This thesis proposes a 6-DOF dynamic response measurement system incorporating a low-cost RTK-GPS sensor and a force feedback accelerometer for structural health monitoring. The proposed system consists of (1) a sensor module integrating a RTK-GPS sensor and a force feedback accelerometer into a single unit, (2) GPS base module for transmitting observation messages to sensor modules, and (3) computational module for estimating 6 DOF structural responses in real-time. The sensor module measures acceleration, velocity and displacement of target structure with sampling rates of 100 Hz, 10Hz, and 10Hz, respectively, and transmits the measurements to the computational module. While sensor module measures, GPS base module transmits observation messages to sensor module for guaranteeing RTK technique application at sensor module. Computation module processes the measurement data from sensor module to estimate the precise and accurate 6-DOF dynamic responses using a combination of data process techniques such as a reliability assessment filter, IIR filter, inclination function, and a two-stage Kalman estimator. For verifying measurement performance, a 1Hz sinusoidal vibration test, DC to 10Hz random vibration test, and a rotation test were implemented. Additionally, for verifying field applicability, a field test at Penang Second Bridge, Malaysia was implemented by comparing the proposed system with a commercial RTK-GNSS sensor.
본 연구에서는 구조물 건전성 모니터링을 위한 가속도계와 RTK-GPS 센서를 융합한 6자유도 동적 응답 계측 시스템을 소개한다. 모니터링 시스템은 센서모듈과 GPS 기지점 모듈과 컴퓨터 모듈로 구성된다. 센서 모듈은 측정 대상 지점에 부착되어 가속도(100Hz), 속도(10Hz), 변위(10Hz)를 계측하고 컴퓨터 모듈로 전송하며, GPS 기지점 모듈은 고정 지지점에 부착되어 센서모듈의 계측을 보조한다. 컴퓨터 모듈은 모든 계측 데이터를 모아서 신뢰도 평가 필터, IIR필터, 각변위 계산 함수, 이단계 칼만필터으로 구성된 데이터 처리 기법으로 처리하여, 정밀하고 정확한 6자유도 동적 응답을 산출한다. 계측 성능 검증을 위해 1Hz 사인 진동 실험, DC-10Hz의 랜덤 진동 실험, 회전 실험을 수행했으며, 현장 적용성 검증을 위해 말레이시아 페낭 2교에서 상용 RKT-GNSS 센서와 비교 검증 실험을 수행했다.
