申请/专利权人：中国人民解放军海军工程大学

申请日：2023-07-24

公开（公告）日：2024-06-11

公开（公告）号：CN117078836B

主分类号：G06T15/50

分类号：G06T15/50;G01H3/00;G06T15/08;G06T15/06;G06F17/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.11#授权;2023.12.05#实质审查的生效;2023.11.17#公开

摘要：本发明属于水声测量技术领域与科学计算可视化领域，公开了一种基于浅海环境近场声全息的辐射声场可视化方法及系统，包括以下四个步骤：1获取某型船辐射声强场体数据；2对声强场体数据进行基于Haar小波变换的数据组织与编码；3对声强幅值场进行体绘制和等值面绘制；4对声强矢量场进行流线绘制。本发明首次将科学计算可视化技术应用于某型船辐射声场的研究，弥补传统分析方法单一、缺乏交互的不足。通过建立基于浅海环境近场声全息的某型船辐射声场正常状态标准模板库，将辐射噪声声场与标准模板进行对比，可以判断某型船辐射声场状态，从而辅助设备故障诊断与噪声源识别，并能对修理情况做出准确评判和客观建议。

主权项：1.一种基于浅海环境近场声全息的辐射声场可视化方法，其特征在于，对基于浅海环境近场声全息技术测得的某型船辐射声场数据采取有效的组织方法，结合科学计算可视化技术，用三维图形将数据场整体呈现出来，揭示其复杂的内部结构和变化形态，实现整个声场能量的交互式显示；采取了基于Haar小波变换的数据组织与编码方式，以应对反演面选取密度大或者测量范围大时导致的数据量激增，通过进行多分辨率处理实现单设备上的可视化分析；包括：1某型船辐射声场体数据的获取；2对声场数据进行基于Haar小波变换的数据组织与编码；3对声强幅值场进行体绘制与等值面绘制；4对声强矢量场进行流线绘制；所述步骤1是由平面浅海环境近场声全息方法所得的测量面全息数据反演重构出整个辐射声压场及质点振速并由此计算出声强矢量场及声强幅值场；包括以下步骤：1数据收集与处理：在浅海环境中，部署一套水下声传感器阵列，测量声场中的声压及质点振速数据；利用这些数据，通过平面浅海环境近场声全息方法得到测量面全息数据；通过反演算法，重构辐射声压场及质点振速；2声强矢量场及声强幅值场计算：根据重构出的辐射声压场和质点振速，计算声强矢量场及声强幅值场；通过这些参数，对声场进行分析；3浅海环境模型：结合浅海的海底地形、海水温度、盐度因素，建立一个浅海环境模型；使用这个模型，对测量和反演的数据进行校正和修正，以更准确地描述实际声场；4声场可视化：将计算得到的声强矢量场及声强幅值场数据进行三维可视化；通过可视化软件，观察到声场的分布、强度以及方向特征；5进一步分析与优化：根据可视化结果，分析某型船在浅海环境中的辐射声场特性；通过调整船体结构、材料因素，优化辐射声场，降低噪音污染；所述步骤2具体包括：将声强场数据划分为规则网格体数据，采用笛卡尔坐标定位，并对数据进行块划分：将数据在各维上定义为大小为2的整数次幂，方便存储、读取与管理，各维上数据若不够则补零；根据数据场大小来定义最小立方块的大小，作为小波变换的基本单元块，每个最小立方块各维大小仍取2的整数次幂；分别沿着三个轴将相邻的8个最小立方块进行组合，成为一个新的立方块，则该立方块各维上大小仍为2的整数次幂；数据场的最小立方块划分完成后，从原点向各坐标轴延伸，将相邻8个元立方块组合为新立方块，称为0次立方块，对其所包含的8个最小立方块按照Quincunx分解次序各进行一次Haar小波变换，对X轴实施变换后得到的低频子带再沿着Y轴实施一次Haar小波变换，Z轴依此类推；体数据的每个0次立方块最后都得到一个低频数据立方块，为0次立方块大小的八分之一，将所有0次立方块的低频数据立方块取出合并，设为一个新的立方块，再取其中相邻8个最小立方块设为1次立方块，重复前面过程直至生成的M次立方块数目为1，或达到指定阈值结束；小波变换完成后，对整个数据体采用深度优先二叉树进行遍历：未经处理的立方块作为叶节点，仅在需调入某数据时才进行磁盘读取，依次以out-of-core的方式读入内存，从而控制内存足迹大小在4×Nx×Ny个最小立方块之内。

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权利要求：

百度查询： 中国人民解放军海军工程大学 基于浅海环境近场声全息的辐射声场可视化方法及系统

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