卡爾曼濾波模型的建立及其在施工變形測量中的應(yīng)用

將建筑物的變形看做時間和開挖深度的函數(shù)，使用泰勒級數(shù)建立建筑物變形與時間和開挖深度的函數(shù)關(guān)系，并將泰勒級數(shù)的余項(xiàng)及時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)測預(yù)報。實(shí)例計算表明，模型的擬合效果和預(yù)測效果較好。

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)沉降量觀測數(shù)據(jù)分析實(shí)例。以卡爾曼濾波的4個特點(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)測的預(yù)測預(yù)報方面的應(yīng)用及其優(yōu)越性。

卡爾曼濾波由于能夠?qū)崟r快速地處理大量的變形數(shù)據(jù),并能夠預(yù)測下一時刻的變化狀態(tài)等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域的動態(tài)數(shù)據(jù)處理。本文論述了方差補(bǔ)償自適應(yīng)卡爾曼濾波模型,將自適應(yīng)卡爾曼濾波模型應(yīng)用到光纖光柵動態(tài)變形監(jiān)測上,基于matlab編程實(shí)現(xiàn)模型的建立并運(yùn)用該模型對建筑物變形進(jìn)行分析與預(yù)測,取得了較好的效果,證實(shí)了方差補(bǔ)償自適應(yīng)卡爾曼濾波在濾波和預(yù)測方面的可行性。

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)沉降量觀測數(shù)據(jù)分析實(shí)例。以卡爾曼濾波的4個特點(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)測的預(yù)測預(yù)報方面的應(yīng)用及其優(yōu)越性。

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,對建筑物的沉降量進(jìn)行預(yù)測。卡爾曼濾波過程中,模型的參數(shù)不斷發(fā)生變化,增強(qiáng)了其適應(yīng)觀測數(shù)據(jù)的能力,從而減小了擬合誤差。計算表明,用基于雙曲線模型的卡爾曼濾波模型對建筑物的沉降量進(jìn)行預(yù)測,誤差較小,效果較為理想。

最小二乘法擬合橢圓過程中,把所有樣本點(diǎn)都當(dāng)作準(zhǔn)確值,但當(dāng)擬合點(diǎn)中出現(xiàn)噪聲和孤立點(diǎn)時,擬合出的橢圓誤差較大,而最小平方中值法具有較好的穩(wěn)健性,但該方法計算量大,計算不方便。針對這種情況,筆者首先使用最小平方中值法擬合出一組橢圓參數(shù),然后利用中位數(shù)法剔除孤立點(diǎn),最后使用卡爾曼濾波方法修正橢圓的參數(shù),通過模擬實(shí)例和工程實(shí)例,證明該算法能夠剔除孤立點(diǎn),并且擬合出的橢圓具有較小的形狀誤差,因此該方法可以推廣到實(shí)際工程中應(yīng)用。

基于灰色關(guān)聯(lián)分析的卡爾曼濾波在橋梁變形監(jiān)測中的應(yīng)用——在某長江特大橋橋面撓度變形監(jiān)測過程中,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)方程和觀測方程,從而完成相關(guān)因素的預(yù)測預(yù)報工作。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橋梁撓度變化的預(yù)測結(jié)果比傳統(tǒng)濾波模型更加接近最終實(shí)測值,具有更高的準(zhǔn)確性與可信度。

為提高地表沉降預(yù)測精度,針對灰色預(yù)測模型(gm(1,1))易受隨機(jī)干擾影響致使預(yù)測精度不高的問題,建立了基于卡爾曼濾波的灰色理論預(yù)測模型?？紤]到沉降量受到溫度和時間因素影響較大的特點(diǎn),將地表的沉降看作時間、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)測中,并將改進(jìn)的卡爾曼濾波灰色模型預(yù)測結(jié)果與卡爾曼濾波灰色模型的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比。實(shí)例計算表明,使用改進(jìn)的卡爾曼濾波對消除檢測數(shù)據(jù)擾動誤差后的數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色模型預(yù)測的精度相比于單純灰色預(yù)測的預(yù)測精度更高。

為了提高超短期負(fù)荷預(yù)測的精度,通過卡爾曼濾波理論建立了實(shí)時調(diào)度子系統(tǒng)的超短期負(fù)荷預(yù)測模型,并用兩種方法對基本模型進(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)荷和各競價電廠以機(jī)組申報的競價數(shù)據(jù),預(yù)測未來各時段的調(diào)度負(fù)荷。通過對3種模型所預(yù)測出的電力短期負(fù)荷預(yù)測結(jié)果比較,表明對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比例變換的預(yù)測方法更為理想。

針對航天測量船標(biāo)校經(jīng)緯儀航向測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測量船的影響,保障了航天測量船全天候的海上測量精度。

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)測和控制對象，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)計意義上無偏的最優(yōu)估計值；然后建立系統(tǒng)的最優(yōu)終點(diǎn)控制公式計算出索股的最優(yōu)調(diào)整值

對于水電站的引水洞和尾水洞的標(biāo)準(zhǔn)斷面,常見各種漸變斷面,漸變方式各異,文中對各種漸變方式的數(shù)學(xué)模型在施工測量中的解算和應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述,文件提出并建立的數(shù)學(xué)模型對類似工程設(shè)計及施工有參考意義。

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,對橋梁施工預(yù)拱度進(jìn)行預(yù)測分析,給出調(diào)整后的立模標(biāo)高.對張拉后備節(jié)段梁底實(shí)測標(biāo)高與理論預(yù)計標(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).

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...

為獲取超高分辨率圖像,設(shè)計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,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,對出端光纖位置逐一搜索;搜索光纖位置時區(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搜索步長進(jìn)行修正.算法采用了比對終止邊界、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.

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

介紹了圖紙數(shù)據(jù)三維數(shù)字化的方法,在此基礎(chǔ)上建立了地面數(shù)字模型,利用其計算設(shè)計排土場的填方量,闡述了地面數(shù)字模型更新方法,對于建立數(shù)字礦山有一定的參考意義。

介紹了用autocad的c語言開發(fā)系統(tǒng)--ads在autocad環(huán)境下建立數(shù)字地面模型的過程,并以此為基礎(chǔ)介紹了在autocad環(huán)境下生成斷面圖和內(nèi)插等值線的方法。

本文應(yīng)用卡爾曼濾波法處理在懸索橋鋼箱梁吊裝施工中因系統(tǒng)和測量隨機(jī)噪聲而引起的結(jié)構(gòu)實(shí)際表現(xiàn)與計算值和觀測值不一致的問題。通過濾去隨機(jī)噪聲，得到系統(tǒng)統(tǒng)計意義上無偏的鋼箱梁頂面標(biāo)高的最優(yōu)估計值和下一階段的最佳預(yù)測值。據(jù)此確定吊桿的調(diào)整量，從而指導(dǎo)施工。

對于二維、二維以上的洪水進(jìn)行計算,需要大量與地形相關(guān)的數(shù)據(jù),這要借助遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的支持。數(shù)字高程模型是描述地球表面形態(tài)多種信息空間分布的有序數(shù)值陣列,可以作為測圖自動化的重要組成部分和地理信息數(shù)據(jù)庫的重要基礎(chǔ)?；谶b感數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)建立數(shù)字高程模型,從數(shù)字高程模型提取流域界線并生成水流網(wǎng)格,進(jìn)行洪水計算,是洪水預(yù)報的常用方法。

以中國梁濟(jì)運(yùn)河大橋工程施工監(jiān)控為背景,提出了立模標(biāo)高的適用公式,論述了灰色理論與卡爾曼理論在連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工標(biāo)高預(yù)測中的聯(lián)合運(yùn)用。