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环境-声场不确定性传递过程中的代理建模方法

刘宗伟 吕连港 杨春梅 姜 莹 于晓林 黄龙飞

刘宗伟, 吕连港, 杨春梅, 姜 莹, 于晓林, 黄龙飞. 环境-声场不确定性传递过程中的代理建模方法[J]. 水下无人系统学报, 2018, 26(5): 403-408. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.05.004
引用本文: 刘宗伟, 吕连港, 杨春梅, 姜 莹, 于晓林, 黄龙飞. 环境-声场不确定性传递过程中的代理建模方法[J]. 水下无人系统学报, 2018, 26(5): 403-408. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.05.004
LIU Zong-wei, LÜ Lian-gang, YANG Chun-mei, JIANG Ying, YU Xiao-lin, HUANG Long-fei. Novel Surrogate Modeling Method in Uncertainty Propagation from Environment to Acoustic Field[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2018, 26(5): 403-408. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.05.004
Citation: LIU Zong-wei, LÜ Lian-gang, YANG Chun-mei, JIANG Ying, YU Xiao-lin, HUANG Long-fei. Novel Surrogate Modeling Method in Uncertainty Propagation from Environment to Acoustic Field[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2018, 26(5): 403-408. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.05.004

环境-声场不确定性传递过程中的代理建模方法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.05.004
基金项目: 国家重点研发计划(2016YFC1400200); 国家自然科学基金项目(41706113)
详细信息
    作者简介:

    刘宗伟(1986-), 男, 博士, 助理研究员, 主要研究方向为海洋声学模型及信号处理.

  • 中图分类号: TJ630.34; O427.3; TB566

Novel Surrogate Modeling Method in Uncertainty Propagation from Environment to Acoustic Field

  • 摘要: 海洋环境参数的不确定性是声场预报不确定性的主要来源之一。海洋环境参数和声场之间通常具有非常强的非线性关系, 导致通过海洋环境参数的不确定性来计算声场的不确定性较为困难。传统使用的蒙特卡罗方法, 需要多次运行声场计算模型, 导致计算量过大。针对此, 文中提出了一种新的基于多项式-克里金方法(PC-Kriging)的代理建模方法, 可以高效地计算海洋环境参数至声场之间的不确定性传递过程。该方法使用多项式方法来提取系统响应的全局趋势, 使用克里金方法逼近局地响应。同时, 基于标准失配测试模型进行了计算机仿真, 从模型逼近精度以及传播损失概率密度函数(PDF)2个方面进行验证。结果表明: PC-Kriging代理建模方法在逼近精度上优于单独使用多项式或者克里金方法, 传播损失PDF也与蒙特卡罗方法结果吻合得较好, 适合用于环境-声场不确定性传递过程计算。

     

  • [1]  [1] Pace N G, Jensen F. Impact of Littoral Environmental Variability of Acoustic Predictions and Sonar Perfor-mance[J]. Springer Netherlands, 2002, 11(12): 213-218.
    [2] Pecknold S P, Masui K W, Hines P C. Transmission Loss Measurements and Geoacoustic Sensitivity Modeling at 1.2 kHz[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 2008, 124(3): EL110-EL115.
    [3] Huang C F, Gerstoft P, Hodgkiss W S. Validation of Sta-tistical Estimation of Transmission Loss in the Presence of Geoacoustic Inversion Uncertainty[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 2006, 119(5): 3224-3225.
    [4] Finette S. A Stochastic Representation of Environmental Uncertainty and Its Coupling to Acoustic Wave Propaga-tion in Ocean Waveguides[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 2006, 120(5): 2567-2579.
    [5] James K R, Dowling D R. A Method for Approximating Acoustic-field-amplitude Uncertainty Caused by Envi-ronmental Uncertainties[J]. Journal of the Acoustical So-ciety of America, 2008, 124(3): 1465-1476.
    [6] James K R. Uncertainty in Underwater Acoustic Field Prediction[D]. Michigan: University of Michigan, 2009.
    [7] Finette S. Embedding Uncertainty into Ocean Acoustic Propagation Models[J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 2005, 117(3): 997-1000.
    [8] Finette S. A Stochastic Response Surface Formulation of Acoustic Propagation Through an Uncertain Ocean Waveguide Environment[J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 2009, 126(5): 2242-2247.
    [9] Liu Z W, Sun C, Du J Y. Efficient Environmental Uncer-tainty Propagation Using the Probabilistic Collocation Method[C]//Oceans Proceedings of MTS/IEEE. Hampton Roads, VA, USA: IEEE, 2012 Oceans, 2012 : 1-6.
    [10] Gerdes F, Finette S. A Stochastic Response Surface For-mulation for the Description of Acoustic Propagation Through an Uncertain Internal Wave Field[J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 2012, 132(4): 2251-2264.
    [11] 程广利, 张明敏, 胡金华. 一种更具普适性的浅海不确定声场快速算法[J]. 物理学报, 2014, 63(8): 084301-1- 084301-8.

    Cheng Guang-li, Zhang Ming-min, Hu Jin-hua. A Fast and More Universal Algorithm for an Uncertain Acoustic Filed in Shallow-water[J]. Acta Physica Sinica, 2014, 63(8): 084301-1-084301-8.
    [12] Audet C, Denni J, Moore D, et al. A Surrogate-model- based Method for Constrained Optimization[C]//8th Symposium on Multidisciplinary Analysis and Optimization. Long Beach, CA: AIAA, 2000: 4891.
    [13] Goel T, Thakur S, Haftka R T, et al. Surrogate ModelBased Strategy for Cryogenic Cavitation Model Validation and Sensitivity Evaluation[J]. International Journal for Numerical Methods in Fluids, 2008, 58(9): 969-1007.
    [14] Schobi R, Sudret B, Wiart J. Polynomial-chaos-based Kriging[J]. International Journal for Uncertainty Quanti-fication, 2015, 5(2): 55-63.
    [15] Marelli S, Sudret B. UQLab: A Framework for Uncertainty Quantification in Matlab[C]//SIAM Conference on Uncertainty Quantification. Savannah, GA, USA: ETH- Zürich, 2014: 2554.
    [16] Porter M B, Tolstoy A. The Matched Field Processing Benchmark Problems[J]. Journal of Computational Acoustics, 1994, 2(3): 161-185.
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  • 刊出日期:  2018-10-31

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