【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于橋梁結構健康監測，尤其涉及一種無線傳感網絡不同步數據的多通道變分模態識別方法。
技術介紹
1、結構模態參數能夠反映結構的動力特性，準確識別結構的模態參數對于結構的狀態評估具有重要的意義。多通道振動響應的數據用于模態識別時，要求各個通道間是時間同步的。然而，對于無線傳感網絡來說，各通道采樣開始時間的不同步往往會導致采樣得到的數據存在時間滯后，這將導致產生錯誤的模態識別結果。
2、liu等(2010年)采用卡爾曼濾波提供建議的不同步數據修正，但是該方法由于無法獲取初始的相位而難以應用到實際中。zhou等(2019年)提出如果響應是同步的，則模態節點處功率譜的幅值和相位最接近于零，但是，另傳感器位置接近模態節點難以實現。
3、無線傳感網絡采集的數據往往具有輕微的時間不同步問題，對時間不同步的多通道數據進行時間滯后檢測，并將不同步數據調整為同步數據，進一步進行模態識別，能夠提高基于無線傳感網絡采集數據的模態識別的準確性。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種無線傳感網絡不同步數據的多通道變分模態識別方法，用以解決因無線傳感網絡采樣的數據具有時間不同步性而導致的模態識別不準確問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供一種無線傳感網絡不同步數據的多通道變分模態識別方法，包括：
3、步驟1，采用無線傳感網絡對實際結構的振動響應進行采樣，得到加速度數據x(t)＝[x1(t)?x2(t)?…?xm(t)]t，其中，xi(t)表示第i個傳感
4、步驟2，建立多通道同步變分約束問題的目標函數：
5、
6、其約束條件為，
7、
8、其中，yir為第i個傳感器位置的第r階模態分量，為第i階模態圓頻率，γ為模態階數，*為卷積算子，為梯度函數，δ為狄拉克函數，||||2表示取l2范數，j為虛數單位；
9、建立所述變分約束問題的增廣拉格朗日目標函數：
10、
11、其中，β為二次項懲罰因子；
12、最小化所述增廣拉格朗日目標函數，得到頻域中的調幅調頻分量方程：
13、
14、和對應的頻率的迭代更新方程：
15、
16、其中，yibc+1(ω)、xi(ω)和yibc(ω)分別表示yibc+1(t)、xi(t)和yibc(t)的頻域表達，yibc+1(t)和yibc(t)表示第i個傳感器處第b階模態分量的第c+1和第c次迭代結果，yirc+1(ω)表示yirc+1(t)的頻域表達，yirc+1(t)表示第i個傳感器處第r階模態分量的第c+1次迭代結果，和分別表示第i階模態圓頻率的第c+1次和第c次迭代結果，上標c表示迭代次數，fs是采樣頻率；
17、當最小化所述增廣拉格朗日目標函數的迭代達到停止條件時，完成迭代，并將迭代完成的yir(ω),i＝1,2,...,m進行逆傅里葉變換，得到第i個傳感器處的第r階模態分量yir(t),i＝1,2,...,m；
18、步驟3，將第r階模態分量的第一個傳感器位置分量y1r(t)作為參考，計算各傳感器位置第r階模態分量的相對時間滯后互相關函數：
19、
20、其中，y1r和yir分別表示傳感器位置1和i處的第r階模態分量，k表示離散時間，n為采樣次數，和分別為振動信號y1r和yir的平均值；
21、步驟4，構造第i個傳感器位置第r階模態的時滯檢測指標：
22、
23、其中，δtir為第i個傳感器位置第r階模態對應的時滯，同時計算r＝1,2,k,γ時各傳感器位置相應的時滯；
24、步驟5，計算第i個傳感器位置的時滯時間：
25、
26、調整各傳感器位置的加速度數據：
27、
28、其中，i＝2,3,k,m，得到時間同步信號
29、步驟6，采用頻域分解法對同步的時間信號進行模態識別。
30、進一步地，所述步驟2中，所述最小化增廣拉格朗日目標函數的迭代停止條件為：
31、
32、其中，yir＝[yir(0)?yir(δω)?yir(2δω)?…?yir(πfs)]t，yir表示第i個傳感器處第r階模態分量的頻域表達，δω為譜線頻率，ε表示迭代停止閾值。
33、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于，本專利技術通過檢測多通道無線傳感網絡數據的時滯進行時間不同步數據的同步化，降低了對無線傳感網絡數據同步性的要求，從而提高不同步數據模態識別的準確性。
34、進一步地，本專利技術通過考慮無線傳感網絡采集數據存在時間不同步性的問題，降低該情況下模態識別的誤差；通過建立多通道同步變分約束問題的目標函數及求解方案，同時考慮多通道數據在同一階模態的貢獻，使得提取的模態分量更加準確，從而為準確識別不同通道間的相對時滯奠定基礎；通過建立不同通道的相對時間滯后互相關函數以及時滯檢測指標，明確了各通道間未知的時滯時間，從而將不同步數據進行校準，利用頻域分解法準確識別出模態參數。
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1.一種無線傳感網絡不同步數據的多通道變分模態識別方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的無線傳感網絡不同步數據的多通道變分模態識別方法，其特征在于，在所述步驟2中，所述最小化增廣拉格朗日目標函數的迭代停止條件為：
【技術特征摘要】
1.一種無線傳感網絡不同步數據的多通道變分模態識別方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的無線傳...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姚小俊，孫守鵬，楊小梅，陳濤，
申請(專利權)人：河北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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