《基於GPS與ICA技術的大跨柔性橋樑動態變形監測研究》是依託湖南大學，由余加勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於GPS與ICA技術的大跨柔性橋樑動態變形監測研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：余加勇
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
大跨柔性橋樑健康監測中存在加速度感測器無法測量橋體結構整體偏移、測量機器人無法測量高頻位移、位移感測器不能測量三維位移以及激勵源不明確的問題，為此研究了基於GPS與ICA技術的大跨柔性橋樑動態變形監測新方法。項目研究利用GPRS建立GPS無線網路傳輸子系統，實現GPS信號遠程無線網路傳輸；研究Static GPS 代替RTK GPS 的方法，降低監測系統成本；建立整周算法和搜尋算法相結合的GPS單曆元最佳化解算方法，提高監測穩定性；建立ICA、小波、EMD相結合的GPS信號混合降噪法，提高監測精度；建立附有約束條件的ICA信號分離方法，實現盲源信號分離。通過本項目的研究，可望實現高精度、低成本、高採樣率、全自動、三維的橋樑動態變形監測，實現GPS信號的盲分離，該法有望成為一種較理想的橋樑變形監測新手段，具有廣闊的套用前景。
結題摘要
GPS/GNSS技術能克服傳統橋樑結構動態監測方法的不足，易實現全自動、連續、高採樣率、低成本、三維橋樑結構動態監測，但其測量精度和穩定性有待進一步提高。本項目重點開展了網路RTK、多感測器、混合數位訊號處理等方面的研究，提高GPS動態監測精度和穩定性，取得了以下研究成果：（1）提出網路RTK-GPS橋樑結構動態監測方法，評估網路RTK靜態、動態測量精度，對比研究網路RTK-GPS與加速度計實橋監測性能指標；（2）設計自適應濾波與I型切比雪夫濾波相結合的信號處理方法，削弱信號處理中的隨機噪聲和多路徑影響，提取的結構動態位移精度優於1mm；（3）採用聯合GPS和加度計的方法進行橋樑結構動態監測，利用組合法融合GPS和加速度計信號，實現0.1Hz~10Hz工程結構振動範圍內的結構動態監測，提高監測的完整性和準確性；（4）設計監測點籠狀裝置保證多感測器同軸，設計數據採集器使多感測器採集GPS時間，並用皮爾遜矩陣相關係數法修正時滯，實現多感測器信號同步採集；（5）使用改進的高通濾波和梯形法則數值積分方法，從加速度計採集的加速度計信號中獲取位移信號；（6）提出聯合RTS和加速度計的結構動態監測方法，升級RTS內置軟體，設計FIR濾波方法分離RTS準靜態位移和動態位移，對比評估RTS和加速度計測量精度，監測實橋結構動態回響，距離小於300米時RTS動態測量精度優於2mm，多感測器監測的動態位移和振動頻率吻合；（7）以英國諾丁漢威爾福德懸索橋為研究對象，建立以GPS為主的多感測器橋樑結構監測原型系統，實現橋樑實時動態監測。
