高铁变形分析中自适应Kalman滤波算法应用研究

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1、第40卷，第1期公路工程Vo1．40。No．12015年2月HighwayEngineeringFeb．，2015高铁变形分析中自适应Kalman滤波算法应用研究袁明月。，文鸿雁。，聂光裕一，高红·(1．桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心，广西桂林541004；2．桂林理工大学测绘地理信息学院，广西桂林541004；3．广西空间信息与测绘重点实验室，广西桂林541004)[摘要】针对Kalman滤波由于模型误差引起发散的问题，介绍了一种新的基于指数加权衰减记忆自适应Kalman滤波。基于MATLAB编程实现模型的建立并运用该模型对高速铁路沉降变形进行

2、分析与预测，通过工程实例验证了自适应Kalman滤波抑制滤波发散的有效性。[关键词]Kalman滤波；自适应Kalman滤波；高铁沉降变形；变形预测[中图分类号]U416．1[文献标识码]A[文章编号】1674—0610(2015)01—0055—04TheAppliedResearchofAdaptiveKalmanFilteringAlgorithminHigh—speedRailwaySettlementDeformationAnalysisYUANMingyue'，WENHongyan，，NIEGuangyu，。，GAOHong，，(1．Guan

3、gxiKeyLaboratoryofSpatialInformationandGeomatics，Guilin，Guangxi541004，China；2．CollegeofGeomaticsandGeoinformation，GuilinUniversityofTechnology，Guilin，Guangxi541004，China；3．GuangxiScientificExperimentCenterofMining，MetallurgyandEnvironment。，GuilinUni·versityofTechnology，Guilin，Gua

4、ngxi541004，China)[Abstract]ThispaperintroducesanewadaptiveKalmanfilterbasedonexponentially—weightedfa—dingmemory，aimingattheproblemofKalmanfilterdivergencecausedbymodelerror．ThispaperusesMATLABprogrammingtoestablishmodelstoanalyzeandpredictthesettlementdeformationofhigh-speedrail

5、way，throughtheengineeringexamplesshowthatthisalgorithmisefective．[Keywords]kalmanfilter；adaptivekalmanfilter；settlementdeformationofhigh—speedrailway；deformationprediction数目不断增大，估计值与实际值的偏差越来越大，即1概述产生发散，原因主要有数学模型、噪声统计模型不准随着人类社会的进步和国民经济的发展，工程确以及随着递推过程滤波步数的增加，舍人误差逐建设的进程越来越快，从而对现代工程建

6、筑物的规渐积累。针对由模型误差引起的滤波发散，本文引模、造型、难度提出了更高要求。在高速铁路建设入一种新的对估计误差的一步预测方差阵P中，高速铁路带来的高要求使得变形监测工作的意(k／k一1)指数加权衰减记忆的滤波算法⋯。本文义更加重要。通过定期对建筑物进行沉降观测，掌根据某高铁一监测点实测沉降资料，应用Kalman滤握其变形规律，并合理预测变形大小，以便及时采取波以及自适应Kalman滤波模型进行沉降变形的分适当的预防或善后措施，确保建筑物的安全使用。析与预测，通过实例分析表明，在高速铁路沉降变形建筑物变形预测的方法较多，常用的有回归分析、时分析中应用

7、Kalman滤波以及自适应Kalman滤波模间序列、灰色预测、Kalman滤波、人工神经网络等方型的可行性，且自适应Kalman滤波模型具有较好的法。在Kalman滤波计算中会有一种现象：随着量测滤波与预测精度。【收稿日期】2014—01—15[基金项目】国家自然科学基金项目(41461089)；广西“八桂学者”岗位专项经费资助项目广西空间信息与测绘重点实验室资助课题(桂科能130511402，1207儿5—06)；广西自然科学基金项目(2014GXNSFAA118288)；广西矿冶与环境科学实验中心资助课题(KH2012ZD004)；广西研究生教育创新

8、计划项目(YCSZ2014151，YCSZ2012083)[作者简介】袁明月(1