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目次
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《地基SAR橋梁監測理論與方法》介紹地基干涉雷達測量技術的原理、性能測試、數據預處理以及橋梁損傷識別方法，詳細闡述地基干涉雷達測量技術在城市橋梁、鐵路橋梁和古代橋梁三種不同類型橋梁中的實際應用，系統總結地基干涉雷達測量在橋梁監測方面的現狀及未來發展趨勢。
目次
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 問題的提出 1
1.2 GB-SAR技術的發展歷程 2
1.3 國內外研究現狀 4
1.3.1 GB-SAR關鍵技術的國內外研究現狀 4
1.3.2 GB-SAR技術橋梁監測的國內外研究現狀 8
1.4 GB-SAR技術橋梁監測存在的問題 10
1.5 本書的結構 11
參考文獻 11
第2章 GB-SAR原理 16
2.1 SAR技術 16
2.2 干涉測量技術 19
2.3 SFCW技術 20
2.4 GB-SAR系統介紹 21
2.4.1 GB-SAR常見系統 21
2.4.2 IBIS雷達系統介紹 23
2.4.3 Fast-GBSAR系統介紹 25
參考文獻 28
第3章 GB-SAR性能測試 30
3.1 角反射器介紹 30
3.1.1 角反射器的分類 30
3.1.2 角反射器的應用及研究現狀 31
3.2 IBIS-S緩慢形變精度分析 32
3.2.1 方案設計 33
3.2.2 實驗結果分析 33
3.3 IBIS-S測量誤差分析 36
3.3.1 儀器安置誤差 36
3.3.2 大氣因素影響 39
參考文獻 43
第4章 GB-SAR大氣參數改正 44
4.1 GB-SAR電磁波大氣折射原理 44
4.1.1 對流層大氣空間特性 45
4.1.2 對流層電磁波大氣折射原理 45
4.2 微波波段大氣折射改正方法 47
4.2.1 微波波段大氣折射相位計算原理 47
4.2.2 微波波段大氣折射改正方法分析 48
4.2.3 微波大氣折射效應監測 49
4.3 Essen-Froome模型 52
4.3.1 Essen-Froome模型理論推導 52
4.3.2 氣象擾動機理實驗驗證 54
4.3.3 北京市氣象規律分析與揭示 62
4.4 顧及雷達波傳輸距離的Essen-Froome大氣參數優化改正投影模型 65
4.4.1 顧及雷達波傳輸距離的大氣參數優化改正投影模型構建 65
4.4.2 雷達監測精度與距離分析 66
4.4.3 橋梁模型驗證 74
參考文獻 83
第5章 GB-SAR信號降噪 84
5.1 希爾伯特-黃變換 84
5.1.1 希爾伯特-黃變換原理 85
5.1.2 希爾伯特-黃變換應用 89
5.2 RDT-EEMD信號降噪 92
5.2.1 隨機減量技術原理 92
5.2.2 集合經驗模態分解 94
5.2.3 實驗與分析 96
5.3 W-ESMD二級信號降噪 103
5.3.1 W-ESMD降噪方法原理 103
5.3.2 W-ESMD降噪方法應用與分析 107
5.4 MF-ESMD二級信號降噪 112
5.4.1 MF-ESMD降噪方法原理 112
5.4.2 仿真實驗與分析 115
5.4.3 實際應用與分析 118
5.5 SOBI信號降噪 122
5.5.1 改進的SOBI降噪方法原理 123
5.5.2 降噪模型實驗與分析 125
參考文獻 131
第6章 GB-SAR橋梁損傷識別 135
6.1 基於直接插值法的橋梁損傷識別 135
6.1.1 ESMD模態分解 135
6.1.2 ESMD時-頻分析 136
6.1.3 ESMD與HHT方法比較 138
6.2 基於數據驅動隨機子空間的橋梁損傷識別 141
6.2.1 子空間正交投影理論 141
6.2.2 Hankel矩陣構建與SVD分解 142
6.2.3 卡爾曼濾波狀態序列及模態參數識別 143
6.2.4 模態階數估計 144
參考文獻 148
第7章 GB-SAR在城市橋梁監測中的應用 149
7.1 監測環境簡介 149
7.2 監測方法概述 150
7.2.1 TLS獲取潛在損傷區 151
7.2.2 基於時間序列位移的地基微波干涉損傷檢測 152
7.2.3 PS-InSAR損傷分析 153
7.3 監測結果與討論 154
7.3.1 橋梁形變結果與分析 154
7.3.2 損傷檢測分析與探討 156
7.3.3 沉降分析與討論 159
7.4 結論 162
參考文獻 163
第8章 GB-SAR在鐵路橋梁監測中的應用 165
8.1 鐵路橋梁動態監測 165
8.1.1 測試目的和內容 165
8.1.2 技術路線和具體流程 165
8.1.3 1/4跨點豎向位移動態監測 167
8.1.4 梁跨中點橫向位移動態監測 170
8.2 聲屏障測試分析 174
8.2.1 測試目的和內容概述 174
8.2.2 聲屏障橫向位移 175
8.2.3 墩、梁、聲屏障橫向位移監測 178
8.3 雨棚豎向位移監測 183
8.3.1 測試目的和內容 183
8.3.2 技術路線和具體流程 183
8.3.3 實驗與分析 184
8.4 結論 187
第9章 GB-SAR在古代橋梁監測中的應用 189
9.1 古代橋梁與數據采集 189
9.1.1 趙州橋簡介 189
9.1.2 地基微波干涉法 190
9.1.3 動態時間序列位移采集 191
9.2 橋梁損傷評估方法 191
9.2.1 時間序列位移的ESMD方法 192
9.2.2 瞬時頻率直接內插算法 193
9.2.3 瞬時振動分析步驟 195
9.3 結果與分析 195
9.3.1 地基微波干涉法的時間序列位移結果 195
9.3.2 IMF分解與分析 197
9.3.3 時頻分析結果 201
9.3.4 討論 206
9.4 結論 207
參考文獻 208
第10章 總結與展望 210
10.1 總結 210
10.2 展望 212
參考文獻 212
前言
第1章 緒論 1
1.1 問題的提出 1
1.2 GB-SAR技術的發展歷程 2
1.3 國內外研究現狀 4
1.3.1 GB-SAR關鍵技術的國內外研究現狀 4
1.3.2 GB-SAR技術橋梁監測的國內外研究現狀 8
1.4 GB-SAR技術橋梁監測存在的問題 10
1.5 本書的結構 11
參考文獻 11
第2章 GB-SAR原理 16
2.1 SAR技術 16
2.2 干涉測量技術 19
2.3 SFCW技術 20
2.4 GB-SAR系統介紹 21
2.4.1 GB-SAR常見系統 21
2.4.2 IBIS雷達系統介紹 23
2.4.3 Fast-GBSAR系統介紹 25
參考文獻 28
第3章 GB-SAR性能測試 30
3.1 角反射器介紹 30
3.1.1 角反射器的分類 30
3.1.2 角反射器的應用及研究現狀 31
3.2 IBIS-S緩慢形變精度分析 32
3.2.1 方案設計 33
3.2.2 實驗結果分析 33
3.3 IBIS-S測量誤差分析 36
3.3.1 儀器安置誤差 36
3.3.2 大氣因素影響 39
參考文獻 43
第4章 GB-SAR大氣參數改正 44
4.1 GB-SAR電磁波大氣折射原理 44
4.1.1 對流層大氣空間特性 45
4.1.2 對流層電磁波大氣折射原理 45
4.2 微波波段大氣折射改正方法 47
4.2.1 微波波段大氣折射相位計算原理 47
4.2.2 微波波段大氣折射改正方法分析 48
4.2.3 微波大氣折射效應監測 49
4.3 Essen-Froome模型 52
4.3.1 Essen-Froome模型理論推導 52
4.3.2 氣象擾動機理實驗驗證 54
4.3.3 北京市氣象規律分析與揭示 62
4.4 顧及雷達波傳輸距離的Essen-Froome大氣參數優化改正投影模型 65
4.4.1 顧及雷達波傳輸距離的大氣參數優化改正投影模型構建 65
4.4.2 雷達監測精度與距離分析 66
4.4.3 橋梁模型驗證 74
參考文獻 83
第5章 GB-SAR信號降噪 84
5.1 希爾伯特-黃變換 84
5.1.1 希爾伯特-黃變換原理 85
5.1.2 希爾伯特-黃變換應用 89
5.2 RDT-EEMD信號降噪 92
5.2.1 隨機減量技術原理 92
5.2.2 集合經驗模態分解 94
5.2.3 實驗與分析 96
5.3 W-ESMD二級信號降噪 103
5.3.1 W-ESMD降噪方法原理 103
5.3.2 W-ESMD降噪方法應用與分析 107
5.4 MF-ESMD二級信號降噪 112
5.4.1 MF-ESMD降噪方法原理 112
5.4.2 仿真實驗與分析 115
5.4.3 實際應用與分析 118
5.5 SOBI信號降噪 122
5.5.1 改進的SOBI降噪方法原理 123
5.5.2 降噪模型實驗與分析 125
參考文獻 131
第6章 GB-SAR橋梁損傷識別 135
6.1 基於直接插值法的橋梁損傷識別 135
6.1.1 ESMD模態分解 135
6.1.2 ESMD時-頻分析 136
6.1.3 ESMD與HHT方法比較 138
6.2 基於數據驅動隨機子空間的橋梁損傷識別 141
6.2.1 子空間正交投影理論 141
6.2.2 Hankel矩陣構建與SVD分解 142
6.2.3 卡爾曼濾波狀態序列及模態參數識別 143
6.2.4 模態階數估計 144
參考文獻 148
第7章 GB-SAR在城市橋梁監測中的應用 149
7.1 監測環境簡介 149
7.2 監測方法概述 150
7.2.1 TLS獲取潛在損傷區 151
7.2.2 基於時間序列位移的地基微波干涉損傷檢測 152
7.2.3 PS-InSAR損傷分析 153
7.3 監測結果與討論 154
7.3.1 橋梁形變結果與分析 154
7.3.2 損傷檢測分析與探討 156
7.3.3 沉降分析與討論 159
7.4 結論 162
參考文獻 163
第8章 GB-SAR在鐵路橋梁監測中的應用 165
8.1 鐵路橋梁動態監測 165
8.1.1 測試目的和內容 165
8.1.2 技術路線和具體流程 165
8.1.3 1/4跨點豎向位移動態監測 167
8.1.4 梁跨中點橫向位移動態監測 170
8.2 聲屏障測試分析 174
8.2.1 測試目的和內容概述 174
8.2.2 聲屏障橫向位移 175
8.2.3 墩、梁、聲屏障橫向位移監測 178
8.3 雨棚豎向位移監測 183
8.3.1 測試目的和內容 183
8.3.2 技術路線和具體流程 183
8.3.3 實驗與分析 184
8.4 結論 187
第9章 GB-SAR在古代橋梁監測中的應用 189
9.1 古代橋梁與數據采集 189
9.1.1 趙州橋簡介 189
9.1.2 地基微波干涉法 190
9.1.3 動態時間序列位移采集 191
9.2 橋梁損傷評估方法 191
9.2.1 時間序列位移的ESMD方法 192
9.2.2 瞬時頻率直接內插算法 193
9.2.3 瞬時振動分析步驟 195
9.3 結果與分析 195
9.3.1 地基微波干涉法的時間序列位移結果 195
9.3.2 IMF分解與分析 197
9.3.3 時頻分析結果 201
9.3.4 討論 206
9.4 結論 207
參考文獻 208
第10章 總結與展望 210
10.1 總結 210
10.2 展望 212
參考文獻 212
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