《柔性結構強風誘振回響GPS陣列監測方法與系統集成》是依託大連理工大學,由伊廷華擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：柔性結構強風誘振回響GPS陣列監測方法與系統集成
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：伊廷華
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對GPS陣列監測技術在柔性結構風振監測中的關鍵科學問題開展系統性的研究工作。提出基於圖論最短路徑來分離GPS天線陣列監測網中基本迴路的方法，建立兼顧雙重標準的GPS天線陣列最佳化布置方法；解決GPS陣列監測中採樣速率隨機性的問題，提出基於自適應模糊調節的GPS陣列監測多速率採樣方法，給出相應的調節規則；對GPS數據進行信息不完備條件下的不確定性分析，建立GPS陣列監測數據傳輸系統的穩定性判定法則及失效分類預警機制；將不同採集終端信號通道間的存儲任務進行關聯，建立基於顯著性水平且具有動態控制界限的GPS陣列監測休哈特控制圖；將以上成果在LabVIEW平台上進行集成，通過模型試驗和原型監測共同驗證所提出理論和方法的正確性與有效性。項目的完成可使監測系統各子系統在物理上、邏輯上和功能上能夠更好地聯動和協同工作，對於推進GPS陣列監測技術的自動化、集成化和標準化具有重要的理論價值和現實意義。
結題摘要
1、為了有效地布置GPS這種多維感測器，將感測器最佳化布置方法中經典的三維有效獨立法EfI3推廣到了其他維數，給出了EfI2和EfI5算法；針對以往算法不能考慮結構自身不適定性的問題，提出了能夠綜合考慮結構反應信息敏感性以及系統魯棒性相協調的最佳化方法，該方法通過E測試矩陣使Fisher信息矩陣獲得最大值，且能夠保證在疊代過程中振型矩陣的條件數最小。2、研究了高速率載波相位GPS接收器的可靠性和實用性，通過短基線實驗研究了GPS信號的精度和頻帶特性；通過控制實驗測試了高速率GPS接收機的動態回響跟蹤性能；開展了不同速率的GPS信號接收機高速採樣問題研究，完成了基於多類型GPS信號接收機的大橋動態監測；利用ANSYS軟體建立大橋的有限元模型，分析了大橋在環境激勵下的頻率和振型，為GPS流動站的布置提供參考；利用GrafNav/Net坐標解算軟體完成了GPS監測數據的動態解算，獲得大橋的高速動態位移。3、提出基於維納過程加速度模型的多速率卡爾曼濾波數據融合方法，給出基於維納過程的多速率卡爾曼濾波數融合模型，在加速度和GPS位移觀測值的基礎上，通過多速率卡爾曼濾波數據融合得到位移、速度以及加速度的最優估計，數值分析了不同噪聲水平和採樣頻率比對融合算法的影響，而且與文獻方法作了對比分析，結果表明方法合理有效且具有一定的噪聲魯棒性。4、建立了GPS監測序列異常檢驗的數學模型，提出了利用統計過程控制中的控制圖對監測序列進行異常檢驗和預警的新方法；針對GPS監測數據不服從常態分配的問題，提出利用累積分布函式的核密度估計將其轉換為Q統計量，並以此為基礎構建基於Q統計量的控制圖用於GPS異常波動數據的檢驗；對比分析了休哈特控制圖與累積和控制圖對不同異常偏移值的檢驗效果，結果表明休哈特控制圖對於3倍以上標準差的異常偏移能夠給出有效的預警，但缺乏小偏移檢測的能力，累積和控制圖能夠精確檢測出最小達0.5倍標準差的連續小偏移，但是隨著偏移值的增大其誤警率會有所增加。5、建立了GPS監測序列的關聯模型，針對關聯分析中無法準確判定異常數據發生範圍的問題，提出了基於關聯負選擇的異常監測數據分步識別算法；對於固定數目和固定半徑的檢測器，通過設定空間覆蓋率來自動生成合適數目的可變半徑檢測器，並採用蒙特卡洛的方法解決了可變半徑檢測器的空間重疊問題；對於負選擇算法中自體空間動態變化的問題，提出了自適應半徑的自
