【摘要】： 在设计桥梁时,各种载荷(如最大交通量、最大风力等)一般都事先假定,然而在运营阶段实际的载荷往往和假定的值不一致,有时实际载荷会超过设计的最大载荷,这就必须对桥梁进行长期的健康监测才可以保证桥梁的安全运营。目前,传统的监测工具有位移传感器、加速度计、倾斜传感器、激光干涉仪、全站仪、精密水准仪等,这些方法都有一定的成效但也存在许多不足之处。近年来,由于GPS技术的不断发展,尤其是RTK技术,其接收机采样率已达到10-20Hz,定位精度达到厘米甚至毫米级,这使GPS用于桥梁的监测成为了可能。而且GPS用于桥梁监测具有不受气候的影响,可以全天候自动测量,能够实时提供定给结果(RTK),方便地实现各测点的时间同步等优点。本文以建设部专题项目“大型桥梁结构安全检测方法及系统研究”为背景,结合南浦大桥GPS监测试验,对GPS在桥梁监测应用中的一些重要问题进行了较深入的研究。 首先介绍南浦大桥试验的情况,包括试验方案、采样率、观测模式、GPS测点分布、数据解算方法、桥梁坐标系统(BCS)的建立与相应的坐标转换以及数据的质量控制等内容。然后,针对变形监测的特点,对双频GPS单历元算法进行了分析与总结,提出了三种单历元算法,程序实现各自算法并结合实例说明了各自算法的有效性和实用性,同时对其中两种算法存在的缺陷进行了分析与改进。接着,研究了影响GPS监测精度的主要误差多路径效应的特性,发现其有很强的周日重复性,在此基础上引入了自适应滤波技术(AdaptiveFiltering)提取多路径效应,另外利用小波技术的分解和重构,对数据进行测量噪声和结构振动信号的分离。最后,对数据进行质量分析以及对桥梁的静态和动态成分的分析。 通过对以上内容的研究和分析,取得了一些可喜的成果,进一步证实了GPS在桥梁监测应用中的可行性,同时为本课题发展进一步的GPS在线监测系统打下了一定的基础。 【关键词】：GPS 桥梁监测 单历元解算 多路径效应 振动频率
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P228.4;U446
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.066778
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 引言12-20
• 1.1 概述12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 概述13-15
• 1.2.2 国内外GPS桥梁监测系统及试验15-18
• 1.3 本文的研究目的18
• 1.4 本文的结构框架18-20
• 第2章 南浦大桥GPS动态监测试验20-27
• 2.1 试验方案20-24
• 2.1.1 激振方法20-21
• 2.1.2 采样间隔21
• 2.1.3 测点分布21-24
• 2.1.4 观测时段及观测模式24
• 2.2 坐标时间序列的获得24-27
• 2.2.1 解算方法24-25
• 2.2.2 坐标系选择25-26
• 2.2.3 时间系统及数据质量控制26-27
• 第3章 GPS相位单历元确定坐标分析27-44
• 3.1 GPS相位单历元定位的关键问题28-29
• 3.2 GPS相位单历元定位的可行性分析29-30
• 3.3 坐标搜索法30-34
• 3.3.1 候选坐标空间的构成31
• 3.3.2 待定点最优位置的确定与检验31
• 3.3.3 实例分析31-34
• 3.4 组合相位直接取整法34-37
• 3.4.1 利用宽波与L1，L2载波组合定位的具体算法35
• 3.4.2 实例分析35-36
• 3.4.3 算法改进36-37
• 3.5 双频P码伪距(或高精度C/A码)法37-43
• 3.5.1 模糊度初值及搜索空间的确定37-39
• 3.5.2 搜索计算确定待定点坐标39
• 3.5.3 算法改进39-40
• 3.5.4 运动过程中周跳的探测与整周模糊度重新确定40-41
• 3.5.5 实例分析41-43
• 3.6 小结43-44
• 第4章 多路径误差分析及结构振动信号的提取44-72
• 4.1 多路径效应的特性与相关性分析44-56
• 4.1.1 多路径信号的特征45-47
• 4.1.2 多路径效应的相关性分析47-56
• 4.2 自适应滤波及其应用56-65
• 4.2.1 自适应滤波器的设计56-59
• 4.2.2 自适应滤波器的数值模拟分析59-62
• 4.2.3 自适应滤波的应用62-65
• 4.3 小波分析在提取结构振动信号中的应用65-72
• 4.3.1 小波变换的基本理论65-67
• 4.3.2 小波变换的实际应用67-72
• 第5章 试验结果分析72-83
• 5.1 数据质量分析72-74
• 5.2 数据精度分析74-75
• 5.3 静态成分分析75-76
• 5.4 动态成分分析76-83
• 5.4.1 随机减量技术提取自由衰减信号77-81
• 5.4.2 结构模态分析81-83
• 第6章 结论与展望83-86
• 6.1 结论83-84
• 6.2 进一步工作的方向84-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-90
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果90