本发明专利技术公开了一种基于深度优化粒子滤波器的桥梁振动频率检测方法，在桥身两侧对称安装加速度传感器，对加速度传感器采集的样本进行分析，计算出k时刻的归一化权值、k+1时刻的归一化权值和k+1时刻统计样本的均值；筛选传感器的样本值，得到k+1时刻粒子滤波后的样本；将滤波后的k+1时刻样本，乘以k+1时刻归一化后的权值，得到此时唯一的样本值；重复上述步骤确定每时刻唯一的样本值，通过曲线拟合进行频谱计算，得到桥梁的振动频率。本发明专利技术节约了桥梁检测监控的硬件成本，提高了滤波的精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信号处理、数字滤波器设计及桥梁检测等领域，尤其涉及一种桥梁检测方法。
技术介绍
桥梁检测已成为桥梁结构安全养护和保障正常使用的主要技术手段。对有较明显质量衰退的桥梁或者需提高承载能力的桥梁，通过质量状况检测及结构检算做鉴定以评价其安全指标。在桥梁检测与监控的各项数据指标中，最基本一项就是监控桥梁的振动频率。 目前通用的办法是在桥身不同位置安装加速度或者位移传感器，采集桥梁振动的信息，然后分别对每组数据滤波处理，再通过快速傅里叶变换或者其它算法计算出每个传感器对应的频率，最后对所有的频率求均值得到最终的桥梁振动频率。粒子滤波是1999年被正式提出，现已广为应用的非线性时间序列滤波方法。其基本思想是通过一组附带权重的随机采样粒子来逼近后验概率分布，在不受系统非线性强度和噪声类型的约束下，对被估计对象的均值与方差进行计算。近些年来随着计算机技术的快速发展，粒子滤波理论被广泛的应用于目标识别，非线性系统分析和混沌信号处理等领域，并且随着应用的深入而不断地进化和延伸，主要有马尔科夫蒙特卡罗(MCMC)移动粒子滤波，正则化粒子滤波(RPF)和裂变自举粒子滤波(FBPF)。MCMC算法是在自举滤波(BF)的重采样后再进行MCMC移动处理，经过足够的移动后，粒子之间的相关性减弱并趋近于平稳的后验分布。MCMC方法解决了样本贫乏的缺陷，但是如果粒子数目增多，算法会导致运算量的急剧增加，不利于算法的实时实现；RPF算法是利用尺度可调节的核密度函数，从后验概率密度函数的分布中采样，当噪声较小时，RPF可以较好的除去噪声，但是当噪声过大时，RPF效果不是很好，而且RPF要从密度函数中进行采样，一定程度上增加了计算的复杂性；raPF算法是根据样本的权值大小决定样本的保留与除去，在去除小权值样本的同时，将大权值样本根据一定的分布规律进行自裂变，解决了权值退化和样本贫乏的问题，但是对于非线性系统，微小的扰动在多次迭代后可能变成能够影响系统稳定的因素，因此过早的根据权值大小除去样本是不合适的。粒子滤波器存在的问题粒子滤波存在的普遍问题是样本的缺乏和权值的退化，根据序贯采样原则多次采样后，通常出现只有几个甚至一个权值比较大的样本保留下来，缺乏样本的多样性；或者出现某个样本的权值近似等于“ 1 ”，而其他样本的权值近似为零的现象，导致权值的退化。目前粒子滤波器的优化都是以保证样本的多样性和权值的持续性为出发点，其实粒子滤波效果的优劣从本质上应该由以下三点决定首先，先验概率密度函数的选择。先验概率密度函数的选择直接影响样本权值的计算，它需要根据系统预测方程和观察方程的特征确定，尤其对于混沌系统，先验概率密度函数精确性对后续的参数估计至关重要。先验概率密度的选择要根据粒子滤波器的应用环境而定，需要通过长时间的测量，记录，分析最终确定适合特定工作环境的先验概率密度函数；一般情况下，通用粒子滤波器设计时，取正态分布或者泊松分布作为样本的先验分布密度函数，本专利技术取正态分布为先验密度函数，如公式(1)权利要求1.，其特征在于包括下述步骤1)在桥身两侧对称安装加速度传感器，加速度传感器安装的间距为5-10米，且保证桥梁两端的桥身两侧四个角处安装加速度传感器，加速度传感器的采样频率大于桥梁最大振动频率的10倍；2)对加速度传感器采集的样本进行分析，根据k时刻的采集样本2.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的样本的长度t大于等于2倍的传感器的采样频率。全文摘要本专利技术公开了一种，在桥身两侧对称安装加速度传感器，对加速度传感器采集的样本进行分析，计算出k时刻的归一化权值、k+1时刻的归一化权值和k+1时刻统计样本的均值；筛选传感器的样本值，得到k+1时刻粒子滤波后的样本；将滤波后的k+1时刻样本，乘以k+1时刻归一化后的权值，得到此时唯一的样本值；重复上述步骤确定每时刻唯一的样本值，通过曲线拟合进行频谱计算，得到桥梁的振动频率。本专利技术节约了桥梁检测监控的硬件成本，提高了滤波的精度。文档编号G01H17/00GK102564569SQ20111045675公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日专利技术者樊养余, 王凤琴, 田维坚, 贾蒙, 马颖 申请人:西北工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾蒙，樊养余，田维坚，马颖，王凤琴，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。