基于信號增強(qiáng)與特征提取的港口疏浚拋泥檢測研究(1)

1、廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動規(guī)范(試行)》。另外，該學(xué)位論文為()課題(組)的研究成果，獲得()課題(組)經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在()實(shí)驗(yàn)室完成。(請?jiān)谝陨侠ㄌ杻?nèi)填寫課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人(簽名)：溈t弋年!

2、只l￥日猻純巧摘要摘要隨著海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各國對港區(qū)建設(shè)和航道維護(hù)愈加重視。但是，在利益驅(qū)使下，疏浚駁船常常在非指定區(qū)傾倒泥沙，導(dǎo)致航道內(nèi)泥沙淤積甚至斷航，航道維護(hù)成本增加和生態(tài)壞境破壞。目前，國內(nèi)普遍采用安裝攝像頭、吃水線檢測等監(jiān)控方法，但易受人為破壞和環(huán)境因素的影響無法獲得好的效果。國外采用更改傾倒區(qū)和自然處理的手段并不適用于我國流域眾多的國情。因此，航道管理部門急需一種非接觸式、穩(wěn)定可靠的監(jiān)控手段，以保證疏浚工程作業(yè)的質(zhì)量。本文根據(jù)

3、混濁海水聲吸收的原理，周期性地發(fā)送和接收Chirp探測信號，利用隨機(jī)共振和時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)對接收信號進(jìn)行增強(qiáng)，并通過希爾伯特黃變換和稀疏表示的方法提取探測信號成分并獲取特征參數(shù)，檢測疏浚駁船是否違規(guī)傾倒。通過大量數(shù)據(jù)樣本和不同分類器訓(xùn)練驗(yàn)證了該方案的可行性。本文的主要工作內(nèi)容如下：1)建立了港口疏浚拋泥云團(tuán)運(yùn)動模型及淺海水聲信道仿真模型，為拋泥檢測的方法研究提供了必要的理論支撐和仿真平臺，通過該仿真平臺能夠模擬出探測信號在不同場景下(“無

4、拋泥”和“拋泥”)的接收信號，用來進(jìn)一步分析。2)利用隨機(jī)共振信號增強(qiáng)能力和時間反轉(zhuǎn)鏡自適應(yīng)信道、消除多徑效應(yīng)的作用，將隨機(jī)共振和時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)應(yīng)用于拋泥探測信號的增強(qiáng)中，從而增加探測距離，提高檢測概率。3)利用基于集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的希爾伯特黃變換和稀疏表示的去噪能力和信號重構(gòu)能力，將上述兩種技術(shù)應(yīng)用于拋泥探測信號的檢測和分析，通過對“無拋泥”和“拋泥”這兩種狀態(tài)的信號做分析對比，發(fā)現(xiàn)兩者的時頻圖、希爾伯特邊際譜和稀疏度有明顯差異。對不