射线水声传播模型的多核并行方法

    公开(公告)号:CN113672235B

    公开(公告)日:2024-08-23

    申请号:CN202110983364.6

    申请日:2021-08-25

    IPC分类号: G06F8/41

    摘要: 本发明属于高性能计算与计算海洋声学交叉技术领域,尤其涉及射线水声传播模型的多核并行方法。通过性能分析工具分析射线水声模型的热点区域,针对射线水声模型的热点函数开展并行性分析,并设计多核并行策略,采用OpenMP编程模型实现射线水声模型的多核并行;本发明构建了射线水声传播模型的并行计算框架,有效提高射线水声传播声场计算的效率,面向多核CPU计算平台,针对典型海洋环境的声场计算,取得了60%以上的并行效率;为声呐性能预报、水下目标定位以及海洋环境参数反演等提供快速的声场计算模型。

    一种基于深度嵌入式聚类神经网络的声速剖面聚类方法

    公开(公告)号:CN116451101A

    公开(公告)日:2023-07-18

    申请号:CN202310234960.3

    申请日:2023-03-13

    摘要: 本发明属于海洋声速剖面聚类技术领域,尤其涉及一种基于深度嵌入式聚类神经网络的声速剖面聚类方法。包括如下步骤:采用声速公式转换获得声速剖面数据集;对待聚类目标海域的月平均声速剖面数据集进行标准化处理作为训练数据集;搭建自编码器进行预训练;利用声速梯度数据集训练深度嵌入式聚类神经网络进行聚类,并将聚类结果可视化。本发明改进DEC算法将其应用于声速剖面聚类,将声速剖面特征提取步骤与聚类步骤链接起来,采用深度学习技术对2个步骤进行同时优化,得到更合理的聚类效果;且该优化过程基于深度学习神经网络自动运行完成,优化过程中不需要人为的干预,操作简便,可以推广应用于全球不同海域的声速剖面聚类,适用性广泛。

    基于声纳探测概率的水下航行器安全隐蔽路径规划方法及系统

    公开(公告)号:CN113848961A

    公开(公告)日:2021-12-28

    申请号:CN202111193776.6

    申请日:2021-10-13

    IPC分类号: G05D1/06

    摘要: 本发明公开了一种基于声纳探测概率的水下航行器安全隐蔽路径规划方法及系统,本发明方法包括:确定水下航行器安全隐蔽路径规划的区域边界,确定计算区域;将计算区域栅格化;根据计算区域的地理范围加载海洋环境数据;基于加载的海洋环境数据,计算海洋声速环境参数;基于海洋声速环境参数构建声纳探测概率模型;基于构建得到的声纳探测概率模型,基于改进蚁群算法的安全隐蔽路径规划。本发明能够实现水下航行器安全隐蔽路径规划,在安全避开水下障碍的同时降低水下航行器航行过程中的累积被探测概率。

    面向多核CPU集群系统的水声传播模型混合并行方法

    公开(公告)号:CN113687948A

    公开(公告)日:2021-11-23

    申请号:CN202110983335.X

    申请日:2021-08-25

    IPC分类号: G06F9/50

    摘要: 本发明属于高性能计算与计算海洋声学交叉技术领域,尤其涉及面向多核CPU集群系统的水声传播模型混合并行方法。包括如下步骤:为混合并行模块设计输入配置文件,定义配置文件的要素与格式,设计串行程序框架,解析配置文件,编写主循环处理各个环境输入文件对应的声场计算任务,节点间的任务划分,针对待处理的输入文件任务总数,通过MPI并行方式进行节点间任务划分;实现节点内的多核并行处理。本发明提供了一种面向多核CPU集群系统的水声传播模型混合并行方法,实现了海洋声学水声传播工具箱中各个水声传播模型的统一并行框架,实现了典型水声传播模型的MPI+OpenMP的混合并行,有效提高大规模声场计算任务的计算效率。

    基于字典学习的高分辨率声速剖面稀疏编码及存储方法

    公开(公告)号:CN113051261A

    公开(公告)日:2021-06-29

    申请号:CN202110457488.0

    申请日:2021-04-27

    摘要: 本发明属于三维温盐深数据的海洋声学应用技术领域,具体涉及基于字典学习的高分辨率声速剖面稀疏编码及存储方法。实现流程如下所示:计算全球海域的海水声速剖面数据;对所有经纬度进行遍历将数据深度统一延拓至海底沉积层;按照不同经纬网格点下的采样时刻依次排列组合目标矩阵;利用过完备字典对原数据矩阵进行稀疏编码;将稀疏矩阵进行CSR存储。本发明提对基于全球高分辨率海洋再分析产品的大规模声速剖面数据提供了压缩存储的技术,方便数据的运用和交流;在确保数据的误差情况下,极大地压缩了相关数据,获得高分辨率、长时间序列声速剖面数据压缩80%以上的有益效果。

    一种基于AE自编码器的高分辨率声速剖面数据压缩方法

    公开(公告)号:CN116318170A

    公开(公告)日:2023-06-23

    申请号:CN202310323451.8

    申请日:2023-03-30

    摘要: 本发明属于海洋声速剖面数据压缩技术领域,尤其涉及一种基于AE自编码器的高分辨率声速剖面数据压缩方法。以高分辨率海洋再分析产品提供全球海域的数据,采用声速公式转换获得特定海域的海水声速剖面数据;用滑动插值方法补全高分辨率声速剖面数据集中的缺失数据,将归一化处理后的数据集划分训练集、测试集、验证集;搭建AE自编码器声速剖面数据压缩与重构网络,利用训练集与验证集对该网络进行迭代训练;采用训练好的AE自编码器声速剖面数据压缩与重构网络,压缩目标数据并重构,并评价其压缩性能。本发明提供了一种基于AE自编码器的高分辨率声速剖面数据压缩方法,显著压缩了海洋高分辨率声速剖面的数据量,并能够高精度地重构数据。

    一种预报海洋矢量声场的方法、系统及介质

    公开(公告)号:CN112254798B

    公开(公告)日:2022-07-12

    申请号:CN202011083604.9

    申请日:2020-10-12

    IPC分类号: G01H3/04 G01H3/10

    摘要: 本发明公开一种预报海洋矢量声场的方法、系统及介质,该方法步骤包括:S1.获取待预报海洋区域的现场测量数据以及声源参数信息,建立柱坐标系水声Helmholtz方程,经过变换后得到深度方程;S2.求解深度方程,获得各介质层分界面的声压核函数与垂直振速核函数;S3.根据声压核函数计算声压,根据垂直振速核函数使用基于Hankel反变换积分式垂直方向导数计算垂直振速,以及基于Hankel反变换积分式水平方向导数计算水平振速;S4.根据求解出的声压、振速矢量,计算出待预报海洋区域的水声传播损失与声强矢量。本发明能够基于海洋环境测量数据实现振速矢量的预报,同时能够提高振速矢量预报的精度。

    一种提高海洋声场预报精度的方法、系统及介质

    公开(公告)号:CN112254797B

    公开(公告)日:2022-07-12

    申请号:CN202011083585.X

    申请日:2020-10-12

    IPC分类号: G01H3/04 G01H3/10

    摘要: 本发明公开一种提高海洋声场预报精度的方法、系统及介质,该方法步骤包括:步骤S1.获取待测海洋水声场的现场测量数据以及声源的参数信息,建立水平分层海洋环境下的柱坐标系水声Helmholtz方程,经过变换后得到深度方程;步骤S2.建立声场上、下边界的声矢量;步骤S3.将声矢量分别从上、下边界向中间深度传递;步骤S4.在中间深度建立声矢量方程,并求解上、下边界的垂直振速,计算出各层声压波数核函数;步骤S5.对声压波数核函数进行水平波数积分,得到接收深度的声压值;步骤S6.计算接收深度的传播损失曲线,实现待测海洋声场的预报。本发明能够基于海洋环境测量数据实现声场预报,同时能够提高海洋声场预报的精度。

    基于高分辨率海洋再分析产品获取水声场特性数据的方法

    公开(公告)号:CN109725053B

    公开(公告)日:2021-03-12

    申请号:CN201910058325.8

    申请日:2019-01-22

    IPC分类号: G01N29/024

    摘要: 本发明属于三维温盐深数据的海洋声学应用技术领域,尤其涉及基于高分辨率海洋再分析产品获取水声场特性数据的方法。以高分辨率海洋再分析产品提供全球海域的数据,采用声速公式转换获得特定海域的海水声速剖面数据;以一定周期循环获取特定海域不同深度下的海水声速剖面变化数据;利用上述数据获取特定海域的海水声速分布数据、以及声源位置数据;本发明用于获取大范围、长时序、动态的海洋水声场特性数据的技术方案;形成从海洋环境数据到水下声学环境及其数据产品的信息链路;借助海洋再分析产品的全球性等特性,有效提高广域海区水声场特性数据的获取效率和精准度;实现中尺度条件下水声场数据集的高效并行计算。