For large‐span bridge monitoring, displacement measurement is essential. However, it remains challenging to accurately estimate bridge displacement. When displacement is calculated by the double integration of acceleration, a low‐frequency drift appears in the estimated displacement. Displacement can also be estimated from strains based on the Euler–Bernoulli beam theory. However, prior knowledge of the mode shapes and the neutral axis location of the target bridge are required for strain–displacement transformation. In this study, we propose a finite impulse response filter‐based displacement estimation technique by fusing strain and acceleration measurements. First, the relationship between displacement and strain is established, and the parameter associated with this strain–displacement transformation is estimated from strain and acceleration measurements using a recursive least squares algorithm. Next, the low‐frequency displacement estimated from the strain measurements and the high‐frequency displacement obtained from an acceleration measurement are combined for high‐fidelity displacement estimation. The feasibility of the proposed technique was examined via a series of numerical simulations, a lab‐scale experiment, and a field test. The uniqueness of this study lies in the fact that the displacement and the unknown parameter in strain–displacement transformation are estimated simultaneously and the accuracy of displacement estimation is improved in comparison with those of previous data fusion techniques.

中文翻译：

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通过融合加速度计和应变仪测量来估算桥梁位移

对于大跨度桥梁监控，位移测量是必不可少的。但是，准确估算桥梁位移仍然是一项挑战。通过加速度的二次积分计算位移时，估计位移中会出现低频漂移。位移也可以根据基于Euler–Bernoulli束理论的应变进行估算。但是，应变-位移转换需要对模态形状和目标桥的中性轴位置有先验知识。在这项研究中，我们通过融合应变和加速度测量结果，提出了一种基于有限冲激响应滤波器的位移估计技术。首先，建立位移与应变之间的关系，使用递归最小二乘算法从应变和加速度测量值中估计出与该应变-位移转换相关的参数。接下来，将应变测量估计的低频位移与加速度测量获得的高频位移相结合，以进行高保真位移估计。通过一系列数值模拟，实验室规模的实验和现场测试，检验了所提出技术的可行性。这项研究的独特之处在于，可以同时估计位移和变形位移中的位移和未知参数，并且与以前的数据融合技术相比，位移估计的精度得到了提高。将应变测量估计的低频位移与加速度测量获得的高频位移相结合，以进行高保真位移估计。通过一系列数值模拟，实验室规模的实验和现场测试，检验了所提出技术的可行性。这项研究的独特之处在于，可以同时估计位移和变形位移中的未知参数，并且与以前的数据融合技术相比，位移估计的准确性得到了提高。将应变测量估计的低频位移与加速度测量获得的高频位移相结合，以进行高保真位移估计。通过一系列数值模拟，实验室规模的实验和现场测试，检验了所提出技术的可行性。这项研究的独特之处在于，可以同时估计位移和变形位移中的未知参数，并且与以前的数据融合技术相比，位移估计的准确性得到了提高。通过一系列数值模拟，实验室规模的实验和现场测试，检验了所提出技术的可行性。这项研究的独特之处在于，可以同时估计位移和变形位移中的未知参数，并且与以前的数据融合技术相比，位移估计的准确性得到了提高。通过一系列数值模拟，实验室规模的实验和现场测试，检验了所提出技术的可行性。这项研究的独特之处在于，可以同时估计位移和变形位移中的未知参数，并且与以前的数据融合技术相比，位移估计的准确性得到了提高。