【摘要】：匹配場聲源定位使用全波海洋聲傳播模型代替簡化平面波聲傳播模型，能夠突破傳統(tǒng)被動定位方法的定位距離有限的局限，正確估計遠(yuǎn)程和超遠(yuǎn)程聲源的距離和深度，是水聲學(xué)研究的熱點內(nèi)容之一。但由于水聲環(huán)境十分復(fù)雜，匹配場定位方法面臨著計算量大、耗時長、占用存儲空間大等問題，，不能快速為仿真環(huán)境提供數(shù)據(jù)支持，因此本文將并行處理技術(shù)引入到匹配場聲源定位中，將處理任務(wù)合理地分配到計算機(jī)系統(tǒng)的多個處理機(jī)上，使其在較短的時間內(nèi)協(xié)同完成處理任務(wù)，從而加快計算速度。 本文深入研究并分析了匹配場處理中存在固有的并行性，搭建了匹配場聲源定位的并行計算平臺，詳細(xì)介紹了匹配場聲源定位算法的并行化方法。針對匹配場聲源定位的特點，本文使用了區(qū)域分解法（SD）和頻率分解法（FD）兩種并行方式進(jìn)行計算，前者主要開發(fā)網(wǎng)格點間處理任務(wù)的數(shù)據(jù)并行性，后者主要開發(fā)不同頻率點間處理任務(wù)的數(shù)據(jù)并行性，并以互聯(lián)的雙核PC機(jī)作為并行計算硬件平臺，選用Windows XP操作系統(tǒng)、FORTRAN編譯器，在MPI并行環(huán)境中對并行算法進(jìn)行測試和相應(yīng)的分析。 為了進(jìn)一步提高計算效率，本文引入了并行遺傳算法作為匹配場聲源定位的尋優(yōu)工具，跟據(jù)匹配場處理的實際特性，對并行遺傳算法的操作算子及評估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了合理設(shè)計，使其快速收斂到最優(yōu)值，采用島嶼模型完成進(jìn)程間的相互通信，并分析對比了算法的通信特性對求解問題的計算效率和精度的影響。 本文對并行算法進(jìn)行了詳細(xì)的仿真實驗分析，分別從并行算法的程序運(yùn)行時間、通信時間開銷、加速比及并行效率幾方面進(jìn)行考察。實驗表明，并行遺傳算法求解匹配場聲源定位問題具有計算速度快、自適應(yīng)能力強(qiáng)、穩(wěn)健性好、定位精度較高等優(yōu)勢；開發(fā)匹配場處理方法的并行性，可有效解決計算任務(wù)重、耗時長的問題，為實現(xiàn)快速聲源定位提供解決途徑。
【圖文】：

以寫成：()()()4()(,)(1)0ZzZzHkrziPrzmrmmmss=∑ρ(1)(4)02()ππ ≈ikrrmrmrmekrH kr( r→∞)子，聲壓 P ( r,z,t)可表示為：rmikrmmmsiskeeZzZzzriPrztrm()()()8(,,)4∑ =πρπ值求解方法，簡正波方程的求解是復(fù)雜的特征值問題，Kraken海洋環(huán)境如圖 2.3 所示，水平面深度為 0，海底深D 分為 N 個等間距的網(wǎng)格，網(wǎng)格寬度為 h =N),其中N 的選取要適當(dāng)，一般每個波長取 10 個以

[ ]112()2222= + = jNhhczkdjrjK，ρω[ ] ( )( )22222222()gkfkhhczkdBBNrN+ + =ρωjNhejK11= ，=ρ程（2-27）的本征值，便可以得到本征函數(shù)，將所表達(dá)式（2-13）中，便可求出聲場聲壓值。海水密度不變的情況下進(jìn)行的，實際海洋聲學(xué)中經(jīng)如從海水轉(zhuǎn)入到海底，此類問題可以將環(huán)境分為若限差分法仍然可用。假設(shè)一個簡單的兩層界面，海底沉積層，海水深度為D，wρ 為海水密度，sρ 為海網(wǎng)格寬度，sh 為海底沉積層中設(shè)定的網(wǎng)格寬度，
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TN912.3;TP338.6

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