1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯題 目 測(cè)量機(jī)器人在隧道監(jiān)控 量測(cè)中的應(yīng)用 學(xué) 院 土木建筑學(xué)院 專 業(yè) 測(cè)繪工程 班 級(jí) 2013級(jí)2班 學(xué) 生 林 善 志 指導(dǎo)教師 潘 國 兵 重慶交通大學(xué) 2013 年5月基于全球定位系統(tǒng)監(jiān)控高層建筑的動(dòng)態(tài)響應(yīng)t. kijewski-correa, m.asce; a. kareem, m.asce; and m. kochly, s.m.asce摘要：長期以來，土木工程界都需要精確的全球位移測(cè)量方法用于工程建設(shè)和結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測(cè)。隨著可用的跟蹤采樣率和分辨率的快速進(jìn)步，全球定位系統(tǒng)gps為這一挑戰(zhàn)提供了一個(gè)答案。然而，在全面應(yīng)用前，作為一種較新的動(dòng)態(tài)傳感技術(shù)，g

2、ps性能必須進(jìn)行徹底的驗(yàn)證。本文詳細(xì)介紹了實(shí)現(xiàn)這一目的的一個(gè)實(shí)驗(yàn)程序，記錄了一個(gè)背景噪聲和動(dòng)態(tài)跟蹤能力的高精度gps性能，同時(shí)提供了符合要求全面跟蹤的位置精度。鑒于研究中觀測(cè)到的性能，提供了全面部署的注意事項(xiàng)，并對(duì)芝加哥的一個(gè)高層建筑的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)全面監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)進(jìn)行評(píng)估。doi：10.1061/ asce 0733-9445 2006 132:8 1242數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵字：位移；測(cè)量；結(jié)構(gòu)可靠性；全球定位系統(tǒng)；高層建筑；動(dòng)態(tài)響應(yīng).測(cè)區(qū)簡介隨著土木工程項(xiàng)目的復(fù)雜性和成本越來越多，工程項(xiàng)目要確保投資獲得重大利益，需要在以下兩方面著力落實(shí)，第一是在工程的安全運(yùn)行和維護(hù)下，確保使用壽命長；第二是要與現(xiàn)代設(shè)計(jì)

3、實(shí)踐的高效率相結(jié)合。滿足這兩方面要求，可以借助儀器和結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的功能和方法，無論是在全球范圍內(nèi)，利用遙感觀測(cè)，還是在一個(gè)地方利用應(yīng)變傳感元件的水平。然而，雖然通過建立全球響應(yīng)感應(yīng)器監(jiān)測(cè)，也只能提供諧振響應(yīng)指示和未能捕捉靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)行為。在安全監(jiān)測(cè)、靜態(tài)變形，是否由于沉降的背景下，熱膨脹，甚至永久性損傷的一些意外事件，它們發(fā)生的幾率還是存在的。特別是，由于使用習(xí)慣的感應(yīng)器，對(duì)于比較高和柔性的建筑結(jié)構(gòu)，這樣的靜態(tài)與準(zhǔn)靜態(tài)響應(yīng)的影響是顯著的，很少觀察到滿量程的。隨后的全球位移傳感方法響應(yīng)這些需求而被開發(fā)。其中的技術(shù)，包括地面定位系統(tǒng)，激光位移傳感器，照片/視頻成像技術(shù)，最近都受到了不同的關(guān)注，但在惡劣

4、大氣中的條件里，有效的運(yùn)用往往還是不可行的，因?yàn)橐獙?shí)行連續(xù)的，無人值守的，長期監(jiān)測(cè)。同時(shí)，軍用級(jí)的全球位置定位系統(tǒng)gps過渡到私營部門并在硬件和軟件的迅速發(fā)展，準(zhǔn)備提供兩個(gè)正交軸和垂直方向?qū)崟r(shí)無人值守，連續(xù)20赫茲亞厘米級(jí)的跟蹤采樣率。gps理論雖然空間不會(huì)允許gps的粗放式的發(fā)展（讀者可以參考更詳細(xì)的信息，其中，可了解科雷亞1993年，2003在seeber中所提到的一些研究），一些基本的傳感哲學(xué)要素突出了主要的誤差來源。國防部確立了gps衛(wèi)星陣列，旨在提供一個(gè)至少4-5衛(wèi)星在地平線上的任何位置在任何時(shí)候都至少有15的6個(gè)軌道平面，雖然被組織成6-8顆衛(wèi)星通常gps衛(wèi)星陣列對(duì)于大多數(shù)用戶。g

5、ps位置使用三角測(cè)量的概念，使用已知的計(jì)算位置， 天上的gps衛(wèi)星以確定接收器/天線在地球的位置。 1.每顆衛(wèi)星連續(xù)發(fā)送當(dāng)前的原子鐘保持的時(shí)間，以及其當(dāng)前的位置坐標(biāo)x，y，z，和在其軌道信息路徑，或傾斜范圍內(nèi)的距離si，第i個(gè)衛(wèi)星的未知位置在地球上的x，y，z是在遨游確定移動(dòng)時(shí)，所發(fā)送的電磁信號(hào)的速率29萬公里/秒。此位置（x，y，z）的定義在世界大地測(cè)量系統(tǒng)1984 （wgs84）坐標(biāo)系統(tǒng)，它提供了在笛卡爾坐標(biāo)系的橢球代表地球表面上的位置，fig. 1. gps triangulation concept如在leica（1999a）中的描述。這可以被投射到預(yù)定義的美國每一個(gè)地區(qū)的一個(gè)局部坐標(biāo)

6、系統(tǒng)。對(duì)于星座nsat衛(wèi)星，一系列的傾斜范圍可以定義為 i=1，2，. (1)經(jīng)過驗(yàn)證，最少將需要三個(gè)衛(wèi)星的已確定的位置的估計(jì)值，但是，這需要非常精確的納秒級(jí)精度的計(jì)時(shí)機(jī)制，精度太高，民用gps接收機(jī)就越昂貴。相反的，不準(zhǔn)確的石英晶體時(shí)鐘被用于確定基于確定未校正的時(shí)間值的基礎(chǔ)上的偽距。考慮到時(shí)鐘不準(zhǔn)確之處，時(shí)間偏差b引入方程1中，其中傾斜的范圍是更換適當(dāng)?shù)膫尉鄏i，導(dǎo)致 i=1，2，. (2)擴(kuò)大至少四個(gè)解決所有的未知系統(tǒng)的衛(wèi)星。還應(yīng)當(dāng)指出的是雖然每顆衛(wèi)星都有其自己的原子時(shí)鐘時(shí)間偏差。可用于所有的時(shí)間偏置是相同的，因?yàn)樗窍鄬?duì)于相同的接收器定義時(shí)鐘。通常情況下，四個(gè)以上的可用衛(wèi)星，一個(gè)超靜定方

7、程組可以利用方程（2）生成，從而獲得更準(zhǔn)確的接收機(jī)位置。gps信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸卻遺留了容易產(chǎn)生各種誤差的問題，可以減緩傳輸速率和引入誤差偽估計(jì)。這些主要是受到電離層和對(duì)流層低層大氣的干擾。電離層與信號(hào)的頻率成比例的速率減慢，可以通過跟蹤兩個(gè)估計(jì)電離層延遲在導(dǎo)航gps載波發(fā)送的信息l-波段頻率1.57542ghz的（l1）和1.22760 ghz（l2）的波段頻率載波上發(fā)送的gps導(dǎo)航信息，通過所謂的雙頻gps單元。對(duì)流層的延遲與當(dāng)?shù)靥鞖獠▌?dòng)的影響，限制了自主的gps接收器的位置精度。然而，通過建立一個(gè)固定的檢查點(diǎn)或參考接收器接收器用于位置跟蹤（稱為流動(dòng)站），這些對(duì)流層折射誤差可以被消除。這就形

8、成了的差分gps（dgps）跟蹤的整體精度成正比流動(dòng)站和基準(zhǔn)之間的基線分離厘米，或甚至毫米的順序的基礎(chǔ)。在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)rtk的配置，這些參考位置的修正，連續(xù)發(fā)送無線電或高速互聯(lián)網(wǎng)鏈接。即使這些改正了， gps的精度跟蹤提高不僅取決于可見衛(wèi)星的數(shù)量位置，還依賴于測(cè)量的后方交會(huì)的方法。位置跟蹤時(shí)使用的衛(wèi)星增強(qiáng)方程式（2）是隔開的，即理想情況下三個(gè)衛(wèi)星間隔120在平面上的第四個(gè)衛(wèi)星直接架空。偏差從這種理想化的配置是通過減少定量精密的dop由gps接收器發(fā)出的標(biāo)記，該波動(dòng)衛(wèi)星星座在一天內(nèi)連續(xù)更改的開銷。例如，位置跟蹤的dop的高精度pdop應(yīng)控制在3以內(nèi)。除了衛(wèi)星的位置跟蹤質(zhì)量的劣化，其他的初始gps跟蹤

9、首要關(guān)注，特別是在城市地區(qū)，如多徑效應(yīng)（1996年克塞爾拉德等人）。該錯(cuò)誤的結(jié)果衛(wèi)星信號(hào)被反射離開的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象，并具有一個(gè)較長的路徑，有些輕微延遲到達(dá)接收機(jī)。它們一并處理的信號(hào)與直接接收到的版本信息，連同線位置估計(jì)的長周期的扭曲重復(fù)自己的每一個(gè)恒星日（23小時(shí)，56分鐘），作為衛(wèi)星重復(fù)它們的軌道。這是由lovse等（1995）首次應(yīng)用gps在他們卡爾加里塔的監(jiān)控高大、柔性組織結(jié)構(gòu)工作， 提供以減輕這種效果的影響，包括扼流環(huán)天線的使用特蘭基亞等。 1994年counselman1999年，離線濾波chen等人的。 2001年，kochly等。和嵌入式接收器算法凡妮（1995年，徠卡1999b

10、）。全面監(jiān)測(cè)建筑物的gps在對(duì)陸地，水壩，橋梁的監(jiān)測(cè)，gps調(diào)查和監(jiān)測(cè)的靜態(tài)中的應(yīng)用和偽靜態(tài)運(yùn)動(dòng)是相當(dāng)廣泛的，并且不被記載在這里。作為這項(xiàng)工作的意圖是在城市中的應(yīng)用區(qū)的監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)突出的技術(shù)，只有那些應(yīng)用程序可以概括。該儀器在中層或者高層建筑，除了這里介紹的應(yīng)用程序，包括2000年在加利福尼亞州切萊比34 - 44層的建筑， 2002年切萊比和三立，短期部署在地王建設(shè)384米，（1997年，陳等人、2001年修筑的中國郭戈），共和國廣場(chǎng)280米，（2003年新加坡brownjohn），和2004年在韓國的park等人建設(shè)的66層建筑。校準(zhǔn)程序上述大規(guī)模部署的gps之前沒有詳細(xì)的校準(zhǔn)研究。然而，

11、由于這項(xiàng)技術(shù)相對(duì)處于起步階段，在2002年筆者展開了大規(guī)模的校準(zhǔn)程序，這里介紹傳感器的記錄功能，建立在早期的驗(yàn)證工作，2000年的切萊比和tamura等人使用柔性梁，2002年，進(jìn)行正弦標(biāo)定螺柱學(xué)習(xí)研究機(jī)械搖動(dòng)器。最近的一些努力，撓性模型park等人已經(jīng)通過脈沖響應(yīng)測(cè)試。 2004年和2005年雙軸運(yùn)動(dòng)模擬器校準(zhǔn)chan等人。同樣，讀者可以參考2002年kijewski和賈巴爾和2003年的kijewski科雷亞更詳細(xì)的介紹校準(zhǔn)程序和gps硬件和軟件設(shè)置。表1 精度等級(jí)為徠卡mc500 dgps的配置動(dòng)態(tài)精度5.00mm+2.00 ppm靜態(tài)精度3.00mm+ 0.50 ppm注：ppm百萬分

12、之一，確定基線的距離除以1,000,000。gps組件在dgps校正程序使用中的組件包括一對(duì)徠卡mc 500雙頻率，12通道的接收器，最大采樣速率為10 hz，再加上國際gps服務(wù)，金陽極氧化扼流圈天線與保護(hù)雷達(dá)天線罩。天線將地平面，4電抗器同心環(huán)，以盡量減少從低海拔的反射多路徑信號(hào)接收。表1列出了徠卡的報(bào)告的dgps系統(tǒng)的硬件的精度水平，如上所述。應(yīng)該指出的是，每一代的gps接收器，跟蹤精度和新的設(shè)計(jì)已經(jīng)有相當(dāng)大的改善，可以使采樣率逾20赫茲。這種進(jìn)步的能力，加上與預(yù)期成本的降低，使本次監(jiān)測(cè)技術(shù)可行性越來越高。雖然gps硬件選擇有充足的rtk功能，由于無線通信的挑戰(zhàn)將及時(shí)禁止，和準(zhǔn)確的驗(yàn)證傳

13、感器的功能，潛在的數(shù)據(jù)丟失。因此，后定位數(shù)據(jù)的情況下，在兩個(gè)處理方案參考站和流動(dòng)站裝置被直接記錄到96 mb個(gè)人電腦pc卡和接收器環(huán)形緩沖區(qū)，然后轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場(chǎng)的筆記本電腦上運(yùn)行徠卡v.4.2軟件，提供必要的遠(yuǎn)程控制，通信門戶。 2.基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)來自參考文件和流動(dòng)在現(xiàn)場(chǎng)的電腦，然后可以通過電話或下載以太網(wǎng)到現(xiàn)場(chǎng)后處理pc運(yùn)行徠卡ski-pro軟件，以確定最終的位置估計(jì)為流動(dòng)站關(guān)閉線。此配置還允許用戶在不斷變化的靈活性設(shè)置各種后處理參數(shù)，例如，電離層模型，隨機(jī)模型和對(duì)流層模型，如果數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)處理，不能設(shè)置重新審視。 ski-pro的輸出，通過全球wgs84坐標(biāo)系橫軸墨卡托投影，然后轉(zhuǎn)換成一個(gè)局部坐標(biāo)系

14、統(tǒng)（徠卡1999a）的，允許位移從南北（ns）和東西（ew）組件。后處理協(xié)議還包括第二階切比雪夫低通濾波去除高頻從所記錄的數(shù)據(jù)中的噪聲。一個(gè)apc備用電池500 va，不間斷電源也被加入到支持系統(tǒng)溫度在臨時(shí)的功率損耗。還請(qǐng)注意在圖. 2配備lmr 400同軸電纜連接的gps接收機(jī)和天線線路防雷接地氣膠囊（huber + suhner 3402.17.k）。測(cè)試配置為了識(shí)別可能的最佳性能的系統(tǒng)，在空曠的位置進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)試。有足夠自由從多路徑誤差的潛在來源和障礙物，可能會(huì)阻止從海拔較低的衛(wèi)星視圖。進(jìn)行了一系列的測(cè)試來驗(yàn)證gps性能，通過靜態(tài)背景噪聲和精度定量動(dòng)態(tài)測(cè)試，流動(dòng)站天線的位移由便攜式運(yùn)動(dòng)模擬

15、器模擬。 gps天線安裝在木制平臺(tái)上，以避免在測(cè)試過程中的堵塞，由2.5米基線分離，并分別面向，圖2 gps的組件配置示意圖所以模擬器的運(yùn)動(dòng)將沿南北方向，如圖圖3。在此測(cè)試程序中，擰緊物理旋轉(zhuǎn)的球，驅(qū)動(dòng)位移控制運(yùn)動(dòng)模擬器視為天線/安裝組件的實(shí)際位移，在10 hz流動(dòng)站gps單元被跟蹤。每一天的測(cè)試前，自建立一個(gè)基線調(diào)查條件，每個(gè)接收器被設(shè)置為進(jìn)行了約40次測(cè)試使用動(dòng)態(tài)跟蹤能力，背景調(diào)查噪音，影響線浪涌保護(hù)，安裝的影響和動(dòng)態(tài)和方向修正不符合與真北（表2）。科雷亞（2003）提出，雖然充滿細(xì)節(jié)，所有這些測(cè)試都無濟(jì)于事，只有前兩個(gè)測(cè)試系列本文所討論的。在這些試驗(yàn)中，n-s的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沿軸被定義為n和那

16、些沿ew軸被定義為e。圖3.基準(zhǔn)站和流動(dòng)站天線方向的校準(zhǔn)測(cè)試示意圖表2 進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)試總結(jié)測(cè)試說明用途測(cè)試項(xiàng)目描述用途1a-d靜態(tài)背景噪聲，影響dop2a-w正弦波：0.53.0厘米，0.11赫茲在不同的振幅，頻率跟蹤能力3a正弦能夠跟蹤復(fù)雜的信號(hào)3b隨機(jī)噪聲能夠跟蹤復(fù)雜的信號(hào)3c-f模擬結(jié)構(gòu)響應(yīng)能夠跟蹤實(shí)際的建筑運(yùn)動(dòng)4a-c靜氣膠囊確定的行氣膠囊的影響5正弦波：2.0厘米，0.2赫茲驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換6a-b靜態(tài)確定天線安裝動(dòng)力學(xué)的影響通過靜態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證背景噪聲靜力試驗(yàn)保持固定運(yùn)動(dòng)模擬器進(jìn)行量化中的背景噪聲的系統(tǒng)，即水平運(yùn)動(dòng)時(shí)錯(cuò)誤檢測(cè)流動(dòng)站是靜止一段時(shí)間的。全天進(jìn)行這些測(cè)試， dop的背景噪音也

17、可以進(jìn)行調(diào)查。如圖.4所示，測(cè)試1a和1d展示了經(jīng)典的圓形的形狀，表示在兩個(gè)方向上的等效的精度水平。1b和1c測(cè)試表明橢圓形的偏見導(dǎo)致從低頻的gps數(shù)據(jù)中的趨勢(shì)。這些數(shù)字也由制造商在顯示標(biāo)準(zhǔn)偏差預(yù)測(cè)相比那些在測(cè)試中觀察到的，即使是在嘈雜的三個(gè)試驗(yàn)1c所示，背景噪音的rms精度限制內(nèi)定義的標(biāo)準(zhǔn)偏差制造商。在除了這些靜態(tài)試驗(yàn)，在所有其他的測(cè)試。表2中列出了所有其他的測(cè)試，沿對(duì)ew軸的運(yùn)動(dòng)基本上是靜態(tài)給定的方向的單軸運(yùn)動(dòng)模擬器。在表3中總結(jié)了背景噪聲電平沿的ew軸的平均統(tǒng)計(jì)特性的確認(rèn)單元的性能始終超過整個(gè)測(cè)試程序的制造商的期望。光譜和概率性質(zhì)被設(shè)置在圖的背景噪聲的一個(gè)例子。 5，確認(rèn)一般寬帶特性與g

18、ps的背景噪音的證據(jù)低頻趨勢(shì)如前所述。背景噪聲的概率密度函數(shù)揭示了非高斯的的性質(zhì)，盡管它可以表明，在尾部區(qū)域，高斯伊恩分布的傳播提供了一個(gè)保守的措施的背景噪聲，捕捉大部分的后臺(tái)在99.7的置信區(qū)間內(nèi)的噪聲（見表4）。由于這兩種極端是最相關(guān)的gp的性能，它可以假定高斯描述提供了一種保守略去背景噪音模型。如這里介紹的背景噪音水平研究，是很容易量化觀察“靜態(tài)”gps的回應(yīng)。不幸的是，在全面部署，議案圖4.靜態(tài)測(cè)試和觀察到的rms之間的比較結(jié)果排量（內(nèi)盒）和制造商的預(yù)測(cè)（外包裝盒）表3 從校準(zhǔn)測(cè)試2和3中靜態(tài)元器件性能e的概要范圍0.71 cm平均值0.00 cmrms0.22 cm一般雙向軸向，不留

19、靜態(tài)響應(yīng)分量量化噪聲電平。然而，在后處理中定位，gps的準(zhǔn)確度測(cè)量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算顯示配售的北風(fēng)的n和東風(fēng)方向在每一個(gè)時(shí)代的。請(qǐng)注意，在靜態(tài)測(cè)試的情況下，它表明，使用保守的假設(shè)的一個(gè)高斯分布中，超過99的背景噪聲下降三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之內(nèi)。現(xiàn)建議使用標(biāo)準(zhǔn)差的位置估計(jì)n和e提供在每個(gè)劃時(shí)代在估計(jì)的rms背景噪音的代替，以提供一種隨時(shí)間變化的傳感器的精度估計(jì)在滿刻度。為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)的適當(dāng)性，kijewski科雷亞2003年相比rms的運(yùn)行背景這些標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的平均每個(gè)測(cè)試的噪聲gps解決方案的n和e的偏離。作者進(jìn)一步驗(yàn)證，n和e上的運(yùn)動(dòng)不依賴經(jīng)歷了由gps和體現(xiàn)光譜和統(tǒng)計(jì)相似的靜態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。總結(jié)了選擇表5中的靜態(tài)

20、測(cè)試，gps位置的標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)提供了一個(gè)合理的近似的rms靜態(tài)測(cè)試中觀察到地面的噪音水平。由于n和e可在每個(gè)劃時(shí)代這項(xiàng)統(tǒng)計(jì)模型中，它們的使用將產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的噪聲閾值的噪聲，稱為由作者作為量化gps估計(jì)的可靠性，根據(jù) (3)量化的可靠性噪音= - 3 t，t 3= n或e的方向取決于被分析。一這些構(gòu)造的閾值比較的背景噪聲水平在靜態(tài)測(cè)試中提供了示范。如圖6試驗(yàn)1a， 2003年在kijewski科雷亞通過使用式制劑比較。在式3中，pqts除了幾個(gè)尖峰，保守的后臺(tái)系統(tǒng)噪聲定義的上限和下限，隨后將要表明，這些閾值可以被用來確定有效的“過簽約噪聲”的比例為系統(tǒng)。表4 對(duì)照百分比99.7th 置信

21、gps與高斯分布的背景噪音測(cè)試項(xiàng)目actualgaussianactualgaussian1a（0.46， 0.40）（-0.47，0.47）（-0.52，0.56）（-0.58，0.58）1b（-0.51，0.51）（-0.56，0.56）（-0.56，0.58）（-0.62，0.62）1c（-0.58，0.59）（-0.62，0.62）（-0.57，0.66）（-9）在動(dòng)態(tài)跟蹤中驗(yàn)證振幅/頻率靈敏度呈現(xiàn)下一個(gè)系列的測(cè)試被設(shè)計(jì)為量化范圍內(nèi)的頻率和振幅，可以成功地使用模擬正弦議案擴(kuò)增通過gps跟蹤性向范圍從0.5最多3厘米與頻率為0.1，0.125，0.15，0.2，1，和2

22、hz。向低頻率信號(hào)的主要焦點(diǎn)是有意的，因?yàn)樗麄儽贿x擇表示的根本擺動(dòng)頻率在建筑物中常見，該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用于監(jiān)控。考慮在振幅和頻率的上限也被限制在運(yùn)動(dòng)模擬器硬件限制。正如前面所討論的，將比較之間由gps測(cè)量的位移和物理位移的運(yùn)動(dòng)模擬器滾珠絲杠。表6列出了運(yùn)動(dòng)模擬器信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和峰值每個(gè)分組中的第二行，并比較這些值到gps測(cè)量位移的每個(gè)分組中的第一行，預(yù)先的結(jié)果為0.1的正弦信號(hào)，1和2 hz。需要注意的是，由于硬件的限制，運(yùn)動(dòng)不能在2 hz的頻率為2和3厘米的振幅正弦波來模擬。估計(jì)中的誤差是在各組中的第三行所示，對(duì)于額外的見解，平均pqt，時(shí)間變式中定義的數(shù)量（3），進(jìn)行比較的峰值位移的表，以形成

23、有效的峰“信號(hào) - 噪聲”的比率。這項(xiàng)措施，是用于確定如果被跟蹤的信號(hào)與系統(tǒng)中的背景噪聲的電平相比，是足夠大的振幅。由于空間不允許跟蹤質(zhì)量要被提供用于所有模擬正弦波進(jìn)行測(cè)試圖形的證據(jù)，選擇的結(jié)果被顯示在圖中的結(jié)果矩陣。 7，全套的結(jié)果是在2003年的科雷亞kijewski。正如預(yù)期的那樣，作為模擬信號(hào)的振幅落在下方的疊加，跟蹤能力減弱。還要注意的是gps的表現(xiàn)出一種高頻失真，可以通過額外的除去低通濾波。盡管對(duì)gps無法捕捉峰值位移重復(fù)精度，rms一旦信號(hào)與噪聲的比例超過200，這大致對(duì)應(yīng)于上述議案，gps位移是完全符合實(shí)際的表在10以內(nèi)位移的rms1厘米。這里提出的調(diào)查結(jié)果和2003年科雷亞在

24、kijewsk進(jìn)一步表明，能夠捕獲峰值改善作為運(yùn)動(dòng)的增加的幅度，實(shí)現(xiàn)一致的錯(cuò)誤的10或更少時(shí)，運(yùn)動(dòng)是2厘米以上。這些結(jié)果表明tamura等人的結(jié)果的一種改進(jìn)。 2002年，誰使用了上一代徠卡mc1000單位。還應(yīng)當(dāng)指出的是dop錯(cuò)誤是有內(nèi)在的波動(dòng)，因?yàn)檫@進(jìn)行的測(cè)試序列，這將也影響質(zhì)量跟蹤。還應(yīng)當(dāng)指出的是所有這些校準(zhǔn)進(jìn)行了研究，持續(xù)時(shí)間短測(cè)試。由于gps構(gòu)建自己的模型來校正大氣電離層延遲，精度提高，更長的數(shù)據(jù)集收集了45分鐘或更多。驗(yàn)證能夠跟蹤現(xiàn)實(shí)建筑運(yùn)動(dòng)雖然進(jìn)行額外的測(cè)試，2003年kijewski - 科雷亞使用隨機(jī)和啁啾的信號(hào)，現(xiàn)在提出最相關(guān)的測(cè)試結(jié)果：gps跟蹤的能力，模擬運(yùn)動(dòng)的一個(gè)自由

25、的多自由度多階振蕩器零均值高斯白噪聲模擬靈活的建筑風(fēng)致動(dòng)態(tài)響應(yīng)。兩棟建筑組被考慮為一個(gè)與基波頻率fn的0.53赫茲和其他的基本頻率為0.12赫茲。臨界阻尼比假定為1的關(guān)鍵。反應(yīng)模擬了一段5分鐘。通過改變系統(tǒng)的輸入，兩個(gè)產(chǎn)生不同響應(yīng)級(jí)別，每個(gè)建筑：0.53hz的系統(tǒng)rms響應(yīng)為0.66和1.12厘米和0.12 hz的系統(tǒng)與rms響應(yīng)為1.01和1.19厘米的結(jié)果，這些測(cè)試是列于表7中使用的類似的格式的于表6。需要注意的是，gps是能夠捕捉到峰值電流和在10的誤差范圍內(nèi)，如預(yù)期的響應(yīng)給定的峰值信號(hào)到噪比超過200。還是系統(tǒng)跟蹤振幅模擬響應(yīng)，由圖可見一斑。 8，它提供了快照為0.12 hz的模擬響應(yīng)

26、。為簡便起見，需要注意的是視覺比較無法提供全部四個(gè)測(cè)試。這個(gè)改進(jìn)的性能的一種解釋是，這些測(cè)試是持續(xù)時(shí)間較長的5分鐘以上的正弦測(cè)試序列30秒。持續(xù)時(shí)間較長的測(cè)試后與大氣的造型和更多的數(shù)據(jù)處理協(xié)議。因此，一般而言，會(huì)產(chǎn)生更高質(zhì)量的結(jié)果。鑒于這些結(jié)果顯示，在較長的監(jiān)測(cè)期間，平均量如標(biāo)準(zhǔn)差，以及峰值措施，很少可精確捕獲的，只要在10之內(nèi)的峰值的信號(hào)振幅是大于兩倍pqt。其結(jié)果是，該技術(shù)似乎是非常適合于跟蹤高大柔性結(jié)構(gòu)的風(fēng)致反應(yīng)。全面部署芝加哥全面監(jiān)測(cè)方案（2002年賈巴爾和kijewski科雷亞）建立系統(tǒng)驗(yàn)證在高樓大廈設(shè)計(jì)中使用的工具和程序，通過比較在

27、現(xiàn)場(chǎng)的響應(yīng)值與預(yù)測(cè)的風(fēng)洞試驗(yàn)和有限元模型。這個(gè)程序的nathaz模型正在由實(shí)驗(yàn)室在notre dame大學(xué)聯(lián)同大學(xué)邊界層風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室加拿大西安大略和斯基德莫爾奧因斯和美林律師事務(wù)所在伊利諾伊州芝加哥，通過這種持續(xù)的監(jiān)測(cè)方案，三個(gè)高大的在芝加哥市的建筑已經(jīng)安裝的數(shù)年的審訊的陣列數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)高靈敏度的力平衡加速度計(jì)和超聲波風(fēng)速計(jì)。在2006年，經(jīng)過kijewski科雷亞等的討論。雖然加速度計(jì)提供了主要的儀器設(shè)備，可以捕捉這些建筑物搖擺和扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)，他們無法提供風(fēng)致響應(yīng)的均值和背景的資料。正是這種潛在的因素，促使原型設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)gps在這項(xiàng)研究中，與計(jì)劃部署的系統(tǒng)的檢測(cè)高層建筑在程序中。請(qǐng)注意，在房屋

28、所有權(quán)的要求，必須保持儀表建筑的身份匿名在這個(gè)時(shí)候。響應(yīng)傳感器陣列，包括gps和感應(yīng)器，如圖9。鑒定參考網(wǎng)址前面校準(zhǔn)所討論的研究，作者進(jìn)行了一項(xiàng)研究，可行的參考網(wǎng)站在芝加哥市中心區(qū)域適宜在達(dá)到毫米級(jí)跟蹤dgps配置。應(yīng)提及的事實(shí)，作為到流動(dòng)站，表1討論的誤差降到最低，排除了使用傳統(tǒng)的參考古跡錨定到地面，因?yàn)樗鼈儗⒈辉谥ゼ痈缡兄行耐耆帘沃車母邔咏ㄖ瑥亩谀軌蚋櫺l(wèi)星傳輸。在這樣的人口密集的城市區(qū)，gps參考站必須經(jīng)常在站成立結(jié)構(gòu)具有足夠的高度，以提供的gps天線充足的高度，但仍接近到流動(dòng)站。這是常見的做法是忽略了低海拔衛(wèi)星，本質(zhì)上是嘈雜的，通過使用掩模的角度15以上在地平線上。因此gps安

29、裝必須的理想候選地點(diǎn)有能見度從15到90度海拔各方一般低于其自己的運(yùn)動(dòng)的gps傳感器的分辨率的極限（見表1）下面的中層建筑。研究者們能夠成功地分離出一個(gè)參考的建筑，位于約0.8英里（1.29公里）監(jiān)測(cè)流動(dòng)站站點(diǎn)，根據(jù)表1中的表達(dá)產(chǎn)生預(yù)期的動(dòng)態(tài)跟蹤精度為7.58毫米。雖然明顯短于它周圍的鄰居，從而在一定的屏蔽問題，所選擇的參考建筑提供了明確的意見，70的象限的天空。圖6.位置質(zhì)量閾值的實(shí)例虛線，試驗(yàn)1a厘米級(jí)gps靜態(tài)位移疊加gps裝置，2002年8月26日所有的電子和屋頂天線與剛性鍍鋅鋼支架被安裝在參考站點(diǎn)，在流動(dòng)站網(wǎng)站以下，天并繼續(xù)手動(dòng)觸發(fā)記錄高風(fēng)的事件的流動(dòng)站結(jié)構(gòu)中的位移。傳感器放置在圖9

30、及電子在圖的配置。如圖2所示，與使用傳統(tǒng)的電話線和本地通信樞紐位于芝加哥市中心（kijewski等。 2003年），該系統(tǒng)被遠(yuǎn)程操作和數(shù)據(jù)是反式承諾要進(jìn)行后處理的分析如前面所述。使用系統(tǒng)之前，可以確定月球車的靜態(tài)撓度，必須建立一個(gè)基線位置。田村（2002年）中所討論的，則處理涉及到重復(fù)觸發(fā)平靜的夜晚，由于風(fēng)的響應(yīng)，最大限度地減少動(dòng)態(tài)，任何高品質(zhì)的熱效應(yīng)下dop條件。在這些條件下記錄的位置然后平均的基線位置的（,），相對(duì)于局部坐標(biāo)系統(tǒng)，所以真差的位移，可以計(jì)算e，n，如圖10所示，2005年kijewski的科雷亞。表6中，摘要的gps跟蹤acccuracy為模擬正弦信號(hào) 圖7.繪制正弦運(yùn)動(dòng)的g

31、ps位移（厘米）的的運(yùn)動(dòng)模擬器位移（厘米）比較，盒裝區(qū)域表示該測(cè)試平均位置質(zhì)量門檻圖8，按照 fn0.12 hz的模擬多自由度系統(tǒng)的gps位移厘米，上面繪制的運(yùn)動(dòng)模擬器排cm滿量程性能驗(yàn)證為了證明充分的gps傳感器的準(zhǔn)確性，規(guī)模比較大的加速度記錄在流動(dòng)站其主要的儀器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，通過進(jìn)行一個(gè)例子論證，現(xiàn)在提出了2003年11月24日一種用于風(fēng)力發(fā)生的事件。在這種情況下，風(fēng)從西北接近西（283-290）接近產(chǎn)生流動(dòng)站的ns軸的順風(fēng)向響應(yīng)。在密歇根湖（lake michigan）的表面由noaa的風(fēng)記錄儀表臺(tái)為14-16米/秒，估計(jì)屋頂風(fēng)速18.7-21.3米/秒（2005年kochly等）。它帶通

32、濾波器，通過使用占主導(dǎo)地位的比較，這里給出的約束沿南北和東西向軸的基本揮灑反應(yīng)建設(shè)。 gps位移轉(zhuǎn)化為加速度雙差分方法。測(cè)得的比較在滿刻度的gps衍生的加速度加速度設(shè)置在時(shí)域和頻域圖11和傳感器之間的距離，還示出了良好的相關(guān)性于表8中所計(jì)算出的rms加速度肯定。注意額外的規(guī)模比較加速度計(jì)gps已進(jìn)行了討論在2006年kijewski科雷亞等其他風(fēng)事件。2005年kochly和kijewski科雷亞同樣和優(yōu)良的協(xié)議用于捕獲共振響應(yīng)的兩個(gè)傳感器技術(shù)。后者的研究和額外的工作由2005年kochly等。然后擴(kuò)展的評(píng)價(jià)考慮的gps測(cè)得的背景分量和預(yù)測(cè)的風(fēng)洞測(cè)試強(qiáng)調(diào)預(yù)測(cè)反應(yīng)的變異和扭曲措施的多徑效應(yīng)的作用

33、之間的相互關(guān)系。滿量程的位移數(shù)據(jù)在2003年11月24日的總位移分析風(fēng)事件。所討論在2005年kochly等。 和以前在本文中，多徑干擾的問題仍然非常關(guān)注的gps安裝在城市區(qū)。這些殘余誤差源gps監(jiān)控誘導(dǎo)長期扭曲計(jì)算的位移估計(jì)，、圖9.建設(shè)住房gps流動(dòng)站在芝加哥全面監(jiān)測(cè)方案結(jié)合儀器的響應(yīng)示意圖，虛線表示的屋頂安裝，實(shí)線表示安裝在最高的機(jī)械地板圖10.示意性表示定義的相對(duì)位移相對(duì)于在本地坐標(biāo)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)基線可干擾的能力，準(zhǔn)確地確定背景的風(fēng)致響應(yīng)。傳統(tǒng)的帶阻濾波去除2005年kochly等。或基于小波變換的分解2001年chen等人已顯示出一些實(shí)用工具，雖然接收機(jī)硬件和軟件進(jìn)一步發(fā)展，顯示更大的

34、承諾，直接解決消除多徑失真gps位移，然而，過濾在kochly等人（2005）討論的方法。現(xiàn)在被應(yīng)用，從而導(dǎo)致在兩個(gè)在圖所示的二維建筑響應(yīng)圖12。需要注意的是此事件是顯性橫風(fēng)向的位移響應(yīng)用一個(gè)大的共振響應(yīng)沿ns建設(shè)軸，有一個(gè)基本的頻率是40比其順風(fēng)向柔軟對(duì)應(yīng)。相關(guān)的背景下，諧振的，總的響應(yīng)時(shí)間的歷程，和總的功率譜密度響應(yīng)如圖13。正如預(yù)期的那樣，諧振響應(yīng)的ns軸分量是顯著大于的ew由于橫風(fēng)向運(yùn)動(dòng)的主導(dǎo)地位。它也是重要的請(qǐng)?zhí)貏e注意，盡管的ew軸為順風(fēng)向響應(yīng)的方向，這一般會(huì)被預(yù)期有較大的背景響應(yīng)分量，背景成分新界東北堆填區(qū)的橫風(fēng)向響應(yīng)仍然較大，再次由于不成比例剛度沿著這兩個(gè)建筑軸。滿量程的績效評(píng)估

35、在這項(xiàng)研究中的gps對(duì)原型和校準(zhǔn)操作現(xiàn)在幾年中。超過此期間內(nèi)已經(jīng)大范圍評(píng)價(jià)他們。遷入人口密集的城市環(huán)境問題的無線電頻（rf）干擾，和其他噪聲源成為有關(guān)。迄今為止，已經(jīng)由于射頻干擾的跟蹤能力，雖然有時(shí)用于gps位移的解決方法不能令人滿意地實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致位移預(yù)測(cè)的可靠性由于dop水平升高而引起。這是一個(gè)堵塞圖11.變焦之上的gps衍生加速度點(diǎn)綴為2003年11月24日風(fēng)事件，與功率譜密度如下圖所示虛線繪制的加速度計(jì)數(shù)據(jù)圖12. 2003年11月24日二維圖的gps位移在風(fēng)的情況下，平均風(fēng)向箭頭指示衛(wèi)星在較短的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，有時(shí)只有4-5衛(wèi)星視圖中，可能只有比與較高流動(dòng)站，可同時(shí)跟蹤8個(gè)或8個(gè)以上的衛(wèi)星，在

36、一個(gè)給定的時(shí)間。當(dāng)參考網(wǎng)站的星座在進(jìn)一步降低到少于四顆衛(wèi)星，gps位置可以不再被確定通過式（2）和跟蹤，直到重新填充在海拔較高的衛(wèi)星配置有暫時(shí)的損失。退化測(cè)量診斷的根本原因，在滿量程衛(wèi)星虧損和使用pqts的影響表現(xiàn)在kijewski科雷亞和賈巴爾（2003年）。繼續(xù)履行全面部署，可以合理地增強(qiáng)一個(gè)選項(xiàng)只需通過移動(dòng)參考網(wǎng)站屏蔽位置西側(cè)的城市較少，目前正在探討與徠卡。大范圍中觀察到的pqts升高比通過校準(zhǔn)研究，預(yù)期光加長的基線和增加的干擾源（科雷亞和賈巴爾2003），所確定的。雖然這絕不驚人的發(fā)現(xiàn)是，這種情況不需要運(yùn)動(dòng)在幾厘米的順序可靠地跟蹤峰值響應(yīng)。但是很顯然，多徑效應(yīng)的問題仍然是最突出的錯(cuò)誤源

37、在部署gps在城市區(qū)域結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)。它們的影響已被許多研究者，例如，lovse。等（1995），chen等人所指出的。 （2001）kochly等。 （2005年），有上進(jìn)心引進(jìn)一個(gè)新的方案在內(nèi)的一系列控制的多徑測(cè)試來識(shí)別和有效地去除這些系統(tǒng)錯(cuò)誤通過時(shí)間序列的戰(zhàn)略，更好地維護(hù)后臺(tái)響應(yīng)由第一作者（科雷亞等，2004）。結(jié)論本研究討論了使用高精度的全球定位系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)在風(fēng)的作用下的位移的高層建筑，提供的機(jī)會(huì)，以監(jiān)視意味著，從傳感器無法恢復(fù)的風(fēng)致響應(yīng)和背景成分。此前在芝加哥市的一個(gè)gps配對(duì)，作為一個(gè)較大規(guī)模的監(jiān)測(cè)方案的一部分，進(jìn)行了廣泛的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)研究部署。在此校準(zhǔn)程序的情況下，推出新概念的pqts的

38、親韋迪端的用戶的一種手段，以gps測(cè)量中的背景噪聲水平估計(jì)在滿刻度。它表現(xiàn)在rms響應(yīng)的可靠跟蹤的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)測(cè)試時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)有效的峰值信號(hào)與噪聲比，使用這些pqts的計(jì)算，是200以上，一般是對(duì)應(yīng)于1厘米以上的動(dòng)議。同時(shí)，錯(cuò)誤的圖13 2003年11月24日，風(fēng)事件：背景，共振，總位移，總位移功率譜密度在最右邊的gps響應(yīng)校準(zhǔn)程序也表現(xiàn)出在足夠大的振幅，gps的性能是獨(dú)立的凹痕的頻率的運(yùn)動(dòng)，但是，對(duì)于低振幅鉬系統(tǒng)蒸發(fā)散，跟蹤優(yōu)于在較低的頻率，進(jìn)一步激勵(lì)其靈活的土木結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。這進(jìn)一步證明在模擬運(yùn)動(dòng)跟蹤高層建筑風(fēng)的作用下，gps性能產(chǎn)生的跟蹤誤差小于10。然后，在芝加哥，作者討論了全面部署的

39、系統(tǒng)在高層建筑之間的gps在動(dòng)態(tài)響應(yīng)跟蹤和加速度計(jì)顯示了良好的相關(guān)性。鑒于從這項(xiàng)計(jì)劃中的數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析和第二階段多徑檢測(cè)和清除，這項(xiàng)研究肯定的承諾gps作為一個(gè)高度可靠的傳感器，用于監(jiān)控總結(jié)構(gòu)位移，不僅在風(fēng)的作用下，而且還與靜態(tài)位移與結(jié)算，熱膨脹或永久偏移造成的損壞的狀態(tài)。在未來幾年內(nèi)，這潛在的需要只會(huì)提高技術(shù)和硬軟件的進(jìn)步，并通過開展其他國際衛(wèi)星系統(tǒng)和隨著越來越多可用的gps衛(wèi)星，進(jìn)一步到減少dop的錯(cuò)誤。致謝作家對(duì)美國國家科學(xué)基金會(huì)的財(cái)政支持表示感謝，經(jīng)批準(zhǔn)號(hào)：cms00-85109，notre dame大學(xué)。他們還希望項(xiàng)目：西安大略斯基德莫爾奧因斯和美林律師事務(wù)所在芝加哥大學(xué)，以及dae

40、坤權(quán)博士，nathaz博士后研究助理邊界層風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，答謝與其合作人和小姐麗娟王威廉姆斯tiphaine女士，notre dame大學(xué)的研究生。當(dāng)然，這個(gè)項(xiàng)目不會(huì)有可能沒有在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的網(wǎng)站感謝所有參與者的支持和熱情的合作和協(xié)助大廈業(yè)主和管理。還要感謝約翰先生berkebile圣約瑟夫有限公司工業(yè)園部協(xié)助gps校準(zhǔn)和詹姆斯施多威爾先生和他的工作人員在他們的技術(shù)顧問和慷慨的支持徠卡測(cè)量系統(tǒng)這一計(jì)劃。參考文獻(xiàn)1axelrad, p., comp, c. j., and macdoran, p. e.(1996). “snr-based multipath error correction fo

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