通过贝叶斯滤波和平滑技术进行车辆扫描的通用联系点响应估计方法

《MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING》：General contact point response estimation approach for vehicle scanning via Bayesian filtering and smoothing

　　

何文秀|科斯塔斯·帕帕迪米特里欧|叶媛|埃利亚斯·G·迪米特拉科普洛斯

摘要

接触点响应信号在车辆扫描中的桥梁模态识别方面具有竞争优势。本研究提出了一个通用框架，用于估计不同车辆类型、桥梁类型和接触模型下接触点响应的所有时间导数（位移、速度和加速度）。该框架包括：(i) 一种新颖的状态空间模型，该模型将接触点响应与车辆的柔性模态响应联系起来，同时适应各种车辆测量场景；(ii) 一种联合输入-状态估计算法（通过扩展卡尔曼滤波器（AKF）和Rauch-Tung-Striebel平滑器实现）。在此框架中，未知输入采用运动学关系来描述接触点响应，而非传统的随机游走模型。随后通过对接触点响应进行后处理来获得残差接触点响应。通过首次数值模拟，本研究证明了所提出方法的适用性，并探讨了接触模型、车辆速度、桥梁和车辆类型、道路粗糙度、传感器噪声以及建模误差对估计精度的影响。最后，通过实验室实验进一步验证了该框架的有效性。