基于Kraken简正波模型的浅海声场分析 被引量：16

1

作者 张歆 张小蓟 李斌 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期405-408,共4页

水声信道的传输特性是影响水声通信系统性能的重要因素。本文采用了一种全液态Kraken简正波模型 ,对位于浅海信道的目标海区的传播特性进行分析 ,得到了不同传播条件下信道的传播损失和频率特性图 ,为水声通信系统的设计提供了理论基础。

关键词 浅海信道 kraken简正波模型 水声信道 声场分析

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基于Kraken简正波模型的吊放声纳最佳探测深度研究 被引量：3

2

作者 陈建勇 喻荣兵 +1 位作者 谢志敏 马永强 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1792-1795,共4页

分析了浅海中典型的声速剖面类型及发生概率,选取了三种发生概率较高的声速剖面,采用Kraken简正波模型,分别分析了它们对声纳作用距离的影响,并进行了仿真,得到了这三种声速剖面下声纳最佳探测深度,可实现航空吊放声纳下放深度的科学决策。

关键词 简正波模型 声速剖面 作用距离 探测深度

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WKBZ简正波模型混合并行计算方法研究 被引量：4

3

作者 范培勤 刘晓妍 +1 位作者 过武宏 崔宝龙 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2020年第3期404-410,共7页

针对水声传播模型的计算量大,难以满足实时化、精细化水下声传播信息保障需求的难题,基于MPI+OpenMP混合并行编程方法,开展了WKBZ简正波模型混合并行计算方法研究,实现了水下声场2级混合并行计算。该方法通过节点间消息传递、节点内内... 针对水声传播模型的计算量大,难以满足实时化、精细化水下声传播信息保障需求的难题,基于MPI+OpenMP混合并行编程方法,开展了WKBZ简正波模型混合并行计算方法研究,实现了水下声场2级混合并行计算。该方法通过节点间消息传递、节点内内存共享的方式,有效克服了MPI并行编程模型通信开销大和OpenMP并行编程环境可扩展性差的缺点,较好地解决了水下声传播快速计算的问题。测试结果表明,该方法能够较好地利用SMP集群节点间和节点内多级并行机制,充分发挥消息传递编程模型和共享内存编程模型各自的优势,大幅降低MPI进程间通信带来的时间开销,有效提升程序的可扩展性和并行效率。 展开更多

关键词 简正波模型 SMP集群 混合编程 性能分析

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三维浅海简正波混响模型 被引量：2

4

作者 王志强 姜卫东 +1 位作者 安良 陆佶人 《声学技术》 CSCD 北大核心 2007年第5期802-805,共4页

推导了浅海简正波混响模型,模型计算了从声源到浅海水底散射域声波能量的传播及其反射过程。在散射域,考虑了复本征值,有效的简正波对入射波和混响强度的影响。并且将简正波分解为上行波和下行波,利用下行波和Lambert散射定律,计算海底... 推导了浅海简正波混响模型,模型计算了从声源到浅海水底散射域声波能量的传播及其反射过程。在散射域,考虑了复本征值,有效的简正波对入射波和混响强度的影响。并且将简正波分解为上行波和下行波,利用下行波和Lambert散射定律,计算海底散射后接收的混响强度,其结果与收发同置的水听器接收数据一致。所得出的混响强度模型,物理意义清楚,形式简单,具有较强的普遍适用性。 展开更多

关键词 混响模型 简正波 散射

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滑坡次声信号简正波模型的匹配场超前定位算法 被引量：4

5

作者 赵久彬 刘元雪 +1 位作者 杨骏堂 柏准 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期4116-4126,共11页

滑坡灾害发生前夕,滑体内的局部岩土体发生爆裂、摩擦和断裂等破坏会产生次声波向外传播,基于次声信号的超前定位成为滑坡监测预警的关键技术。将波动方程通过傅里叶变换到亥姆霍兹方程,利用汉克尔变换得到波动方程的核函数,建立了基于... 滑坡灾害发生前夕,滑体内的局部岩土体发生爆裂、摩擦和断裂等破坏会产生次声波向外传播,基于次声信号的超前定位成为滑坡监测预警的关键技术。将波动方程通过傅里叶变换到亥姆霍兹方程,利用汉克尔变换得到波动方程的核函数,建立了基于简正波的地质声场模型,仿真分析了土层与空气、土层与岩层之间反射折射关系;提出滑坡次声信号的简正波模型匹配场超前定位算法,将垂直接收阵的测量次声信号与传播模型的拷贝次声信号进行相关匹配计算,搜索计算得到模糊函数最大值处的坐标定位为声源点,并采用12元垂直接收阵仿真分析3种匹配场算法性能,发现可变系数似然匹配场算法具有旁瓣小、定位准确的优点,可应用于滑坡定位技术;将垂直接收阵置于空气层中、土层中不同位置发现,土层中的垂直阵能够精确定位,而空气中误差较大;并将该算法应用于滑坡超前定位,定位了滑体的局部破坏位置和预测滑移线。该算法为滑坡超前定位技术提供了新的思路。 展开更多

关键词 滑坡超前定位 次声信号 简正波模型 匹配场

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基于Kraken模型的海洋声场及相干性分析 被引量：4

6

作者 赵闪 陈新华 +1 位作者 于倍 孙长瑜 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2012年第6期32-37,共6页

海洋环境的复杂性和多变性严重影响着水下信号处理系统的性能,海洋声场研究及其相干性分析利于海洋中声纳设备有的布放,为海洋环境的相关场分析和声场的战术运用提供理论依据。射线模型、简正波模型、抛物线等模型分别适合于不同的海洋... 海洋环境的复杂性和多变性严重影响着水下信号处理系统的性能,海洋声场研究及其相干性分析利于海洋中声纳设备有的布放,为海洋环境的相关场分析和声场的战术运用提供理论依据。射线模型、简正波模型、抛物线等模型分别适合于不同的海洋声场环境,以Kraken简正波模型为基础,完成对不同频率下典型的海洋声场计算与分析,得到不同条件下声场的传播损失图。海洋声场相干性分析侧重于声场水平纵向相干及垂直相干研究,结合其结构产生分别对纵向相干与声源深度及垂直相干与阵元间距等因素的关系展开讨论。研究表明:对不同频率下的声场传播损失的分析及海洋声场的水平纵向相干、垂直相干等问题的探究能够为海洋环境的相关场分析和声场实际应用提供一定参考。 展开更多

关键词 海洋声场 简正波模型 传播损失 相干

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基于简正波的浅海混响序列仿真 被引量：8

7

作者 姚万军 蔡志明 《声学技术》 CSCD 2009年第1期25-28,共4页

提出了一种基于简正波的混响时间序列仿真方法,基于运动声源和接收器的简正波声场和混响点散射模型,推导出了模型的理论公式,给出了其实现方法和仿真结果,并就仿真结果进行了混响时间序列幅度瞬时值、包络值的概率分布密度以及时间相关... 提出了一种基于简正波的混响时间序列仿真方法,基于运动声源和接收器的简正波声场和混响点散射模型,推导出了模型的理论公式,给出了其实现方法和仿真结果,并就仿真结果进行了混响时间序列幅度瞬时值、包络值的概率分布密度以及时间相关性等统计检验。和理论结果对比表明了该仿真模型的有效性,可用于浅海低频混响序列的仿真。 展开更多

关键词 混响序列 简正波 点散射模型 仿真

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典型浅海声场环境中的简正波估计 被引量：6

8

作者 杜金燕 孙超 《声学技术》 CSCD 2009年第6期719-724,共6页

海洋环境的复杂性和多变性严重影响了水下信号处理系统的性能。若能在信号处理之前辨识出海洋环境参数,并将其融入信号处理框架中,则有希望提高信号处理器的性能,得到更好的滤波、检测、定位和跟踪效果。将海洋环境建模为高斯-马尔可夫... 海洋环境的复杂性和多变性严重影响了水下信号处理系统的性能。若能在信号处理之前辨识出海洋环境参数,并将其融入信号处理框架中,则有希望提高信号处理器的性能,得到更好的滤波、检测、定位和跟踪效果。将海洋环境建模为高斯-马尔可夫模型,利用声速梯度数据和由Kraken模型得到的声压场数据,结合扩展的卡尔曼滤波器算法,实现了对简正波的估计。利用该模基处理方法,可以辨识出简正波的模函数和水平波数,并能估计出基阵所在位置的声压场。在两种典型浅海声场环境下进行的计算机仿真证明了算法的有效性。 展开更多

关键词 模基辨识器 高斯-马尔可夫模型 简正波 扩展卡尔曼滤波器

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以简正波解为初始场的抛物方程算法应用于深海声传播预报 被引量：2

9

作者 肖瑶 唐骏 +1 位作者 张鹏 李整林 《声学技术》 CSCD 北大核心 2019年第2期131-135,共5页

在深海中,环境参数不仅在深度上起伏变化,在水平方向上也会因内波、涡旋、锋面、洋流等现象而发生变化。对于深海声传播的预报,仍是一个值得进一步探讨的问题。简正波方法具有物理意义明确、但仅适用于水平方向环境参数不变的波导的特点... 在深海中,环境参数不仅在深度上起伏变化,在水平方向上也会因内波、涡旋、锋面、洋流等现象而发生变化。对于深海声传播的预报,仍是一个值得进一步探讨的问题。简正波方法具有物理意义明确、但仅适用于水平方向环境参数不变的波导的特点,而抛物方程方法能够便捷地处理与深度、距离有关的声速、地形等环境,但其解缺乏清晰的物理意义。采用简正波解为抛物方程法的初始场,利用Ram随距离逐步递推的数值方法计算整个海域的声能量,计算存在涡旋等复杂海洋环境下的声传播特点。结果表明,该方法不仅可以计算各种环境条件下的各阶简正波的传播特点以及能量变化,而且便于深入地分析深海环境中各阶简正波的耦合特点与能量变化,计算效率大大提高且具有很高的准确性。可以作为浅海和深海中高、低频传播的通用模型。 展开更多

关键词 简正波解 抛物模型 深海声传播

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基于波导不变性的水平阵列测距研究 被引量：1

10

作者 徐国军 笪良龙 李玉阳 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第10期81-84,共4页

基于波导不变性理论,利用水平线列阵,提出一种新的水下目标声源距离估计算法。该方法相比于匹配场定位而言,具有较好的环境宽容性。文中通过引导声源和阵列信息这2种模式实现目标声源的距离估计。该算法不需要确知海洋环境的具体参数以... 基于波导不变性理论,利用水平线列阵,提出一种新的水下目标声源距离估计算法。该方法相比于匹配场定位而言,具有较好的环境宽容性。文中通过引导声源和阵列信息这2种模式实现目标声源的距离估计。该算法不需要确知海洋环境的具体参数以及声场传播模型,通过一个已知距离的引导声源或者利用阵列信息,实现目标声源距离估计。计算机仿真结果表明,2种模式都能很好地实现目标声源估距,且估计误差较小,可为水下目标声源定位提供一种新途径。 展开更多

关键词 波导不变量 简正波模型 水平阵列 目标测距

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流体-流体模型裸眼井的声场理论分析与数值计算 被引量：2

11

作者 梁法库 《吉林大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期383-387,共5页

对流体-流体模型的裸眼井中可能存在的声场进行理论分析与数值计算,得出井内全波是由滑行p波、简正波和漏模式波组成的.证实了简正波的存在,澄清有关流-固模型慢地层情况下不存在简正波的结论,得出广义上的慢地层概念及发现漏模式存在... 对流体-流体模型的裸眼井中可能存在的声场进行理论分析与数值计算,得出井内全波是由滑行p波、简正波和漏模式波组成的.证实了简正波的存在,澄清有关流-固模型慢地层情况下不存在简正波的结论,得出广义上的慢地层概念及发现漏模式存在的范围和规律. 展开更多

关键词 流体-流体模型 裸眼井 声场 理论分析 数值计算 漏模式 斯通利波 简正波

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声场模型的海洋水声信道通信系统研究

12

作者 徐亮 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第6X期136-138,共3页

海洋环境通常复杂多变,时常受到时变、频变、空变随机特性及噪声引起的各种干扰,造成海洋水声信道中的通信过程中存在着严重的信号失真和畸变,极大地降低了水声通信系统的可靠性和有效性。因此对水声信道进行研究和特性分析,对于设计水... 海洋环境通常复杂多变,时常受到时变、频变、空变随机特性及噪声引起的各种干扰,造成海洋水声信道中的通信过程中存在着严重的信号失真和畸变,极大地降低了水声通信系统的可靠性和有效性。因此对水声信道进行研究和特性分析,对于设计水声通信系统而言意义重大。本文进行基于声场模型的海洋水声信道通信系统中的信道分析与仿真,采用Kraken简正波模型对海洋信道通信系统的传播损失特征进行分析。仿真结果表明,Kraken简正波模型应用于海洋信道通信系统传播损失特征分析的可行性和有效性。 展开更多

关键词 水声信道 声场模型 kraken简正波

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基于声传播损失的南海海域地声参数敏感性分析 被引量：1

13

作者 李润 杨春梅 +4 位作者 宋鹏 李官保 刘宗伟 姜莹 吕连港 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期590-601,共12页

以中国南海地声-水声联合调查实验数据为基础,利用多道地震数据偏移成像以及浅地层剖面数据反演获取了一个分层地声模型。通过设定该模型各层地声参数的参考值和变化区间,结合实测的水体声学参数,利用Krakenc耦合简正波模型计算了不同... 以中国南海地声-水声联合调查实验数据为基础,利用多道地震数据偏移成像以及浅地层剖面数据反演获取了一个分层地声模型。通过设定该模型各层地声参数的参考值和变化区间,结合实测的水体声学参数,利用Krakenc耦合简正波模型计算了不同地声参数下的声传播损失;分析了理论与实测声传播损失均方根误差随地声参数的变化规律以及均方根误差的区间分布情况。研究结果表明:对于频率100 Hz的声传播,地声模型第一层和第二层沉积层的声速对声传播损失影响最为显著;第一层和第二层沉积层衰减系数、厚度对声场的影响次之;基底对声场的影响最小。本文在接近真实海底的环境下研究了海底各分层结构中地声参数对声场的影响,可为建立海洋环境地声模型提供一定的依据。 展开更多

关键词 地声模型 地声参数 耦合简正波 声传播损失

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浅海环境不确定性对声场扰动的影响 被引量：5

14

作者 高飞 潘长明 +1 位作者 孙磊 桂发银 《声学技术》 CSCD 北大核心 2017年第4期309-314,共6页

探索海洋环境各水声参数的不确定性所引发的声场扰动,对提高水声场预报的准确性与科学性至关重要,极具理论意义与应用价值。基于Workshop’97浅海环境基准模型,以扰动声场与实际声场的相关性函数作为量化指标,通过Kraken波动理论数值模... 探索海洋环境各水声参数的不确定性所引发的声场扰动,对提高水声场预报的准确性与科学性至关重要,极具理论意义与应用价值。基于Workshop’97浅海环境基准模型,以扰动声场与实际声场的相关性函数作为量化指标,通过Kraken波动理论数值模型与马尔科夫链蒙特卡罗随机统计思想,基于单因子变量原则模拟分析了浅海水平不变环境中各水声参数声场扰动敏感性大小及其相关性,结果表明:沉积层声速C_1、水深D_1敏感性最强,沉积层衰减系数αs、沉积层密度ρs、沉积层声速C_2、沉积层厚度D_2、基底声速C_3次之,基底衰减系数αb、基底密度ρb几乎无影响;αs、ρs、C_1、D_1敏感性随距离增加逐渐增强,C_2、D_2、C_3敏感性随距离增加逐渐减弱;D_2、C_2,D_2、C_3,C_1、C_3,C_2、C_3之间存在较强的正相关性,D_2、C_1,C_1、C_2之间为显著的负相关性。 展开更多

关键词 海洋环境不确定性 声场扰动 相关性 似然函数 kraken简正波模型 马尔科夫链蒙特卡罗方法

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北极冰下双轴声道传播特性研究 被引量：21

15

作者 刘崇磊 李涛 +1 位作者 尹力 黄海宁 《应用声学》 CSCD 北大核心 2016年第4期309-315,共7页

本文利用第六次北极科学考察的所得的楚科奇海温盐深数据,开展了北极海域声传播特性研究。通过引入Diachok海冰散射模型,将海冰界面模拟为无限椭圆形半圆柱体在自由界面的随机分布,利用Twersky散射理论计算了海冰的反射系数。使用简正... 本文利用第六次北极科学考察的所得的楚科奇海温盐深数据,开展了北极海域声传播特性研究。通过引入Diachok海冰散射模型,将海冰界面模拟为无限椭圆形半圆柱体在自由界面的随机分布,利用Twersky散射理论计算了海冰的反射系数。使用简正波中的KRAKENC模型,结合海冰参数,进行了传播损失仿真分析。研究表明,北极的双声道波导中表面声道的传播特性与声源频率和收发深度紧密相关。深海声道与北极典型声速结构的传播特性一致,具有频率选择特性,在20 Hz左右时传播特性较为理想。此外,在远程传播时,深海声道的传播特性要优于表面声道。 展开更多

关键词 北极声学 海冰散射模型 简正波 传播损失

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浅海温跃层对声信道影响的仿真研究 被引量：19

16

作者 张旭 张永刚 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2167-2171,2176,共6页

温跃层环境下的声速剖面结构变化对浅海声信道有着重要影响。应用Kraken简正波模式对浅海声信道的能量场进行了仿真研究,讨论了声传播损失对温跃层强度和温跃层位置两类参数变化的敏感性。仿真计算结果表明,跃层的增强将使传播损失明显... 温跃层环境下的声速剖面结构变化对浅海声信道有着重要影响。应用Kraken简正波模式对浅海声信道的能量场进行了仿真研究,讨论了声传播损失对温跃层强度和温跃层位置两类参数变化的敏感性。仿真计算结果表明,跃层的增强将使传播损失明显增大。温跃层以及上、下均匀层位置的改变也能使声场能量分布发生明显变化。声源位于跃层之上的均匀层中时声源深度附近的声能明显增强,而声源位于跃层中时整个水柱范围内的声能迅速衰减。 展开更多

关键词 温跃层 声信道 简正波模型 仿真

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匹配场反演阵形估计算法的试验研究 被引量：2

17

作者 巩玉振 刘垚 +1 位作者 张秋生 蔡惠智 《声学技术》 CSCD 2012年第5期463-465,共3页

传统的阵形估计算法都基于这样一个假设,即声传播为平面波或球面波模型,在浅海应用条件下,多途效应显著,该假设失效,造成此类算法的性能下降。提出了一种基于匹配场反演的阵形估计算法,采用简正波模型对声场建模,将多途建模为不同号数... 传统的阵形估计算法都基于这样一个假设,即声传播为平面波或球面波模型,在浅海应用条件下,多途效应显著,该假设失效,造成此类算法的性能下降。提出了一种基于匹配场反演的阵形估计算法,采用简正波模型对声场建模,将多途建模为不同号数的简正波,从而消除了多途效应的影响;并且通过合理地选择目标函数,使算法对环境参数的扰动具有一定的宽容性;利用柔性阵的线性约束,将阵形畸变用弧线建模,使问题简化,在缺少声源精确位置等先验知识的前提下,仍能实现阵形的准确估计。理论仿真和试验结果表明,该算法是有效的。 展开更多

关键词 阵形估计 匹配场反演 简正波模型

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单矢量水听器被动测距方法研究 被引量：5

18

作者 李楠松 朴胜春 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2273-2282,共10页

提出一种利用单矢量水听器接收信号的相位信息实现目标被动测距的方法。该方法借鉴匹配场被动定位的思想,首先根据简正波声场模型建立匹配模板,然后引入图像处理中的相位相关算法,将目标的相位信息与模板进行匹配,从而得到目标的距离。... 提出一种利用单矢量水听器接收信号的相位信息实现目标被动测距的方法。该方法借鉴匹配场被动定位的思想,首先根据简正波声场模型建立匹配模板,然后引入图像处理中的相位相关算法,将目标的相位信息与模板进行匹配,从而得到目标的距离。对该方法的有效性与稳健性进行了详细地研究与分析。仿真结果表明,该方法可以有效地实现目标的被动测距,且具有稳健性强、计算速度快、不需要考虑阵型姿态失配等优点,是声呐信号处理的新途径,为实际的工程应用奠定了理论基础。 展开更多

关键词 简正波模型 单矢量水听器 相位相关算法 被动目标测距

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浅海远程目标稳健方位估计方法研究

19

作者 宋海岩 朴胜春 秦进平 《信号处理》 CSCD 北大核心 2012年第11期1620-1626,共7页

本文针对浅海远程目标方位估计问题,提出了一种新的基于简正波理论的浅海稳健方位估计方法。该方法在充分考虑浅海多途效应对方位估计影响的基础之上,结合简正波理论,建立了符合浅海声传播特点的基阵信号模型,并应用矢量最优化方法对阵... 本文针对浅海远程目标方位估计问题,提出了一种新的基于简正波理论的浅海稳健方位估计方法。该方法在充分考虑浅海多途效应对方位估计影响的基础之上,结合简正波理论,建立了符合浅海声传播特点的基阵信号模型,并应用矢量最优化方法对阵列源矢量施加约束条件,以提高高分辨方位估计方法在模型失配下的稳健性。通过正则化方法,本文进一步将该稳健方位估计问题转化为二阶锥规划问题,并通过Sedumi进行求解。通过仿真研究,对该算法的空间谱结构、谱峰最大旁瓣比、-3dB波束宽度等性能进行了详细分析,结果表明,该算法在海水深度及声速梯度等不确定条件下,均具有更为尖锐的谱峰及更低的旁瓣水平,具有稳健的方位估计性能。 展开更多

关键词 浅海 多途 简正波模型 矢量最优化 稳健性

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利用高斯射线束方法的深海匹配场定位

20

作者 陈连荣 彭朝晖 《声学技术》 CSCD 2013年第S1期85-86,共2页

0引言匹配场定位作为一种水声被动定位方法,是近几十年来海洋声学研究的热点之一。目前在浅海匹配场定位中常用的一些拷贝场计算方法,如简正波方法和抛物方程近似法等,计算深海问题需要的时间很长,同时对计算机内存要求很高,如果不使用... 0引言匹配场定位作为一种水声被动定位方法,是近几十年来海洋声学研究的热点之一。目前在浅海匹配场定位中常用的一些拷贝场计算方法,如简正波方法和抛物方程近似法等,计算深海问题需要的时间很长,同时对计算机内存要求很高,如果不使用大型并行计算平台,很难实现拷贝场的准实时快速计算。射线理论是最早建立起来的经典理论模型之一,其算法简单,物理意义清晰,计算速度快。 展开更多

关键词 射线束 抛物方程 简正波 射线理论 经典理论模型 并行计算 计算机内存 水听器 定位精度 海洋声学

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