發(fā)布時間：2021-10-16 13:34

　　為滿足在跨江海、峽谷、建筑群等復(fù)雜地形的區(qū)域鋪設(shè)高速公路及高速鐵路的要求,我國已建成大量各種各樣的橋梁。橋梁在道路交通中扮演著越來越重要的角色,因其造價昂貴、施工復(fù)雜以及維護(hù)成本高,對橋梁結(jié)構(gòu)建立長期且實(shí)時的監(jiān)測系統(tǒng)具有重要意義。傳統(tǒng)的大地測量技術(shù)受限于實(shí)時性差、精度不足和作業(yè)困難等缺點(diǎn),本文設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一套基于衛(wèi)星定位（GNSS）和慣性測量技術(shù)（IMU）的橋梁變形監(jiān)測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了全天候、實(shí)時監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)信息。利用GPS和北斗系統(tǒng)的差分定位技術(shù),結(jié)合Kalman信息融合算法,采取GNSS/IMU組合定位方式進(jìn)行橋梁的變形監(jiān)測。本文主要工作如下:（1）研究并分析了橋梁健康監(jiān)測的基本模型,結(jié)合衛(wèi)星差分定位原理和慣性定位的坐標(biāo)理論,構(gòu)建了GNSS/IMU組合定位的橋梁變形監(jiān)測方法,并利用ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)對監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器進(jìn)行組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸;（2）詳細(xì)分析和設(shè)計了本系統(tǒng)的軟硬件部分,包含GPS/北斗衛(wèi)星接收機(jī)和IMU信息的采集、各類傳感器的布設(shè)方法、ZigBee擴(kuò)展板的硬件設(shè)計和傳輸協(xié)議棧及節(jié)點(diǎn)的軟件實(shí)現(xiàn)、基于ARM平臺接口的硬件和數(shù)據(jù)處理的軟件實(shí)現(xiàn),以及對于整個監(jiān)測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存... 

【文章來源】：江蘇科技大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 橋梁監(jiān)測研究現(xiàn)狀
        1.2.2 衛(wèi)星定位技術(shù)在橋梁監(jiān)測中應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.3 多傳感器融合技術(shù)在橋梁監(jiān)測中應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 章節(jié)安排
第2章 關(guān)鍵技術(shù)分析
    2.1 橋梁變形監(jiān)測概述
    2.2 傳感器監(jiān)測技術(shù)
    2.3 衛(wèi)星定位監(jiān)測技術(shù)
        2.3.1 定位原理
        2.3.2 偽距單點(diǎn)和差分定位
        2.3.3 載波相位差分技術(shù)
    2.4 慣性定位監(jiān)測技術(shù)
        2.4.1 INS定位
        2.4.2 DR定位
    2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 橋梁變形監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計
    3.1 系統(tǒng)總體硬件框架
    3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計
    3.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計
    3.4 基于ARM數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計
    3.5 系統(tǒng)防雷設(shè)計
    3.6 本章小結(jié)
第4章 橋梁變形監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計
    4.1 系統(tǒng)總體軟件框架
    4.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)
    4.3 無線組網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計
        4.3.1 ZigBee協(xié)議棧
        4.3.2 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)
        4.3.3 路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)
    4.4 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計
        4.4.1 服務(wù)系統(tǒng)
        4.4.2 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于Kalman信息融合算法的變形監(jiān)測研究
    5.1 GNSS/IMU組合定位的變形監(jiān)測
    5.2 改進(jìn)Kalman融合的變形監(jiān)測算法
        5.2.1 傳統(tǒng)Kalman濾波融合
        5.2.2 本文改進(jìn)Kalman濾波融合
    5.3 基于改進(jìn)Kalman融合算法的試驗(yàn)與分析
        5.3.1 試驗(yàn)方案
        5.3.2 結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 監(jiān)管平臺的實(shí)現(xiàn)與測試
    6.1 監(jiān)管平臺主要模塊的實(shí)現(xiàn)
    6.2 平臺測試方案
        6.2.1 潤揚(yáng)大橋概況
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)監(jiān)測方案
    6.3 測試結(jié)果
    6.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
大摘要


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]港珠澳大橋首級GPS控制網(wǎng)建立與復(fù)測研究[J]. 熊偉,趙敏,吳迪軍.  導(dǎo)航定位學(xué)報. 2019(01)
[3]光學(xué)水準(zhǔn)尺圖像數(shù)字化處理及其自動化讀數(shù)實(shí)現(xiàn)[J]. 張力飛,張曉東.  測繪地理信息. 2019(01)
[4]利用少量傳感器信息與人工智能的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測新方法[J]. 馬宏偉,林逸洲,聶振華.  建筑科學(xué)與工程學(xué)報. 2018(05)
[5]北斗和GPS系統(tǒng)在病害影響下橋梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 和永軍,繆應(yīng)鋒,劉華.  云南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(S1)
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[7]大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的剪切變形分析[J]. 李宏江,王榮霞,李萬恒,葉見曙.  應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報. 2012(02)
[8]舟山連島工程西堠門金塘大橋運(yùn)營監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)警評估體系研究[J]. 鄭春,吳重男,張新越,沈旺,梁柱,馬骎.  中國工程科學(xué). 2010(07)
[9]Full-scale measurements of dynamic response of suspension bridge subjected to environmental loads using GPS technology[J]. YI TingHua1,2, LI HongNan1 & GU Ming2 1State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 2State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China.  Science China（Technological Sciences）. 2010(02)
[10]潤揚(yáng)長江大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)研究[J]. 李愛群,繆長青,李兆霞,韓曉林,吳勝東,吉林,楊玉冬.  東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2003(05)

博士論文
[1]基于GNSS和RTS技術(shù)的橋梁結(jié)構(gòu)動態(tài)變形監(jiān)測研究[D]. 余加勇.湖南大學(xué) 2015
[2]基于靜動力特性的多塔長跨斜拉橋結(jié)構(gòu)體系剛度研究[D]. 李忠三.北京交通大學(xué) 2014
[3]大跨懸索橋安全監(jiān)測方法及體系研究與應(yīng)用[D]. 岳麗娜.武漢理工大學(xué) 2010
[4]大跨懸索橋狀態(tài)評估實(shí)用方法研究與應(yīng)用[D]. 郭彤.東南大學(xué) 2005

碩士論文
[1]跨江大橋?qū)ρ亟瓍^(qū)域土地利用影響研究[D]. 茅天穎.南京大學(xué) 2018
[2]基于GPS的塔類結(jié)構(gòu)變形遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]. 陳強(qiáng)強(qiáng).杭州電子科技大學(xué) 2018
[3]基于Zigbee+WiFi技術(shù)的智能家居網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D]. 張保森.上海師范大學(xué) 2018
[4]基于實(shí)測數(shù)據(jù)的懸索橋鋼箱梁局部動力響應(yīng)研究[D]. 尤慧豐.東南大學(xué) 2017
[5]基于GPS與加速度計的橋梁結(jié)構(gòu)振動頻率研究[D]. 秦長彪.中國礦業(yè)大學(xué) 2016
[6]基于物聯(lián)網(wǎng)的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]. 何磊.重慶交通大學(xué) 2016
[7]鋼—超薄UHPC層輕型組合橋面性能研究[D]. 張松濤.湖南大學(xué) 2015



本文編號：3439898