【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可视化求解，具体涉及一种用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法。
技术介绍
1、对于水声工程中涉及的数学模型，常常由于影响因素较多且各因素之间关联性强，最终导致声学模型表达式涉及变量多且变量之间函数关系复杂。对于使用者而言，这样的模型专业性强，理解门槛较高，难以快速应用。
2、现有技术中通过将公式绘制成相应具有刻度的直线(即列线图)以实现公式的快速求解，避免了大量重复计算，极大地降低了模型使用门槛以及理解难度。但是这些方法都只支持简单基础的公式转换，其典型方程仅为包含三个变量的求和形式，用三条直线图尺表示以实现计算目的。而对于变量繁多、耦合关系复杂的声学表达式，如何将其转化为类似的列线图以实现快速计算暂无技术涉及。
3、综上所述，现有的列线图转化方法仅能适用于单一的简单模型，无法适用于实际中复杂声学表达式的列线图绘制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，该方法可适用于更多的模型，能实现实际情况下复杂声学表达式的列线图绘制，其通用于各个领域各类模型的列线图转化，具有极高的普适性。
2、本专利技术提供的一种用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，包括以下步骤：
3、对水声表达式进行公式拆解与区间划分；
4、在划分好的各个区间上将拆解式转换为基础单元；
5、将所述基础单元转化为列线图子单元；
6、联合各所述列线图子
7、较为优选的，所述对水声表达式进行公式拆解包括：
8、设任意一个声学表达式中有n个目标变量和m个自变量，则目标变量zi满足公式：
9、f(zi)＝f[fi1(xi1),fi2(xi2),…,fij(xij)]；
10、将上述公式拆解为n个三变量单元，得到三变量单元公式：
11、f(zi)＝g(y1,y2),g1(y1)＝h1(y3,y4),g2(y2)＝h2(y5,y6),…gn-1(yn-1)＝hn-1(yn+2,yn+3)；
12、其中，自变量为海洋环境参数、声信号参数和声纳设计参数中的一种，目标变量为声传播特征量和声纳设计指标中的一种，i∈{1,2,…,n}，xi1,xi2,…,xij∈{x1,x2,…,xm}，f表示自变量的函数形式，f表示关于目标变量zi的j个自变量之间的函数关系，单元个数n由表达式中自变量之间的耦合关系得到，变量y1,y2,…yn+2,yn+3为原有自变量或者设置的中间变量；
13、将所述三变量单元公式根据基础变量关系划分为：
14、和式：fi(yi)＝fj(yj)+fk(yk)；
15、积式：fi(yi)＝fj(yj)fk(yk)；
16、幂指式：
17、较为优选的，所述区间划分包括：
18、对于和式，依据单调性进行区间划分，包括将fi(yi)、fj(yj)的单调性递减/递增区间进行区间组合；
19、对于积式，依据单调性进行区间划分，同时判断区间内或区间端点处能否使函数值取为0；
20、对于幂指式，判断yj取值是否会使fj(yj)＜0，如果会，则舍去这一部分，然后依据单调性进行区间划分，并执行以下判断：
21、判断1：对于底函数fj(yj)，判断在区间内或区间端点处能否取为0或1；
22、判断2：对于指函数fk(yk)，判断在区间内或区间端点处能否取为0；
23、判断3：对于fi(yi)，判断在区间内或区间端点处能否取为0或1。
24、较为优选的，所述在划分好的各个区间上将拆解式转换为基础单元包括：
25、对于和式，不进行转换；
26、对于积式，若判断区间内及端点处函数值都不能取为0，则采用对数法进行转换；若区间内或端点处函数值可以取为0，则采用三角变换法进行转换；
27、对于幂指式，若同时满足fj(yj)在区间内或端点处均不取0或1，fk(yk)在区间内或端点处均不取为0，fi(yi)在区间内或端点处均不取0或1时，采用对数法转换，包括在两边取两次对数进行转换；反之，采用对数-三角变换法进行转换，包括先在两边取一次对数进行转换，然后将一次对数转换得到的公式进行三角变换。
28、较为优选的，所述将基础单元转化为列线图子单元包括分别针对和式、积式、幂指式的基础单元进行列线图子单元转换；
29、其中，针对和式的基础单元进行列线图子单元转换包括：
30、计算变量对应的图尺比例：
31、
32、确定刻度位置：
33、
34、计算轴间距：
35、
36、其中，为变量yj的图尺比例，为变量yj轴上刻度的高度位置，a为yj轴与yi轴之间的间距，b为yk轴与yi轴之间的间距，l为列线图的宽度，h为列线图的高度。
37、较为优选的，所述针对积式的基础单元进行列线图子单元转换包括：
38、针对对数法转换后的积式，其列线图子单元转换方法包括：
39、计算变量对应的图尺比例：
40、
41、确定刻度位置：
42、
43、计算轴间距：
44、
45、针对三角变换法转换后的积式，其列线图子单元转换方法包括：
46、确定各层级变量取值范围；
47、确定顶层列线图：
48、
49、
50、
51、确定中层列线图，得到z1关于yj′,yk′以及z2关于yj′,yk′的列线图；
52、确定底层列线图：
53、利用公式进行刻度替换，得到底层列线图；
54、其中，为变量yj的图尺比例，为变量yj轴上刻度的高度位置，a为yj轴与yi轴之间的间距，b为yk轴与yi轴之间的间距，l为列线图的宽度，h为列线图的高度。
55、较为优选的，所述针对幂指式的基础单元进行列线图子单元转换包括：
56、针对对数法转换后的幂指式，其列线图子单元转换方法包括：
57、计算变量对应的图尺比例：
58、
59、确定刻度位置：
60、
61、计算轴间距：
62、
63、针对对数-三角变换法转换后的幂指式，其列线图子单元转换方法包括：
64、确定各层级变量取值范围：
65、确定顶层列线图：
66、
67、
68、
69、确定中层列线图，得到z1关于yj′,yk′以及z2关于yj′,yk′的列线图；
70、确定底层列线图：
71、利用公式进行刻度替换，得到底层列线图；
72、其中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，所述对水声表达式进行公式拆解包括：
3.根据权利要求2所述的用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，所述区间划分包括：
4.根据权利要求2所述的用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，所述在划分好的各个区间上将拆解式转换为基础单元包括：
5.根据权利要求2所述的用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，所述将基础单元转化为列线图子单元包括分别针对和式、积式、幂指式的基础单元进行列线图子单元转换；
6.根据权利要求5所述的用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，所述针对积式的基础单元进行列线图子单元转换包括：
7.根据权利要求5所述的用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，所述针对幂指式的基础单元进行列线图子单元转换包括：
8.根据权利要求1所述的用于水声工程表达式可视化的列线图
...【技术特征摘要】
1.一种用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，所述对水声表达式进行公式拆解包括：
3.根据权利要求2所述的用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，所述区间划分包括：
4.根据权利要求2所述的用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，所述在划分好的各个区间上将拆解式转换为基础单元包括：
5.根据权利要求2所述的用于水声工程表达式可视化的列线图转化方法，其特征在于，所述将基础单元转...
【专利技术属性】
技术研发人员：程广利，蔡扬帆，刘宝，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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