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遗传模拟退火算法在反演浅海声速应用中的仿真研究

作　者: 张之猛
导　师: 刘伯胜
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 声学
关键词: 到达时间差模拟退火算法遗传模拟退火算法
分类号: P733.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 3次
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内容摘要

论文基于声传播射线理论,针对由声线到达时间差反演声速剖面过程中的搜索算法进行了仿真研究。通过对模拟退火算法和遗传算法的理论与仿真分析,结合仿真计算中模拟退火算法出现的问题,应用将遗传算法溶入到模拟退火算法中的混合算法(遗传模拟退火算法),并进行了仿真的研究。在负梯度声速及表面声道两种声速分布条件下应用混合算法和模拟退火算法进行声速分布反演仿真计算,验证了混合算法的有效性。该论文的结果可以作为相关工作的理论基础。作者在论文中所做的研究工作主要包括以下方面: 1.基于声传播射线理论,在给定了声源、接收点距离和深度及声速分布后,可以得到对应的初始掠射角和到达时间差,该部分是反演工作的基础。 2.利用测试函数对模拟退火算法、遗传算法和混合算法进行了仿真实算,并对三种算法的优缺点进行分析,认为混合算法有可能更好的完成声线搜索的任务。 3.将模拟退火算法和混合算法用于反演过程中的参数寻优。针对仿真中模拟退火算法的问题,尝试了在退火过程中增加记忆功能,取得了较好的结果。对两种声速分布下两种算法的仿真结果进行分析,验证了混合算法的有效性,仿真结果要好于模拟退火算法的结果。

全文目录

第1章绪论  10-16
  1．1 引言  10
  1．2 浅海水声环境反演的历史和现状  10-13
    1．2．1 基于声线传播时间反演海洋水声环境参数和声源定位  11-12
    1．2．2 匹配场用于海洋水声环境参数反演和声源定位  12-13
  1．3 研究意义和目的  13-14
  1．4 论文主要研究内容  14-16
第2章水声传播模型  16-31
  2．1 引言  16
  2．2 波动方程  16-17
  2．3 波动方程的数值求解  17-20
    2．3．1 射线理论模型  17-18
    2．3．2 简正波模型  18-19
    2．3．3 多途展开模型  19
    2．3．4 快速场模型  19
    2．3．5 抛物方程模型  19-20
  2．4 射线理论  20-30
    2．4．1 数学推导  20-21
    2．4．2 利用龙格库塔法求解本征声线  21-25
    2．4．3 声线传播时间  25-26
    2．4．4 仿真算例  26-30
  2．5 本章小结  30-31
第3章搜索算法  31-46
  3．1 引言  31
  3．2 模拟退火算法  31-34
    3．2．1 模拟退火算法的基本概念  31-32
    3．2．2 模拟退火算法  32-34
    3．2．3 模拟退火算法主要步骤  34
  3．3 遗传算法  34-39
    3．3．1 编码方法  35-36
    3．3．2 适应度函数  36
    3．3．3 选择算子  36-37
    3．3．4 交叉算子  37
    3．3．5 变异算子  37-39
    3．3．6 遗传算法的主要步骤  39
  3．4 遗传模拟退火算法  39-40
  3．5 仿真算例  40-45
  3．6 本章小结  45-46
第4章基于到达时间差反演浅海声速剖面  46-66
  4．1 引言  46
  4．2 经验正交函数(EOF)模型  46-48
  4．3 多途时延估计算法  48-49
  4．4 利用声线跟踪模型反演声速剖面  49-65
    4．4．1 反演浅海SSP的过程  50-51
    4．4．2 模拟退火算法用于参数寻优  51-62
    4．4．3 遗传模拟退火算法用于参数寻优  62-65
  4．5 本章小结  65-66
第5章仿真结果分析  66-68
  5．1 引言  66
  5．2 寻优算法性能分析  66-67
  5．3 两种声速分布下的仿真结果分析  67
  5．4 本章小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-73
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  73-74
致谢  74

遗传模拟退火算法在反演浅海声速应用中的仿真研究

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