[发明专利]一种基于逆向传播与伴随方程的近场声爆信号反演方法

权利要求书

1.一种基于逆向传播与伴随方程的近场声爆信号反演方法，其特征在于，包括步骤：

S1、基于感知声压级设计的远场声爆信号，通过求解逆向增广Burgers方程得到对应近场声爆信号的大致波形；

S2、以近场声爆信号的大致波形为初始值，其时间离散点对应的过压值为设计变量，基于声爆伴随方程求解目标远场声爆信号对设计变量的梯度信息，并更新设计变量；

S3、对梯度信息使用序列二次规划(SQP)算法寻优，收敛条件为相邻迭代步的残差变化不超过10^-5，得到目标近场波形。

2.根据权利要求1所述的一种基于逆向传播与伴随方程的近场声爆信号反演方法，其特征在于，步骤S2中，所述声爆伴随方程的推导过程为：

a、将增广Burgers方程改写为无量纲形式：

b、将增广Burgers方程进行算子分裂后写成矩阵形式：

Aⁿq_n＝k_nBⁿP_n-1 (3)

其中，式(3)至式(6)分别对应声爆信号传播的氧气分子弛豫效应、氮气分子弛豫效应、经典耗散和非线性扭曲这四个物理环节，k_n为式(2)右端第四项和第五项的乘积，p,q,r,t分别表示求解过程中的声压值；

c、根据步骤b所述矩阵形式，得到声爆伴随方程的矩阵形式：

其中L是目标函数，N为垂直空间网格数，D表示设计变量，即每个时间离散点对应的过压值，γ₀、γ₁、β、λ分别为式(3)至式(6)表示的四个物理环节对应的伴随变量；

d、根据声爆伴随方程的矩阵形式，使用链式求导法则对设计变量D求导并整理，得到：

e、令所有状态变量对设计变量的全导数为0，得到声爆伴随方程：

3.根据权利要求2所述的一种基于逆向传播与伴随方程的近场声爆信号反演方法，其特征在于，所述基于声爆伴随方程求解目标远场声爆信号对设计变量的梯度信息，具体为：将步骤e的声爆伴随方程的迭代求解结果代入式(8)，即可求得目标远场声爆信号对当前近场声爆信号设计变量的梯度信息，为：