[發明專利]結構監測用傳感器的在線校準數據序列匹配方法和裝置

有效

• 申請號: 201910963204.8
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110672058B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 荊根強;彭璐;袁鑫;羅翥;張冰
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G06F16/903
• 代理公司: 北京邦申誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11871
• 代理人: 簡德明

本發明屬于傳感器校準技術領域，公開了一種結構監測用傳感器的在線校準數據序列匹配方法和裝置，方法包括獲取共源激勵條件下SUC和RS的初始監測數據序列；根據RS初始監測數據序列得到初始子監測數據序列；利用符號近似聚合方法分別對初始子監測數據序列和SUC初始監測數據序列進行字符化表示；在字符化后的SUC初始監測數據序列中確定與字符化后的初始子監測數據序列的最佳匹配結果；根據最佳匹配結果和初始子監測數據序列獲取SUC和RS初始監測數據序列的匹配關系。裝置包括第一、二獲取模塊、字符化模塊、最佳匹配結果確定模塊和匹配模塊。通過方案提高了兩數據序列的匹配準確度，可不要求SUC與RS有相同起始時間戳，對時程差較大的序列匹配仍可適用。

技術領域

本發明屬于傳感器校準技術領域，特別涉及一種結構監測用傳感器的在線校準數據序列匹配方法。

背景技術

橋梁形變監測是橋梁安全性能評價的關鍵環節，為了保證橋梁安全，需要用于橋梁形變監測的傳感器具有較高的監測準確度。為了保證橋梁形變監測傳感器的準確度，需要對該橋梁形變監測傳感器進行校準。

以橋梁形變監測傳感器中的激光位移計為例，依據激光直線傳播特性設計的激光位移計，其發射模塊與接收模塊可分離安裝于結構監測點和參考高程點，用于監測垂直于激光方向的相對形變量，實用性強、準確度高，因而在實際橋梁監測過程中得到廣泛應用。但在使用過程中，受傳感器自身性能及復雜環境條件的影響，會出現靈敏度、準確度下降的情況，須定期進行校準。

傳統的校準方式利用更高精度的專業測量設備(如激光干涉儀等)作為參考儀器，在允許的誤差范圍內，若待校準激光位移計示值與參考值具有一致性，則認為該激光位移計的計量性能符合使用要求。限于橋梁形變監測系統全天時運行的特殊需求，使用中的激光位移計通常不允許拆缷至實驗室內進行校準，因此上述方法往往不具有通用性。

在工程實際中，一般利用行駛車輛的組合加載效應作為激勵源進行橋梁健康監測傳感器在線校準，通過在相同的監測點同向并排安裝參考傳感器的方式，實現待校準傳感器與參考傳感器在相同激勵源條件下的量值比對和校準。由于待校準傳感器與參考傳感器在采樣頻率、響應特性等方面的差異性，兩量值序列的匹配性較差，是影響在線校準的重要難題。

時間序列匹配問題在定位系統、環境監測、物聯網、數據挖掘，信息學及人類心理學等領域中有著廣泛的應用，近年來逐漸成為各領域的研究熱點。其中，基于特征點分段的時間序列匹配算法在兩個匹配序列的采樣頻率接近，且累積時程差異不大的情況下，得到了較好的匹配效果。但對于兩個較長時間序列，在距離序列起始位置較遠、序列形狀的尺度有差異，且已造成較大累積時程差的情況下，此方法匹配效果不佳。

發明內容

為了解決上述問題，本發明一方面提供了一種結構監測用傳感器的在線校準數據序列匹配方法，其包括：獲取共源激勵條件下待校準傳感器和參考傳感器的初始監測數據序列；根據所述參考傳感器的初始監測數據序列得到所述參考傳感器的初始子監測數據序列；利用符號近似聚合方法分別對所述初始子監測數據序列和所述待校準傳感器的初始監測數據序列進行字符化表示；在字符化后的所述待校準傳感器的初始監測數據序列中確定與字符化后的所述初始子監測數據序列的最佳匹配結果；根據所述最佳匹配結果和所述初始子監測數據序列獲取所述待校準傳感器的初始監測數據序列和所述參考傳感器的初始監測數據序列的匹配關系。

在如上所述的在線校準數據序列匹配方法中，優選地，所述根據所述參考傳感器的初始監測數據序列得到所述參考傳感器的初始子監測數據序列，具體包括：獲取所述參考傳感器的初始監測數據序列的特征點，所述特征點為峰值點和谷值點；將所述初始監測數據序列中包含多個所述特征點且起始點和截止點均是所述特征點的子序列作為所述參考傳感器的初始子監測數據序列。