基于BP神经网络的非等效声速剖面反演

1

作者 于佩衡 《电声技术》 2024年第7期52-54,共3页

声速剖面反演基于历史数据获取声速剖面,是海洋环境声层析中的一种方法。传统声速剖面反演法很难获取大面积海域的非等效声速剖面,得出的结果一般都是等效声速剖面。为解决该问题,提出一种基于反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的... 声速剖面反演基于历史数据获取声速剖面,是海洋环境声层析中的一种方法。传统声速剖面反演法很难获取大面积海域的非等效声速剖面,得出的结果一般都是等效声速剖面。为解决该问题,提出一种基于反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的非等效声速剖面反演方法。对比结果表明,该方法能有效反演非等效声速剖面并且反演结果相比传统声速剖面反演具有更高的精度。 展开更多

关键词 声速剖面反演 反向传播(BP) 非等效声速剖面

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基于参考点之间水声传播的声速剖面反演 被引量：3

2

作者 李鹏程 冯海泓 李记龙 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第4期446-451,共6页

针对海洋声速剖面测量成本高、长期观测困难的难题,文章初步研究了利用水下固定参考点与水面已知位置之间的声信号传播时延来反演海水声速剖面的方法,提出了一种等声速分层模型下的声速剖面反演方法。将海水分层,对声信号传播过程进行建... 针对海洋声速剖面测量成本高、长期观测困难的难题,文章初步研究了利用水下固定参考点与水面已知位置之间的声信号传播时延来反演海水声速剖面的方法,提出了一种等声速分层模型下的声速剖面反演方法。将海水分层,对声信号传播过程进行建模,推导反演声速的非线性方程组;再利用牛顿迭代法,对非线性方程组进行求解。通过仿真和海试试验数据处理,分层数不同时,反演声速与实际声速之间的误差随着分层数的增加而变小,声速误差最小为0.80 m·s^(-1)左右,验证了反演方法的有效性与准确性。 展开更多

关键词 声速剖面反演 水下参考点 非线性方程组 时延

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基于爆炸声传播时间的声速剖面反演 被引量：6

3

作者 张维 杨士莪 +2 位作者 黄益旺 唐俊峰 宋扬 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第23期6-11,共6页

特征声线搜索以及传播时间测定的精确性是基于声传播时间的声速剖面反演的关键。在具有倾斜海底的三维海域,声线在海底的反射会导致水平偏转,给特征声线搜索和声传播时间计算带来了困难。为此,首先提出一种三维空间特征声线搜索方法。... 特征声线搜索以及传播时间测定的精确性是基于声传播时间的声速剖面反演的关键。在具有倾斜海底的三维海域,声线在海底的反射会导致水平偏转,给特征声线搜索和声传播时间计算带来了困难。为此,首先提出一种三维空间特征声线搜索方法。通过对南海海洋环境反演实验数据的处理,分析了声线的水平偏转对声传播时间的影响,并用爆炸声传播时间作为代价函数,用量子粒子群算法作为优化算法进行了声速剖面反演。结果表明,海底坡度较大时,声线的水平偏转对声传播时间影响较大,考虑声线的水平偏转能有效地减小声传播时间计算的误差,进而使得声速剖面反演的精度得到显著提高。 展开更多

关键词 爆炸声 传播时间 声速剖面反演 特征声线 水平偏转 量子粒子群

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基于微扰法的快速声速剖面反演 被引量：1

4

作者 张维 杨士莪 +1 位作者 黄益旺 宋扬 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1287-1291,共5页

传统的基于声传播时间的声速剖面反演需要多次搜索不同声速剖面条件下的特征声线,降低了声速剖面反演的速度.通过一个简单的近似,微扰法将实际声传播时间表示为背景声速下的声传播时间与扰动项之和,从而使得声速剖面反演由原来的非线性... 传统的基于声传播时间的声速剖面反演需要多次搜索不同声速剖面条件下的特征声线,降低了声速剖面反演的速度.通过一个简单的近似,微扰法将实际声传播时间表示为背景声速下的声传播时间与扰动项之和,从而使得声速剖面反演由原来的非线性优化问题转化为线性方程组的求解形式.实验数据处理结果表明,与传统方法相比,虽然微扰法反演的精度下降了近50%,但是计算时间由10h减少到了3s,从而实现声速剖面海上实时监测. 展开更多

关键词 微扰法 声速剖面反演 传播时间 特征声线

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采用小生境遗传算法反演浅海声速剖面研究 被引量：6

5

作者 崔宝龙 徐国军 +1 位作者 笪良龙 过武宏 《应用声学》 CSCD 北大核心 2021年第2期279-286,共8页

针对浅海声速剖面反演问题,采用小生境遗传算法,结合声线搜索的最快本征声线匹配反演,实现浅海负跃层条件下的声速剖面估计。利用经验正交函数对声速剖面的多参数不确定性降维,依据声场计算模型获取的最快特征声线传播时延与观测声传播... 针对浅海声速剖面反演问题,采用小生境遗传算法,结合声线搜索的最快本征声线匹配反演,实现浅海负跃层条件下的声速剖面估计。利用经验正交函数对声速剖面的多参数不确定性降维,依据声场计算模型获取的最快特征声线传播时延与观测声传播时长进行匹配,采用小生境遗传优化算法,获取最优经验正交函数估计,实现声速剖面反演。按上述方法反演处理浅海声传播实验数据,结果表明,该方法针能够有效反演浅海声速剖面,并且显著优于传统遗传算法反演结果。 展开更多

关键词 声层析 声速剖面反演 小生境遗传算法

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利用直达波和海面反射波到达时延反演深海声速剖面 被引量：2

6

作者 余炎欣 李晟昊 +1 位作者 季桂花 李整林 《声学技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期512-517,共6页

研究了利用直达波与海面反射波到达时延反演深海声速剖面的方法,采用最严经验模态方法组织利用历史水文数据并进行反演,并利用2016年南海中南部冬季调查的实验数据进行了验证。反演结果与实测声速剖面在深度小于710 m处的平均绝对误差... 研究了利用直达波与海面反射波到达时延反演深海声速剖面的方法,采用最严经验模态方法组织利用历史水文数据并进行反演,并利用2016年南海中南部冬季调查的实验数据进行了验证。反演结果与实测声速剖面在深度小于710 m处的平均绝对误差的最大值为2.15 m·s^(-1),反演结果与实测值基本相符。 展开更多

关键词 到达时延 声速剖面反演 最严经验模态

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声速剖面快速反演浮标系统与算法研究 被引量：1

7

作者 张维 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期879-884,共6页

为了快速获取大面积海域声速剖面(SSP),介绍了一套具有全球差分定位(DGPS)、短波通信等功能的声纳浮标系统。传统的基于声传播时间的声速剖面反演,由于需要搜索不同声速剖面时的特征声线,存在速度慢的问题。为此,提出采用微扰法快速计... 为了快速获取大面积海域声速剖面(SSP),介绍了一套具有全球差分定位(DGPS)、短波通信等功能的声纳浮标系统。传统的基于声传播时间的声速剖面反演,由于需要搜索不同声速剖面时的特征声线,存在速度慢的问题。为此,提出采用微扰法快速计算声传播时间,并以之为代价函数反演了南海某海域声速剖面。实验结果表明:该声纳浮标在4级海况下具有良好的可靠性与稳定性;与传统方法相比,虽然微扰法反演的精度下降了近1倍,但是计算时间由10 h减少到了3 s;文中所提出的声纳系统与反演算法能满足声速剖面海上实时监测的要求。 展开更多

关键词 声学 声速剖面反演 微扰法 声纳浮标 声传播时间

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循环神经网络在浅海声速-声源联合反演中的应用 被引量：2

8

作者 王同 苏林 +2 位作者 任群言 王文博 马力 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1133-1139,共7页

利用序贯滤波对时变声速剖面进行反演追踪,通常会将声速剖面的时变特性描述为一阶随机游走过程。为了使状态方程更好的预测状态变量的走向,本文利用循环神经网络学习历史水文数据,对浅海环境下的时变声速剖面进行建模,利用集合卡尔曼滤... 利用序贯滤波对时变声速剖面进行反演追踪,通常会将声速剖面的时变特性描述为一阶随机游走过程。为了使状态方程更好的预测状态变量的走向,本文利用循环神经网络学习历史水文数据,对浅海环境下的时变声速剖面进行建模,利用集合卡尔曼滤波进行对声速剖面的反演,并对声源进行定位。结果相较于使用一阶随机游走过程的联合反演结果误差更小,在声源深度上均方根误差有着80%的降低,声速剖面反演结果误差有着38.2%的降低。本文通过实测声速剖面的仿真声学数据验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 机器学习 循环神经网络 序贯滤波 集合卡尔曼滤波 声速剖面 声速剖面反演 水下目标 水声定位

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扩展经验正交函数沿海声层析的声速反演

9

作者 张姚滢 王洁 +2 位作者 郑红 徐英超 尹会听 《声学技术》 CSCD 北大核心 2019年第6期617-622,共6页

为了实现沿岸海域声速的实时连续监测,针对目前单收发换能器沿海声层析系统的剖面反演声线不足和接收信号不稳定的问题,提出了双收发换能器沿海声层析(Double-transcever Coast Acoustical Tomography,DCAT)系统。通过计算机进行仿真模... 为了实现沿岸海域声速的实时连续监测,针对目前单收发换能器沿海声层析系统的剖面反演声线不足和接收信号不稳定的问题,提出了双收发换能器沿海声层析(Double-transcever Coast Acoustical Tomography,DCAT)系统。通过计算机进行仿真模拟,结果表明DCAT系统声速反演精度提高了一个数量级,验证了该系统对存在问题的改善及其有效性。在声速反演过程中,通过使用扩展经验正交函数(Extension Empirical Orthogonal Function,EEOF)表示声速剖面,实现了剖面全水深的声速反演。DCAT系统的提出和EEOF方法的应用,为海上实时连续观测系统的建立及数据处理,提供了理论基础和有效的实施方法。 展开更多

关键词 双收发换能器沿海声层析系统 扩展经验正交函数 声速剖面反演

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水下声速场构建方法综述 被引量：4

10

作者 黄威 高凡 +1 位作者 王君婷 徐天河 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2005-2017,共13页

实时、精确地构建区域声速场是建设水下综合定位、导航、授时与通信体系的重要组成部分。本文梳理并分析了水下声速场构建领域的研究现状,总结了声速剖面直接测量方法与反演方法。声速反演法相比于直接测量法具有更高的便捷性和可接受... 实时、精确地构建区域声速场是建设水下综合定位、导航、授时与通信体系的重要组成部分。本文梳理并分析了水下声速场构建领域的研究现状,总结了声速剖面直接测量方法与反演方法。声速反演法相比于直接测量法具有更高的便捷性和可接受的精度性能。然而,声速反演方法依赖于声呐观测数据,因此难以适用于无水下观测系统覆盖的地区,并且无法对未来时刻的声速分布进行预测。如何在无声场观测数据情况下,综合利用历史先验信息进行智能化、高精度地全海深声速场构建,弹性化为水下用户提供不同精度、实时性需求的声速分布估计服务,是未来声速场构建研究主流趋势。 展开更多

关键词 水下声速场 声速剖面反演 射线声学理论 匹配场处理 正交经验函数分解 启发式算法 压缩感知 深度学习 神经网络

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联合匹配场和神经网络的声速时间场构建方法 被引量：3

11

作者 李林洋 徐天河 +3 位作者 王君婷 黄威 高凡 舒建旭 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2044-2053,共10页

局域声速场变化严重影响了海洋声学定位与导航的精度,构建高精度、高分辨率的声速时间场尤为重要。针对局域声速场参考样本不足导致声速场构建精度较低的问题,本文依据匹配场和神经网络理论,建立了联合匹配场和神经网络的声速时间场构... 局域声速场变化严重影响了海洋声学定位与导航的精度,构建高精度、高分辨率的声速时间场尤为重要。针对局域声速场参考样本不足导致声速场构建精度较低的问题,本文依据匹配场和神经网络理论,建立了联合匹配场和神经网络的声速时间场构建方法。利用通信数据和全水深声速剖面数据,采用匹配场处理进行声速剖面仿真,其次通过后向传播神经网络拟合经验正交函数分解重构系数构建声速剖面,并与实测抛弃式温盐深剖面仪数据进行对比。结果表明:与平均声速剖面的1.079 m/s相比,考虑匹配场仿真声速剖面的联合匹配场和神经网络的声速时间场构建方法的均方根误差为0.665 m/s,提高了38.4%。因此,该算法可以提高复杂海洋环境中声速时间场的构造精度。 展开更多

关键词 声速时间场构建 匹配场处理 后向传播神经网络 声速剖面反演 经验正交函数分解 启发式算法 射线声学理论 第一模态系数

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利用字典学习的浅海被动声层析 被引量：1

12

作者 汪恺 李风华 杨习山 《声学技术》 CSCD 北大核心 2022年第5期637-641,共5页

针对被动海洋声层析,提出了一种利用字典学习从海洋环境噪声反演浅海声速剖面的方法。首先,通过海洋噪声互相关函数提取出两个水平阵列间的经验格林函数;其次,通过字典学习从数据生成字典矩阵来稀疏表征声速剖面;最后通过搜索稀疏的系... 针对被动海洋声层析,提出了一种利用字典学习从海洋环境噪声反演浅海声速剖面的方法。首先,通过海洋噪声互相关函数提取出两个水平阵列间的经验格林函数;其次,通过字典学习从数据生成字典矩阵来稀疏表征声速剖面;最后通过搜索稀疏的系数来实现对浅海声速剖面的反演。通过南海实验数据对本方法进行了验证,相对于传统被动海洋声层析方法实际反演结果的均方根误差降低为0.53 m·s^(-1)。而且搜索参数更少,同时具有较高的准确性。 展开更多

关键词 格林函数 字典学习 声速剖面反演

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