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融合GNSS和加速度计监测数据的超高建筑动态特性分析

2019-09-05王亚荣黄声享匡翠林

测绘通报 2019年8期
关键词:振动融合信号

王亚荣,黄声享,匡翠林

(1. 武汉大学测绘学院,湖北 武汉 430079; 2. 地球空间信息技术协同创新中心,湖北 武汉 430079;3. 中南大学地球科学与信息物理学院,湖南 长沙 410083)

超高建筑在运营载荷、强风等外界因素影响下将发生特定频率的振动变形及缓慢的似静态变形[1- 2]。对超高建筑动态特性进行监测,在验证其结构设计参数、评估其安全运营能力等方面具有重要意义[3- 4]。GNSS技术因其具有无需通视,可直接获取三维位移等优点,已经成为高楼风振响应监测的重要手段之一[5]。高楼在高频段的振动信号微弱,由于受到GNSS接收机高频噪声的影响,很难从强噪声背景下的观测信号中提取高楼的弱振动信号[6- 7]。目前,学者已经提出了一些数据滤波方法来提取高楼的振动信号,并取得了较好的信噪分离效果[8- 9]。加速度计可以直接获取高楼的振动加速度数据,具有采样率高、精度高等优点,但是加速度数据通过积分会导致误差积累,且容易产生零漂,无法实现对高楼低频似静态位移的监测[10]。通过融合GNSS和加速度计数据,可以发挥两者的优势。目前,一些学者在GNSS和加速度计融合方面开展了研究,并在工程、地学等应用领域取得了较好效果[10- 12]。

在桥梁,超高建筑等大型结构健康监测领域,一些监测对象同时安装了GNSS接收机和加速度计,虽然取得了一定的监测效果,但是一般都是针对单一GNSS数据或加速度数据进行分析的[9]。为了充分发挥两种传感器的互补优势,本文利用多速率Kalman滤波和RTS(Rauch Tung Striebel)平滑方法,对超高建筑GNSS和加速度计监测数据进行融合处理,并对高楼动态特性进行分析。……

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