卡爾曼濾波擬合橢圓在地鐵隧道斷面監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

本文參考有關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合西安高新區(qū)sohu同盟北樓d7點(diǎn)沉降量觀測(cè)數(shù)據(jù)分析實(shí)例。以卡爾曼濾波的4個(gè)特點(diǎn)（見本文末）。介紹了自適應(yīng)卡爾曼濾波系統(tǒng)在建筑物變形監(jiān)測(cè)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用及其優(yōu)越性。

基于灰色關(guān)聯(lián)分析的卡爾曼濾波在橋梁變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用——在某長江特大橋橋面撓度變形監(jiān)測(cè)過程中,考慮引起橋梁撓度變化的相關(guān)因素,采用灰色關(guān)聯(lián)分析確定其中較重要的影響因子后,在傳統(tǒng)卡爾曼濾波模型基礎(chǔ)上建立改化后的狀態(tài)方程和觀測(cè)方程,從而完成相關(guān)因素...

在某長江特大橋橋面撓度變形監(jiān)測(cè)過程中,考慮引起橋梁撓度變化的相關(guān)因素,采用灰色關(guān)聯(lián)分析確定其中較重要的影響因子后,在傳統(tǒng)卡爾曼濾波模型基礎(chǔ)上建立改化后的狀態(tài)方程和觀測(cè)方程,從而完成相關(guān)因素的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,基于灰色關(guān)聯(lián)分析的卡爾曼濾波對(duì)橋梁撓度變化的預(yù)測(cè)結(jié)果比傳統(tǒng)濾波模型更加接近最終實(shí)測(cè)值,具有更高的準(zhǔn)確性與可信度。

利用最小二乘法求出雙曲線模型的模型參數(shù),將此參數(shù)看作帶有動(dòng)態(tài)噪聲的狀態(tài)向量,建立基于雙曲線模型的卡爾曼濾波模型,對(duì)建筑物的沉降量進(jìn)行預(yù)測(cè)?？柭鼮V波過程中,模型的參數(shù)不斷發(fā)生變化,增強(qiáng)了其適應(yīng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的能力,從而減小了擬合誤差。計(jì)算表明,用基于雙曲線模型的卡爾曼濾波模型對(duì)建筑物的沉降量進(jìn)行預(yù)測(cè),誤差較小,效果較為理想。

ga柱面擬合法在隧道斷面收斂監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用——提出用遺傳算法擬合得出空間柱面參數(shù)，將空間柱面唯一確定。以空間圓柱面為例，說明采用遺傳算法進(jìn)行空間柱面擬合的原理及方法；討論采用柱面擬合形式進(jìn)行隧道斷面收斂監(jiān)測(cè)的必要性，并給出數(shù)據(jù)采集方法。用工程實(shí)例...

本文首次將卡爾曼濾波法應(yīng)用于懸索橋主纜架設(shè)階段施工控制。以基準(zhǔn)索股的線形為施工預(yù)測(cè)和控制對(duì)象，首先利用卡爾曼濾波法消除施工中的隨機(jī)噪聲，得到系統(tǒng)在統(tǒng)計(jì)意義上無偏的最優(yōu)估計(jì)值；然后建立系統(tǒng)的最優(yōu)終點(diǎn)控制公式計(jì)算出索股的最優(yōu)調(diào)整值

卡爾曼濾波作為一種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理方法已在許多測(cè)量領(lǐng)域得到應(yīng)用,就卡爾曼濾波方法在施工變形測(cè)量應(yīng)用中,如何建立濾波模型和精度評(píng)定問題進(jìn)行探討,提出解決這些問題的方法,并通過一個(gè)實(shí)例說明這些方法的有效性。

對(duì)于工程建設(shè)者來說,準(zhǔn)確進(jìn)行工程造價(jià)預(yù)測(cè)決定著投標(biāo)成敗以及在工程實(shí)施過程中能否盈利的關(guān)鍵。利用同一公司過去幾年承建同類工程的資料,建立灰色gm(1,1)模型,同時(shí),采用卡爾曼序貫濾波算法減弱數(shù)據(jù)序列的隨機(jī)性。通過實(shí)例仿真結(jié)果表明,該方法比傳統(tǒng)灰色模型具有更好的預(yù)測(cè)效果,具有使用價(jià)值。

巖土力學(xué)參數(shù)空間變異性的集合卡爾曼濾波估值——巖土參數(shù)具有結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性的空間變異特征，該特征導(dǎo)致巖土參數(shù)具有不確定性。以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)作為巖土參數(shù)空間變異性分析的理論基礎(chǔ)，將分布于研究區(qū)的巖土參數(shù)視為區(qū)域化變量，變異函數(shù)既描述了巖土參數(shù)整體的空...

針對(duì)航天測(cè)量船標(biāo)校經(jīng)緯儀航向測(cè)量的局限性以及新裝備的投入使用現(xiàn)狀,研究了靜電陀螺監(jiān)控器設(shè)備動(dòng)態(tài)條件標(biāo)校過程卡爾曼濾波誤差因素。多次海上試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表明,該設(shè)備性能可靠,在經(jīng)緯儀無法測(cè)星的情況下,可以實(shí)現(xiàn)與標(biāo)校經(jīng)緯儀數(shù)據(jù)的互補(bǔ),從而克服氣候因素對(duì)測(cè)量船的影響,保障了航天測(cè)量船全天候的海上測(cè)量精度。

由于誤差的存在,連續(xù)梁橋懸臂施工中各梁段實(shí)際狀態(tài)與理想設(shè)計(jì)狀態(tài)總是存在偏差.為了實(shí)現(xiàn)施工控制目標(biāo),使成橋線形符合設(shè)計(jì)要求,采用能夠自適應(yīng)修正系統(tǒng)函數(shù)模型誤差和隨機(jī)模型誤差的魯棒卡爾曼濾波算法,對(duì)橋梁施工預(yù)拱度進(jìn)行預(yù)測(cè)分析,給出調(diào)整后的立模標(biāo)高.對(duì)張拉后備節(jié)段梁底實(shí)測(cè)標(biāo)高與理論預(yù)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行比較,監(jiān)控結(jié)果顯示兩者的最大誤差小于15mm,滿足監(jiān)控要求.魯棒卡爾曼濾波在連續(xù)梁橋懸臂施工線形控制中應(yīng)用是有效的,且易于工程實(shí)現(xiàn).

提出了跳變系統(tǒng)檢測(cè)的卡爾曼濾波算法，與鋼絲繩無損檢測(cè)信號(hào)特征相對(duì)應(yīng)，設(shè)計(jì)了鋼絲繩斷絲定量識(shí)別的多重假設(shè)檢測(cè)方法，克服了差分超門限方法不能考慮背景噪聲、測(cè)量噪聲及誤判率的不足，可以在線監(jiān)測(cè)鋼絲繩狀態(tài)。

為了提高超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度,通過卡爾曼濾波理論建立了實(shí)時(shí)調(diào)度子系統(tǒng)的超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)模型,并用兩種方法對(duì)基本模型進(jìn)行改進(jìn)。利用電能管理系統(tǒng)記錄的各交易段實(shí)際調(diào)度負(fù)荷和各競價(jià)電廠以機(jī)組申報(bào)的競價(jià)數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)未來各時(shí)段的調(diào)度負(fù)荷。通過對(duì)3種模型所預(yù)測(cè)出的電力短期負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果比較,表明對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比例變換的預(yù)測(cè)方法更為理想。

為獲取超高分辨率圖像,設(shè)計(jì)了一種入端為線陣排列、出端為面陣排列的傳像光纖束.利用該光纖束的成像系統(tǒng)在合成目標(biāo)圖像時(shí),需要建立光纖束出端、入端位置坐標(biāo)表.介紹了一種基于卡爾曼濾波器的算法,對(duì)出端光纖位置逐一搜索;搜索光纖位置時(shí)區(qū)分層內(nèi)、層間設(shè)置不同初始步長,按均方誤差最小原則對(duì)搜索步長進(jìn)行修正.算法采用了比對(duì)終止邊界、標(biāo)定已搜索光纖兩種穩(wěn)健性措施,‘z’字型搜索路徑提高了算法效率.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,搜索算法得到的位置坐標(biāo)表準(zhǔn)確標(biāo)定光纖位置,提取光纖束耦合的信息還原了目標(biāo)圖像.

將建筑物的變形看做時(shí)間和開挖深度的函數(shù),使用泰勒級(jí)數(shù)建立建筑物變形與時(shí)間和開挖深度的函數(shù)關(guān)系,并將泰勒級(jí)數(shù)的余項(xiàng)及時(shí)間變化的二次方和開挖深度變化的二次方的系數(shù)的變化量看做數(shù)學(xué)期望為0的動(dòng)態(tài)噪聲,建立卡爾曼濾波模型,并用于建筑物變形的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。實(shí)例計(jì)算表明,模型的擬合效果和預(yù)測(cè)效果較好。

將建筑物的變形看做時(shí)間和開挖深度的函數(shù)，使用泰勒級(jí)數(shù)建立建筑物變形與時(shí)間和開挖深度的函數(shù)關(guān)系，并將泰勒級(jí)數(shù)的余項(xiàng)及時(shí)間變化的二次方和開挖深度變化的二次方的系數(shù)的變化量看做數(shù)學(xué)期望為0的動(dòng)態(tài)噪聲，建立卡爾曼濾波模型，并用于建筑物變形的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。實(shí)例計(jì)算表明，模型的擬合效果和預(yù)測(cè)效果較好。

為提高地表沉降預(yù)測(cè)精度,針對(duì)灰色預(yù)測(cè)模型(gm(1,1))易受隨機(jī)干擾影響致使預(yù)測(cè)精度不高的問題,建立了基于卡爾曼濾波的灰色理論預(yù)測(cè)模型。考慮到沉降量受到溫度和時(shí)間因素影響較大的特點(diǎn),將地表的沉降看作時(shí)間、溫度的相關(guān)函數(shù)來建立卡爾曼濾波模型,并利用迭代濾波理論和levenbergmarquardt優(yōu)化濾波,構(gòu)建改進(jìn)的卡爾曼濾波模型。改進(jìn)的卡爾曼濾波模型與灰色模型相結(jié)合,應(yīng)用于地表沉降預(yù)測(cè)中,并將改進(jìn)的卡爾曼濾波灰色模型預(yù)測(cè)結(jié)果與卡爾曼濾波灰色模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。實(shí)例計(jì)算表明,使用改進(jìn)的卡爾曼濾波對(duì)消除檢測(cè)數(shù)據(jù)擾動(dòng)誤差后的數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色模型預(yù)測(cè)的精度相比于單純灰色預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)精度更高。

地鐵隧道土建施工完成后為了對(duì)線路進(jìn)行調(diào)線調(diào)坡,需要對(duì)地鐵隧道進(jìn)行斷面測(cè)量,三維激光掃描技術(shù)與常規(guī)測(cè)量方法相比具有非接觸式測(cè)量、可高密度采集空間三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)等特點(diǎn),為地鐵斷面測(cè)量提供了新的技術(shù)手段.介紹三維激光掃描技術(shù)的基本原理和在地鐵隧道斷面測(cè)量中的方法,并結(jié)合南寧地鐵1號(hào)線隧道斷面測(cè)量工程實(shí)例,對(duì)三維激光掃描技術(shù)在地鐵隧道斷面測(cè)量中應(yīng)用的可行性進(jìn)行探討.斷面測(cè)量成果不僅為線路進(jìn)行調(diào)線調(diào)坡提供依據(jù),而且還可以為后續(xù)的隧道模型構(gòu)建、隧道變形分析以及鋪軌和設(shè)備安裝等工作提供相關(guān)應(yīng)用和支持.

隨著城市的發(fā)展,軌道交通作為城市運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈也正飛速發(fā)展。青島地鐵正處于全面開花式建設(shè)中,且多數(shù)工程為暗挖施工,在這樣一種建設(shè)模式下,施工安全尤為重要。暗挖施工對(duì)周邊環(huán)境影響較大,對(duì)地上建(構(gòu))筑物亦有較大影響,為保證施工安全,一套完整的、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)體系必不可少。筆者結(jié)合某地鐵區(qū)間隧道工程,詳細(xì)論述了施工監(jiān)測(cè)在暗挖施工中的應(yīng)用。

研究運(yùn)用免棱鏡自動(dòng)化全站儀對(duì)隧道全斷面進(jìn)行快速掃描的方法.首先對(duì)全站儀進(jìn)行二次開發(fā),通過自動(dòng)掃描獲取隧道斷面數(shù)據(jù);接著對(duì)隧道斷面變形進(jìn)行研究,建立隧道斷面收斂數(shù)學(xué)模型:最后開發(fā)隧道收斂變形后的數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng).由此最終實(shí)現(xiàn)了隧道斷面收斂變形的自動(dòng)測(cè)量、分析和計(jì)算.

地鐵隧道竣工后通常需施測(cè)隧道結(jié)構(gòu)斷面,以便檢查成形隧道結(jié)構(gòu)斷面凈空和尺寸是否滿足地鐵列車的行車限界要求.由于隧道斷面結(jié)構(gòu)形式較多、各設(shè)計(jì)單位對(duì)測(cè)量要求不同、加之測(cè)量精度要求高、任務(wù)重、時(shí)間短等因素,尋求簡單、方便、高效的斷面測(cè)量方法尤為重要.本文結(jié)合合肥軌道交通2號(hào)線工程實(shí)例,介紹了一種基于全站儀的斷面測(cè)量及數(shù)據(jù)處理方法,提高了斷面測(cè)量效率.

研究運(yùn)用免棱鏡自動(dòng)化全站儀對(duì)隧道全斷面進(jìn)行快速掃描的方法。首先對(duì)全站儀進(jìn)行二次開發(fā)，通過自動(dòng)掃描獲取隧道斷面數(shù)據(jù)；接著對(duì)隧道斷面變形進(jìn)行研究，建立隧道斷面收斂數(shù)學(xué)模型；最后開發(fā)隧道收斂變形后的數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)。由此最終實(shí)現(xiàn)了隧道斷面收斂變形的自動(dòng)測(cè)量、分析和計(jì)算。