[发明专利]用于精确测量结构的系统及其方法

说明书

本发明公开了一种用于精确测量结构的系统和方法。安装在固定位置的参考仪提供GPS参考信息。分别安装在所述结构的多个位置处的多个响应仪通过加速度传感器获取加速度信息，并分别基于所述GPS参考信息测量多个实时运动(RTK)位移数据。所述响应仪使加速度信息与所述测量的多个RTK位移数据同步以生成要传输的包。操作处理器接收所述加速度信息和所述多个RTK位移数据，并计算结构响应信息。利用所述GPS和加速度计，可以精确测量包括高层建筑、桥梁、水坝和港口的结构的动态行为。

相关申请的交叉引用

本申请根据35USC§119要求在韩国知识产权局(KIPO)于2017年2月6日提交的韩国专利申请号10-2017-0016270的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种使用全球定位系统(GPS)和加速度计来准确测量结构，诸如高层建筑、桥梁、水坝、港口等动态行为的系统和方法。

背景技术

众所周知，GPS是一种使用卫星的全球定位系统，其由美国国防部开发并已与美国运输部共同管理。GPS定位原理是包括GPS天线的GPS接收器在观察点处从GPS卫星接收无线电波，根据跟踪的轨迹已知GPS卫星的精确位置，且通过测量无线电波从GPS卫星中的每一个到GPS接收器的到达时间来获得GPS接收器的空间位置。

在这里，确定从GPS接收器到GPS卫星的距离的最重要因素是时间。如果由GPS卫星上的时钟计数的时间精确地匹配由GPS接收器上的时钟计数的时间，则仅能通过与三个GPS卫星的距离来计算GPS接收器的三维(X、Y、Z)位置。

该GPS位置测量原理用于社会的各种领域中。特别地，GPS接收器可以安装在结构，诸如高层建筑、桥梁、水坝和港口中，且能够用于连续且精确地监测结构的行为或状态。通过这种方式，可以检查场地和结构的状况，预测破坏的可能性，评估场地和结构的状况，并通过坍塌来防止灾害。

作为一种用于结构，包括高层建筑、桥梁、水坝、港口等的使用GPS的大地测量方法，已知一种用于获得要测量的位置的绝对坐标的静态定位方法。在这个方面，通常使用运动定位方法来监测结构的动态行为。在用于结构的静态定位中，假定GPS天线的附接点不移动或即使发生了移动，所需的定位精度也很低，使得可以忽略位移。当在结构测量点上执行运动定位时，需要测量在GPS天线的附接点处由于振动或动态负载引起的位移并处理测量结果。

如上所述，已经进行了各种研究以精确地测量结构，诸如高层建筑、桥梁、水坝、港口等的动态行为。与此相关的现有技术的示例是韩国专利申请公开号10-2004-0030772(2004年4月9日公布)和韩国专利公开号10-1395695(2014年5月9日注册)。

发明内容

本发明要提供一种使用GPS和加速度计来准确测量结构，包括高层建筑、桥梁、水坝、港口等的方法及其系统。

本发明还提供了一种精确的结构测量系统，其安装在固定位置处且能够精确测量结构的动态特性，包括结构的加速度、速度、位移、角位移等，以及一种使用精确的结构测量系统的用于结构的精确测量方法。

此外，本发明要提供一种精确的结构测量系统和方法，其能够是通过测量结构的六自由度(DOF)的动态特性，包括加速度、速度、位移、角位移等实现的对数据的时间同步、集成和兼容性的解决方案，其可以响应于结构的低频响应特性中的几微G或更小的低振动；且其能够在任何时间测量由于取决于是否存在风、阳光等的温度变化而引起的结构变化。

本发明的实施例的目的不限于上述目的，并且本领域的技术人员能够从下列描述清楚地理解未提及的其他目的。