潜艇使用自航式声诱饵防御鱼雷模型并行计算方法研究

计算机工程与科学 ›› 2020, Vol. 42 ›› Issue (12): 2163-2168.

潜艇使用自航式声诱饵防御鱼雷模型并行计算方法研究

李雯1,2，迟利华3，张会4，张哲1,2，刘杰1,2

（1.国防科技大学并行与分布处理重点实验室，湖南长沙 410073；

2.国防科技大学复杂系统软件工程湖南省重点实验室，湖南长沙 410073；

3.湖南大学信息科学与工程学院，湖南长沙 410082；4.海军潜艇学院，山东青岛 266199）

收稿日期:2020-04-05 修回日期:2020-06-16 接受日期:2020-12-25 出版日期:2020-12-25 发布日期:2021-01-05
基金资助:
国家重点研发计划（2018YFB0204301,2017YFB0202104）

Research on the parallel computing method of submarine’s torpedo defense model with self-propelled acoustic decoy

LI Wen1,2,CHI Li-hua3,ZHANG Hui4,ZHANG Zhe1,2,LIU Jie1,2#br#

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(1.Science and Technology on Parallel and Distributed Processing Laboratory,
National University of Defense Technology,Changsha 410073;

2.Laboratory of Software Engineering for Complex Systems,National University of Defense Technology,Changsha 410073;

3.College of Computer Science and Electronic Engineering,Hunan University,Changsha 410082;

4.Navy Submarine Academy,Qingdao 266199,China)

Received:2020-04-05 Revised:2020-06-16 Accepted:2020-12-25 Online:2020-12-25 Published:2021-01-05

摘要/Abstract

摘要： 潜艇使用自航式声诱饵防御声自导鱼雷是水下防御的主要手段之一，传统穷举统计方法计算量随决策参数增多而急剧增加，无法满足实时性要求。从基于多实体有限状态机的鱼雷防御模型出发，提出了2级并行策略，在进程和线程间划分仿真循环，通过数据交换作出最优决策。实验结果表明，并行后的模型可以在短时间内作出和实际作战情况相近的决策，在404个方案仿真的计算量下，模型运行时间从144.65 s缩短至1.2 s，获得了120倍的加速比，有效解决了实时方案决策的问题。

关键词: 自航式声诱饵, 鱼雷防御, 并行算法

Abstract: One of the main means of underwater defense is to use self-propelled acoustic decoy to defend the acoustic homing torpedo. The calculation amount of traditional exhaustive statistical method increases rapidly with the increase of decision parameters, which cannot satisfy the real-time requirements. According to the torpedo defense model based on a multi-entity finite state machine, this paper proposes a two-level parallel strategy, which divides the simulation cycle between processes and threads, and makes the optimal decision through data exchange. The experimental results demonstrate that the parallel model can make decisions identical to the actual combat situation in a short time. Under the calculation amount of 404 schemes simulation, the running time of the model is shortened from 144.65 s to 1.2 s, 120 times faster than the original program, which effectively solves the dilemma of real-time scheme decisions.

Key words: self-propelled acoustic decoy, torpedo defense, parallel algorithm

李雯, 迟利华, 张会, 张哲, 刘杰, . 潜艇使用自航式声诱饵防御鱼雷模型并行计算方法研究[J]. 计算机工程与科学, 2020, 42(12): 2163-2168.

LI Wen, CHI Li-hua, ZHANG Hui, ZHANG Zhe, LIU Jie, . Research on the parallel computing method of submarine’s torpedo defense model with self-propelled acoustic decoy[J]. Computer Engineering & Science, 2020, 42(12): 2163-2168.

[1]	肖调杰, 周峰, 郑翾宇, 刘剑, 陈琳, 刘杰, 易明宽, 陈旭光, 龚春叶, 杨博, 甘新标, 李胜国, 左克, . 大规模三维频率域电磁积分方程法数值模拟[J]. 计算机工程与科学, 2023, 45(11): 1901-1910.
[2]	许晓阳, 王斯棋. 基于粒子分解的SPH并行算法研究与应用[J]. 计算机工程与科学, 2022, 44(06): 964-970.
[3]	刘杰, 龚春叶, 杨博, 郭晓威, 甘新标, 李胜国, 李超, 陈旭光, 肖调杰, 穆利安, 宋敏, 赵冬勇, 鞠羽中. YH-ACT：热工流体力学并行应用程序[J]. 计算机工程与科学, 2021, 43(01): 58-69.
[4]	王俊吉1,2,朱朝艳1,2,4,陈建军1,2,郑澎3，5,徐权3. 基于无锁原子操作的多线程并行Delaunay三角化算法[J]. 计算机工程与科学, 2018, 40(05): 773-779.
[5]	章子凯，武继刚，姜文超，刘竹松. 容错处理器阵列的多逻辑列并行重构算法[J]. 计算机工程与科学, 2018, 40(01): 24-33.
[6]	李娟1，汤德佑1，傅娟2，3. 一种基于蚁群算法的生物序列并行比对方法[J]. 计算机工程与科学, 2017, 39(09): 1610-1616.
[7]	宋威，吉红蕾，李晋宏. 一种高效用项集并行挖掘算法[J]. J4, 2015, 37(03): 422-428.
[8]	杨菊，吴卓锋，王刚，刘晓光. 多核平台PAML并行算法研究[J]. J4, 2013, 35(9): 15-19.
[9]	周琛，陈振杰，张帅. 基于边界代数法的矢量栅格化并行算法设计与实现[J]. J4, 2013, 35(4): 37-41.
[10]	王多雷，龙汉，陈璇. 组合打击下一类面目标易损性的并行计算研究[J]. J4, 2013, 35(4): 42-46.
[11]	刘立国，莫锦军，袁乃昌. 基于“天河一号”的并行电磁计算求解器[J]. J4, 2013, 35(3): 43-47.
[12]	焦善飞1,2，何晨2，豆育升2，唐红1,2. 短程力分子模拟在Hadoop上的实现及优化[J]. J4, 2013, 35(2): 26-31.
[13]	龚春叶1,2,3,包为民1,闵昌万1,张烨琛1，刘杰3. 分数阶微分方程的一种细粒度数据级并行算法[J]. J4, 2013, 35(11): 76-79.
[14]	徐莹，徐磊，姜恺. 三维NavierStokes方程分步法的并行算法在异构平台上实现初探[J]. J4, 2012, 34(9): 33-39.
[15]	徐莹，徐磊. 三维Navier-Stokes方程的差分-谱方法混合法在GPU上的实现与优化[J]. J4, 2012, 34(8): 53-58.