水下声信道仿真数据处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种水下声信道仿真数据处理方法及装置，涉及数据处理技术领域，该方法包括：获取海洋环境参数，根据所述海洋环境参数，构建水声仿真模型；对所述水声仿真模型进行求解，根据求解结果获取目标水下声信道的信道响应矩阵；在获取到模型训练指令的情况下，根据所述模型训练指令中的训练需求，以及所述信道响应矩阵，仿真生成所述目标水下声信道的仿真信号；基于所述仿真信号，对所述模型训练指令中的任务标识对应的目标任务模型进行训练。本发明专利技术实现实时生成仿真信号，减少存储仿真信号所需占用的内存空间、通信带宽和中转传输时延，提高了仿真数据的使用效率，以及适用性和灵活性。灵活性。灵活性。

【技术实现步骤摘要】
水下声信道仿真数据处理方法及装置


[0001]本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种水下声信道仿真数据处理方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，以深度学习为代表的人工智能技术在各个领域都得到广泛应用，在水声信号处理领域依然不例外。基于水声信号的目标定位任务和识别任务是对水下声信道中的水声信号中连续或间断发生的各类目标信号进行有效的定位和目标类别识别。然而，这类任务在训练阶段需要输入大量的水声信号，依据特定任务提取各类特征，并通过神经网络等方法提取各类声音事件的方位信息和类别信息，最后将输出结果与标签比对完成训练。
[0003]受海洋环境复杂以及水下声道信号数据采集困难等因素的影响，水声信号智能处理模型的训练往往需要借助各种形式的辅助资料，以便于扩充训练样本量，提高定位、识别精度。因此，如何模拟生成大量的水下声信道仿真数据，是提高模型性能过程中亟待解决的问题之一。
[0004]现有技术中，采用数值计算对水听器接收端的时域信息进行仿真并进行存储，再采用存储好的仿真数据进行增强训练。但是由于海量水下声信道仿真数据的存储需求和频繁数据读取的传输需求，导致占用大量数据存储空间以及通信带宽，提高了训练设备硬件需求，降低了模型训练效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种水下声信道仿真数据处理方法及装置，用以解决现有技术中采用存储好的仿真数据进行增强训练，提高了训练设备硬件需求，降低了模型训练效率的缺陷，实现实时生成水下声信道仿真数据，降低训练设备的硬件需求，提高模型训练效率。<br/>[0006]本专利技术提供一种水下声信道仿真数据处理方法，包括：
[0007]获取海洋环境参数，根据所述海洋环境参数，构建水声仿真模型；
[0008]对所述水声仿真模型进行求解，根据求解结果获取目标水下声信道的信道响应矩阵；
[0009]在获取到模型训练指令的情况下，根据所述模型训练指令中的训练需求，以及所述信道响应矩阵，仿真生成所述目标水下声信道的仿真信号；
[0010]基于所述仿真信号，对所述模型训练指令中的任务标识对应的目标任务模型进行训练。
[0011]根据本专利技术提供的一种水下声信道仿真数据处理方法，所述根据所述模型训练指令中的训练需求，以及所述信道响应矩阵，仿真生成所述目标水下声信道的仿真信号，包括：
[0012]从所述训练需求中解析出目标声源信号以及所述目标声源信号对应的接收点位置；
[0013]在所述信道响应矩阵中，获取所述接收点位置对应的信道响应参数；
[0014]基于Cuda中的Tensor运算框架，对所述目标声源信号进行傅里叶变换，并根据变换后的目标声源信号和所述信道响应参数，仿真生成所述仿真信号。
[0015]根据本专利技术提供的一种水下声信道仿真数据处理方法，所述根据变换后的目标声源信号和所述信道响应参数，仿真生成所述仿真信号，包括：
[0016]将所述变换后的目标声源信号与所述信道响应参数相乘；
[0017]将相乘结果进行反傅里叶变换，得到所述目标水下声信道的时域信号；
[0018]根据所述时域信号，仿真生成所述仿真信号。
[0019]根据本专利技术提供的一种水下声信道仿真数据处理方法，所述根据所述时域信号，仿真生成所述仿真信号，包括：
[0020]基于所述Tensor运算框架，生成多组不同强度的高斯白噪声；
[0021]将所述高斯白噪声与所述时域信号进行融合；
[0022]根据融合结果，仿真生成所述仿真信号。
[0023]根据本专利技术提供的一种水下声信道仿真数据处理方法，所述根据所述海洋环境参数，构建水声仿真模型，包括：
[0024]根据所述海洋环境参数，对波动方程进行求解；
[0025]根据求解结果，构建所述水声仿真模型。
[0026]根据本专利技术提供的一种水下声信道仿真数据处理方法，所述对所述水声仿真模型进行求解，根据求解结果获取目标水下声信道的信道响应矩阵，包括：
[0027]基于射线理论，对所述水声仿真模型进行求解，得到所述目标水下声信道中各接收点位置的声压；
[0028]根据各接收点位置的声压，计算所述目标水下声信道的信道响应矩阵。
[0029]根据本专利技术提供的一种水下声信道仿真数据处理方法，所述海洋环境参数包括海洋边界声学特性、声速剖面、声速、水深、声源发射点位置和声源接收点位置。
[0030]本申请还提供一种水下声信道仿真数据处理装置，包括：
[0031]模型构建模块，用于获取海洋环境参数，根据所述海洋环境参数，构建水声仿真模型；
[0032]模型求解模块，用于对所述水声仿真模型进行求解，根据求解结果获取目标水下声信道的信道响应矩阵；
[0033]数据仿真模块，用于在获取到模型训练指令的情况下，根据所述模型训练指令中的训练需求，以及所述信道响应矩阵，仿真生成所述目标水下声信道的仿真信号；
[0034]模型训练模块，用于基于所述仿真信号，对所述模型训练指令中的任务标识对应的目标任务模型进行训练。
[0035]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述水下声信道仿真数据处理方法。
[0036]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述水下声信道仿真数据处理方法。
[0037]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器
执行时实现如上述任一种所述水下声信道仿真数据处理方法。
[0038]本专利技术提供的水下声信道仿真数据处理方法及装置，通过根据海洋环境参数，构建水声仿真模型，并对水声仿真模型进行求解，获取数据量相对较小的信道响应矩阵；在获取到模型训练指令的情况下，根据训练需求以及信道响应矩阵，适应性地实时生成仿真信号，以根据仿真信号精准快速地训练出高性能的目标任务模型；一方面，有效提高了仿真信号的实时性，可直接将仿真信号供给目标任务模型训练，减少存储仿真信号所需占用的内存空间、通信带宽和中转传输时延，提高了仿真数据的使用效率；另一方面，可根据训练需求进行实时生成仿真数据，更加适应实际仿真场景，可容忍更灵活的训练场景，灵活性好。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]图1是本专利技术提供的水下声信道仿真数据处理方法的流程示意图；
[0041]图2是本专利技术提供的水下声信道仿真数据处理装置的结构示意图；
[0042]图3是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0043]为使本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下声信道仿真数据处理方法，其特征在于，包括：获取海洋环境参数，根据所述海洋环境参数，构建水声仿真模型；对所述水声仿真模型进行求解，根据求解结果获取目标水下声信道的信道响应矩阵；在获取到模型训练指令的情况下，根据所述模型训练指令中的训练需求，以及所述信道响应矩阵，仿真生成所述目标水下声信道的仿真信号；基于所述仿真信号，对所述模型训练指令中的任务标识对应的目标任务模型进行训练。2.根据权利要求1所述的水下声信道仿真数据处理方法，其特征在于，所述根据所述模型训练指令中的训练需求，以及所述信道响应矩阵，仿真生成所述目标水下声信道的仿真信号，包括：从所述训练需求中解析出目标声源信号以及所述目标声源信号对应的接收点位置；在所述信道响应矩阵中，获取所述接收点位置对应的信道响应参数；基于Cuda中的Tensor运算框架，对所述目标声源信号进行傅里叶变换，并根据变换后的目标声源信号和所述信道响应参数，仿真生成所述仿真信号。3.根据权利要求2所述的水下声信道仿真数据处理方法，其特征在于，所述根据变换后的目标声源信号和所述信道响应参数，仿真生成所述仿真信号，包括：将所述变换后的目标声源信号与所述信道响应参数相乘；将相乘结果进行反傅里叶变换，得到所述目标水下声信道的时域信号；根据所述时域信号，仿真生成所述仿真信号。4.根据权利要求3所述的水下声信道仿真数据处理方法，其特征在于，所述根据所述时域信号，仿真生成所述仿真信号，包括：基于所述Tensor运算框架，生成多组不同强度的高斯白噪声；将所述高斯白噪声与所述时域信号进行融合；根据融合结果，仿真生成所述仿真信号。5.根据权利要求1
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4任一所述的水下声信道仿真数据处理方法，其特征在于，所述根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，沈同圣，赵德鑫，李岱徽，赵吕方，宋永强，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：