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GPS数据的处理方法在结构变形监测的应用 W. S. Chan · Y. L. Xu · X. L. Ding · W. J. Dai Received: 9 November 2005 / Accepted: 11 August 2006 / Published online: 7 September 2006 摘要：全球定位系统(GPS)现在正积极应用静态和动态位移法在有风的情况下对大型土木工程结构进行监测。然而,多路径效应和低采样频率的精度影响GPS位移测量。另一方面,加速度计静态和低频不能有效的措施结构反应,但可以精确测量高频结构的反应。因此,本文仅探讨GPS与测量结合的可能性，信号提高对测量准确度的(静态加上动态)一个结构的位移响应。集成数据处理技巧,利用两个经验模式分解(EMD)和自适应滤波的方法。一系列的运动模拟台试验，然后根据站点使用三个GPS接收器,一个加速度、“桌子”和一个运动仿真可以模拟各种类型的运动定义为输入，在波时间历程一个预先定义的静态的位置。该数据处理技术应用：记录的GPS和加速度计数据，发现两者都有静态和动态位移。这些结果通过实测位移运动产生运动仿真的“桌子”。比较结果表明,该技术能显著提高测量准确度。 关键词：GPS变形监测、结构、加速度计；综合数据处理、静态和动态位移法、EDM的经典分解模式；自适应滤波器。 1、介绍： 结构位移是评估一个大型土木工程结构的完整和安全关键参数。如高楼大厦或一个长桥在风力影响下的情况。风影响这样一个大型结构主要是由加速度计监测,然后采用动态位移响应表达式，用双重整合的测量加速度响应。一个加速度计是可以做到提取加速度响应，自然频率达1000赫兹,因为它具有极高的取样频率。(罗伯茨丁晓萍.2004) 然而,加速度计不敏感加速度的变化。速度和位移集成加速度随着时间的推移,信号将漂移，由于未知集成常量,以及一个高通滤波器，用于处理中引入低频漂移一体化进程。因此,认识到一个加速度计是无法测量静态和低频动态位移。 全球定位系统(GPS)正积极地应用静态和动态位移测量。反应大土木工程结构在全球风力范围和连续工作的气象条件下的变形。然而,GPS位移测量的准确性取决于许多因素,包括卫星覆盖,大气的影响,多路径,GPS数据处理方法。奈奎斯特频率的现代化GPS接收器20赫兹的双采样率10赫兹,这是足以侦测自然频率民用工程结构。 然而,关于结构动力位移监测、量化的准确性结构的动力位移是很重要的。这就要求采样率大大高于感兴趣的频率成分的连续构造变形的信号。例如,当考虑一个10赫兹正弦波的存在每秒20样品取样时,只有两个样品为每一个获得正弦波周期,这是肯定的没有足够的重建这个正弦波。 为了评估表现最好的GPS (莱卡GX1230 GPS接收器)。在动态位移测量、校准试验用的是一个运动仿真表进行开放地区采访。结果表明,GPS可以测量动态位移正确≤1赫兹。如果测站略被改变了，这个结果可能改变。 显然,GPS测量性能与加速度计互补。本文从而进一步GPS-measured结合的可能性accelerometer-measured的信号提高，测量准确度(静态优先动态)位移响应的大型土木工程结构。集信号的概念GPS和加速度计结构变形监测。 提出融合算法的罗伯茨丁晓萍。(2004)从一个加速度计测量信号被过滤，由传统的滤波器来去除高频噪声,微小的GPS信号被过滤，自适应滤波降低了多路径。单一集成加速度信号然后从加速度计进行找到速度信号。由GPS数据，速度、加速度计信号，利用速度不断被重新计算。这些校准速度信号获得位移信号集成,位移信号,与全球定位系统。最后重置获得际的位移协调的结构。他们的研究结果显示,用该集成计划,millimeter-accurate定位可以保持在几十秒钟。这位移方法所获得的实际上是早些时候动力位移而已。李丁晓萍。(2005) 在大风影响下，进一步孤立的静态和静态位移组件由GPS数据和增加了他们的动力学特性得到总变形位移。 大型土木工程结构通常是非常好,因此他们的低频反应,是很难精确测量加速度计。此外,除了风致动力位移、风致静力位移、GPS测量结构中可能的污染还要很多路径。因此,很难适用现有的集成方案预测总位移与大型土木工程结构的反应。 在这方面,提出了不同的综合GPS ，加速度计数据处理技术,为基础的在经验模态分解(EMD)和一个自适应滤波算法,提高了测量精度(静态加上动态)的位移响应大型土木工程结构。这是一个数据处理工具,能分解任何复杂的数据集少量的固有模态函数(IMF)和一个最后residualIn。 该方法已成功应用，从提取时变平均风速。自适应滤波技术是信息信号提取的兴趣从污染信号采用互相关系参考和主要的时间序列之间(Ge丁晓萍。2000年,罗伯特丁晓萍2002)。在认识到,多