Gerçek-zamanlı çoklu-gnss vadase yaklaşımının düşey yönlü dinamik hareketleri yakalayabilme kabiliyetinin incelenmesi

Abstract

Mühendislik yapıları hem doğal hem de insan kaynaklı dinamik yüklere sürekli olarak maruz kalmaktadır. Dinamik yüklerin etkisiyle asma köprü, viyadük gibi mühendislik yapıları düşey yönlü hareket ederler. Bu çalışma kapsamında, dinamik yüklerin oluşturduğu düşey yönlü hareketleri izlemede gerçek zamanlı GNSS (Global Navigation Satellite Systems) VADASE (Variometric Approach For Displacement Analysis Stand-Alone Engine) tekniğinin performansı incelenmiştir. GNSS VADASE tekniği herhangi bir referans istasyonundan veya dış bir kaynaktan gelecek olan hassas uydu yörünge bilgisi ve saat hatası gibi düzeltmelere ihtiyaç duymadan sadece GNSS uydu sinyallerinden gelen gözlem ve bilgilerle gerçek zamanlı dinamik deplasmanları belirlemeye ve izlenmeye olanak sağlar. Bu çalışmada, GNSS VADASE tekniğinin düşey yönlü dinamik hareketleri izleme kabiliyetini araştırmak için düşey yönlü sarsma tablası ile özel bir simülasyon ortamı oluşturulmuştur. 5 mm'den 30 mm'ye kadar değişen genlik değerlerine sahip 0.3 Hz ile 5 Hz aralığında çeşitli frekanslı harmonik salınımlar simüle edilmiştir. Deneyde bağıl GNSS değerlendirmeleri için birisi sarsma tablası üzerinde diğeri yaklaşık 20 m uzaklıkta referans GNSS noktası olarak iki adet CHC İ80 GNSS alıcısı kullanılmıştır. Gerçek zamanlı GNSS VADASE tekniği için Leica GR30 alıcısı ve Leica AS11 anten sistemi kullanılmıştır. Deneylerde GPS, Galileo, Beidou ve Glonass olmak üzere tüm uydu gözlemleri 20 Hz örneklem aralığında toplanmıştır. VADASE ve bağıl yöntemin hem zaman hem de frekans alanındaki sonuçları deneyler sırasında toplanan LVDT (Lineer Variable Differential Transformer) verileri referans alınarak incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Sarsma tablası deneyleri, VADASE tekniğinin, dinamik yüklerin etkisiyle oluşan düşey yönlü hareketleri hassas bir şekilde algıladığı, deneylerdeki tüm frekansları başarılı bir şekilde yakalayabildiği bağıl GNSS yöntemiyle elde edilen sonuçlar ve LVDT sonuçları ile uyum içinde olduğu görülmüştür. Bu çalışma, gerçek zamanlı GNSS VADASE tekniğinin mega ve büyük yapıların düşey yönlü dinamik davranışlarının gerçek zamanlı izlenilebileceğini göstermiştir. Bu çalışma, "GNSS Varyometrik yaklaşımıyla düşey yönlü dinamik hareketlerin izlenmesi ve gerçek zamanlı değerlendirme yazılımının geliştirilmesi" başlıklı 122Y100 nolu TÜBİTAK ARDEB 1001 projesinin elde edilen sonuçlarından bir kısmını içermektedir. Bu çalışmaya destek veren TÜBİTAK'a teşekkür ederiz.Engineering structures are continuously subjected to dynamic loads, both natural and man-made. Under the influence of these dynamic loads, engineering structures such as suspension bridges and viaducts exhibit vertical movements. In this study, the performance of the real-time GNSS (Global Navigation Satellite Systems) VADASE (Variometric Approach for Displacement Analysis Stand-Alone Engine) technique in monitoring vertical movements caused by dynamic loads was investigated. The GNSS VADASE technique allows for the determination and monitoring of real-time dynamic displacements solely based on observations and information from GNSS satellite signals without requiring corrections like precise satellite orbit information and clock errors from any reference station or external source. In this study, a special simulation environment with a vertical shaking table was created to investigate the capability of the GNSS VADASE technique in monitoring vertical dynamic movements. Harmonic oscillations of various frequencies ranging from 0.3 Hz to 5 Hz with amplitude values ranging from 5 mm to 30 mm were simulated. Two CHC I80 GNSS receivers were used in the experiment for relative GNSS evaluations, with one placed on the shaking table and the other approximately 20 meters away as a reference GNSS point. For the real-time GNSS VADASE technique, a Leica GR30 receiver and a Leica AS11 antenna system were used. All satellite observations, including GPS, Galileo, Beidou, and Glonass, were collected at a 20 Hz sampling interval. The results of both the VADASE and relative methods in both time and frequency domains were examined and compared using LVDT (Linear Variable Differential Transformer) data collected during the experiments as a reference. The shaking table experiments showed that the VADASE technique accurately detected vertical movements caused by dynamic loads and successfully captured all frequencies present in the experiments, demonstrating consistency with the results obtained from the relative GNSS method and LVDT measurements. This study demonstrated that the real-time GNSS VADASE technique could monitor the vertical dynamic behaviors of mega and large structures in real-time. This study includes some of the results obtained from the TÜBİTAK ARDEB 1001 project titled "Monitoring Vertical Dynamic Movements with the GNSS Variometric Approach and Development of Real-Time Evaluation Software" with project number 122Y100. We thank TÜBİTAK for supporting this study.