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　　【摘要】： 在設計橋梁時,各種載荷(如最大交通量、最大風力等)一般都事先假定,然而在運營階段實際的載荷往往和假定的值不一致,有時實際載荷會超過設計的最大載荷,這就必須對橋梁進行長期的健康監測才可以保證橋梁的安全運營。目前,傳統的監測工具有位移傳感器、加速度計、傾斜傳感器、激光干涉儀、全站儀、精密水準儀等,這些方法都有一定的成效但也存在許多不足之處。近年來,由于GPS技術的不斷發展,尤其是RTK技術,其接收機采樣率已達到10-20Hz,定位精度達到厘米甚至毫米級,這使GPS用于橋梁的監測成為了可能。而且GPS用于橋梁監測具有不受氣候的影響,可以全天候自動測量,能夠實時提供定給結果(RTK),方便地實現各測點的時間同步等優點。本文以建設部專題項目“大型橋梁結構安全檢測方法及系統研究”為背景,結合南浦大橋GPS監測試驗,對GPS在橋梁監測應用中的一些重要問題進行了較深入的研究。 首先介紹南浦大橋試驗的情況,包括試驗方案、采樣率、觀測模式、GPS測點分布、數據解算方法、橋梁坐標系統(BCS)的建立與相應的坐標轉換以及數據的質量控制等內容。然后,針對變形監測的特點,對雙頻GPS單歷元算法進行了分析與總結,提出了三種單歷元算法,程序實現各自算法并結合實例說明了各自算法的有效性和實用性,同時對其中兩種算法存在的缺陷進行了分析與改進。接著,研究了影響GPS監測精度的主要誤差多路徑效應的特性,發現其有很強的周日重復性,在此基礎上引入了自適應濾波技術(AdaptiveFiltering)提取多路徑效應,另外利用小波技術的分解和重構,對數據進行測量噪聲和結構振動信號的分離。最后,對數據進行質量分析以及對橋梁的靜態和動態成分的分析。 通過對以上內容的研究和分析,取得了一些可喜的成果,進一步證實了GPS在橋梁監測應用中的可行性,同時為本課題發展進一步的GPS在線監測系統打下了一定的基礎。 【關鍵詞】：GPS 橋梁監測 單歷元解算 多路徑效應 振動頻率
【學位授予單位】：同濟大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：P228.4;U446
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.066778
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 引言12-20
• 1.1 概述12-13
• 1.2 國內外研究現狀13-18
• 1.2.1 概述13-15
• 1.2.2 國內外GPS橋梁監測系統及試驗15-18
• 1.3 本文的研究目的18
• 1.4 本文的結構框架18-20
• 第2章 南浦大橋GPS動態監測試驗20-27
• 2.1 試驗方案20-24
• 2.1.1 激振方法20-21
• 2.1.2 采樣間隔21
• 2.1.3 測點分布21-24
• 2.1.4 觀測時段及觀測模式24
• 2.2 坐標時間序列的獲得24-27
• 2.2.1 解算方法24-25
• 2.2.2 坐標系選擇25-26
• 2.2.3 時間系統及數據質量控制26-27
• 第3章 GPS相位單歷元確定坐標分析27-44
• 3.1 GPS相位單歷元定位的關鍵問題28-29
• 3.2 GPS相位單歷元定位的可行性分析29-30
• 3.3 坐標搜索法30-34
• 3.3.1 候選坐標空間的構成31
• 3.3.2 待定點最優位置的確定與檢驗31
• 3.3.3 實例分析31-34
• 3.4 組合相位直接取整法34-37
• 3.4.1 利用寬波與L1，L2載波組合定位的具體算法35
• 3.4.2 實例分析35-36
• 3.4.3 算法改進36-37
• 3.5 雙頻P碼偽距(或高精度C/A碼)法37-43
• 3.5.1 模糊度初值及搜索空間的確定37-39
• 3.5.2 搜索計算確定待定點坐標39
• 3.5.3 算法改進39-40
• 3.5.4 運動過程中周跳的探測與整周模糊度重新確定40-41
• 3.5.5 實例分析41-43
• 3.6 小結43-44
• 第4章 多路徑誤差分析及結構振動信號的提取44-72
• 4.1 多路徑效應的特性與相關性分析44-56
• 4.1.1 多路徑信號的特征45-47
• 4.1.2 多路徑效應的相關性分析47-56
• 4.2 自適應濾波及其應用56-65
• 4.2.1 自適應濾波器的設計56-59
• 4.2.2 自適應濾波器的數值模擬分析59-62
• 4.2.3 自適應濾波的應用62-65
• 4.3 小波分析在提取結構振動信號中的應用65-72
• 4.3.1 小波變換的基本理論65-67
• 4.3.2 小波變換的實際應用67-72
• 第5章 試驗結果分析72-83
• 5.1 數據質量分析72-74
• 5.2 數據精度分析74-75
• 5.3 靜態成分分析75-76
• 5.4 動態成分分析76-83
• 5.4.1 隨機減量技術提取自由衰減信號77-81
• 5.4.2 結構模態分析81-83
• 第6章 結論與展望83-86
• 6.1 結論83-84
• 6.2 進一步工作的方向84-86
• 致謝86-87
• 參考文獻87-90
• 個人簡歷 在讀期間發表的學術論文與研究成果90