GPS与加速度计融合桥梁变形信息提取模型研究

韩厚增¹，王坚¹，孟晓林²

1. 中国矿业大学环境与测绘学院国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室2. 诺丁汉大学土木工程学院

摘 要：针对影响高精度全球定位系统(GPS)变形监测的多路径误差和观测噪声,建立基于经验模态分解的系统趋势分离与滤波去噪模型,改正GPS变形序列,构建带有正则化参数的加速度位移重构模型,分析GPS位移本征模态函数分量与加速度重构位移的相关性,通过加速度重构位移高频分量和GPS位移低频分量重构桥梁真实结构响应,达到提取桥梁变形信息的目的.模拟数据分析表明,基于经验模态分解(EMD)的滤波去噪能够有效削弱测量随机误差,不同噪声水平下,加速度重构位移信号均方根误差均小于1 mm,重构位移相似度达到98%以上.利用Wilford悬索桥实测数据进一步验证得出,提出的模型能够提高桥梁位移监测精度及可靠性,最大的桥梁变形达到2cm,提取到桥梁的振动频率为0.16,1.64,2.16及4.51Hz.

关键词：GPS;加速度;位移重构;Tikhonov正则化;经验模态分解;多路径误差;