【摘要】：匹配場(chǎng)聲源定位使用全波海洋聲傳播模型代替簡(jiǎn)化平面波聲傳播模型，能夠突破傳統(tǒng)被動(dòng)定位方法的定位距離有限的局限，正確估計(jì)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(diǎn)內(nèi)容之一。但由于水聲環(huán)境十分復(fù)雜，匹配場(chǎng)定位方法面臨著計(jì)算量大、耗時(shí)長(zhǎng)、占用存儲(chǔ)空間大等問(wèn)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(chǎng)聲源定位中，將處理任務(wù)合理地分配到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多個(gè)處理機(jī)上，使其在較短的時(shí)間內(nèi)協(xié)同完成處理任務(wù)，從而加快計(jì)算速度。 本文深入研究并分析了匹配場(chǎng)處理中存在固有的并行性，搭建了匹配場(chǎng)聲源定位的并行計(jì)算平臺(tái)，詳細(xì)介紹了匹配場(chǎng)聲源定位算法的并行化方法。針對(duì)匹配場(chǎng)聲源定位的特點(diǎn)，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(jì)算，前者主要開(kāi)發(fā)網(wǎng)格點(diǎn)間處理任務(wù)的數(shù)據(jù)并行性，后者主要開(kāi)發(fā)不同頻率點(diǎn)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(jì)算硬件平臺(tái)，選用Windows XP操作系統(tǒng)、FORTRAN編譯器，在MPI并行環(huán)境中對(duì)并行算法進(jìn)行測(cè)試和相應(yīng)的分析。 為了進(jìn)一步提高計(jì)算效率，本文引入了并行遺傳算法作為匹配場(chǎng)聲源定位的尋優(yōu)工具，跟據(jù)匹配場(chǎng)處理的實(shí)際特性，對(duì)并行遺傳算法的操作算子及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)，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(duì)比了算法的通信特性對(duì)求解問(wèn)題的計(jì)算效率和精度的影響。 本文對(duì)并行算法進(jìn)行了詳細(xì)的仿真實(shí)驗(yàn)分析，分別從并行算法的程序運(yùn)行時(shí)間、通信時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)、加速比及并行效率幾方面進(jìn)行考察。實(shí)驗(yàn)表明，并行遺傳算法求解匹配場(chǎng)聲源定位問(wèn)題具有計(jì)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(shì)；開(kāi)發(fā)匹配場(chǎng)處理方法的并行性，可有效解決計(jì)算任務(wù)重、耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)快速聲源定位提供解決途徑。
【圖文】：

以寫(xiě)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(jiǎn)正波方程的求解是復(fù)雜的特征值問(wèn)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(gè)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(gè)波長(zhǎng)取 10 個(gè)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(chǎng)聲壓值。海水密度不變的情況下進(jìn)行的，實(shí)際海洋聲學(xué)中經(jīng)如從海水轉(zhuǎn)入到海底，此類(lèi)問(wèn)題可以將環(huán)境分為若限差分法仍然可用。假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TN912.3;TP338.6

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本文編號(hào)：2558381