【摘 要】
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全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)是一个能持续提供给用户时间信息、三维坐标和速度的空基无线电定位系统。GNSS技术应用在人们生活的方方面面,极大促进了新技术的诞生与革新。GNSS以全天候、实时、快速、高精度等优势已逐渐成为国内外变形监测的主要监测手段,GNSS精确定位技术是传统外部变形监测的有效补充和验证手段。GNSS定位技术与多种新
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全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)是一个能持续提供给用户时间信息、三维坐标和速度的空基无线电定位系统。GNSS技术应用在人们生活的方方面面,极大促进了新技术的诞生与革新。GNSS以全天候、实时、快速、高精度等优势已逐渐成为国内外变形监测的主要监测手段,GNSS精确定位技术是传统外部变形监测的有效补充和验证手段。GNSS定位技术与多种新技术融合使用的方式,使得变形监测越来越智能化和自动化,对变形的识别与预警也更快捷。因此,对GNSS监测数据中的变形信息进行识别与预警对保护人民的生命财产安全具有重要意义。本文利用控制图方法对GNSS时间序列中的变形信息进行识别与预警,首先将累积和(Cumulative sum,CUSUM)控制图与Shewhart控制图做识别性能的对比分析,结合两者特点考虑采用联合控制的方法实现对大小变形偏移的均衡预警,然后使用结构简单,计算方便的非参数自适应累积和(Nonparametric Adaptive CUSUM,NAC)控制图实现均衡监测,提高了计算的效率与普适性。最后针对累积和算法对大偏移误警率过高的问题,提出对移动加权平均算法的参数选择与检测性能继续进行对比分析,得出其普适性与识别变形区间的能力较强。本文的主要研究内容如下:(1)利用统计过程控制方法中的控制图对大型建筑的GPS监测序列进行异常检验,对及早发现异常,减少损失具有重要意义。本文采用在模拟数据中加入不同偏移来比较CUSUM控制图与Shewhart控制图的检出能力,结果显示:Shewhart控制图对2倍以上标准差的偏移具有好的检出能力;CUSUM控制图具有对1倍以下标准差的偏移检出能力,但随着标准差的增大会产生误报,不能直观的表现偏移发生的区间。针对CUSUM控制图对小偏移检出能力较好而Shewhart对大偏移检出能力较好的特点,提出一种CUSUM-Shewhart的联合控制图,在一定条件下,其检出效果要好于单独使用一类控制图进行控制。(2)本文通过将秩统计量与自适应CUSUM控制图结合的方法对GNSS时间序列进行处理,模拟实验表明:NAC控制图可以通过调整参数的大小对大小偏移都有较好的识别与预警能力。对比CUSUM控制图,其对未知偏移的误报率更低,且两控制图从变形发生到给出预警信号的表现相当,考虑到NAC控制图计算更简洁,因此认为NAC控制图拥有更好的适用性。(3)CUSUM控制图因自身算法的原因,对大偏移存在无法识别变形发生真实区间的问题,且其算法是在序贯概率比检验的基础上建立,需要样本数据服从正态分布。CUSUM控制图在应用上出现诸多限制,而增加数据转换的步骤又会降低检测效率。本章提出利用EWMA算法进行变形预警模型的建立,EWMA算法对样本的分布不敏感,可以对非正态的数据进行有效控制,对监测数据中的变形信息有较好的检出效果。EWMA控制图在一定条件下检测结果优于经典CUSUM控制图。图[26]表[9]参[76]
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