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地基SAR桥梁监测理论与方法
作者：刘祥磊等
出版社：科学出版社
出版时间：2022-09-01
ISBN：9787030729880
定价：¥108.00
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内容简介
本书介绍地基干涉雷达测量技术的原理、性能测试、数据预处理以及桥梁损伤识别方法，详细阐述地基干涉雷达测量技术在城市桥梁、铁路桥梁和古代桥梁三种不同类型桥梁中的实际应用，系统总结地基干涉雷达测量在桥梁监测方面的现状及未来发展趋势。
作者简介
暂缺《地基SAR桥梁监测理论与方法》作者简介
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出 1
1.2 GB-SAR技术的发展历程 2
1.3 国内外研究现状 4
1.3.1 GB-SAR关键技术的国内外研究现状 4
1.3.2 GB-SAR技术桥梁监测的国内外研究现状 8
1.4 GB-SAR技术桥梁监测存在的问题 10
1.5 本书的结构 11
参考文献 11
第2章 GB-SAR原理 16
2.1 SAR技术 16
2.2 干涉测量技术 19
2.3 SFCW技术 20
2.4 GB-SAR系统介绍 21
2.4.1 GB-SAR常见系统 21
2.4.2 IBIS雷达系统介绍 23
2.4.3 Fast-GBSAR系统介绍 25
参考文献 28
第3章 GB-SAR性能测试 30
3.1 角反射器介绍 30
3.1.1 角反射器的分类 30
3.1.2 角反射器的应用及研究现状 31
3.2 IBIS-S缓慢形变精度分析 32
3.2.1 方案设计 33
3.2.2 实验结果分析 33
3.3 IBIS-S测量误差分析 36
3.3.1 仪器安置误差 36
3.3.2 大气因素影响 39
参考文献 43
第4章 GB-SAR大气参数改正 44
4.1 GB-SAR电磁波大气折射原理 44
4.1.1 对流层大气空间特性 45
4.1.2 对流层电磁波大气折射原理 45
4.2 微波波段大气折射改正方法 47
4.2.1 微波波段大气折射相位计算原理 47
4.2.2 微波波段大气折射改正方法分析 48
4.2.3 微波大气折射效应监测 49
4.3 Essen-Froome模型 52
4.3.1 Essen-Froome模型理论推导 52
4.3.2 气象扰动机理实验验证 54
4.3.3 北京市气象规律分析与揭示 62
4.4 顾及雷达波传输距离的Essen-Froome大气参数优化改正投影模型 65
4.4.1 顾及雷达波传输距离的大气参数优化改正投影模型构建 65
4.4.2 雷达监测精度与距离分析 66
4.4.3 桥梁模型验证 74
参考文献 83
第5章 GB-SAR信号降噪 84
5.1 希尔伯特-黄变换 84
5.1.1 希尔伯特-黄变换原理 85
5.1.2 希尔伯特-黄变换应用 89
5.2 RDT-EEMD信号降噪 92
5.2.1 随机减量技术原理 92
5.2.2 集合经验模态分解 94
5.2.3 实验与分析 96
5.3 W-ESMD二级信号降噪 103
5.3.1 W-ESMD降噪方法原理 103
5.3.2 W-ESMD降噪方法应用与分析 107
5.4 MF-ESMD二级信号降噪 112
5.4.1 MF-ESMD降噪方法原理 112
5.4.2 仿真实验与分析 115
5.4.3 实际应用与分析 118
5.5 SOBI信号降噪 122
5.5.1 改进的SOBI降噪方法原理 123
5.5.2 降噪模型实验与分析 125
参考文献 131
第6章 GB-SAR桥梁损伤识别 135
6.1 基于直接插值法的桥梁损伤识别 135
6.1.1 ESMD模态分解 135
6.1.2 ESMD时-频分析 136
6.1.3 ESMD与HHT方法比较 138
6.2 基于数据驱动随机子空间的桥梁损伤识别 141
6.2.1 子空间正交投影理论 141
6.2.2 Hankel矩阵构建与SVD分解 142
6.2.3 卡尔曼滤波状态序列及模态参数识别 143
6.2.4 模态阶数估计 144
参考文献 148
第7章 GB-SAR在城市桥梁监测中的应用 149
7.1 监测环境简介 149
7.2 监测方法概述 150
7.2.1 TLS获取潜在损伤区 151
7.2.2 基于时间序列位移的地基微波干涉损伤检测 152
7.2.3 PS-InSAR损伤分析 153
7.3 监测结果与讨论 154
7.3.1 桥梁形变结果与分析 154
7.3.2 损伤检测分析与探讨 156
7.3.3 沉降分析与讨论 159
7.4 结论 162
参考文献 163
第8章 GB-SAR在铁路桥梁监测中的应用 165
8.1 铁路桥梁动态监测 165
8.1.1 测试目的和内容 165
8.1.2 技术路线和具体流程 165
8.1.3 1/4跨点竖向位移动态监测 167
8.1.4 梁跨中点横向位移动态监测 170
8.2 声屏障测试分析 174
8.2.1 测试目的和内容概述 174
8.2.2 声屏障横向位移 175
8.2.3 墩、梁、声屏障横向位移监测 178
8.3 雨棚竖向位移监测 183
8.3.1 测试目的和内容 183
8.3.2 技术路线和具体流程 183
8.3.3 实验与分析 184
8.4 结论 187
第9章 GB-SAR在古代桥梁监测中的应用 189
9.1 古代桥梁与数据采集 189
9.1.1 赵州桥简介 189
9.1.2 地基微波干涉法 190
9.1.3 动态时间序列位移采集 191
9.2 桥梁损伤评估方法 191
9.2.1 时间序列位移的ESMD方法 192
9.2.2 瞬时频率直接内插算法 193
9.2.3 瞬时振动分析步骤 195
9.3 结果与分析 195
9.3.1 地基微波干涉法的时间序列位移结果 195
9.3.2 IMF分解与分析 197
9.3.3 时频分析结果 201
9.3.4 讨论 206
9.4 结论 207
参考文献 208
第10章 总结与展望 210
10.1 总结 210
10.2 展望 212
参考文献 212
前言
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出 1
1.2 GB-SAR技术的发展历程 2
1.3 国内外研究现状 4
1.3.1 GB-SAR关键技术的国内外研究现状 4
1.3.2 GB-SAR技术桥梁监测的国内外研究现状 8
1.4 GB-SAR技术桥梁监测存在的问题 10
1.5 本书的结构 11
参考文献 11
第2章 GB-SAR原理 16
2.1 SAR技术 16
2.2 干涉测量技术 19
2.3 SFCW技术 20
2.4 GB-SAR系统介绍 21
2.4.1 GB-SAR常见系统 21
2.4.2 IBIS雷达系统介绍 23
2.4.3 Fast-GBSAR系统介绍 25
参考文献 28
第3章 GB-SAR性能测试 30
3.1 角反射器介绍 30
3.1.1 角反射器的分类 30
3.1.2 角反射器的应用及研究现状 31
3.2 IBIS-S缓慢形变精度分析 32
3.2.1 方案设计 33
3.2.2 实验结果分析 33
3.3 IBIS-S测量误差分析 36
3.3.1 仪器安置误差 36
3.3.2 大气因素影响 39
参考文献 43
第4章 GB-SAR大气参数改正 44
4.1 GB-SAR电磁波大气折射原理 44
4.1.1 对流层大气空间特性 45
4.1.2 对流层电磁波大气折射原理 45
4.2 微波波段大气折射改正方法 47
4.2.1 微波波段大气折射相位计算原理 47
4.2.2 微波波段大气折射改正方法分析 48
4.2.3 微波大气折射效应监测 49
4.3 Essen-Froome模型 52
4.3.1 Essen-Froome模型理论推导 52
4.3.2 气象扰动机理实验验证 54
4.3.3 北京市气象规律分析与揭示 62
4.4 顾及雷达波传输距离的Essen-Froome大气参数优化改正投影模型 65
4.4.1 顾及雷达波传输距离的大气参数优化改正投影模型构建 65
4.4.2 雷达监测精度与距离分析 66
4.4.3 桥梁模型验证 74
参考文献 83
第5章 GB-SAR信号降噪 84
5.1 希尔伯特-黄变换 84
5.1.1 希尔伯特-黄变换原理 85
5.1.2 希尔伯特-黄变换应用 89
5.2 RDT-EEMD信号降噪 92
5.2.1 随机减量技术原理 92
5.2.2 集合经验模态分解 94
5.2.3 实验与分析 96
5.3 W-ESMD二级信号降噪 103
5.3.1 W-ESMD降噪方法原理 103
5.3.2 W-ESMD降噪方法应用与分析 107
5.4 MF-ESMD二级信号降噪 112
5.4.1 MF-ESMD降噪方法原理 112
5.4.2 仿真实验与分析 115
5.4.3 实际应用与分析 118
5.5 SOBI信号降噪 122
5.5.1 改进的SOBI降噪方法原理 123
5.5.2 降噪模型实验与分析 125
参考文献 131
第6章 GB-SAR桥梁损伤识别 135
6.1 基于直接插值法的桥梁损伤识别 135
6.1.1 ESMD模态分解 135
6.1.2 ESMD时-频分析 136
6.1.3 ESMD与HHT方法比较 138
6.2 基于数据驱动随机子空间的桥梁损伤识别 141
6.2.1 子空间正交投影理论 141
6.2.2 Hankel矩阵构建与SVD分解 142
6.2.3 卡尔曼滤波状态序列及模态参数识别 143
6.2.4 模态阶数估计 144
参考文献 148
第7章 GB-SAR在城市桥梁监测中的应用 149
7.1 监测环境简介 149
7.2 监测方法概述 150
7.2.1 TLS获取潜在损伤区 151
7.2.2 基于时间序列位移的地基微波干涉损伤检测 152
7.2.3 PS-InSAR损伤分析 153
7.3 监测结果与讨论 154
7.3.1 桥梁形变结果与分析 154
7.3.2 损伤检测分析与探讨 156
7.3.3 沉降分析与讨论 159
7.4 结论 162
参考文献 163
第8章 GB-SAR在铁路桥梁监测中的应用 165
8.1 铁路桥梁动态监测 165
8.1.1 测试目的和内容 165
8.1.2 技术路线和具体流程 165
8.1.3 1/4跨点竖向位移动态监测 167
8.1.4 梁跨中点横向位移动态监测 170
8.2 声屏障测试分析 174
8.2.1 测试目的和内容概述 174
8.2.2 声屏障横向位移 175
8.2.3 墩、梁、声屏障横向位移监测 178
8.3 雨棚竖向位移监测 183
8.3.1 测试目的和内容 183
8.3.2 技术路线和具体流程 183
8.3.3 实验与分析 184
8.4 结论 187
第9章 GB-SAR在古代桥梁监测中的应用 189
9.1 古代桥梁与数据采集 189
9.1.1 赵州桥简介 189
9.1.2 地基微波干涉法 190
9.1.3 动态时间序列位移采集 191
9.2 桥梁损伤评估方法 191
9.2.1 时间序列位移的ESMD方法 192
9.2.2 瞬时频率直接内插算法 193
9.2.3 瞬时振动分析步骤 195
9.3 结果与分析 195
9.3.1 地基微波干涉法的时间序列位移结果 195
9.3.2 IMF分解与分析 197
9.3.3 时频分析结果 201
9.3.4 讨论 206
9.4 结论 207
参考文献 208
第10章 总结与展望 210
10.1 总结 210
10.2 展望 212
参考文献 212
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