Bridge Structure Deformation Prediction Based on GNSS Data Using Kalman-ARIMA-GARCH Model
Notice bibliographique
Résumé
Bridges are an essential part of the ground transportation system. Health monitoring is fundamentally important for the safety and service life of bridges. A large amount of structural information is obtained from various sensors using sensing technology, and the data processing has become a challenging issue. To improve the prediction accuracy of bridge structure deformation based on data mining and to accurately evaluate the time-varying characteristics of bridge structure performance evolution, this paper proposes a new method for bridge structure deformation prediction, which integrates the Kalman filter, autoregressive integrated moving average model (ARIMA), and generalized autoregressive conditional heteroskedasticity (GARCH). Firstly, the raw deformation data is directly pre-processed using the Kalman filter to reduce the noise. After that, the linear recursive ARIMA model is established to analyze and predict the structure deformation. Finally, the nonlinear recursive GARCH model is introduced to further improve the accuracy of the prediction. Simulation results based on measured sensor data from the Global Navigation Satellite System (GNSS) deformation monitoring system demonstrated that: (1) the Kalman filter is capable of denoising the bridge deformation monitoring data; (2) the prediction accuracy of the proposed Kalman-ARIMA-GARCH model is satisfactory, where the mean absolute error increases only from 3.402 mm to 5.847 mm with the increment of the prediction step; and (3) in comparision to the Kalman-ARIMA model, the Kalman-ARIMA-GARCH model results in superior prediction accuracy as it includes partial nonlinear characteristics (heteroscedasticity); the mean absolute error of five-step prediction using the proposed model is improved by 10.12%. This paper provides a new way for structural behavior prediction based on data processing, which can lay a foundation for the early warning of bridge health monitoring system based on sensor data using sensing technology.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».