基于无迹卡尔曼滤波的隧道变形动态预测

摘要

为提高隧道变形预测精度,引入无迹卡尔曼滤波法对隧道变形进行动态预测。该方法将现场监测的拱顶沉降量作为自变量来预测其未来的变化量,通过与扩展卡尔曼滤波和自适应卡尔曼滤波法的对比,分析了4种情况下3种方法的预测精度:(1)不同预测步长;(2)沉降突然变大和变化较平缓;(3)不同数据源;(4)不同函数作为转移矩阵。通过对比分析认为在短期预测时3种方法的预测精度相近,但长期预测时无迹卡尔曼滤波法能够得到更高的预测精度等级;在沉降突然变大时无迹卡尔曼滤波法的预测精度更高;指数函数和多项式函数均可以满足预测的精度要求,但是指数函数能取得更高的预测精度;利用临近断面的拟合公式进行预测,对其预测精度等级无影响,且避免了因前期数据较少拟合公式代表性不足而引起的预测不准和前期无法预测的问题。