Predicting ocean pressure field with a physics-informed neural network

包络线(雷达) 人工神经网络 领域(数学) 航程(航空) 功能(生物学) 声压 水声学 偏微分方程 声学 计算机科学 物理 地质学 水下 人工智能 数学 工程类 数学分析 航空航天工程 海洋学 电信 纯数学 雷达 进化生物学 生物
作者
Seunghyun Yoon,Yongsung Park,Peter Gerstoft,Woojae Seong
出处
期刊:Journal of the Acoustical Society of America [Acoustical Society of America]
卷期号:155 (3): 2037-2049 被引量:5
标识
DOI:10.1121/10.0025235
摘要

Ocean sound pressure field prediction, based on partially measured pressure magnitudes at different range-depths, is presented. Our proposed machine learning strategy employs a trained neural network with range-depth as input and outputs complex acoustic pressure at the location. We utilize a physics-informed neural network (PINN), fitting sampled data while considering the additional information provided by the partial differential equation (PDE) governing the ocean sound pressure field. In vast ocean environments with kilometer-scale ranges, pressure fields exhibit rapidly fluctuating phases, even at frequencies below 100 Hz, posing a challenge for neural networks to converge to accurate solutions. To address this, we utilize the envelope function from the parabolic-equation technique, fundamental in ocean sound propagation modeling. The envelope function shows slower variations across ranges, enabling PINNs to predict sound pressure in an ocean waveguide more effectively. Additional PDE information allows PINNs to capture PDE solutions even with a limited amount of training data, distinguishing them from purely data-driven machine learning approaches that require extensive datasets. Our approach is validated through simulations and using data from the SWellEx-96 experiment.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Merak发布了新的文献求助10
1秒前
super chan发布了新的文献求助10
1秒前
暖暖完成签到,获得积分10
2秒前
善学以致用应助王一博士采纳,获得10
2秒前
2秒前
JIULI完成签到,获得积分10
3秒前
科目三应助自由的机器猫采纳,获得10
3秒前
miselling完成签到,获得积分10
3秒前
linjiaxin完成签到,获得积分10
4秒前
幽默发卡完成签到,获得积分10
5秒前
土狗发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
丘比特应助NYM采纳,获得10
7秒前
7秒前
多喝水我完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
10秒前
11秒前
11秒前
12秒前
JOY发布了新的文献求助10
12秒前
alex完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
流光闪过的线完成签到 ,获得积分10
13秒前
小董不懂完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
虽月完成签到,获得积分10
14秒前
土狗完成签到,获得积分10
14秒前
天天快乐应助Lzx采纳,获得10
14秒前
15秒前
小董不懂发布了新的文献求助10
16秒前
落后易蓉完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
无奈涫发布了新的文献求助10
16秒前
李爱国应助123采纳,获得10
16秒前
18秒前
医药点发布了新的文献求助10
18秒前
高分求助中
Licensing Deals in Pharmaceuticals 2019-2024 3000
Effect of reactor temperature on FCC yield 2000
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 1020
Near Infrared Spectra of Origin-defined and Real-world Textiles (NIR-SORT): A spectroscopic and materials characterization dataset for known provenance and post-consumer fabrics 610
Mission to Mao: Us Intelligence and the Chinese Communists in World War II 600
Promoting women's entrepreneurship in developing countries: the case of the world's largest women-owned community-based enterprise 500
Shining Light on the Dark Side of Personality 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3306734
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2940503
关于积分的说明 8497350
捐赠科研通 2614699
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1428415
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 663427
邀请新用户注册赠送积分活动 648259