抗差Kalman滤波算法研究及其在GPS监测数据中的应用

针对传统Kalman滤波在异常噪声作用下滤波估计会出现较大偏差等问题,研究基于稳健估计准则、最大相关熵准则的抗差Kalman滤波的算法原理及模型构建,推导基于Huber法、最大相关熵法的抗差Kalman滤波公式,并利用经典kalman滤波、Huber法抗差Kalman滤波、最大相关熵法抗差Kalman滤波以及小波阈值去...     

变形监测多模型组合预测方法研究

采用多模型组合预测的方法对变形监测序列进行模拟。介绍常用的4种多模型组合模式:(1)串联式残差组合模型;(2)串联式滤波组合模型;(3)并联式多尺度等权组合方法;(4)并联式加权组合方法。根据4种组合模式设计4种组合方案,利用某高速铁路实际监测数据进行预测验证。实例验证表明,4种方案均具有较高的预测精度。     

基于2D激光位移传感器的轨底坡动态检测系统研究

设置合理的轨底坡可使钢轨轨头与车轮踏面合理接触,减轻钢轨轨头的不均匀磨耗,延长钢轨使用寿命。为提高轨底坡静态检测精度,线路日常养护和维修效率,提出一种基于2D激光位移传感器(简称2D)的钢轨廓形检测原理和ARM嵌入式技术的轨底坡动态检测方法。结合传感器工作原理与特点,搭建一套可在线连续检测的轨底坡动态检测系统。考虑到2D空间姿态变化,建立适用于轨底坡动态检测的双2D空间姿态关系模型和标定解算模型。因为车体振动会产生对轨底坡计算结果的影响,利用Kalman滤波算法建立多传感器的状态空间模型,对轨底坡计算结果进行补偿。最后选用GJ-4型轨道检测车进行地铁正线试验,试验结果与人工复核结果的对比,符合工务段要求精度。试验结果验证了该轨底坡动态检测系统切实可行,Kalman滤波算法能够很好地对轨底坡的计算结果进行补偿修正。     

高速铁路桥墩沉降监测数据粗差探测方法研究

在对高速铁路沉降变形监测数据进行分析时,对监测数据中的粗差进行探测至关重要。本文介绍粗差探测常用的 t检验法、狄克松判别法,提出一种基于极限误差的粗差探测方法,用这3种方法分别对高速铁路实测沉降监测数据的粗差进行分析,并对分析结果进行了比较,对各方法的适用性进行了探讨。研究结果表明,基于极限误差的粗差探测方法可获得较为满意的结果。     

弱膨胀土地区基坑周边地表沉降预测模型的构建

为了探寻弱膨胀土地区深基坑周边地表沉降和时间的关系,选取淮南市数码广场深基坑监测数据,采用Origin专业软件分别建立Ratkowsky模型、泊松曲线模型、对数曲线模型、二次曲线模型、三次曲线模型、幂函数曲线模型6种回归模型进行拟合分析。通过回归方程拟合度、回归方程显著性检验以及回归系数显著性检验,发现幂函数曲线模型拟合度较高。应用该模型对基坑南侧道路上DL08的监测数据进行预测,预测值与实测值相符。该非线性幂函数曲线模型可用于同一地区地表沉降的预测。     

基于信号波形特征的道岔工况识别研究

针对单一的Butterworth滤波方法无法有效抑制白噪声的问题,探索使用Kalman滤波、LMS自适应滤波及滑动平均滤波对低通滤波后的信号进一步滤波,得到了较好的效果,引入了Pearson相关系数对3种滤波方法的效果进行了量化对比,其中Kalman滤波的效果最优;分析了道岔结构特征并推断出列车正线过道岔和侧线过道岔时各传感器的理论波形特征;结合谷歌地球软件及实际传感器测试数据,印证了理论波形预测的正确性,得到了列车正线过道岔和侧线过道岔的信号特征波形,为工况识别软件的编写提供了重要的算法依据。     

GM(1,1)模型在巨型溶洞超厚回填路基沉降监测中的应用

为验证GM(1,1)模型在黔张常铁路高山隧道巨型溶洞超厚回填路基沉降监测和预报项目中的适用性,根据现场实际情况布设沉降监测基准网和监测网并进行数据采集,选取某一断面的3个监测点在某一时期内的9期监测数据进行处理与分析,根据累计沉降量数据的变化关系建立GM(1,1)模型,该模型的后验差值比C和P均达到Ⅰ级拟合精度。利用GM(1,1)模型对该段路基的累计沉降量和沉降趋势进行预测,预测结果与该巨型溶洞超厚回填路基的实际沉降情况吻合较好,预测结果可供后续施工组织参考。     

基于中位数原理的高速铁路沉降自动化监测数据滤波方法

提出一种基于中位数原理的连续中位数滤波方法,介绍其滤波原理,并通过实验验证其在自动化监测方面的适用性。通过数据对比,该算法既能有效滤除过车造成的数据波动,提高测量数据的平滑性,又能保证自动化监测数据的实时性、连续性和沉降预警的及时性。     

基于Kalman滤波和变时间窗测频的转速测量FPGA实现

利用信号与噪声状态模型的Kalman滤波,对频率进行无偏估计,适合对机车运行速度的精确测量.利用变时间窗采集脉冲信号的方法克服了常规算法中刷新时间和测量精度不稳定的缺点,同时也保证了对不同频率的测量精度.通过基于FPGA平台的算法设计与仿真,表明了上述方法对机车转速测量的实时有效性和准确性.     

基于头部图像特征的人流计数方法

为提高视频人流智能计数的实时性和准确性,提出一种基于头部图像特征的人流计数方法。根据混合高斯算法检测前景,提取感兴趣的人流区域和相应的边缘;利用基于边缘分类和梯度信息的RHT圆变换识别头部区域,并选取头部面积与头发颜色作为筛选模型参量对头部进行筛选;利用基于Kalman的滤波预测完成跟踪和计数,并将跟踪目标参数反馈给筛选模型,实现更新。实验结果表明,该方法能够有效消除类圆的非头部干扰,提高计数的速度和准确率。     

小波-支持向量机组合算法在地铁沉降预测中的应用

采用小波分析的方法对地铁原始监测数据进行去噪处理,将得到的平稳可靠的监测数据用于建立支持向量机训练集,进行沉降预测。实际沉降数据处理和预测结果显示,小波分析方法能够准确提取监测数据中的沉降趋势性信息,W-SVM组合算法能够显著提高沉降预测的精度。     

幂函数变换的GM(1,1)模型在高铁沉降预报中的应用

针对高速铁路施工过程中沉降监测数据波动较大,传统GM(1,1)模型对初始数据平滑度要求较高的问题,利用幂函数变换法对初始数据进行平滑处理,再用GM(1,1)模型进行拟合和预报。在此基础上,提出了基于幂函数变换的GM(1,1)模型,对两组高速铁路沉降实测数据分别采用两种模型进行拟合和预报精度验证。实验表明:相较于传统GM(1,1)模型,基于幂函数变换的GM(1,1)模型在平均误差上最高可以降低34%,中误差可以降低60%;计算波动较大的数据时,其平均误差可降低至原来的52%,中误差降低至原来的95%。     

基于变权重组合模型的路基沉降预测方法

通过监测数据的沉降预测分析,是解决当前高速铁路路基沉降计算精度不足的主要途径。由于采用常见的反S形成长曲线模型在路基沉降预测时,不能完全预测出沉降曲线的整个发展过程,本文提出了一种基于多种曲线变权重组合的沉降预测模型。该方法结合多种反S形成长曲线模型,赋予一个未知的权重系数,通过最小方差方法对权重系数进行求解,从而得到沉降预测公式。工程实例的计算结果表明:该方法具有较好的适应性和较高的精度,可以应用于高速铁路路基最终沉降量的预测。     

高速铁路车站岔区高填方路基沉降组合预测研究

为确定高速铁路车站岔区高填方路基工后沉降是否满足铺设无砟轨道要求，结合现场监测沉降数据，采用三种单项模型(V模型、D模型和H模型)对沉降进行预测；利用最优组合原理建立邓英尔-双曲线组合模型(D-H模型)、邓英尔-灰色费尔哈斯组合模型(D-V模型)、双曲线-灰色费尔哈斯组合模型(H-V模型)3种两模型组合模型和1种三模型组合模型(D-H-V模型)。进一步探讨各预测模型的适用性和可靠性，引入5个精度评价指标，对各模型预测效果进行评价，预测效果优劣顺序为：三模型组合模型>两模型组合模型>邓英尔模型>灰色Verhulst模型>双曲线模型。用各断面的最优模型预测工后沉降，各断面工后沉降均满足铺设无砟轨道要求。     

地铁浅埋暗挖通道施工对地表沉降影响的数值模拟分析

以深圳地铁 10 号线岗厦站出入口暗挖通道为背景,通过建立三维数值模型并结合经验计算公式,对浅埋暗挖通道上下台阶法、CD法、CRD 法 3 种不同工法及全断面注浆加固对地表沉降的影响进行数值模拟,并将数值模拟计算结果和经验公式计算结果与实际监测数据进行对比分析,研究结果可为今后类似工程提供一定的参考和借鉴。     

黄土路基工后沉降预测模型对比研究

工后沉降是造成路基沉降变形的主要原因,研究路基工后沉降的规律并预测最终沉降量对工程设计具有重要意义.利用兰武二线黄土路基工后沉降的长期观测数据,提出一种新的分析预测模型--似固结模型,并与泊松模型、指数模型、对数模型、双曲线模型的预测结果进行对比分析.结果表明:双曲线模型与似固结模型的误差平方和与预测曲线的误差均较小,能较好地反映黄土路基工后沉降的规律,两者相互印证,提高了工后沉降预测的可靠度.利用各种预测模型对不同测点工后沉降进行预测分析后的对比研究表明,似固结模型对黄土路基工后沉降的预测有较广泛的适用性,研究结论对于黄土地区铁路建设具有一定的借鉴意义.     

一种基于GPS/DR/MM组合的列车定位方法研究

针对我国铁路列车定位精度低和实时性差的问题,阐述一种基于GPS/DR/MM组合的列车定位系统框架,同时利用离散平稳小波变换和Kalman组合滤波的方式对列车定位数据进行处理。通过引入离散平稳小波变换,弥补Kalman滤波的非线性差以及需要建立精确系统数学模型的缺点,从而减小定位数据的状态估计偏差。通过GPS/DR/MM的组合定位方法,引入负反馈调节机制,不断修正DR的累积误差,提高列车定位的精度,保证及时、准确、可靠地获取列车的位置信息。通过实验验证,该方法能够满足列车连续和高精度定位要求,对实际工程应用具有一定的参考价值。     

围岩浸水对黄土地铁隧道稳定性影响分析

为了了解黄土围岩在浸水后对隧道周围土体和衬砌结构稳定性的影响,选择西安地铁二号线南康村-方新村区间隧道工程,借助有限元分析软件对计算模型采用施工和浸水两种工况进行模拟对比,同时结合现场监测数据,对黄土地铁隧道周围土体和衬砌结构受力及变形特性进行分析研究.分析结果表明:浸水后衬砌整体下沉3 mm,地表沉降8.48 mm,...     

高速列车测速测距系统滤波模型与融合策略研究

高速列车的测速测距系统是保障列车运行安全的关键要素。滤波算法的建模和分析是构建测速测距系统的一个重要前提。通过对列车测速传感器的工作原理以及观测方法进行分析,分别建立了基于卡尔曼滤波的等速模型和等加速模型,并在Matlab中对两种模型的滤波特点进行了仿真分析。同时初步探讨了适用于高速列车的多传感器融合策略。对实验室数据和现场采集数据的分析验证了两种滤波模型的有效性及各自特点。滤波模型的仿真分析与多传感器融合策略的研究为测速测距系统的开发提供了依据。     

地铁车站暗挖法施工中导洞开挖方案比较

目前洞桩法是浅埋暗挖地铁车站的主要施工方法,但是由于洞桩法设置的导洞多、导洞间距小,所以导洞的开挖一直是设计者和施工者探索的重要课题.以北京地铁7号线双井站八导洞开挖为工程背景,利用有限元软件Ansys建立模型,并结合现场实际监测数据对两种方案进行对比分析,得到了两种不同导洞施工方案的地表沉降变化规律,对类似工程的施工具有参考价值.