基于步進頻率雷達的橋梁監(jiān)測系統關鍵技術研究.pdf

1、近幾十年以來，我國相繼建成了一大批大跨度和超大跨度橋梁，為了正確評估橋梁的承載能力，及時發(fā)現各種橋梁事故隱患，確保橋梁運營的安全，同時也為了更好的理解變形機理，驗證評估橋梁結構的新理論新技術，需要對橋梁進行變形監(jiān)測，進而識別其模態(tài)參數。
　　本文主要對基于步進頻率雷達和微波干涉測量技術的橋梁遠程監(jiān)測系統中的一維距離像模糊問題、微動位移模糊問題、精確測距問題以及模態(tài)參數的識別問題進行研究分析。
　　首先研究了步進頻率雷達距離測

2、量的距離像模糊問題以及干涉測量中的微動位移模糊問題，用相位補償下的目標抽取算法解決了距離像的模糊問題，并提出了尋索引共軛相乘微動測量算法。相位補償下的目標抽取算法通過對接收信號相位補償后再進行逆傅里葉變換(IFFT)，這樣單采樣點的細化結果不會亂序，物理意義更加明確。尋索引共軛相乘微動測量算法，通過第一次回波的一維距離像確定目標距離，即目標位置所在細化距離索引，對于第二次回波只計算包含目標的采樣點所得數據在索引處的IFFT，將第一次回波

3、IFFT變換后在目標處的值與第二次回波在該處變換后的值共軛相乘，來計算微動位移，由于不用對第二次回波的所有采樣點均做IFFT變換，大大減少了計算量，仿真結果表明該方法有效解決了微動位移的模糊問題。
　　其次研究了如何提高步進頻率雷達的測距精度，引入Rife算法進行精確測距，對其不足做出相應改進，并給出了利用相位差進行精確測距的通式。仿真表明Rife算法在信噪比為6dB時，可將測距均方誤差與距離估計方差下限的比值由原始方法最大高達2

4、0.52減小到8.6，但該算法在真實距離與峰值譜線靠近時測距誤差較大，通過分析產生不足的原因，本文從三個方面給出了改進方案，仿真結果表明改進方案有效改善了Rife算法的不足。相化差法精確測距是將回波信號分為兩段進行IFFT變換，根據這兩段的變換結果在峰值處的相位差來進行精確測距，這兩段并不限于前半段和后半段。仿真結果表明信噪比為6dB時，該算法可將測距均方誤差與距離估計方差下限的最大比值減小到1.6。
　　最后本文研究了基于小波變

5、換對結構固有頻率和阻尼系數的識別，提出了基于模值的分段小波脊提取算法，和基于經驗模態(tài)分解(EMD)的降噪處理方案。基于模值的分段小波脊提取算法是根據小波變換后的模值矩陣極大值個數進行分段，通過每段的模值最大值位置來尋找脊線所在位置，求得小波脊線處的值便可得到結構的固有頻率和阻尼系數。基于EMD分解的降噪算法是將含噪聲的位移響應進行EMD分解，根據噪聲在EMD分解下的特性來選擇相應的奉征模態(tài)函數重構位移響應達到去噪效果的，仿真表明該去噪方