的窗函数以及余弦组合窗函数确定混合褶积优化窗函数。

图6为步骤s101的具体流程图，请参阅图6，步骤s101包括：

s201：选取多种窗函数。

因为有限差分法是伪谱法空间褶积序列的截断，利用不同的窗去截断会有不同的结果，对于有限差分优化来讲，理想的截断窗函数，其要求通带截止频率尽可能小，阻带衰减大，同时，通带波纹和阻带波纹要尽可能小。有这样的截断窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列得到的优化有限差分算法会有最大的谱覆盖范围以及精度误差较小。

为了设计这种目标窗函数，首先要选择多种窗函数进行混合褶积，在本发明中，基本的窗函数一般有余弦组合窗、矩形窗、凯泽窗、切比雪夫窗、高斯窗等。

在本发明的一种实施方式中，步骤s201可以为根据窗函数幅频响应的主瓣和旁瓣性能选取窗函数。

请参阅图6，步骤s102还包括：

s202：对多种不同参数的窗函数进行混合褶积，得到多个混合褶积窗函数。

不同类型窗函数之间的混合褶积，可以增大阻带衰减，使旁瓣变小，因为有限差分法是伪谱法空间褶积序列的截断，窗函数的阻带衰减越小，其泄露的频谱成分就越少，因此，差分算子近似微分算子的精度就越高。但是褶积运算将会带来窗函数主瓣宽度的增加，因此选择混合褶积方案，即选取主瓣较窄的不同的窗函数进行褶积，相比窗函数自褶积的方案，主瓣宽度的增加更少，因此，可以获得更大的谱覆盖范围。

混合褶积可以在主瓣宽度增加不大的前提下，极大地降低阻带衰减，使旁瓣变小，提高差分算子近似微分算子的精度。

s203：对多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行优化组合，得到混合褶积优化窗函数。

在本发明的一种实施方式中，步骤s203可以为对多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行基于最小二乘方法的优化组合，误差限为通带波纹和阻带波纹，得到混合褶积优化窗函数。

在本发明中，还需要考虑通带波纹和阻带波纹带来的影响，通带波纹和阻带波纹都会带来一定程度的精度影响，为了获得精度和效率更高的有限差分算子，采用最小二乘组合的方式，设定通带波纹和阻带波纹限，获得最好的组合效果。

请参见图5，所述方法还包括：

s102：根据所述混合褶积优化窗函数截断伪谱法的空间褶积序列，得到优化的有限差分算子。

将混合褶积优化窗函数应用于有限差分系数的求解，即求解目标函数公式(9)、(10)、(11)，以获得优化的有限差分系数。

在本发明的一种优选实施例中，构建一种改进的窗函数，用这样的截断窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列得到的优化有限差分算法会有最大的谱覆盖范围以及精度误差较小。在该实施例中，该算法的详细步骤如下：

(1)比较多种窗函数幅频响应的主瓣和旁瓣性能，选择进行混合褶积的窗函数；

(2)改变已选择的待褶积的窗函数组合的参数，进行l次混合褶积，选取主瓣和旁瓣性能最优的结果。

(3)将步骤(1)输出的混合褶积窗函数与余弦组合窗以及不同参数的改组窗函数混合褶积结果进行基于最小二乘算法的组合，误差限为通带波纹和阻带波纹。

(4)初步获取截断性能最优的窗函数，截断优化有限差分算子。

(5)应用步骤(4)产生的有限差分算子，引入逼近误差函数，计算并绘出逼近误差曲线，重点观察其频谱覆盖范围以及逼近精度的稳定性，如果效果不好，返回步骤(1)、(2)、(3)，重新开始循环，直到满意的结果。

s103：根据所述优化的有限差分算子对地震矢量波场进行数值模拟。利用优化的有限差分算子进行地震矢量波场数值模拟，能够提高地震矢量波场数值模拟的精度与效率。

如上即为本发明提供的一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法，首先对多种窗函数进行混合褶积，其次是对混合褶积之后的多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行基于最小二乘方法的优化组合，得到一种基于最小二乘组合的混合褶积优化窗函数，最后利用该窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列，得到优化的有限差分算子，再利用该有限差分算子进行地震矢量波场数值模拟，提高了地震矢量波场数值模拟的精度与效率。

本发明还提供了一种计算机设备，包括：适于实现各指令的处理器以及存储设备，所述存储设备存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法。

下面结合具体的实施例，详细介绍本发明的技术方案。

在该实施例1中，选取凯泽窗和切比雪夫窗进行混合褶积，并与不同系数的凯泽窗和切比雪夫窗混合褶积结果，余弦组合窗进行基于最小二乘算法的组合，获得最优的截断性能，并优化有限差分算子，频散曲线表明，有较高的精度和谱覆盖范围。图7是基于最小二乘优化的混合褶积窗函数优化的常规网格有限差分算子(1阶导数)的频散曲线图，横坐标是奈奎斯特波数百分比，纵坐标是绝对误差。图8是放大1000倍后的精度误差曲线，横坐标是奈奎斯特波数百分比，纵坐标是绝对误差。从图7中可以看到，优化的有限差分算子的精度远远高于常规算子，其12阶算子的精度远大于常规16阶的精度，从图8可以发现，精度误差的波动控制在较低的范围内，长步长累计后，稳定性较好，因此，本申请提供的算法是有效的。

本实施例1中采用选择凯泽窗和切比雪夫窗进行混合褶积，对一阶常规网格，参与混合褶积的窗函数参数为切比雪夫窗(r＝45)，凯泽窗(beta＝3.3)；对二阶常规网格，参与混合褶积的窗函数参数为切比雪夫窗(r＝53,51)，凯泽窗(beta＝3.3,3.1)；对一阶交错网格，参与混合褶积的窗函数参数为切比雪夫窗(r＝21)，凯泽窗(beta＝4.2)。混合褶积之后，进行基于最小二乘算法的组合，选取了余弦组合窗中的汉宁窗，以及不同系数的凯泽窗和切比雪夫窗混合褶积结果(切比雪夫窗(r＝65)，凯泽窗(beta＝3.3))。组合系数为a＝0.568,b＝0.212,c＝0.220。

在实施例2中做一个脉冲响应的数值模拟，比较8阶基于最小二乘组合的混合褶积窗函数优化交错网格有限差分算子和常规8阶，12阶交错网格有限差分算子数值模拟的效果。定义二维各向同性介质，网格大小为311×311，网格间距为10m，纵波速度为2000m·s^-1，横波速度为1500m·s^-1，ρ＝1000kg·m^-3。点源在中间激发，采用集中力源，ricker子波主频为30hz，δt＝1.5ms，nt＝3000。如图9至图12，其中的横坐标是距离，单位为米，纵坐标是深度，单位为米。

综上所述，本发明提供了一种地震矢量波场有限差分数值模拟方法、系统、计算机设备以及计算机可读存储介质，首先对多种窗函数进行混合褶积，其次是对混合褶积之后的多个混合褶积窗函数以及余弦组合窗函数进行基于最小二乘方法的优化组合，得到一种基于最小二乘组合的混合褶积优化窗函数，最后利用该窗函数去截断伪谱法的空间褶积序列，得到优化的有限差分算子，再利用该有限差分算子进行地震矢量波场数值模拟，提高了地震矢量波场数值模拟的精度与效率。

对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(programmablelogicdevice,pld)(例如现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片pld上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logiccompiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(hardwaredescriptionlanguage，hdl)，而hdl也并非仅有一种，而是有许多种，如abel(advancedbooleanexpressionlanguage)、ahdl(alterahardwaredescriptionlanguage)、confluence、cupl(cornelluniversityprogramminglanguage)、hdcal、jhdl(javahardwaredescriptionlanguage)、lava、lola、myhdl、palasm、rhdl(rubyhardwaredescriptionlanguage)等，目前最普遍使用的是vhdl(very-high-speedintegratedcircuithardwaredescriptionlanguage)与verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：arc625d、atmelat91sam、microchippic18f26k20以及siliconelabsc8051f320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机系统(可以是个人计算机，服务器，或者网络系统等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持系统或便携式系统、平板型系统、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子系统、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或系统的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理系统来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储系统在内的本地和远程计算机存储介质中。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。