Gerçek Zamanlı kinematik GPS verisinin spektral analizi

Özet

Konum değişimleri, yüksek hassasiyette GPS ölçümleri ile zaman serisi (sinyal) şeklinde elde edilebilmektedir. Zaman serilerinin periyodik bileşenleri zaman ve frekans bölgesinde incelendiğinde, GPS sinyallerinin alçak frekansta uzun periyotlu hareketlerle, yüksek frekansta kısa zaman periyodunda oluşan titreşim hareketlerini içerdiği gözlenir. Bunların dışında, ölçülen sinyalin raslantısal olma özelliği dikkate alındığında, belirli bir gürültüyü de içerdiği açıktır. Baskın frekanslar, sinyal içerisinde tekrarlanan aynı frekanslı sinyallerin toplamını içerir. GPS sinyali bir dizi işlemden sonra Hızlı Fourier Dönüşümü (HFD) ile frekans bölgesine dönüştürülebilir. Böylece, ana sinyal alt sinyallere ayrıştırılır ve hangi frekansta hangi şiddette bir periyodik bileşen olduğu belirlenir. HFD ile tekrarlanmayan sinyaller dikkate alınmazken karmaşık sinyaller içinde periyodik olanları belirlenip harmonik bileşenlerine ayrılır. Bu şekilde veriler, ölçülen yapının fiziksel kuvvetlere karşı davranışlarının yorumlanabileceği şekle dönüştürülmüş olur. Bu çalışmada, yapısal izleme amaçlı 20 Hz kayıt frekansı ile elde edilen örnek bir GZK GPS zaman serisinin spektral analizi HFD yöntemi ile gerçekleştirilmiş ve baskın periyodik bileşenler incelenmiştir.

Abstract

Position changes can be obtained in the form of time series by high-precision GPS measurements. When the periodic components of the time series are examined at the dimension of size and frequency, it can be seen that the GPS signals contains the longperiod movements at low frequency and the vibration movements at short time period at high-frequency. Moreover, it is well known that the measured signal includes a certain noise since it has the characteristic of being random. The dominant frequencies consist of the sum of the same-frequency signals that are repeated within the signal. After a series of processes, the GPS signal is represented in converted to the dimension of frequency domain by Fast Fourier Transform (FFT). Thus, the main signal is decomposed/separated to sub-signals and the magnitudes of the periodic components are determined for each frequency. The signals which are not repeated by FFT are not taken into account, whereas the periodic ones within complex signals are determined and seperated into their harmonic components. By such a process, the data will be converted into a form which should be then used for interpretation of the behaviour of the measured structure against physical forces. In this study, the spectral analysis of a sample GZK GPS time serial obtained with a 20 Hz record frequency aimed for structural monitoring is performed by FFT method and the dominant periodic components are examined.