Real-time deformation monitoring with GPS and Kalman Filter

Abstract

L'objectif principal de cette recherche est de développer un système de surveillance GPS en temps réel à l'aide d'un filtre de Kalman pour une utilisation dans une région tectonique active près d'Istanbul et de sa région environnante. Actuellement, il existe un projet en cours, financé par la Banque mondiale, qui surveille la déformation à Istanbul et dans la région de Marmara. Istanbul est l'une des plus grandes villes du monde et est potentiellement menacée par un tremblement de terre. Afin de mettre en place un système de contrôle puissant, une méthode d'arpentage et d'estimation a été conçue et le logiciel nécessaire, appelé RT-MODS2 (Real-Time Monitoring Of Dynamic Systems 2), a été développé. Le logiciel lit les données d'entrée en temps réel des récepteurs GPS et effectue des analyses de déformation à l'aide du filtre de Kalman. Certaines études de filtrage et d'analyse de déformation ont été réalisées afin de détecter les défaillances et les valeurs aberrantes, et d'augmenter la fiabilité de l'analyse de déformation.El objetivo principal de esta investigación es desarrollar un sistema de monitoreo GPS en tiempo real con la ayuda de un filtro Kalman para su uso en una región tectónica activa cerca de Estambul y su región circundante. Actualmente, existe un proyecto en curso, financiado por el Banco Mundial, que monitorea la deformación en Estambul y la región de Mármara. Estambul es una de las ciudades más grandes del mundo y está bajo posible amenaza de terremoto. Para configurar un potente sistema de control, se diseñó un método de topografía y estimación y se desarrolló el software necesario, denominado RT-MODS2 (Real-Time Monitoring Of Dynamic Systems 2). El software lee los datos de entrada en tiempo real de los receptores GPS y realiza análisis de deformación con la ayuda del filtro Kalman. Se realizaron algunos estudios de filtrado y análisis de deformación para detectar fallas y valores atípicos, y para aumentar la confiabilidad del análisis de deformación.The main purpose of this research is to develop a real-time GPS monitoring system with the aid of a Kalman Filter for use in an active tectonic region near Istanbul, and its surrounding region. Currently, an ongoing project exists, funded by the World Bank, that monitors deformation in Istanbul and the Marmara Region. Istanbul is one of the largest cities in the world, and is under possible earthquake threat. In order to set up a powerful control system, a surveying and estimation method was designed and the necessary software, called RT-MODS2 (Real-Time Monitoring Of Dynamic Systems 2), was developed. The software reads real-time input data from GPS receivers and performs deformation analyses with the help of the Kalman Filter. Some studies of filtering and deformation analysis were performed in order to detect failures and outliers, and to increase the reliability of the deformation analysis.الغرض الرئيسي من هذا البحث هو تطوير نظام مراقبة GPS في الوقت الفعلي بمساعدة مرشح كالمان للاستخدام في منطقة تكتونية نشطة بالقرب من اسطنبول والمنطقة المحيطة بها. يوجد حاليًا مشروع مستمر، بتمويل من البنك الدولي، يرصد التشوه في اسطنبول ومنطقة مرمرة. اسطنبول هي واحدة من أكبر المدن في العالم، وهي تحت تهديد الزلزال المحتمل. من أجل إعداد نظام تحكم قوي، تم تصميم طريقة المسح والتقدير وتم تطوير البرنامج اللازم، المسمى RT - MODS2 (المراقبة في الوقت الفعلي للأنظمة الديناميكية 2). يقرأ البرنامج بيانات الإدخال في الوقت الفعلي من أجهزة استقبال GPS ويقوم بتحليلات التشوه بمساعدة مرشح كالمان. تم إجراء بعض دراسات تحليل الترشيح والتشوه من أجل اكتشاف الأعطال والقيم المتطرفة، وزيادة موثوقية تحليل التشوه.