[发明专利]结构监测用传感器的在线校准数据序列匹配方法和装置

说明书

本发明属于传感器校准技术领域，公开了一种结构监测用传感器的在线校准数据序列匹配方法和装置，方法包括获取共源激励条件下SUC和RS的初始监测数据序列；根据RS初始监测数据序列得到初始子监测数据序列；利用符号近似聚合方法分别对初始子监测数据序列和SUC初始监测数据序列进行字符化表示；在字符化后的SUC初始监测数据序列中确定与字符化后的初始子监测数据序列的最佳匹配结果；根据最佳匹配结果和初始子监测数据序列获取SUC和RS初始监测数据序列的匹配关系。装置包括第一、二获取模块、字符化模块、最佳匹配结果确定模块和匹配模块。通过方案提高了两数据序列的匹配准确度，可不要求SUC与RS有相同起始时间戳，对时程差较大的序列匹配仍可适用。

技术领域

本发明属于传感器校准技术领域，特别涉及一种结构监测用传感器的在线校准数据序列匹配方法。

背景技术

桥梁形变监测是桥梁安全性能评价的关键环节，为了保证桥梁安全，需要用于桥梁形变监测的传感器具有较高的监测准确度。为了保证桥梁形变监测传感器的准确度，需要对该桥梁形变监测传感器进行校准。

以桥梁形变监测传感器中的激光位移计为例，依据激光直线传播特性设计的激光位移计，其发射模块与接收模块可分离安装于结构监测点和参考高程点，用于监测垂直于激光方向的相对形变量，实用性强、准确度高，因而在实际桥梁监测过程中得到广泛应用。但在使用过程中，受传感器自身性能及复杂环境条件的影响，会出现灵敏度、准确度下降的情况，须定期进行校准。

传统的校准方式利用更高精度的专业测量设备(如激光干涉仪等)作为参考仪器，在允许的误差范围内，若待校准激光位移计示值与参考值具有一致性，则认为该激光位移计的计量性能符合使用要求。限于桥梁形变监测系统全天时运行的特殊需求，使用中的激光位移计通常不允许拆缷至实验室内进行校准，因此上述方法往往不具有通用性。

在工程实际中，一般利用行驶车辆的组合加载效应作为激励源进行桥梁健康监测传感器在线校准，通过在相同的监测点同向并排安装参考传感器的方式，实现待校准传感器与参考传感器在相同激励源条件下的量值比对和校准。由于待校准传感器与参考传感器在采样频率、响应特性等方面的差异性，两量值序列的匹配性较差，是影响在线校准的重要难题。

时间序列匹配问题在定位系统、环境监测、物联网、数据挖掘，信息学及人类心理学等领域中有着广泛的应用，近年来逐渐成为各领域的研究热点。其中，基于特征点分段的时间序列匹配算法在两个匹配序列的采样频率接近，且累积时程差异不大的情况下，得到了较好的匹配效果。但对于两个较长时间序列，在距离序列起始位置较远、序列形状的尺度有差异，且已造成较大累积时程差的情况下，此方法匹配效果不佳。

发明内容

为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种结构监测用传感器的在线校准数据序列匹配方法，其包括：获取共源激励条件下待校准传感器和参考传感器的初始监测数据序列；根据所述参考传感器的初始监测数据序列得到所述参考传感器的初始子监测数据序列；利用符号近似聚合方法分别对所述初始子监测数据序列和所述待校准传感器的初始监测数据序列进行字符化表示；在字符化后的所述待校准传感器的初始监测数据序列中确定与字符化后的所述初始子监测数据序列的最佳匹配结果；根据所述最佳匹配结果和所述初始子监测数据序列获取所述待校准传感器的初始监测数据序列和所述参考传感器的初始监测数据序列的匹配关系。

在如上所述的在线校准数据序列匹配方法中，优选地，所述根据所述参考传感器的初始监测数据序列得到所述参考传感器的初始子监测数据序列，具体包括：获取所述参考传感器的初始监测数据序列的特征点，所述特征点为峰值点和谷值点；将所述初始监测数据序列中包含多个所述特征点且起始点和截止点均是所述特征点的子序列作为所述参考传感器的初始子监测数据序列。