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基于信号增强与特征提取的港口疏浚抛泥检测研究
| 论文题名： | 基于信号增强与特征提取的港口疏浚抛泥检测研究 |
| 关键词： | 航道管理;疏浚工程;抛泥检测;信号增强;特征提取 |
| 摘要： | 随着海洋经济发展，各国对港区建设和航道维护愈加重视。但是，在利益驱使下，疏浚驳船常常在非指定区倾倒泥沙，导致航道内泥沙淤积甚至断航，航道维护成本增加和生态坏境破坏。目前，国内普遍采用安装摄像头、吃水线检测等监控方法，但易受人为破坏和环境因素的影响无法获得好的效果。国外采用更改倾倒区和自然处理的手段并不适用于我国流域众多的国情。因此，航道管理部门急需一种非接触式、稳定可靠的监控手段，以保证疏浚工程作业的质量。 本文根据混浊海水声吸收的原理，周期性地发送和接收Chirp探测信号，利用随机共振和时间反转镜技术对接收信号进行增强，并通过希尔伯特-黄变换和稀疏表示的方法提取探测信号成分并获取特征参数，检测疏浚驳船是否违规倾倒。通过大量数据样本和不同分类器训练验证了该方案的可行性。 本文的主要工作内容如下: 1)建立了港口疏浚抛泥云团运动模型及浅海水声信道仿真模型，为抛泥检测的方法研究提供了必要的理论支撑和仿真平台，通过该仿真平台能够模拟出探测信号在不同场景下（“无抛泥”和“抛泥”）的接收信号，用来进一步分析。 2)利用随机共振信号增强能力和时间反转镜自适应信道、消除多径效应的作用，将随机共振和时间反转镜技术应用于抛泥探测信号的增强中，从而增加探测距离，提高检测概率。 3)利用基于集合经验模态分解的希尔伯特黄变换和稀疏表示的去噪能力和信号重构能力，将上述两种技术应用于抛泥探测信号的检测和分析，通过对“无抛泥”和“抛泥”这两种状态的信号做分析对比，发现两者的时频图、希尔伯特边际谱和稀疏度有明显差异。对不同抛泥量的场景下进行大量的数据仿真，利用分类器分析发现，采用文中所提取的五种特征作为特征参数能够较好得区别“抛泥”和“无抛泥”的状态。 |
| 作者： | 钟张婷 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 袁飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 厦门大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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