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文档简介
1、毕业设计(论文)外文翻译题 目 测量机器人在隧道监控 量测中的应用 学 院 土木建筑学院 专 业 测绘工程 班 级 2013级2班 学 生 林 善 志 指导教师 潘 国 兵 重庆交通大学 2013 年5月基于全球定位系统监控高层建筑的动态响应t. kijewski-correa, m.asce; a. kareem, m.asce; and m. kochly, s.m.asce摘要:长期以来,土木工程界都需要精确的全球位移测量方法用于工程建设和结构的安全监测。随着可用的跟踪采样率和分辨率的快速进步,全球定位系统gps为这一挑战提供了一个答案。然而,在全面应用前,作为一种较新的动态传感技术,g
2、ps性能必须进行彻底的验证。本文详细介绍了实现这一目的的一个实验程序,记录了一个背景噪声和动态跟踪能力的高精度gps性能,同时提供了符合要求全面跟踪的位置精度。鉴于研究中观测到的性能,提供了全面部署的注意事项,并对芝加哥的一个高层建筑的动态运动全面监测项目监测进行评估。doi:10.1061/ asce 0733-9445 2006 132:8 1242数据库关键字:位移;测量;结构可靠性;全球定位系统;高层建筑;动态响应.测区简介随着土木工程项目的复杂性和成本越来越多,工程项目要确保投资获得重大利益,需要在以下两方面着力落实,第一是在工程的安全运行和维护下,确保使用寿命长;第二是要与现代设计
3、实践的高效率相结合。满足这两方面要求,可以借助仪器和结构监测的功能和方法,无论是在全球范围内,利用遥感观测,还是在一个地方利用应变传感元件的水平。然而,虽然通过建立全球响应感应器监测,也只能提供谐振响应指示和未能捕捉静态和准静态行为。在安全监测、静态变形,是否由于沉降的背景下,热膨胀,甚至永久性损伤的一些意外事件,它们发生的几率还是存在的。特别是,由于使用习惯的感应器,对于比较高和柔性的建筑结构,这样的静态与准静态响应的影响是显著的,很少观察到满量程的。随后的全球位移传感方法响应这些需求而被开发。其中的技术,包括地面定位系统,激光位移传感器,照片/视频成像技术,最近都受到了不同的关注,但在恶劣
4、大气中的条件里,有效的运用往往还是不可行的,因为要实行连续的,无人值守的,长期监测。同时,军用级的全球位置定位系统gps过渡到私营部门并在硬件和软件的迅速发展,准备提供两个正交轴和垂直方向实时无人值守,连续20赫兹亚厘米级的跟踪采样率。gps理论虽然空间不会允许gps的粗放式的发展(读者可以参考更详细的信息,其中,可了解科雷亚1993年,2003在seeber中所提到的一些研究),一些基本的传感哲学要素突出了主要的误差来源。国防部确立了gps卫星阵列,旨在提供一个至少4-5卫星在地平线上的任何位置在任何时候都至少有15的6个轨道平面,虽然被组织成6-8颗卫星通常gps卫星阵列对于大多数用户。g
5、ps位置使用三角测量的概念,使用已知的计算位置, 天上的gps卫星以确定接收器/天线在地球的位置。 1.每颗卫星连续发送当前的原子钟保持的时间,以及其当前的位置坐标x,y,z,和在其轨道信息路径,或倾斜范围内的距离si,第i个卫星的未知位置在地球上的x,y,z是在遨游确定移动时,所发送的电磁信号的速率29万公里/秒。此位置(x,y,z)的定义在世界大地测量系统1984 (wgs84)坐标系统,它提供了在笛卡尔坐标系的椭球代表地球表面上的位置,fig. 1. gps triangulation concept如在leica(1999a)中的描述。这可以被投射到预定义的美国每一个地区的一个局部坐标
6、系统。对于星座nsat卫星,一系列的倾斜范围可以定义为 i=1,2,. (1)经过验证,最少将需要三个卫星的已确定的位置的估计值,但是,这需要非常精确的纳秒级精度的计时机制,精度太高,民用gps接收机就越昂贵。相反的,不准确的石英晶体时钟被用于确定基于确定未校正的时间值的基础上的伪距。考虑到时钟不准确之处,时间偏差b引入方程1中,其中倾斜的范围是更换适当的伪距ri,导致 i=1,2,. (2)扩大至少四个解决所有的未知系统的卫星。还应当指出的是虽然每颗卫星都有其自己的原子时钟时间偏差。可用于所有的时间偏置是相同的,因为它是相对于相同的接收器定义时钟。通常情况下,四个以上的可用卫星,一个超静定方
7、程组可以利用方程(2)生成,从而获得更准确的接收机位置。gps信号的远距离传输却遗留了容易产生各种误差的问题,可以减缓传输速率和引入误差伪估计。这些主要是受到电离层和对流层低层大气的干扰。电离层与信号的频率成比例的速率减慢,可以通过跟踪两个估计电离层延迟在导航gps载波发送的信息l-波段频率1.57542ghz的(l1)和1.22760 ghz(l2)的波段频率载波上发送的gps导航信息,通过所谓的双频gps单元。对流层的延迟与当地天气波动的影响,限制了自主的gps接收器的位置精度。然而,通过建立一个固定的检查点或参考接收器接收器用于位置跟踪(称为流动站),这些对流层折射误差可以被消除。这就形
8、成了的差分gps(dgps)跟踪的整体精度成正比流动站和基准之间的基线分离厘米,或甚至毫米的顺序的基础。在实时动态rtk的配置,这些参考位置的修正,连续发送无线电或高速互联网链接。即使这些改正了, gps的精度跟踪提高不仅取决于可见卫星的数量位置,还依赖于测量的后方交会的方法。位置跟踪时使用的卫星增强方程式(2)是隔开的,即理想情况下三个卫星间隔120在平面上的第四个卫星直接架空。偏差从这种理想化的配置是通过减少定量精密的dop由gps接收器发出的标记,该波动卫星星座在一天内连续更改的开销。例如,位置跟踪的dop的高精度pdop应控制在3以内。除了卫星的位置跟踪质量的劣化,其他的初始gps跟踪
9、首要关注,特别是在城市地区,如多径效应(1996年克塞尔拉德等人)。该错误的结果卫星信号被反射离开的一个或多个对象,并具有一个较长的路径,有些轻微延迟到达接收机。它们一并处理的信号与直接接收到的版本信息,连同线位置估计的长周期的扭曲重复自己的每一个恒星日(23小时,56分钟),作为卫星重复它们的轨道。这是由lovse等(1995)首次应用gps在他们卡尔加里塔的监控高大、柔性组织结构工作, 提供以减轻这种效果的影响,包括扼流环天线的使用特兰基亚等。 1994年counselman1999年,离线滤波chen等人的。 2001年,kochly等。和嵌入式接收器算法凡妮(1995年,徕卡1999b
10、)。全面监测建筑物的gps在对陆地,水坝,桥梁的监测,gps调查和监测的静态中的应用和伪静态运动是相当广泛的,并且不被记载在这里。作为这项工作的意图是在城市中的应用区的监测建筑结构突出的技术,只有那些应用程序可以概括。该仪器在中层或者高层建筑,除了这里介绍的应用程序,包括2000年在加利福尼亚州切莱比34 - 44层的建筑, 2002年切莱比和三立,短期部署在地王建设384米,(1997年,陈等人、2001年修筑的中国郭戈),共和国广场280米,(2003年新加坡brownjohn),和2004年在韩国的park等人建设的66层建筑。校准程序上述大规模部署的gps之前没有详细的校准研究。然而,
11、由于这项技术相对处于起步阶段,在2002年笔者展开了大规模的校准程序,这里介绍传感器的记录功能,建立在早期的验证工作,2000年的切莱比和tamura等人使用柔性梁,2002年,进行正弦标定螺柱学习研究机械摇动器。最近的一些努力,挠性模型park等人已经通过脉冲响应测试。 2004年和2005年双轴运动模拟器校准chan等人。同样,读者可以参考2002年kijewski和贾巴尔和2003年的kijewski科雷亚更详细的介绍校准程序和gps硬件和软件设置。表1 精度等级为徕卡mc500 dgps的配置动态精度5.00mm+2.00 ppm静态精度3.00mm+ 0.50 ppm注:ppm百万分
12、之一,确定基线的距离除以1,000,000。gps组件在dgps校正程序使用中的组件包括一对徕卡mc 500双频率,12通道的接收器,最大采样速率为10 hz,再加上国际gps服务,金阳极氧化扼流圈天线与保护雷达天线罩。天线将地平面,4电抗器同心环,以尽量减少从低海拔的反射多路径信号接收。表1列出了徕卡的报告的dgps系统的硬件的精度水平,如上所述。应该指出的是,每一代的gps接收器,跟踪精度和新的设计已经有相当大的改善,可以使采样率逾20赫兹。这种进步的能力,加上与预期成本的降低,使本次监测技术可行性越来越高。虽然gps硬件选择有充足的rtk功能,由于无线通信的挑战将及时禁止,和准确的验证传
13、感器的功能,潜在的数据丢失。因此,后定位数据的情况下,在两个处理方案参考站和流动站装置被直接记录到96 mb个人电脑pc卡和接收器环形缓冲区,然后转移到现场的笔记本电脑上运行徕卡v.4.2软件,提供必要的远程控制,通信门户。 2.基准的数据来自参考文件和流动在现场的电脑,然后可以通过电话或下载以太网到现场后处理pc运行徕卡ski-pro软件,以确定最终的位置估计为流动站关闭线。此配置还允许用户在不断变化的灵活性设置各种后处理参数,例如,电离层模型,随机模型和对流层模型,如果数据是实时处理,不能设置重新审视。 ski-pro的输出,通过全球wgs84坐标系横轴墨卡托投影,然后转换成一个局部坐标系
14、统(徕卡1999a)的,允许位移从南北(ns)和东西(ew)组件。后处理协议还包括第二阶切比雪夫低通滤波去除高频从所记录的数据中的噪声。一个apc备用电池500 va,不间断电源也被加入到支持系统温度在临时的功率损耗。还请注意在图. 2配备lmr 400同轴电缆连接的gps接收机和天线线路防雷接地气胶囊(huber + suhner 3402.17.k)。测试配置为了识别可能的最佳性能的系统,在空旷的位置进行校准测试。有足够自由从多路径误差的潜在来源和障碍物,可能会阻止从海拔较低的卫星视图。进行了一系列的测试来验证gps性能,通过静态背景噪声和精度定量动态测试,流动站天线的位移由便携式运动模拟
15、器模拟。 gps天线安装在木制平台上,以避免在测试过程中的堵塞,由2.5米基线分离,并分别面向,图2 gps的组件配置示意图所以模拟器的运动将沿南北方向,如图图3。在此测试程序中,拧紧物理旋转的球,驱动位移控制运动模拟器视为天线/安装组件的实际位移,在10 hz流动站gps单元被跟踪。每一天的测试前,自建立一个基线调查条件,每个接收器被设置为进行了约40次测试使用动态跟踪能力,背景调查噪音,影响线浪涌保护,安装的影响和动态和方向修正不符合与真北(表2)。科雷亚(2003)提出,虽然充满细节,所有这些测试都无济于事,只有前两个测试系列本文所讨论的。在这些试验中,n-s的相对运动沿轴被定义为n和那
16、些沿ew轴被定义为e。图3.基准站和流动站天线方向的校准测试示意图表2 进行校准测试总结测试说明用途测试项目描述用途1a-d静态背景噪声,影响dop2a-w正弦波:0.53.0厘米,0.11赫兹在不同的振幅,频率跟踪能力3a正弦能够跟踪复杂的信号3b随机噪声能够跟踪复杂的信号3c-f模拟结构响应能够跟踪实际的建筑运动4a-c静气胶囊确定的行气胶囊的影响5正弦波:2.0厘米,0.2赫兹验证现场的坐标转换6a-b静态确定天线安装动力学的影响通过静态试验验证背景噪声静力试验保持固定运动模拟器进行量化中的背景噪声的系统,即水平运动时错误检测流动站是静止一段时间的。全天进行这些测试, dop的背景噪音也
17、可以进行调查。如图.4所示,测试1a和1d展示了经典的圆形的形状,表示在两个方向上的等效的精度水平。1b和1c测试表明椭圆形的偏见导致从低频的gps数据中的趋势。这些数字也由制造商在显示标准偏差预测相比那些在测试中观察到的,即使是在嘈杂的三个试验1c所示,背景噪音的rms精度限制内定义的标准偏差制造商。在除了这些静态试验,在所有其他的测试。表2中列出了所有其他的测试,沿对ew轴的运动基本上是静态给定的方向的单轴运动模拟器。在表3中总结了背景噪声电平沿的ew轴的平均统计特性的确认单元的性能始终超过整个测试程序的制造商的期望。光谱和概率性质被设置在图的背景噪声的一个例子。 5,确认一般宽带特性与g
18、ps的背景噪音的证据低频趋势如前所述。背景噪声的概率密度函数揭示了非高斯的的性质,尽管它可以表明,在尾部区域,高斯伊恩分布的传播提供了一个保守的措施的背景噪声,捕捉大部分的后台在99.7的置信区间内的噪声(见表4)。由于这两种极端是最相关的gp的性能,它可以假定高斯描述提供了一种保守略去背景噪音模型。如这里介绍的背景噪音水平研究,是很容易量化观察“静态”gps的回应。不幸的是,在全面部署,议案图4.静态测试和观察到的rms之间的比较结果排量(内盒)和制造商的预测(外包装盒)表3 从校准测试2和3中静态元器件性能e的概要范围0.71 cm平均值0.00 cmrms0.22 cm一般双向轴向,不留
19、静态响应分量量化噪声电平。然而,在后处理中定位,gps的准确度测量的统计计算显示配售的北风的n和东风方向在每一个时代的。请注意,在静态测试的情况下,它表明,使用保守的假设的一个高斯分布中,超过99的背景噪声下降三个标准差之内。现建议使用标准差的位置估计n和e提供在每个划时代在估计的rms背景噪音的代替,以提供一种随时间变化的传感器的精度估计在满刻度。为了验证这个假设的适当性,kijewski科雷亚2003年相比rms的运行背景这些标准相应的平均每个测试的噪声gps解决方案的n和e的偏离。作者进一步验证,n和e上的运动不依赖经历了由gps和体现光谱和统计相似的静态试验数据。总结了选择表5中的静态
20、测试,gps位置的标准偏差的估计提供了一个合理的近似的rms静态测试中观察到地面的噪音水平。由于n和e可在每个划时代这项统计模型中,它们的使用将产生一个随时间变化的噪声阈值的噪声,称为由作者作为量化gps估计的可靠性,根据 (3)量化的可靠性噪音= - 3 t,t 3= n或e的方向取决于被分析。一这些构造的阈值比较的背景噪声水平在静态测试中提供了示范。如图6试验1a, 2003年在kijewski科雷亚通过使用式制剂比较。在式3中,pqts除了几个尖峰,保守的后台系统噪声定义的上限和下限,随后将要表明,这些阈值可以被用来确定有效的“过签约噪声”的比例为系统。表4 对照百分比99.7th 置信
21、gps与高斯分布的背景噪音测试项目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)在动态跟踪中验证振幅/频率灵敏度呈现下一个系列的测试被设计为量化范围内的频率和振幅,可以成功地使用模拟正弦议案扩增通过gps跟踪性向范围从0.5最多3厘米与频率为0.1,0.125,0.15,0.2,1,和2
22、hz。向低频率信号的主要焦点是有意的,因为他们被选择表示的根本摆动频率在建筑物中常见,该系统被设计用于监控。考虑在振幅和频率的上限也被限制在运动模拟器硬件限制。正如前面所讨论的,将比较之间由gps测量的位移和物理位移的运动模拟器滚珠丝杠。表6列出了运动模拟器信号的标准偏差和峰值每个分组中的第二行,并比较这些值到gps测量位移的每个分组中的第一行,预先的结果为0.1的正弦信号,1和2 hz。需要注意的是,由于硬件的限制,运动不能在2 hz的频率为2和3厘米的振幅正弦波来模拟。估计中的误差是在各组中的第三行所示,对于额外的见解,平均pqt,时间变式中定义的数量(3),进行比较的峰值位移的表,以形成
23、有效的峰“信号 - 噪声”的比率。这项措施,是用于确定如果被跟踪的信号与系统中的背景噪声的电平相比,是足够大的振幅。由于空间不允许跟踪质量要被提供用于所有模拟正弦波进行测试图形的证据,选择的结果被显示在图中的结果矩阵。 7,全套的结果是在2003年的科雷亚kijewski。正如预期的那样,作为模拟信号的振幅落在下方的叠加,跟踪能力减弱。还要注意的是gps的表现出一种高频失真,可以通过额外的除去低通滤波。尽管对gps无法捕捉峰值位移重复精度,rms一旦信号与噪声的比例超过200,这大致对应于上述议案,gps位移是完全符合实际的表在10以内位移的rms1厘米。这里提出的调查结果和2003年科雷亚在
24、kijewsk进一步表明,能够捕获峰值改善作为运动的增加的幅度,实现一致的错误的10或更少时,运动是2厘米以上。这些结果表明tamura等人的结果的一种改进。 2002年,谁使用了上一代徕卡mc1000单位。还应当指出的是dop错误是有内在的波动,因为这进行的测试序列,这将也影响质量跟踪。还应当指出的是所有这些校准进行了研究,持续时间短测试。由于gps构建自己的模型来校正大气电离层延迟,精度提高,更长的数据集收集了45分钟或更多。验证能够跟踪现实建筑运动虽然进行额外的测试,2003年kijewski - 科雷亚使用随机和啁啾的信号,现在提出最相关的测试结果:gps跟踪的能力,模拟运动的一个自由
25、的多自由度多阶振荡器零均值高斯白噪声模拟灵活的建筑风致动态响应。两栋建筑组被考虑为一个与基波频率fn的0.53赫兹和其他的基本频率为0.12赫兹。临界阻尼比假定为1的关键。反应模拟了一段5分钟。通过改变系统的输入,两个产生不同响应级别,每个建筑:0.53hz的系统rms响应为0.66和1.12厘米和0.12 hz的系统与rms响应为1.01和1.19厘米的结果,这些测试是列于表7中使用的类似的格式的于表6。需要注意的是,gps是能够捕捉到峰值电流和在10的误差范围内,如预期的响应给定的峰值信号到噪比超过200。还是系统跟踪振幅模拟响应,由图可见一斑。 8,它提供了快照为0.12 hz的模拟响应
26、。为简便起见,需要注意的是视觉比较无法提供全部四个测试。这个改进的性能的一种解释是,这些测试是持续时间较长的5分钟以上的正弦测试序列30秒。持续时间较长的测试后与大气的造型和更多的数据处理协议。因此,一般而言,会产生更高质量的结果。鉴于这些结果显示,在较长的监测期间,平均量如标准差,以及峰值措施,很少可精确捕获的,只要在10之内的峰值的信号振幅是大于两倍pqt。其结果是,该技术似乎是非常适合于跟踪高大柔性结构的风致反应。全面部署芝加哥全面监测方案(2002年贾巴尔和kijewski科雷亚)建立系统验证在高楼大厦设计中使用的工具和程序,通过比较在
27、现场的响应值与预测的风洞试验和有限元模型。这个程序的nathaz模型正在由实验室在notre dame大学联同大学边界层风洞实验室加拿大西安大略和斯基德莫尔奥因斯和美林律师事务所在伊利诺伊州芝加哥,通过这种持续的监测方案,三个高大的在芝加哥市的建筑已经安装的数年的审讯的阵列数据采集系统高灵敏度的力平衡加速度计和超声波风速计。在2006年,经过kijewski科雷亚等的讨论。虽然加速度计提供了主要的仪器设备,可以捕捉这些建筑物摇摆和扭转共振响应,他们无法提供风致响应的均值和背景的资料。正是这种潜在的因素,促使原型设计和校准gps在这项研究中,与计划部署的系统的检测高层建筑在程序中。请注意,在房屋
28、所有权的要求,必须保持仪表建筑的身份匿名在这个时候。响应传感器阵列,包括gps和感应器,如图9。鉴定参考网址前面校准所讨论的研究,作者进行了一项研究,可行的参考网站在芝加哥市中心区域适宜在达到毫米级跟踪dgps配置。应提及的事实,作为到流动站,表1讨论的误差降到最低,排除了使用传统的参考古迹锚定到地面,因为它们将被在芝加哥市中心完全屏蔽周围的高层建筑,从而在能够跟踪卫星传输。在这样的人口密集的城市区,gps参考站必须经常在站成立结构具有足够的高度,以提供的gps天线充足的高度,但仍接近到流动站。这是常见的做法是忽略了低海拔卫星,本质上是嘈杂的,通过使用掩模的角度15以上在地平线上。因此gps安
29、装必须的理想候选地点有能见度从15到90度海拔各方一般低于其自己的运动的gps传感器的分辨率的极限(见表1)下面的中层建筑。研究者们能够成功地分离出一个参考的建筑,位于约0.8英里(1.29公里)监测流动站站点,根据表1中的表达产生预期的动态跟踪精度为7.58毫米。虽然明显短于它周围的邻居,从而在一定的屏蔽问题,所选择的参考建筑提供了明确的意见,70的象限的天空。图6.位置质量阈值的实例虚线,试验1a厘米级gps静态位移叠加gps装置,2002年8月26日所有的电子和屋顶天线与刚性镀锌钢支架被安装在参考站点,在流动站网站以下,天并继续手动触发记录高风的事件的流动站结构中的位移。传感器放置在图9
30、及电子在图的配置。如图2所示,与使用传统的电话线和本地通信枢纽位于芝加哥市中心(kijewski等。 2003年),该系统被远程操作和数据是反式承诺要进行后处理的分析如前面所述。使用系统之前,可以确定月球车的静态挠度,必须建立一个基线位置。田村(2002年)中所讨论的,则处理涉及到重复触发平静的夜晚,由于风的响应,最大限度地减少动态,任何高品质的热效应下dop条件。在这些条件下记录的位置然后平均的基线位置的(,),相对于局部坐标系统,所以真差的位移,可以计算e,n,如图10所示,2005年kijewski的科雷亚。表6中,摘要的gps跟踪acccuracy为模拟正弦信号 图7.绘制正弦运动的g
31、ps位移(厘米)的的运动模拟器位移(厘米)比较,盒装区域表示该测试平均位置质量门槛图8,按照 fn0.12 hz的模拟多自由度系统的gps位移厘米,上面绘制的运动模拟器排cm满量程性能验证为了证明充分的gps传感器的准确性,规模比较大的加速度记录在流动站其主要的仪器系统的结构,通过进行一个例子论证,现在提出了2003年11月24日一种用于风力发生的事件。在这种情况下,风从西北接近西(283-290)接近产生流动站的ns轴的顺风向响应。在密歇根湖(lake michigan)的表面由noaa的风记录仪表台为14-16米/秒,估计屋顶风速18.7-21.3米/秒(2005年kochly等)。它带通
32、滤波器,通过使用占主导地位的比较,这里给出的约束沿南北和东西向轴的基本挥洒反应建设。 gps位移转化为加速度双差分方法。测得的比较在满刻度的gps衍生的加速度加速度设置在时域和频域图11和传感器之间的距离,还示出了良好的相关性于表8中所计算出的rms加速度肯定。注意额外的规模比较加速度计gps已进行了讨论在2006年kijewski科雷亚等其他风事件。2005年kochly和kijewski科雷亚同样和优良的协议用于捕获共振响应的两个传感器技术。后者的研究和额外的工作由2005年kochly等。然后扩展的评价考虑的gps测得的背景分量和预测的风洞测试强调预测反应的变异和扭曲措施的多径效应的作用
33、之间的相互关系。满量程的位移数据在2003年11月24日的总位移分析风事件。所讨论在2005年kochly等。 和以前在本文中,多径干扰的问题仍然非常关注的gps安装在城市区。这些残余误差源gps监控诱导长期扭曲计算的位移估计,、图9.建设住房gps流动站在芝加哥全面监测方案结合仪器的响应示意图,虚线表示的屋顶安装,实线表示安装在最高的机械地板图10.示意性表示定义的相对位移相对于在本地坐标系统中的结构基线可干扰的能力,准确地确定背景的风致响应。传统的带阻滤波去除2005年kochly等。或基于小波变换的分解2001年chen等人已显示出一些实用工具,虽然接收机硬件和软件进一步发展,显示更大的
34、承诺,直接解决消除多径失真gps位移,然而,过滤在kochly等人(2005)讨论的方法。现在被应用,从而导致在两个在图所示的二维建筑响应图12。需要注意的是此事件是显性横风向的位移响应用一个大的共振响应沿ns建设轴,有一个基本的频率是40比其顺风向柔软对应。相关的背景下,谐振的,总的响应时间的历程,和总的功率谱密度响应如图13。正如预期的那样,谐振响应的ns轴分量是显着大于的ew由于横风向运动的主导地位。它也是重要的请特别注意,尽管的ew轴为顺风向响应的方向,这一般会被预期有较大的背景响应分量,背景成分新界东北堆填区的横风向响应仍然较大,再次由于不成比例刚度沿着这两个建筑轴。满量程的绩效评估
35、在这项研究中的gps对原型和校准操作现在几年中。超过此期间内已经大范围评价他们。迁入人口密集的城市环境问题的无线电频(rf)干扰,和其他噪声源成为有关。迄今为止,已经由于射频干扰的跟踪能力,虽然有时用于gps位移的解决方法不能令人满意地实现,导致位移预测的可靠性由于dop水平升高而引起。这是一个堵塞图11.变焦之上的gps衍生加速度点缀为2003年11月24日风事件,与功率谱密度如下图所示虚线绘制的加速度计数据图12. 2003年11月24日二维图的gps位移在风的情况下,平均风向箭头指示卫星在较短的基准结构,有时只有4-5卫星视图中,可能只有比与较高流动站,可同时跟踪8个或8个以上的卫星,在
36、一个给定的时间。当参考网站的星座在进一步降低到少于四颗卫星,gps位置可以不再被确定通过式(2)和跟踪,直到重新填充在海拔较高的卫星配置有暂时的损失。退化测量诊断的根本原因,在满量程卫星亏损和使用pqts的影响表现在kijewski科雷亚和贾巴尔(2003年)。继续履行全面部署,可以合理地增强一个选项只需通过移动参考网站屏蔽位置西侧的城市较少,目前正在探讨与徕卡。大范围中观察到的pqts升高比通过校准研究,预期光加长的基线和增加的干扰源(科雷亚和贾巴尔2003),所确定的。虽然这绝不惊人的发现是,这种情况不需要运动在几厘米的顺序可靠地跟踪峰值响应。但是很显然,多径效应的问题仍然是最突出的错误源
37、在部署gps在城市区域结构监测。它们的影响已被许多研究者,例如,lovse。等(1995),chen等人所指出的。 (2001)kochly等。 (2005年),有上进心引进一个新的方案在内的一系列控制的多径测试来识别和有效地去除这些系统错误通过时间序列的战略,更好地维护后台响应由第一作者(科雷亚等,2004)。结论本研究讨论了使用高精度的全球定位系统,用于监测在风的作用下的位移的高层建筑,提供的机会,以监视意味着,从传感器无法恢复的风致响应和背景成分。此前在芝加哥市的一个gps配对,作为一个较大规模的监测方案的一部分,进行了广泛的现场校准研究部署。在此校准程序的情况下,推出新概念的pqts的
38、亲韦迪端的用户的一种手段,以gps测量中的背景噪声水平估计在满刻度。它表现在rms响应的可靠跟踪的动态校准测试时,可以实现有效的峰值信号与噪声比,使用这些pqts的计算,是200以上,一般是对应于1厘米以上的动议。同时,错误的图13 2003年11月24日,风事件:背景,共振,总位移,总位移功率谱密度在最右边的gps响应校准程序也表现出在足够大的振幅,gps的性能是独立的凹痕的频率的运动,但是,对于低振幅钼系统蒸发散,跟踪优于在较低的频率,进一步激励其灵活的土木结构监测中的应用。这进一步证明在模拟运动跟踪高层建筑风的作用下,gps性能产生的跟踪误差小于10。然后,在芝加哥,作者讨论了全面部署的
39、系统在高层建筑之间的gps在动态响应跟踪和加速度计显示了良好的相关性。鉴于从这项计划中的数据进行的分析和第二阶段多径检测和清除,这项研究肯定的承诺gps作为一个高度可靠的传感器,用于监控总结构位移,不仅在风的作用下,而且还与静态位移与结算,热膨胀或永久偏移造成的损坏的状态。在未来几年内,这潜在的需要只会提高技术和硬软件的进步,并通过开展其他国际卫星系统和随着越来越多可用的gps卫星,进一步到减少dop的错误。致谢作家对美国国家科学基金会的财政支持表示感谢,经批准号:cms00-85109,notre dame大学。他们还希望项目:西安大略斯基德莫尔奥因斯和美林律师事务所在芝加哥大学,以及dae
40、坤权博士,nathaz博士后研究助理边界层风洞实验室,答谢与其合作人和小姐丽娟王威廉姆斯tiphaine女士,notre dame大学的研究生。当然,这个项目不会有可能没有在基准站和流动站的网站感谢所有参与者的支持和热情的合作和协助大厦业主和管理。还要感谢约翰先生berkebile圣约瑟夫有限公司工业园部协助gps校准和詹姆斯施多威尔先生和他的工作人员在他们的技术顾问和慷慨的支持徕卡测量系统这一计划。参考文献1axelrad, p., comp, c. j., and macdoran, p. e.(1996). “snr-based multipath error correction fo
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56、 the dynamic response of tall buildingst. kijewski-correa, m.asce; a. kareem, m.asce; and m. kochly, s. m.asceabstract: the civil engineering community has long needed methods of accurate global displacement measurement for use in construction and more recently in the areas of structural health monitoring. global positioning systems(gps) provide one answer to thischallenge, with rapid advancements in the available sampling rates and tra
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