基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的動(dòng)態(tài)變形數(shù)據(jù)分析模型研究.pdf

1、高精度形變監(jiān)測(cè)對(duì)于結(jié)構(gòu)體的健康維護(hù)具有重要意義，衛(wèi)星定位技術(shù)廣泛應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu)體的高精度監(jiān)測(cè)中，但受制于高頻噪聲及低頻多路徑噪聲影響，變形監(jiān)測(cè)精度難以滿(mǎn)足，為了從非線性、非穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)信號(hào)中提取真實(shí)變形，本文對(duì)現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，在經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的基本理論體系的基礎(chǔ)上，對(duì)EMD中的端點(diǎn)效應(yīng)和模態(tài)混疊問(wèn)題進(jìn)行了研究工作，提出了抑制端點(diǎn)效應(yīng)和模態(tài)混疊問(wèn)題的改進(jìn)措施。在對(duì)真實(shí)形變數(shù)據(jù)的降噪及預(yù)測(cè)算法研究、形變系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

2、方面做了一定的研究工作。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）EMD端點(diǎn)效應(yīng)和模態(tài)混疊問(wèn)題的改進(jìn)
　　針對(duì)EMD端點(diǎn)效應(yīng)問(wèn)題，在分析現(xiàn)有抑制端點(diǎn)效應(yīng)方法的基礎(chǔ)上，充分挖掘各種算法的優(yōu)勢(shì)，最大限度維護(hù)信號(hào)的內(nèi)在趨勢(shì)，提出一種基于特征提取的自適應(yīng)延拓方法，通過(guò)特征提取總結(jié)波形的變化規(guī)律，利用改進(jìn)的模板匹配算法篩選出與端點(diǎn)處波形一致的子波，借助改進(jìn)的三角延拓方法尋找與端點(diǎn)處波形相似的子波。當(dāng)信號(hào)規(guī)律性較差，未能篩選出相似子波時(shí)，利用 RB

3、F神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行延拓。通過(guò)模擬數(shù)據(jù)證明，該方法能夠自適應(yīng)的延拓波形，最大限度實(shí)現(xiàn)延拓?cái)?shù)據(jù)與原信號(hào)波形的光滑過(guò)渡。針對(duì)EMD模態(tài)混疊問(wèn)題，本文對(duì)完備經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（CEEMD）進(jìn)行了研究，它是 EMD的變形體，能夠在有效抑制模態(tài)混疊現(xiàn)象的同時(shí)精確地重構(gòu)原始信號(hào)。
　?。?）形變時(shí)間序列降噪及預(yù)測(cè)研究
　　為了更好的消除混雜在變形序列中的噪聲，利用完備經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（CEEMD）將信號(hào)自適應(yīng)分解為不同尺度振動(dòng)模態(tài)。針對(duì)分解分量中信號(hào)和

4、噪聲區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)不唯一的問(wèn)題，構(gòu)造一種CEEMD與自相關(guān)分析相結(jié)合的去噪算法，實(shí)現(xiàn)有效信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)的分離。將該算法應(yīng)用在仿真實(shí)驗(yàn)和GNSS變形監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并與傳統(tǒng)的小波去噪方法進(jìn)行比較分析，本算法取得較好效果，相比小波方法避免了小波基選擇帶來(lái)的影響。為了更好的分析形變規(guī)律，提取形變信息，本文在形變信號(hào)預(yù)測(cè)方面進(jìn)行了研究，應(yīng)用最近鄰和梯度下降的混合 RBF算法來(lái)改善神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并使用經(jīng)降噪處理后的實(shí)測(cè)信號(hào)檢驗(yàn)算法效果，與普通的RBF相比

5、較，在保證效率的同時(shí)，提高了預(yù)測(cè)效果的精度。
　　（3）動(dòng)態(tài)變形數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　根據(jù)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理的需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變形數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)。系統(tǒng)基于Asp.Net與Matlab混合編程技術(shù)，構(gòu)建時(shí)間序列數(shù)據(jù)降噪處理與變形預(yù)測(cè)等核心算法組件；基于ArcGIS JavaScript APIs實(shí)現(xiàn)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的空間可視化表達(dá)，并提供基本的空間查詢(xún)與分析等功能；通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)能夠較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)變形數(shù)據(jù)的處