無線監測系統為目前監測系統之發展主流之一。無線監測系統優於傳統有線監測系 統，最明顯者為佈置省時，而且監測系統每一頻道（channel）之單價較低。另一可能潛在 之優點為可以將分析之軟體植入一監測單元（sensing unit）；但以目前之省電考量、分析速 度及記憶體之限制，此優點尚無法展現出來。例如，植入利用單一測點資料建立AR 模式 或是進行損害評估（如Lynch (2007) 所提），從損害評估之實際經驗可知此不可行，除非 感應子（sensor）被佈滿整個結構系統，如同神經佈滿人全身。
本計畫為兩年計畫，其主要目的有二：（1）應用或測試本整合案所發展之無線監測系 統；（2）利用時變系統建立損害指標。第一年將利用所發展之無線監測系統於橋樑之微動 量測；並與本系所擁有之傳統微動量測系統（Tokyo Sokushin, spc51）比較所量測速度之均 方根值（rms，以三分之一八分倍頻表示）；並進一步利用小波轉換技巧識別所量測橋樑之 模態特性。另外，亦將發展一程序利用移動最小平方差法配合多項式基底建立 TVARX
（Time Varying AutoRegressive with eXogenous inputs）模式。第二年則將應用所發展無線 監測系統於振動台試驗；借用國家地震工程研究中心之大型振動台進行RC 梁柱接頭及鋼 構梁柱接頭破壞試驗。由於實驗將進行至梁柱接頭破壞；若使用傳統有線監測系統，則其 纜線可能防礙實驗之進行。然後，再利用第一年所發展之識別技巧建立實驗數據之TVARX 模式，進而發展損害指標。
有關無線監測系統於土木工程應用之發展及相關挑戰議題，可參考Lynch (2007) 所 發表之回顧文章，於此不再贅述。在本計畫本擬應用無線監測系統於橋樑微動量測，探討 無線監測系統同步量測問題與遮蔽效應。但由於研究設備費完全被刪除，本研究僅向其他 子計畫借用無線監測系統（配合加速度計）)並同時利用本系所有之有線微動量測系統(配 合速度計)，於建築物進行微動量測，驗證該無線監測系統。
為確認本整合案發展之無線監測系統之可靠性，所量測微動反應與傳統有線量測系統
(stationary process)之假設，比較量測值速度頻譜(autospectra)。若兩量測系統所得 之頻譜類似，則進一步依一般正常程序(Golden, 1991）計算速度均方根值；並且由不同量 測系統所得反應，經系統識別分析，在相同之分析程序中比對識別模態參數之差異。
由於本計畫第一年亦將發展一套建立 TVARX 模式之方法，並依所建立之 TVARX 模 式估算結構系統之瞬時模態參數。隨時間變化之瞬時模態參數應可提供結構系統是否有損 壞之訊息（此將為第二年之工作）。因此，有必要針對TVARX 建模之相關文獻進行回顧。
時變系統常常在控制、訊號處理、經濟學、腦電圖分析、地震學等領域中被發現，可 用 來 描 述 與 追 蹤 非 穩 態 過 程 之 各 種 特 性 。TVARX 或 TVARMAX （ Time Varying AutoRegressive Moving Average with eXogenous inputs.）模式常被用於描述時變系統之輸入 與輸出關係。考慮其模型參數為時間相依。建立TVARX模式之方法可概略分為兩大類：
（1）遞迴識別技巧：包括遞迴最小平方演算法（RLS）(Liung, 1987; Johansson, 1993; Parkum et al., 1992)、遞推輔助變量演算法（RIV）( Liung, 1987)、擬線性遞迴演算法（PLR）(Liung, 1987)等方法。此些方法可以分析緩慢變化之穩態過程，但是卻無法處理急劇變化之系統。
結合卡氏濾波演算法（Kalman filtering algorithm）或貝式分析（Bayesian inference）可以 識別急劇變化過程，但卻容易過量估算模型參數以及估算之變異量過高（Ljung and Ljung, 1985； Ljung 1987；Kalouptsidis and Theodoridis,1993）。
（2）基底函數展開法：利用一系列之基底函數對每一個時變系數進行展開，然後再利用 最小平方差演算法（LS）估算此些基底函數對應之常係數（Grenier 1983, Ljung and Soderstrom 1983, Charbonnier et al. 1987, Tsatsanis and Giannakis 1993, Rajan and Rayner 1996）。有幾種基底函數常被使用，包括傅利葉序列(Marmarelis, 1987)、Legendre Polynomials (Zou et al., 2002)、Walsh function (Zou et al., 2002)、以及小波(Tsatsanis and Giannakis, 1993)。於吾人94年度國科會計畫中曾提出小波基底配合權重最小平方差演算法(weighted least squares approach)。此些方法所得識別結果的準確度與其所選擇之基底函數有很大的 關聯。雖然有各式各樣之基底函數可使用，但是目前並沒有可靠的方法指引選擇最佳之基 底函數及項數之多寡。使用過多項式基底函數亦通常會造成數值困難，以致無法求得準確
本研究將提出新的方法由結構系統之動態反應架構適當之TVARX模式；並依TVARX 模式中之時變系數估算該結構系統之瞬時模態參數。前述之參考文獻均侷限於TVARX模式 之建模；純粹建立TVARX模式對土木工程之應用不是那麼明顯。例如，主動控制之結構系 統於不同之輸入常導致不同之控制輸出。又例如結構非線性反應亦可用TVARX模式模擬其 該次非線性反應之輸入與輸出關係；但該輸入與輸出關係通常不適用於下次之非線性反 應。但利用TVARX模式估算結構系統之瞬時模態參數，可了解該結構系統於動態反應中之 行為；可能進一步應用於損害評估。
本研究所提之TVARX模式建模方法乃利用多項式基底展開TVARX模式中之係數函 數，再透過移動最小平方差法（moving least square）建立該係數函數之形狀函數。此方法 常用於無網格有限元素法（meshless finite element method）（Liu, 2003）。如此，各多項式 基底函數所對應之系數不是常數，而是時間函數；故本方法只須較少之基底函數即可準確 近似TVARX模型中之係數函數。
為驗證本研究所提程序之可行性及準確性，將分析一單自由度時變系統之數值模擬地 震反應，與前人所提方法之結果比較；並探討本程序中重要參數之影響，以利將來使用者 方便應用。最後亦將此識別方法應用於RC構架之振動台試驗數據分析。