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《大连理工大学》 2006年
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环境激励下基于GPS的结构健康监测

伊廷华  
【摘要】:环境侵蚀、材料老化和各种动静力荷载的长期效应、疲劳效应与突变效应等不利因素都会导致结构的损伤累积和抗力衰减,极端情况下更会引起灾难性的突发事件,造成恶劣的社会影响。GPS监测技术,因其具有高效、快速、全自动、全天候和高精度等优越性能而成为大型土木工程结构变形监测的首选。本文针对基于GPS技术的结构健康监测中的一些关键技术进行了以下几个方面的理论与试验研究: (1) 研究了高柔大跨结构的控制荷载—风荷载。将静态离散小波变换引入到脉动风速的分析中,解决了传统离散小波变换系数因下采样造成样本过少而无法统计分析的缺陷。通过对实测风速与用传统的谐波叠加法得到的模拟风速的小波系数进行统计对比分析,证实了传统模拟方法不能反映湍流的间歇性及局部自相似性。采用连续小波变换对风速和风压进行了小波量图与小波相干分析,分析了它们的瞬时时频特性关系,针对小波相干分析中由于噪声引起的伪相干现象建立了基于蒙特卡罗的统计显著性水平估计方法,有效地分离出了真实相干成分。推导出了小波系数的能量与目标风速谱的关系式,利用对数泊松模型来产生各尺度的小波系数,通过对小波系数进行多尺度重构,建立了基于静态离散小波逆变换的脉动风速模拟方法。结果表明,本文方法得到的风速统计特征符合假定条件,且由于静态离散小波逆变换避免了传统离散小波逆变换所必需的上采样,减少了模拟的工作量。 (2) 提出了一种基于自适应噪声抵消与小波滤波相结合的GPS多路径误差抑制方法。该方法考虑了噪声的频带分布特征,对于低频且具有日相关性的多路径信号,采用自适应噪声抵消进行消除;对于不相关的高频噪声,则通过小波多分辨率分解,对作用阈值后的小波系数进行重构,最终得到真实的变形信号。设计了相应的滤波器与验证试验,实测数据分析结果表明,这种联合消噪方法比单一滤波方式更加合理有效。 (3) 提出了一种基于小波与神经网络的GPS周跳探测与修复两步法。试验结果表明,这种方法对双差模型可准确探测出0.5周以上的周跳;对比研究了简单的线性网络与较复杂的改进的BP网络对周跳修复的能力,发现两种网络对1周以上的周跳均能进行有效地修复,且该方法只需使用载波相位观测值,不需要载波相位变化率值,较传统的多项式拟和法更具实用价值。 (4) 研究了基于小波脊与小波骨架的结构模态参数识别方法,针对小波变换中遇到的边端效应问题,提出了基于ARMA模型的预测延拓的方法,通过对用随机减量法提取出的结构自由振动信号进行建模、延拓,将预测出的信号赋予原信号的两端,使得小波变换在原信号两端不完整的小波系数位于预测出的信号中,有效地保护了原始信号,
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU317

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 薛志宏;GNSS动态变形测量关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 袁素梅;结构健康监测的数据采集与损伤识别研究[D];大连理工大学;2008年
2 张强;基于GPS技术的悬索桥结构健康监测研究与实践[D];西南石油大学;2009年
3 李纬;基于GPS的桥梁变形监测数据处理与分析[D];湖北工业大学;2010年
4 郭庆;GPS结构监测数据失真分析与异常识别方法研究[D];大连理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 喻言,李宏伟,欧进萍;结构监测的无线加速度传感器设计与制作[J];传感技术学报;2004年03期
2 伊廷华;李宏男;伊晓东;王国新;;基于小波与神经网络的GPS周跳探测与修复[J];传感技术学报;2007年04期
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4 岳建平,席广永;基于小波变换的GPS周跳探测[J];测绘工程;2003年04期
5 张波,黄劲松,苏林;利用信噪比削弱GPS多路径效应的研究[J];测绘科学;2003年03期
6 过静珺,戴连君,卢云川;虎门大桥GPS(RTK)实时位移监测方法研究[J];测绘通报;2000年12期
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8 韩绍伟;GPS相位观测值的模糊度函数法与最小二乘法的等价性及模糊度函数法的改进[J];测绘学报;1994年04期
9 黄丁发,丁晓利,陈永奇,龚涛,熊永良;GPS多路径效应影响与结构振动的小波滤波筛分研究[J];测绘学报;2001年01期
10 黄声享,刘经南,柳响林;小波分析在高层建筑动态监测中的应用[J];测绘学报;2003年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王建有;测试信息不完备下结构物理参数识别方法研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 贾明;远程结构健康(应变)监测系统的设计与研究[D];南京航空航天大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋显辉;刘冬;吕泳;李卓球;;碳纤维树脂基复合材料的传感特性研究[J];工程塑料应用;2007年02期
2 淡丹辉,何广汉;智能土木结构理论初探[J];四川建筑科学研究;2001年04期
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4 李岗,熊猛;浅析灰色系统的发展及其展望[J];四川建筑科学研究;2004年01期
5 王利恒;周锡元;阎维明;;结构损伤检测方法的一些新进展[J];四川建筑科学研究;2005年06期
6 李果;袁迎曙;耿欧;李富民;;现役结构混凝土内钢筋腐蚀速度监测方法研究[J];四川建筑科学研究;2007年04期
7 白泉;朱浮声;边晶梅;;基于正交小波逆变换的空间相关性风场数值模拟[J];四川建筑科学研究;2008年06期
8 程书剑;刘西拉;方从启;;混凝土结构埋入式传感器的耐久性研究[J];四川建筑科学研究;2009年03期
9 王威;王社良;苏三庆;;土木结构应用SMA进行振动控制存在的难点问题[J];四川建筑科学研究;2009年03期
10 沈朝勇;周福霖;黄襄云;陈建秋;任珉;金建敏;;水平地震作用下错位转换高层建筑结构的Pushover分析[J];四川建筑科学研究;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹娜;;基于变权神经网络的电网工程造价风险分析[A];电网工程造价管理优秀论文[C];2011年
2 张林华;刘玉洲;;煤矿安全事故的灰色马尔可夫预测模型[A];第十四届海峡两岸及香港、澳门地区职业安全健康学术研讨会暨中国职业安全健康协会2006年学术年会论文集[C];2006年
3 刘华波;王红囡;;结构控制与智能材料[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
4 黄维平;王晓燕;;传感器优化配置的改进逐步累积法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
5 秦荣;秦俊;谢开仲;;智能结构分析的新方法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
6 杨和振;李华军;黄维平;;基于动力响应测试的海洋平台结构损伤诊断[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
7 李华军;杨和振;;海洋平台结构参数识别和损伤诊断技术的研究进展[A];工程力学学术研讨会论文集[C];2004年
8 唐志平;;冲击相变结构力学和SMA悬臂梁冲击响应特性研究[A];第八届全国冲击动力学学术讨论会会议论文集[C];2007年
9 冉景洪;季辰;刘子强;赵玲;;机翼风洞颤振试验模型的地面振动实验研究[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年
10 张雨烨;阎石;马宁;;基于Preisach理论形状记忆合金电阻-应变滞回模型[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王永军;含形状记忆合金复合结构振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 宋洪涛;GPS接收机抗干扰技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 姜毅;GNSS接收机高性能跟踪与捕获环路算法研究[D];大连海事大学;2010年
4 魏要强;基于空运行激励的数控机床结构实验模态分析新方法[D];华中科技大学;2010年
5 谭林;基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D];华南理工大学;2010年
6 戴金华;既有钢筋混凝土剪力墙结构改造抗震性能研究[D];华南理工大学;2010年
7 刘宏;镇江市水环境安全评价及风险控制研究[D];江苏大学;2010年
8 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
9 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
10 任家福;服务商选择与备件备品库存管理研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜金龙;土地利用变化及其对生态系统服务价值影响研究[D];华中农业大学;2010年
2 田富超;寺河矿西井区3号煤层瓦斯突出预测指标研究[D];河南理工大学;2010年
3 谷守周;GPS/GALILEO完备性算法研究及软件实现[D];山东科技大学;2010年
4 刘鸣;双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析[D];山东科技大学;2010年
5 王丽丽;浙江能源—经济—环境协调发展研究[D];浙江理工大学;2010年
6 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
7 许俊杰;无线通信技术在设备状态监测中的研究与应用[D];郑州大学;2010年
8 余远明;安钢钢渣辅助胶凝性的优化研究[D];郑州大学;2010年
9 夏富友;基于结构检算的公路混凝土旧桥承载力评价方法研究[D];郑州大学;2010年
10 刘德;基于GIS的桥梁结构健康监测与管理系统[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 薛志宏;卫建东;金新平;;GPS在雅砻江卡拉电站滑坡监测中的应用[J];测绘工程;2007年02期
2 肖海威;秦亮军;刘洋;;广州新光大桥变形监测控制网试验[J];测绘工程;2010年05期
3 张波,黄劲松,苏林;利用信噪比削弱GPS多路径效应的研究[J];测绘科学;2003年03期
4 刘根友;一种GPS测定姿态的新方法——具有坐标函数约束的单历元阻尼LAMBDA算法[J];测绘科学;2003年03期
5 邱冬炜,杨松林,苏浩源;大跨径桥梁GPS平面控制网的布测[J];测绘科学;2004年05期
6 宁津生;王正涛;;测绘学科发展综述[J];测绘科学;2006年01期
7 卫建东;;现代变形监测技术的发展现状与展望[J];测绘科学;2007年06期
8 余春平;李广云;卫建东;张皓;;经验模式分解的尺度阈值滤波在变形分析中的应用[J];测绘科学;2008年06期
9 郭英起;黄声享;;高精度GPS定位中多路径影响研究述评[J];测绘科学;2009年03期
10 刁建鹏;梁光胜;;地面雷达的位移监测试验研究[J];测绘科学;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 薛志宏;楼益栋;易文婷;董洋洋;;一种短基线双频观测值模糊度实时解算方法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨力;大气对GPS测量影响的理论与研究[D];解放军信息工程大学;2001年
2 何海波;高精度GPS动态测量及质量控制[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
3 陈树新;GPS整周模糊度动态确定的算法及性能研究[D];西北工业大学;2002年
4 杨铁军;GPS实时姿态测量技术与多径误差研究[D];电子科技大学;2003年
5 王仁谦;GPS动态定位的理论研究[D];中南大学;2004年
6 兰孝奇;GPS精密变形监测数据处理方法及其应用研究[D];河海大学;2005年
7 伍岳;第二代导航卫星系统多频数据处理理论及应用[D];武汉大学;2005年
8 文鸿雁;基于小波理论的变形分析模型研究[D];武汉大学;2004年
9 孙曼;光纤Bragg光栅传感技术用于工程结构安全监测的研究[D];四川大学;2005年
10 邵剑文;海底管道的健康监测系统与评估研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭亚;振动信号处理中的小波基选择研究[D];合肥工业大学;2003年
2 肖诗轶;结构健康智能监测系统集成研究[D];武汉理工大学;2004年
3 杜秋姣;基于虚拟仪器的高速数据采集系统的研究[D];华中科技大学;2004年
4 张彬斌;基于LabVIEW的喷嘴性能参数检测系统[D];哈尔滨理工大学;2005年
5 刘恩斌;输油管道泄漏检测技术研究[D];西南石油学院;2005年
6 李萍;卫星定位数据的处理与分析[D];西安电子科技大学;2006年
7 富珍;统计过程控制(SPC)技术在质量管理中的应用研究及实现[D];武汉理工大学;2006年
8 杨培军;基于GPS的大跨度桥梁健康监测系统研究[D];西南交通大学;2006年
9 刘海兵;基于小波分析的梁桥结构损伤识别研究[D];大连理工大学;2006年
10 杨艳锋;GPS定位技术在变形监测中的应用[D];昆明理工大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 向民志;薛志宏;孙现申;刘兴春;;GPS/COMPASS组合变形测量性能分析[J];全球定位系统;2013年03期
2 刘中华;黄宴委;王惠;;基于以太网的桥梁健康监测系统的软件设计[J];现代电子技术;2009年17期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 朱军华;环境因素作用下的结构损伤检测[D];暨南大学;2011年
2 贾玲玲;桥墩冰激振动响应分析及复合反演研究[D];大连理工大学;2009年
3 严鹏;基于信号理论的桥梁健康监测降噪处理和损伤识别研究[D];西南交通大学;2012年
4 黄俊;水底大直径盾构隧道健康监测系统研究与应用[D];北京交通大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王洽亲;2010上海世博会英国馆结构健康监测研究[D];浙江大学;2011年
2 夏彦君;基于遗传规划算法的布拉格光栅非均匀应变分布重构[D];南京航空航天大学;2009年
3 李纬;基于GPS的桥梁变形监测数据处理与分析[D];湖北工业大学;2010年
4 丁鹏;面向汽车零部件试验的单片机测控系统研究与开发[D];重庆大学;2010年
5 何轩;大型桥梁建设—营运期监测信息相关性分析[D];重庆交通大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 李洪兴;因素空间理论与知识表示的数学框架(Ⅰ)──因素空间的公理化定义与描述架[J];北京师范大学学报(自然科学版);1996年04期
3 喻言,李宏伟,欧进萍;结构监测的无线加速度传感器设计与制作[J];传感技术学报;2004年03期
4 岳建平,席广永;基于小波变换的GPS周跳探测[J];测绘工程;2003年04期
5 过静珺,戴连君,卢云川;虎门大桥GPS(RTK)实时位移监测方法研究[J];测绘通报;2000年12期
6 蔡建忠,张志勇;实时动态定位技术在土地勘测工作中的应用[J];测绘通报;2003年05期
7 韩绍伟;GPS相位观测值的模糊度函数法与最小二乘法的等价性及模糊度函数法的改进[J];测绘学报;1994年04期
8 何海波,杨元喜;GPS动态测量连续周跳检验[J];测绘学报;1999年03期
9 黄丁发,丁晓利,陈永奇,龚涛,熊永良;GPS多路径效应影响与结构振动的小波滤波筛分研究[J];测绘学报;2001年01期
10 黄声享,刘经南,柳响林;小波分析在高层建筑动态监测中的应用[J];测绘学报;2003年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 程庆国;;我国桥梁工程的成就与展望[A];中国土木工程学会第八届年会论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张运良;冰载荷的识别及冰激振动的实验与数值模拟[D];大连理工大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 万小朋,王军强,赵美英;基于模态频率和神经网络的结构损伤检测[J];西北工业大学学报;2003年02期
2 孙艾薇;郭少华;;土木工程结构健康监测中的压电传感技术研究[J];四川建筑;2010年06期
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5 杨国安;盖会明;;海洋平台结构健康监测新方法研究[J];中国海洋平台;2007年03期
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7 周雪芳,樊冰;光纤光栅用于混凝土结构监测的研究[J];杭州电子科技大学学报;2005年03期
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9 刘毅;李爱群;费庆国;丁幼亮;;一种利用时间序列分析的特征提取与损伤预警方法(英文)[J];Journal of Southeast University;2007年01期
10 姜明顺;隋青美;;基于ARM的新型光纤智能监控系统[J];仪表技术与传感器;2008年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈伟球;严蔚;;结构健康监测的机电阻抗法-理论及实验研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
2 戚兆臣;;国内特大型桥梁结构健康监测系统的现状与发展趋势[A];中国公路学会桥梁和结构工程分会2004年全国桥梁学术会议论文集[C];2004年
3 葛捷;;应用于结构健康监测的分布式光纤传感技术[A];第一届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2004年
4 孙智;张志成;;基于小波变换的混凝土结构损伤监测[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
5 朱宏平;余璟;张俊兵;;结构损伤动力检测与健康监测研究现状与展望[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
6 刘正光;黄启远;陈伟儿;文景良;;悬吊体系桥梁的结构健康监测和评估[A];工程安全及耐久性——中国土木工程学会第九届年会论文集[C];2000年
7 杨波;彭俊毅;;光纤光栅传感器在现代大型飞机中的应用探讨[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
8 袁慎芳;梁大开;石立华;赵霞;吴键;;分布式结构健康监测技术及功能验证[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
9 周晋宇;董聪;夏开全;;基于ZigBee无线网络技术的结构健康监测系统[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2008年
10 孟松鹤;杜善义;韩杰才;;热防护系统及材料的研究进展[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 记者 刘晓星 刘旦 通讯员 陈伟秋 吴博智;2009年广州再攀新高[N];广州日报;2009年
2 本报记者 李敏 通讯员 杨文隽;筑广州新高 览环球视野[N];亚太经济时报;2009年
3 本报记者 马文方;智能材料:21世纪竞争的关键所在[N];中国计算机报;2010年
4 记者 康行远 通讯员 冯微红;杭州湾跨海大桥昨正式运营[N];嘉兴日报;2011年
5 本报记者 田翔;桥梁健康监测争议中走向前台[N];中国交通报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高占凤;大型结构健康监测中信息获取及处理的智能化研究[D];北京交通大学;2010年
2 邱自学;SMA传感、驱动性能及其结构健康监测技术研究[D];南京理工大学;2002年
3 王强;Lamb波时间反转方法及其在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 刘建;基于含金属芯压电纤维与Lamb波的结构健康监测技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 蒋济同;海洋平台的模态参数识别与损伤诊断研究[D];中国海洋大学;2003年
6 宫亚峰;城市立交桥梁健康监测理论与实践技术研究[D];吉林大学;2010年
7 梁栋;面向结构健康监测的多主体协作融合方法研究[D];南京航空航天大学;2012年
8 喻言;结构健康监测的无线传感器及其网络系统[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 胥保春;HHT理论及其在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2012年
10 周耀;地铁车站结构健康监测研究[D];北京交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏平;疲劳寿命计在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2004年
2 王洽亲;2010上海世博会英国馆结构健康监测研究[D];浙江大学;2011年
3 涂成力;结构健康监测的物联网特征与云计算的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
4 朱清;大型桥梁结构健康监测技术[D];天津大学;2012年
5 张志军;结构健康监测中的数据采集处理系统硬件设计[D];天津大学;2012年
6 马莎莎;高层建筑结构健康监测中传感器优化布置研究[D];合肥工业大学;2012年
7 陈亮;结构健康监测物联网系统的云计算应用研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
8 丁华平;基于无线传感器网络的泰州长江公路大桥结构健康监测研究[D];南京大学;2011年
9 叶婷;飞机起落架300M钢材料典型结构的健康监测研究[D];南京航空航天大学;2012年
10 伍水平;自然激励下结构健康监测信号处理方法研究[D];昆明理工大学;2009年
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