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一种两阶段优化的声速剖面自适应简化算法OA

A Two-Stage Optimization Algorithm for Adaptive Sound Speed Profile Simplification

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针对高分辨率声速剖面引起的水下声传播计算量过大问题,提出一种兼顾全局最优与计算效率的自适应简化算法.该算法将剖面简化构建为一个优化模型,即在用户设定的均方根误差约束下,求解数量最少的特征点集.为高效实现该目标,设计一种两阶段策略.第1阶段,采用维斯瓦林甘‑怀亚特算法快速筛选高质量候选点,大幅缩减搜索空间;第2阶段,在自适应二分搜索框架内,运用动态规划进行全局寻优,精确确定满足误差约束的最小点数及其分布.实验结果表明,在同等压缩率下,本文算法在均方根误差和声线传播时间相对误差两项指标上均优于传统算法,可为高精度水下声学计算提供高效、可靠的声速剖面简化方案.

To address the excessive computational load caused by high-resolution sound speed profile(SSP)in underwater acoustic propagation modeling,an adaptive SSP simplification algorithm is pro‑posed,which balances global optimality with computational efficiency.In the algorithm,profile simpli‑fication is formulated as an optimization model to find the minimum set of characteristic points subject under a user-defined root mean square error(RMSE)constraint.To achieve this efficiently,a two-stage strategy is designed in this paper.In the first stage the Visvalingam-Whyatt(VW)algorithm is em‑ployed to rapidly screen high-quality candidate points,significantly pruning the search space.In the second stage the dynamic programming(DP)is utilized to perform a global search within an adaptive binary search framework,precisely identifying the minimum number of points and their distribution satisfying the error constraint.Experimental results show that at the same compression ratio,the pro‑posed algorithm outperforms traditional methods in terms of both RMSE and the relative error of acous‑tic ray travel time,which provides an efficient and reliable sound speed profile simplification solution for high-precision underwater acoustic applications.

卜令冉;李广云;贾学东;王力;陈国军;陈晨

信息工程大学,河南 郑州 450001||北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南 郑州 450001信息工程大学,河南 郑州 450001||北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南 郑州 450001信息工程大学,河南 郑州 450001||北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南 郑州 450001信息工程大学,河南 郑州 450001||北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南 郑州 450001信息工程大学,河南 郑州 450001||北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南 郑州 450001信息工程大学,河南 郑州 450001||北斗导航应用技术河南省协同创新中心,河南 郑州 450001

海洋科学

声速剖面简化声线跟踪两阶段优化动态规划自适应算法

sound speed profile simplificationacoustic ray tracingtwo-stage optimizationdynamic programmingadaptive algorithm

《信息工程大学学报》 2026 (2)

246-252,7

10.3969/j.issn.1671-0673.2026.02.016

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