基于经验模态分解的港口疏浚抛泥检测研究

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1、万方数据厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范(试行)》。另外，该学位论文为()课题(组)的研究成果，获得()课题(组)经费或实验室的资助，在()实验室完成。(请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。)声明人(签名)：侉瞳万方数据厦门大学学位论文著作权使用声明ll丫llllll；lllllll7lllllU3llllillllll5lillll4lllll

2、l6lillll本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。()2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√"或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委

3、员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：砖哲2D14年{7月9日万方数据摘要港El疏浚工程作业是港口建设的重要组成部分，但是，由于疏浚驳船存在违规倾倒泥沙的现象，导致清理和养护港口航道的成本大幅增加、造成巨大的经济损失和严重的生态坏境破坏。目前普遍采用的GPS定位及在驳船上安装摄像头、吃水线检测装置等监控设备的方法，因其易受人为破坏和环境因素的影响而无法得到满意的应用效果。国内航道管理部门迫切需要一种非接触式的、稳定可靠的监控手段，来有效监管疏浚驳船的操作行为，从而

4、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，提出利用水下通信技术和信号处理技术，采用周期性地发送和接收Chirp探测信号，通过经验模态分解(EMD)和希尔伯特变换(HT)的方法来提取探测信号成分并获取特征参数(能量熵)的方法，来检测疏浚驳船是否存在违规倾倒行为。并通过仿真和阶段性实验初步验证了该方案的可行性。本文的主要工作如下：1)构建了港口疏浚抛泥及浅海水声信道的软件仿真模型，为抛泥检测的理论和方法研究提供了必要的理论研究平台，通过该模型可以模拟出抛泥探测信号(分为“无抛泥”和“抛泥”信号两类)，用以进一步的算法分析和验证。21利用希尔伯特．黄变换(HHT)强

5、大的去噪能力和信号重构能力，将经验模态分解和希尔伯特变换应用于抛泥探测信号的检测和分析中，通过对“无抛泥”和“抛泥”这两种状态下的接收信号做分析对比，发现两者的希尔伯特边际谱的能量熵具有明显的差异性。在不同场景条件下进行大量的数据仿真分析发现，采用带宽能量熵作为特征参数能够较好地区别“抛泥”和“无抛泥”的状态。3)提出了一种自适应的特征阈值获取方法，即：在正常水体环境中进行Ⅳ次的发送、接收和分析探测信号的测试，对这Ⅳ组接收信号进行HHT分析和特征提取后获得Ⅳ个带宽能量熵数据，求取这Ⅳ个数据的平均值丽和标准差仃，并将平均值与两倍的标准差的差作为特征阈值，试验结果表明，用该方

6、法提取的特征阈值能够确保系统获得很高的检测率。关键字：经验模态分解；抛泥检测；混浊海水声吸收；能量熵；特征阈值万方数据AbstractDredgingoperationisanimportantpartoftheportconstruction，however,duetotheillegaldumpingsedimentbydredgingbargesinharbor,thecostforcleaningandconservingthewaterwayisincreasingconsiderably,whichresultsinahugeeconomiclossandse

7、riousdamagetoecologicalenvironment．Themeasurestakengenerallyatpresent，suchasGPSpositioningandinstallingcamerasanddraftdetectiondevicesonabarge，areunsatisfactoryinpracticalapplication，becausethey’reeasytobedestroyedbyhumansandinfluencedbysomeenvironmentalfactors．Dome