[发明专利]一种三维声场计算系统

权利要求书

1.一种自适应多核心并行分频三维声场分析系统，所述系统以服务与组件的形式进行设计开发，各部分功能相对独立，形成松耦合的结构，其特征在于，所述系统由两个主要工作服务和三个辅助模块组成，两个主要工作服务为运算监视与通信调度服务模块和三维声场模型数据预处理与并行计算服务模块，三个辅助模块为映射式文件数据高速解析模块、计算模型状态监视与控制模块和全球海洋环境数据库交互模块，在分析系统启动时，通过分析系统的计划任务将运算监视与通信调度服务模块进行引导启动，该服务模块根据运行环境内的配置信息，依次将三维声场模型数据预处理与并行计算服务模块和计算模型状态监视与控制模块引导启动，如任务处理队列中包含上次未计算完成的任务信息，则同步传输至计算服务模块继续计算，三维声场模型数据预处理与并行计算服务模块在计算时，利用动态加载的方式对映射式文件数据高速解析模块进行调用，并对通信调度服务模块下发的计算报文进行解析，在计算过程中，根据计算任务报文中标识的经纬度位置信息，通过与全球海洋环境数据库交互模块中提供的数据访问接口进行设计交互，完成各类环境信息的查询与读写。

2.一种如权利要求1所述自适应多核心并行分频三维声场分析系统，其特征在于，所述运算监视与通信调度服务模块负责整个软件各服务及模块的引导及启动工作，当其他服务与模块出现异常时，根据外部系统调用参数和心跳状态监测自动重启相应服务，该服务还负责与外部系统对接进行数据传输，分流不同单平台、实时和异步批量等计算场景，依据不同计算场景传入的输入参数对三维声场计算所在海区位置进行数据提取和初步标准化转换，并发送至三维声场模型数据预处理与并行计算服务模块；所述三维声场模型数据预处理与并行计算服务模块内部集成两种三维声场仿真计算模型，实现多方向的低、高频的并行运算，当该服务接收到不同计算类型的参数时，根据不同的业务类型和计算位置从全球海洋数据库中进行数据抓取，将水文、海底底质、海深等数据提取完整后整合进计算报文，之后检测当前硬件平台核心数量，并预留2个辅助核心，其余核心依据配置计算核心数和三维声场计算方向数进行动态分配，依据计算报文生成各方向的输入数据文件，并写入仿真计算文件夹。

3.一种如权利要求2所述自适应多核心并行分频三维声场分析系统，其特征在于，所述映射式文件数据高速解析模块利用物理扇区与内存映射方式快速读写大文件数据并进行解析，当计算结果发送以文件的形式传输至外部应用时，外部应用只需要将对应结果文件的路径及文件名，以及返回数据结构体传入动态库中，即可在短时间内得到解析后有效数据，使得外部应用可以快速利用三维声场分析结果进行后续处理；所述计算模型状态监视与控制模块被所述运算监视与通信调度服务启动时自动引导启动，根据默认配置参数，对每个三维声场仿真计算声场模型进行独立监控，并依据每个三维声场仿真计算模型不同的启动的时间，进行等待监视，当模型出现卡死、异常的问题时，模块根据策略进行处理，将三维声场仿真计算模型所在进程杀死，从而协助三维声场模型数据预处理与并行计算服务重新引导模型进行计算；所述全球海洋环境数据库交互模块集成全球海洋环境的声速剖面数据、ETOPO全球数字高程数据、全球底质类型数据这三大类海洋环境数据，并为这三大类数据封装了输入输出接口，同时进行了抽取和整理，开放了应用程序接口，供外部程序调用。

4.一种如权利要求3所述自适应多核心并行分频三维声场分析系统，其特征在于，所述运算监视与通信调度服务内部实现了多种数据通信协议，软件可通过网络TCP协议进行报文数据交换。

5.一种如权利要求4所述自适应多核心并行分频三维声场分析系统，其特征在于，所述运算监视与通信调度服务与三维声场模型数据预处理与并行计算服务扩展了多个任务控制报文，通过参数传递的方式控制和调配三维声场模型数据预处理与并行计算服务的计算任务。

6.一种如权利要求5所述自适应多核心并行分频三维声场分析系统，其特征在于，所述运算监视与通信调度服务内采用心跳检测机制，当检测到后端三维声场模型数据预处理与并行计算服务出现异常等问题时，该服务会将当前计算任务放入异常计算问题日志，并向外部应用上传该问题所包含的异常信息，同时跳过本次计算，重启三维声场模型数据预处理与并行计算服务。