【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁基础观测，特别涉及一种基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法及系统。
技术介绍
1、桥梁在建成初期往往会发生一定的沉降，如果不能准确预测桥梁的沉降量，将会对桥梁的安全使用产生重大隐患。目前，桥梁沉降预测主要采用布设于桥下的传感器进行监测。这种方法精度较高，但布设传感器的工作量大，维护费用高，且不适用于跨江大桥等场景。基于卫星遥感技术的非接触式监测方法应运而生。但现有的基于gps或北斗卫星技术的监测方法，预测精度仍有待提高。
2、在相关技术中，比如中国专利文献cn111649718a中提供了一种基于北斗卫星系统的桥梁基础沉降监测算法，包括：运用平稳小波变换降低北斗卫星(bds)采集信号中的多径误差，然后利用经验模态分解对降噪后的信号进行分解后，并根据自相关函数判断信号的含噪声项，对含噪声项进行小波降噪处理，最后重构北斗卫星采集信号。选用两参数沉降模型，对施工过程中精密水准测量数据和重构后的北斗卫星采集信号进行参数拟合。采用bp神经网络，根据施工过程中基础荷载数据和精密水准测量数据的观测时间，建立精密水准参数模型和北斗卫星参数模型间的非线性映射关系。但是该方案至少存在如下技术问题：根据自相关函数判断本征模态的截断数目存在主观性，可能会保留部分噪声模态或者滤除有用信号，进而导致沉降预测精度有待进一步提高。
技术实现思路
1、1.要解决的技术问题
2、针对现有技术中存在的桥梁基础预测沉降量精度低问题，本专利技术提供了一种基于北斗遥感的桥梁基础施工监测
3、2.技术方案
4、本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
5、本说明书实施例的一个方面提供一种基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，包括：采集桥梁基础荷载数据p、北斗卫星观测数据s1和精密水准测量数据h1；利用discrete meyer小波对s1进行变换及去噪，得到去噪后的北斗卫星观测数据s2；对s2进行基于discrete meyer小波的经验模态分解emd，得到本征函数imf，计算imf的散度指标d，根据d确定emd的截止层数；对s2进行discrete meyer小波变换提取时频特征f1，对h1进行时域统计分析提取统计特征f2；利用随机子空间法，以时频特征f1和统计特征f2为输入，构建多个弱分类器，集成得到沉降预测模型m1；建立基于discrete meyer小波的bp神经网络模型，以s2、h1和m1的预测结果为输入，训练获得修正参数，利用修正参数修正m1，得到修正后模型m2；利用采集的精密水准测量数据h1建立精密水准参数模型m3；利用m2、m3和采集的桥梁基础荷载数据p，获取桥梁基础的预测沉降量。
6、进一步地，利用discrete meyer小波对s1进行变换及去噪，得到去噪后的北斗卫星观测数据s2的步骤包括：对采集的北斗卫星观测数据s1进行discrete meyer小波变换，获得多层小波系数，包含低频系数xi和高频系数yi，其中，低频系数xi表征s1中的趋势信息，高频系数yi表征s1中的噪声信号；计算高频系数yi的模值，根据模值对应的高频系数yi随层数的变化确定噪声信号对应的震荡范围；将处于震荡范围内的高频系数yi设置为零，获得噪声置零后的高频系数yi；对噪声置零后的高频系数yi，利用基于最小均方误差准则的误差能量法，自适应确定高频系数yi的滤波阈值；利用半软阈值函数，结合确定的滤波阈值，对噪声置零后的高频系数yi进行半软阈值处理；对半软阈值处理后的高频系数yi和获得的低频系数xi进行逆变换，得到去噪后的北斗卫星观测数据s2。
7、进一步地，计算高频系数yi的模值，根据模值对应的高频系数yi随层数的变化确定噪声信号对应的震荡范围的步骤包括：计算高频系数yi的模值，确定最大模值a及a所在的层数ni，其中ni表示最大模值a所在的小波分解层数；获取第ni层相邻预设层的最大模值，并按层数获取最大模值随小波分解层数变化的时间序列；利用傅里叶变化算法对获取的时间序列进行频域分析，判断是否存在大于阈值的峰值；如果存在大于阈值的峰值，则采用自相关分析方法获取时间序列的周期t和幅度范围amp；将获取的时间序列的幅度范围amp确定为噪声信号对应的震荡范围。
8、进一步地，利用半软阈值函数，结合确定的滤波阈值，对噪声置零后的高频系数yi进行半软阈值处理的步骤包括：获得discrete meyer小波变换后各层的高频系数yi；对高频系数yi计算能量大小，并计算高频系数yi的能量和，得到信号能量；建立噪声能量估计模型，根据噪声统计特征计算噪声能量；计算信号能量和噪声能量的比值，获得信噪比；建立阈值函数，以信噪比为输入，得到阈值t；判断高频系数yi与阈值t的大小关系，根据判断结果，利用半软阈值函数处理。
9、进一步地，判断高频系数yi与阈值t的大小关系，根据判断结果，利用半软阈值函数处理的步骤包括：对每个高频系数yi，判断yi与正的阈值t的关系；当高频系数yi的值大于阈值t时，将yi的值减去t，得到yi'；当高频系数yi的值小于负的阈值t时，将yi的值加上t，得到yi；当高频系数yi的值大于负的阈值t且小于等于阈值t时，将yi的值设置为零；用yi替代yi，重复上述步骤，直到所有的高频系数yi被yi替代。
10、进一步地，对s2进行基于discrete meyer小波的经验模态分解emd，得到本征函数imf，计算imf的散度指标d，根据d确定emd的截止层数的步骤包括：利用discrete meyer小波对去噪后的北斗卫星观测数据s2进行经验模态分解emd，得到本征函数imf和残差项；利用能量熵计算本征函数imf的能量分布指标e；利用方差计算残差项的局部突变指标v；根据能量分布指标e和局部突变指标v，通过线性加权计算imf的散度指标d；根据散度指标d对本征函数imf进行排序，并根据排序结果获取含主要特征的前g个本征函数；基于获取的前g个本征函数的索引号，通过设置阈值确定经验模态分解emd的截止层数l。
11、进一步地，利用discrete meyer小波对去噪后的北斗卫星观测数据s2进行经验模态分解emd，得到本征函数imf和残差项的步骤包括：设置discrete meyer小波进行经验模态分解emd的参数，其中参数包含层数上限和初始屏蔽因子c0；将去噪后的北斗卫星观测数据s2作为输入；在层数上限范围内，采用递减的屏蔽因子，通过三次样条函数插值提取s2的局部极值，分解出当前层imfi；将s2与当前层imfi的差值信号作为输入，重复迭代步骤，分解出下一层imfi+1；重复上述分解步骤，直到两次迭代之间差值信号小于预设值时停止迭代，得到多个imf和一个残差项。
12、进一步地，在层数上限范围内，采用递减的屏蔽因子，通过三次样条函数插值提取s2的局部极值，分解出当前层imfi的步骤包括：根据当前层数i和预设的递减关系计算当前层的屏蔽因子ci，ci通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，包括：
2.根据权利要求1的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
3.根据权利要求2的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
4.根据权利要求2的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
5.根据权利要求4的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
6.根据权利要求1的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
7.根据权利要求6的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
8.根据权利要求7的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
9.根据权利要求1的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
10.一种基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的系统，包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，包括：
2.根据权利要求1的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
3.根据权利要求2的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
4.根据权利要求2的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
5.根据权利要求4的基于北斗遥感的桥梁基础施工监测的方法，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：辛光涛，邵秋实，张鹏，张兴祖，胡林，沈永飞，付二全，
申请(专利权)人：中国公路工程咨询集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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