[发明专利]一种桥梁振动监测数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，具体是一种桥梁振动监测数据处理方法。

背景技术

目前，对桥梁结构的监测采用GNSS进行结构动态变形监测，但是多方面因素引起测量误差。GNSS短基线双差解算过程中，虽然对流层和电离层延迟产生的误差已被削弱，但是有些误差不能被削弱，如多路径误差、随机噪声，影响了结构实际振动信息的提取。多路径误差主要分布在0～0.2Hz频带，随机噪声分布在较宽频带，但能量较低。在目前GNSS数据处理方法中，能识别出厘米级桥梁结构动态位移，然而中小型桥梁结构振动幅度只有数毫米，目前的数据处理方法很难识别此类振动位移。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除大部分随机噪声、测量更准确的桥梁振动监测数据处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种桥梁振动监测数据处理方法，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，这两组信号表示为：

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。

作为本发明进一步的方案：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)