北京理工大学丁泽刚获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种基于永久散射体干涉的桥梁形变监测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116804753B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211374750.6,技术领域涉及:G01S13/90;该发明授权一种基于永久散射体干涉的桥梁形变监测方法是由丁泽刚;李根;贾笑天;李莫凡;胡子浛设计研发完成,并于2022-11-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于永久散射体干涉的桥梁形变监测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于永久散射体干涉的桥梁形变监测方法,首先使用传统的PS‑InSAR方法并只对高度相位进行建模以求解PS点高度信息,然后用改进的结合阈值筛选的自由组合网络,利用第一步初步得到的高度信息求得更精确的高度信息、长期沉降形变信息及周期性热膨胀形变信息;本发明通过分步迭代并结合高冗余度网络的PS‑InSAR方法对桁架桥梁的形变进行监测,能够获得更加准确且鲁棒的高度及形变参数估计结果,因此本发明的形变监测能力优于传统PS‑InSAR方法。
本发明授权一种基于永久散射体干涉的桥梁形变监测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于永久散射体干涉的桥梁形变监测方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤一、选择待监测桥梁的SAR图像,选取各SAR图像的PS点; 步骤二、求解初步的PS点高程参数,具体包括: S201、对去平地相位进行建模 将去平地相位后的PS点相位建模为: 1其中,为去平地后相位,为雷达波长,为垂直基线距,为斜距,为雷达下视角,为PS点高度相对平地的高度差,为残余相位; S202、将PS点连接组网并解算参数: 使用Delaunay三角网络将PS点连接构网,并计算连接弧上的差分相位;设定每一个弧连接的两PS点的高度差的搜索范围,将搜索范围中每一个待搜值,记作,有: 2 其中为时域相干系数,为SAR图像数目,为选择的SAR图像的序号,表示第i幅SAR图像中PS点的差分相位,表示第i幅SAR图像中PS点的垂直基线距,为虚数单位;使得最大的即为搜索得到的该弧的差分高程估计结果; S203、最小二乘平差、粗差剔除,具体为: 设所有PS点相位组成的相位向量为,弧上的差分相位向量为,分别为PS点数量及连接弧的数量;则弧的连接关系用矩阵来表示,即: 3 由此,根据搜索得到的PS点间的差分高程估计结果,构成差分高程向量,通过加权最小二乘法得到各PS点高程的估计值,在得到PS点的高程估计值后,再计算PS点间的高程估计值的残差,并将残差大于给定阈值的弧删除;由此更新PS点间的弧的连接关系,继而更新差分高程向量,然后再基于更新后的差分高程向量重新计算各PS点高程的估计值及残差,并判断残差是否大于给定阈值,将大于给定阈值的弧删除;以此类推,直至所有残差均小于或等于给定阈值; 步骤三、求解形变参数:基于步骤二最后更新的弧连接关系,得到各个PS点的高程值,即为公式1中的,根据该公式计算PS点相位; S301、对剩余相位进行建模 首先将基于公式1求得的高程相位去除,记剩余相位为,对其进行建模: 其中,为长期沉降速率,为主副图像的时间差,为热膨胀系数,为主副图像的温度差,为PS点真实高程与步骤二求得的之差; S302、将PS点连接为高冗余度网络并解算参数 首先使用自由连接网络连接PS点,即将所有满足给定距离阈值的PS点对连接起来;随后计算各连接弧的差分相位;给定差分高程搜索范围、差分形变速率范围以及差分热膨胀系数范围,将该三个参数在各自搜索范围的待搜索值进行组合,计算得到每一种组合参数下的时域相干系数: 5 其中,表示本步骤计算的第i幅SAR图像中PS点的差分相位; 得到每条连接弧对应的所有参数组合下的时域相干系数后,按下述方法建立网络: 1、若时域相干系数的最大值小于设定的阈值,则直接将该弧删除; 2、对经过1删除后余下的每条弧,设定一个系数,记录所有满足时域相干系数的坐标; 3、对记录的坐标进行DBSCAN聚类,如聚为一类则保留该弧,聚为多类则删除该弧;最终保留的弧组成的网络即为高冗余度网络; S303、最小二乘平差、粗差剔除 与S203类似,基于S302最终得到的高冗余度网络的弧连接关系,根据时域相干系数最大值确定搜索得到的差分高程向量,差分形变速率向量以及差分热膨胀系数向量,通过加权最小二乘法分别得到各PS点的高程向量,形变速率向量与热膨胀系数向量; 计算有弧连接的两PS点间的高程向量,形变速率向量与热膨胀系数向量残差,将残差大于对应设定阈值的弧删除,更新高冗余度网络;基于更新后高冗余度网络,再根据弧的差分高程向量,差分形变速率向量以及差分热膨胀系数向量,通过加权最小二乘法分别得到各PS点的高程向量,形变速率向量与热膨胀系数向量;如此反复,将高程向量,形变速率向量与热膨胀系数向量进行粗差剔除,最终得到三个参数,完成桥梁形变监测。
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