融合GNSS和加速度计监测数据的超高建筑动态特性分析

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2019.0243

测绘通报 ›› 2019, Vol. 0 ›› Issue (8): 14-19.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2019.0243

融合GNSS和加速度计监测数据的超高建筑动态特性分析

王亚荣^1,2, 黄声享^1,2, 匡翠林³

1. 武汉大学测绘学院, 湖北武汉 430079;
2. 地球空间信息技术协同创新中心, 湖北武汉 430079;
3. 中南大学地球科学与信息物理学院, 湖南长沙 410083

收稿日期:2018-12-24 修回日期:2019-06-21 出版日期:2019-08-25 发布日期:2019-09-06
作者简介:王亚荣(1994-),男,硕士生,主要研究方向为变形监测。E-mail:CSUwyr@163.com
基金资助:
国家自然科学基金（41274020）

Fusion of GNSS and accelerometer monitoring data for dynamic monitoring of high-rise buildings

WANG Yarong^1,2, HUANG Shengxiang^1,2, KUANG Cuilin³

1. School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China;
2. Collaborative Innovation Center of Geospatial Technology, Wuhan 430079, China;
3. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China

Received:2018-12-24 Revised:2019-06-21 Online:2019-08-25 Published:2019-09-06

摘要/Abstract

摘要： GNSS和加速度计是目前动态监测超高建筑环境载荷变形的主要手段。GNSS具有无需通视、可直接获取三维位移等优点，但受精度和采样率的限制，其对微变形及高频振动信息不敏感；而加速度计具有高精度和高采样率等优点，但无法监测超高建筑低频的似静态变形。为充分发挥这两种传感器的各自优势，提出利用多速率Kalman滤波和RTS平滑方法对超高建筑GNSS和加速度计监测数据进行融合处理。试验结果表明，与单一的GNSS监测技术相比，该方法有利于削弱GNSS高频噪声的影响，提高位移数据的采样率，可有效识别超高建筑的低频和高频振动频率，提高对微变形振动的监测能力；与单一的加速度计监测技术相比，该方法可以准确监测超高建筑的低频变形信息，具有良好的工程应用价值。

关键词: GNSS, 加速度计, 结构振动, 数据融合, 多速率卡尔曼滤波, RTS平滑

Abstract: GNSS and accelerometer are the main means for the dynamic monitoring of the environmental load deformation of high-rise buildings. GNSS can offer three-dimensional displacement directly without intervisibility, while it is insensitive to the weak vibration and high-frequency vibration information due to the limitation of accuracy and sampling rate. Accelerometer has the advantages of high precision and high sampling rate, while it can not monitor the low-frequency quasi-static deformation. Aiming at making full use of the complementary advantages of these two sensors, the methods of multi-rate Kalman filter and RTS smoothing are proposed to fuse GNSS and accelerometer monitoring data of high-rise buildings. The results show that this method can weaken the high-frequency noise and improve the sampling rate of GNSS displacement data compared with the single GNSS monitoring technology, it can effectively identify the low and high vibration frequencies of high-rise buildings, and it can also improve the monitoring ability of vibration micro-deformation. Compared with the single accelerometer technology, this method can accurately monitor the low-frequency deformation information of high-rise buildings. This method has the value of good engineering application.

Key words: GNSS, accelerometer, structural vibration, data fusion, multi-rate Kalman filter, RTS smoothing

中图分类号:

P228

王亚荣, 黄声享, 匡翠林. 融合GNSS和加速度计监测数据的超高建筑动态特性分析[J]. 测绘通报, 2019, 0(8): 14-19.

WANG Yarong, HUANG Shengxiang, KUANG Cuilin. Fusion of GNSS and accelerometer monitoring data for dynamic monitoring of high-rise buildings[J]. 测绘通报, 2019, 0(8): 14-19.

参考文献

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Fusion of GNSS and accelerometer monitoring data for dynamic monitoring of high-rise buildings

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