本文關(guān)鍵詞：基于GPS與加速度計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)振動頻率研究

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【摘要】：動態(tài)變形監(jiān)測是橋梁結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測的主要內(nèi)容之一,是保證橋梁安全運(yùn)營的必要措施。全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)作為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的主要技術(shù),以獨(dú)特的優(yōu)勢在動態(tài)變形監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。本文針對GPS與加速度計(jì)在橋梁結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測方面的應(yīng)用,研究了多路徑誤差修正、基于高頻GPS數(shù)據(jù)的橋梁振動頻率提取、GPS與加速度計(jì)集成模型、數(shù)據(jù)濾波等關(guān)鍵技術(shù),主要內(nèi)容如下:(1)分析了GPS動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的主要測量誤差及其特性,提出消除或削弱各種誤差、提高監(jiān)測精度的方法。采用載波相位相對定位削弱星歷誤差,利用誤差改正模型或觀測值求差法減弱電離層和對流層延遲誤差,運(yùn)用站間求差或天線改正模型修正天線中心誤差,使用修正模型消除地球自轉(zhuǎn)和地球潮汐誤差,采用調(diào)整衛(wèi)星鐘頻率消除相對論效應(yīng)的影響。(2)研究了多路徑誤差模型提取及修正的方法。多路徑效應(yīng)是短基線高精度測量的主要誤差源,提出了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)、基于小波變換(Wavelet Transform,WT)和基于Vondrak濾波的多路徑模型。根據(jù)多路徑效應(yīng)周日重復(fù)性特點(diǎn),使用第一天GPS觀測值提取的多路徑誤差模型,對第二天坐標(biāo)序列進(jìn)行多路徑效應(yīng)去除,得到消除多路徑誤差后的坐標(biāo)序列。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,多路徑誤差削弱后的坐標(biāo)序列穩(wěn)定性增強(qiáng),變形監(jiān)測精度顯著提高。(3)研究了高頻GPS數(shù)據(jù)在橋梁振動頻率的應(yīng)用�；陔p線性變換法設(shè)計(jì)切比雪夫高通數(shù)字濾波器,將其用于消除GPS觀測值的低頻誤差,然后采用快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)和峰值提取方法提取結(jié)構(gòu)振動頻率,并提出將GPS數(shù)據(jù)累積計(jì)數(shù)器方法用于實(shí)時(shí)監(jiān)測。為獲取不同載荷下結(jié)構(gòu)振動特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)分析了三種不同載荷條件的監(jiān)測結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,高頻GPS數(shù)據(jù)可準(zhǔn)確提取振動頻率響應(yīng)。(4)研究了集成GPS與加速度計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)動態(tài)位移監(jiān)測方法。針對觀測數(shù)據(jù)的多路徑誤差和隨機(jī)誤差,建立基于EMD的濾波去噪模型,重構(gòu)本征模態(tài)函數(shù)(Intrinsic Mode Function,IMF)提取GPS低頻動態(tài)位移;基于頻域積分方法實(shí)現(xiàn)加速度位移重構(gòu),通過融合GPS位移低頻分量和加速度計(jì)重構(gòu)位移高頻分量實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)真實(shí)動態(tài)響應(yīng),提取橋梁整體變形信息。
【關(guān)鍵詞】：全球定位系統(tǒng) 加速度計(jì) 多路徑效應(yīng) 振動頻率 變形監(jiān)測
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U441.3;P228.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1 緒論17-24
• 1.1 研究背景與意義17-18
• 1.2 研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3 研究內(nèi)容21-22
• 1.4 結(jié)構(gòu)安排22-24
• 2 GPS動態(tài)變形監(jiān)測理論與誤差分析24-32
• 2.1 GPS測量定位理論基礎(chǔ)24-26
• 2.2 GPS測量的誤差分析26-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 3 多路徑提取及修正模型32-50
• 3.1 多路徑效應(yīng)基本原理32-33
• 3.2 多路徑提取方法33-36
• 3.3 評價(jià)指標(biāo)36-37
• 3.4 技術(shù)方案37-38
• 3.5 實(shí)例分析38-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 4 高頻GPS橋梁振動頻率提取50-68
• 4.1 數(shù)據(jù)處理流程50-53
• 4.2 The Forth Road橋梁監(jiān)測實(shí)驗(yàn)53-56
• 4.3 振動頻率提取56-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 5 集成GPS與加速度計(jì)的變形監(jiān)測方法68-79
• 5.1 加速度位移獲取方法68-70
• 5.2 數(shù)據(jù)處理流程70-71
• 5.3 Wilford懸索橋監(jiān)測實(shí)驗(yàn)71-77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 6 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79
• 6.2 展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 作者簡歷87-89
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集89

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本文編號：684223