【摘 要】
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目前,大型工程持续飞速发展,我国在土木、生物、科技等各个领域取得了骄人的成绩。大型复杂结构不断涌现,带来的安全问题引人注目,结构物的健康监测也被提升到重要层面。全球导航卫星系统具有高精度、不受气候及通视条件限制、能够直接获取三维坐标等优点,已较为广泛的应用在桥梁、高层建筑、海洋平台等土木工程领域。然而,该技术数据采样频率较低,并且通常易受多路径效应、周跳、信号中断等因素的影响,在实际复杂应用场景中
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目前,大型工程持续飞速发展,我国在土木、生物、科技等各个领域取得了骄人的成绩。大型复杂结构不断涌现,带来的安全问题引人注目,结构物的健康监测也被提升到重要层面。全球导航卫星系统具有高精度、不受气候及通视条件限制、能够直接获取三维坐标等优点,已较为广泛的应用在桥梁、高层建筑、海洋平台等土木工程领域。然而,该技术数据采样频率较低,并且通常易受多路径效应、周跳、信号中断等因素的影响,在实际复杂应用场景中难以满足监测要求。针对单一传感器的不足,本文引入加速度计,以更准确的获得结构振动特性。利用基于CEEMDAN的混合滤波方法,识别结构振动中的高频分量和低频分量,重构结构整体动态位移。同时,利用快速傅立叶变换（FFT）与希尔伯特-黄变换（HHT）两种分析方法对风、车辆荷载等情况下的结构振动频率进行提取。通过实际工程案例,验证了二者融合监测应用于结构振动分析的适用性。本文主要工作如下:（1）在总结GNSS测量定位原理的基础上,深入分析了GNSS变形监测动态数据的误差来源及其改正方法,研究了主要误差来源的多路径效应频谱特性以及消除方法。（2）基于GNSS变形监测数据滤波的动态性和实时性需求,研究了数据滤波方法,对比分析了EMD及其改正算法EEMD、CEEMDAN的数据处理流程,以及模态混叠改进结果。通过尺度标准化模量累积均值的计算,提取GNSS变形数据中与环境相关的趋势项。（3）研究了GNSS/加速度计融合振动监测模型,主要包括频率提取及位移重构两个方面内容。对比分析了FFT和HHT两种时频分析方法,提出频率提取技术方案。通过黄花城水长城实测数据,分析了风荷载、车辆荷载下结构振动响应。得出长城本体在风荷载影响下东方向、北方向和垂直方向上的振动频率分别为0.498Hz、0.1953Hz以及0.4297Hz,车辆通行时提取的振动频率为3.711Hz。（4）利用CEEMDAN的混合滤波方法提取GNSS低频动态位移,加速度计重构结构高频动态位移,从而构成结构整体动态位移。通过模拟振动仿真平台实验,可以准确识别振动频率1.5Hz以及振动幅值50mm。（5）以海上钻井平台的实际应用为例,利用GNSS/加速度计融合振动监测模型,对实测数据进行处理与分析。提取了两次碰撞事件北方向振动频率分别为1.477Hz、1.483Hz;风荷载情况下北方向振动频率0.0177Hz,东方向振动频率0.03296Hz。同时,重构了结构整体动态位移。
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