GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)失真分析與異常識別方法研究.pdf

1、GPS監(jiān)測技術(shù)以其全天候、全自動、高效快速和高精度等特點，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于多種大型結(jié)構(gòu)的安全性監(jiān)測中。GPS信號作為一種功率很小的微弱信號，在其傳播過程中易受到各種外界因素的干擾如多路徑效應(yīng)、整周跳變現(xiàn)象等。這些干擾源會引起相當(dāng)比例數(shù)據(jù)的異常和失真，致使結(jié)構(gòu)性態(tài)識別與故障診斷結(jié)果頻頻出現(xiàn)誤/漏警現(xiàn)象，因此，無論是在信息獲取階段還是在安全評價環(huán)節(jié)，為了獲取更為準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，GPS監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)失真與變異問題都應(yīng)引起高度重視。針對G

2、PS異常失真數(shù)據(jù)的檢驗和識別的問題，本論文主要進行了以下幾個方面的理論和試驗的研究。
　　(1)系統(tǒng)總結(jié)了GPS定位技術(shù)的相關(guān)理論，詳細介紹了GPS定位中的誤差分類。針對不同的誤差項給出相應(yīng)地削弱方法，以期減少在GPS監(jiān)測中由于測量誤差而造成的數(shù)據(jù)失真和異常。
　　(2)完成了基于GPS技術(shù)的大連北大橋動態(tài)監(jiān)測?；贏NSYS軟件建立的大橋的有限元模型，獲取大橋自振頻率和振型，為GPS流動站的布置提供參考。最后利用GrafN

3、av/Net軟件完成了流動站坐標(biāo)的動態(tài)解算，獲得了大橋的實時動態(tài)位移。
　　(3)提出了基于控制圖的GPS異常監(jiān)測數(shù)據(jù)檢驗方法。構(gòu)建了休哈特和累積和（Cumlative Sum，簡稱CUSUM）兩種控制圖，給出了對應(yīng)的異常預(yù)警模型。針對GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布的問題，提出了利用累積分布函數(shù)的核密度估計將其轉(zhuǎn)化為Q統(tǒng)計量，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了基于Q統(tǒng)計量的控制圖應(yīng)用于GPS異常數(shù)據(jù)的檢驗中。將兩種控制圖應(yīng)用于GPS仿真和實測數(shù)據(jù)中

4、，結(jié)果表明休哈特控制圖能夠檢測出3倍標(biāo)準(zhǔn)差以上的大偏移，但是缺少小偏移檢驗?zāi)芰?。CUSUM控制圖能夠檢測出3倍標(biāo)準(zhǔn)差以下的連續(xù)小偏移，最小可達0.5倍的標(biāo)準(zhǔn)差，但是隨著偏移的增大CUSUM控制圖的誤判范圍在增加。實際應(yīng)用中可以根據(jù)需要，選擇不同的控制圖進行異常數(shù)據(jù)的判別。
　　(4)提出了一種基于關(guān)聯(lián)負選擇的分步識別算法用于GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)的異常檢驗。首先構(gòu)建GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)模型，通過設(shè)定預(yù)警控制限對異常數(shù)據(jù)快速初步判定，然后再