大型桥梁GPS监测数据的奇异谱分析-论文.pdf

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1、勘察科学技术2014年第4期大型桥梁GPS监测数据的奇异谱分析翟长治岳东杰岳顺(河海大学地球科学与工程学院测绘工程系南京市210098)提要为了从GPS监测序列中有效提取出变形和振动信息，该文采用奇异谱分析的方法，分别对GPS仿真监测序列和苏通大桥的实际监测序列进行了分析。结果表明，奇异谱分析能够有效分离有用信号与噪声，从GPS监测序列获取较高精度的信息。并且能够从有用信号中分解出几个主要的成分序列，而每个主要成分序列对应大桥不同的变形特征，从而为后期变形分析工作提供良好的信息基础。关键词奇异谱苏通大桥安全监测时间序列SingularSp

2、ectrumAnalysisofGPSMonitoringDataonLargeBridgesZhaiChangzhiYueDongjieYueShun(SurveyingandMappingEngineeringDepartment，SchoolofEarthScienceandEngineering，HohaiUniversity)AbstractInordertoextractthedeformationandvibrationinformationsfromtheGPSmonitoringse—quenceeffectively，

3、inthispaper，singularspectrumanalysismethodisappliedtoanalysisGPSsimulatemonitoringsequenceandSutongbridgeactualmonitoringsequences．Theresuhsshowthatthesingularspectrumanalysiscaneffectivelyseparatetheusefulsignalandnoise，anditcanobtainhighaccuracyin-formationsfromtheGPSmo

4、nitoringsequence．Andseveralmajorcomponentsequencescanbedecom-posedfromtheusefulsignalsequence，eachofthemajorcomponentcorrespondstodifferentdeformationcharacteristicsofthebridge，SOasitprovidesgoodinformationbasisforlaterdeformationanalysis．Keywordssingularspectrum；Sutongbr

5、idge；safetymonitoring；timeseries信息进行分析。奇异谱分析(SingularSpectrumA—1引言nalysis简称SSA)是一种广义功率谱分析，不受正弦GPS作为一种全天候、自动化、高精度、高采样波假定的约束，对信号的识别和描述采用时域性的率的高新技术，为大型结构工程的安全监测与分析频率域特征分析方式，具有稳定识别和强化周期信提供了技术基础。但是由于GPS信号受多种误差号的功能J。奇异谱分析能够从监测序列中提取来源的影响，如电离层、多路径效应、接收机误差出主要的变形和振动信息成分，从而能够方便对其等¨，

6、致使GPS监测序列除了包含变形信息外，变形和振动原因进行分析和预测等。本文将采用奇还有各种噪声的干扰。因此，研究从GPS监测数据异谱分析的方法进行GPS仿真数据和对苏通大桥中提取有效的振动和变形信息变得尤为重要。为了的实际监测数据进行分析，以检验奇异谱分析在分析结构的振动和变形信息，人们通常采用滤波和GPS监测数据序列分析中的作用。谱估计的方法，如Vondrak滤波、卡尔曼滤波和现代2奇异谱分析的原理谱估计等。但是上述分析方法都只是在频率域对信SSA是Karhuuen—Loeve分解理论的发展与应号进行分析，主要是分离各种误差项，以提高G

7、PS用。实质上是一种变形的经验正交展开，或主成分监测精度，无法从时间域和空间域上对变形和振动分析。通常的经验正交展开或主成分分析是对空间作者简介：翟长治(1991一)，男，本科，测绘工程专业。离散场的序列展开。而SSA是在数学上将EOF应收稿日期：2013—07—122014年第4期勘察科学技术21／CLC／C，LC／L'M)))r用于时间滞后排列的相空间中。SSA的分析对象是-一2口一≤≤Ⅳ一+1I一维的时间序列。将时间序列，，，⋯中心、，化处理之后，时迟地排列得到C／C／C／LC／L÷骞。一，t≤≤一)，)，)，r尬一2口Ⅳ。肌2、，

8、≤Ⅳ=：+埘／C，C／C；．一(7)210所有重建成分(Reco、n，str、u，cte、d，Components，RC)M式中，J7、r为序列长度，为嵌入维数。经过大量实践．一．一．一；／C