[发明专利]一种桥梁振动监测数据处理方法

权利要求书

1.一种桥梁振动监测数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、通过北斗桥梁监测数据采集系统，每个监测点使用两台北斗接收机，北斗接收机通过北斗信号分线器与同一北斗天线连接，同步采集相同时间段相同测点的桥梁振动信号，其中一台北斗接收机以传统RTK模式解算监测数据S_a；另一台北斗接收机以NRTK模式解算监测数据S_m，两台北斗接收机亦同时采集原始信号，解算各自的PPK数据(S_b，S_n)；因此每个监测点获得4组监测数据(S_a，S_b，S_m，S_n)；

二、选取其中的两组监测数据(S_a，S_b)，忽略次要误差，这两组监测数据表示为：

S_a=M_a(n)+V_a(n)+N_a(n)

S_b=M_b(n)+V_b(n)+N_b(n)

式中n表示数据长度；M_a(n)和M_b(n)表示各自信号的多路径误差；V_a(n)和V_b(n)表示各自信号的桥梁实际振动信息；N_a(n)和N_b(n)表示各自信号的随机噪声；

利用它们的强相关性，识别桥梁的实际振动位移；

三、采用三种滤波方案(A，B，C)，对监测数据执行步骤二的滤波处理操作，识别各自的实际振动位移(A₁，B_l，C₁)；其中三种滤波方案是从监测数据(S_a，S_b，S_m，S_n)中选取不同的两组监测数据分别作为切比雪夫高通滤波器的输入信号和参考信号；取A₁、B₁、C₁的平均值作为桥梁振动位移监测结果。

2.根据权利要求1所述的桥梁振动监测数据处理方法，其特征在于，步骤二中，识别桥梁的实际振动位移的步骤如下：

（1）设计切比雪夫高通滤波器消除多路径误差，即M_a(n)和M_b(n)；根据理论计算选择合适的通带频率设计切比雪夫高通滤波器，分离长周期和短周期振动信号，采用此切比雪夫高通滤波器处理监测数据(S_a，S_b)，获得消除多路径误差M_a(n)和多路径误差M_b(n)后的信号x(n)、信号d(n)：

x(n)=V_a(n)+N_a(n)

d(n)=V_b(n)+N_b(n)

（2）设计自适应滤波器削弱信号中的随机噪声，即N_a(n)和N_b(n)；信号x(n)、信号d(n)中都包含桥梁实际振动成分和随机噪声；V_a(n)和V_b(n)代表相同时段相同监测点的桥梁实际振动成分，故认为：

V_a(n)=V_b(n)

利用随机噪声N_a(n)和随机噪声N_b(n)的弱相关性，设计自适应滤波器来削弱随机噪声，获得降噪后的桥梁振动位移；信号x(n)作为自适应滤波器输入信号，d(n)作为自适应滤波器的参考信号，滤波器输出数据y(n)即为桥梁实际振动信号V_a(n)：

V_a(n)=y(n)

其中N表示自适应滤波器长度；ω(n)为滤波器系数，表示自适应滤波算法权重；

估算误差e(n)：

e(n)=d(n)-y(n)

推算出：

N_b(n)=e(n)

采用上述数据处理方法，从两组同步监测的北斗信号中识别桥梁的实际振动位移V_a(n)。

3.根据权利要求2所述的桥梁振动监测数据处理方法，其特征在于，长周期信号中包含多路径误差和结构准静态位移，短周期信号中包含随机噪声和结构实际振动成分。