[发明专利]基于路面谱的量化路面特征参数提取方法

说明书

技术领域

本发明属于道路工程与车辆工程领域，尤其涉及用于车辆工程的一种基于路面谱的量化路面评价参数提取方法。

背景技术

随着汽车行业的迅速发展，我国已经成为世界汽车工业生产大国，走过了仿制、技术引进及加工生产阶段，已进入自主研发、自主创新的新阶段。在自主研发阶段的汽车工程领域中，路面数据作为车辆的主要外部激励源，无论是室内的各种试验台性能试验还是在计算机中的虚拟仿真分析都离不开基础路面数据的支持。因此针对一条路面的质量好坏和等级评价就显得非常重要，因为只有准确的评价一条路面的质量，才能准确的了解试验用车辆的性能是否满足在该路面实际行驶所需要达到的标准。

目前的道路工程室内仿真中，选择路面主要依靠路面谱曲线，即功率谱密度PSD（Power Spectral Density）曲线。PSD是将道路断面看成由不同特性的短波、中波及长波组成，通过分析不同频率下的高程、速度、加速度的方差来分析路面断面的不平整性。经过滤波或车辆振动系统作用后的功率谱分析可以比较不同波长下输入、输出的变化，从而知道平整度敏感的频率范围，什么频率下经过系统作用后被放大，什么频率下经过作用后振动被减弱，有利于评价动力反应类平整度的特征，也为车辆振动系统的优化提供分析基础，故此在道路工程和车辆工程中被大量采用。

上述方法存在的缺点是，只能通过路面谱曲线具体的单个的去定性说明一个路面的质量状况。这在试验仿真需要针对大量的道路路面数据进行统计分析和对比研究，从而确定应选路面时，显得特别繁琐，效率低下。同时定性说明也不够精确。

发明内容

为了适应大规模试验仿真的需要，提高效率，同时定量化的精确表征路面质量，本发明提供一种基于路面谱的量化路面特征参数提取方法，其关键在于包括以下步骤：

S101:路面数据采集：通过路面数据采集仪器采集试验仿真路面数据并构建路面数据曲线；

S102：路面谱提取：对S101中的路面数据曲线进行快速傅里叶变换，生成功率谱密度曲线，即路面谱曲线；

S103:带通滤波：对S102中的路面谱曲线进行带通滤波，生成平滑路面谱曲线；

S104:量化路面特征参数提取：将S103中的平滑路面谱曲线绘制于双对数坐标下的道路M级分级图中，以平滑路面谱曲线与分级分界线的交点作为边界，分别计算各个等级中平滑路面谱曲线与横坐标轴所围成的面积，最后求出第i等级下曲线所围面积占所有等级下曲线所围的总面积的比例系数S_i（i=1～M，                                                =1），所述比例系数S_i即为量化路面特征参数。

所述的路面数据为剖面空间域数据，所述的路面数据曲线为剖面空间域曲线。

所述的M级分级，M=8。

本发明的有益效果在于：实现了道路路面特征参数的提取，生成精确表征了路面的质量的量化的特征参数，这些特征参数可以精确的反映道路路面的等级和质量，便于用户在试验仿真中使用路面数据时参考和评定使用，特别是在针对大量的道路路面数据进行统计分析和对比研究时，有非常明显的优势。

附图说明

图1是基于路面谱的量化路面特征参数提取方法的逻辑流程图；

图2是基于路面谱的量化路面特征参数提取方法的道路路面剖面空间域曲线示意图；

图3是基于路面谱的量化路面特征参数提取方法的道路路面数据的功率谱密度曲线示意图；

图4是基于路面谱的量化路面特征参数提取方法的滤波以后的路面谱曲线示意图；

图5是基于路面谱的量化路面特征参数提取方法的路面谱曲线分级面积比例计算示意图；

图6是基于路面谱的量化路面特征参数提取方法的路面特征参数提取结果参数表。

具体实施方式

下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本发明的目的，特征及优点进行更深入的理解。为了计算和阐述方便随机选取测量路面中的一小部分路面数据为例进行介绍。

如图1所示：

一种基于路面谱的量化路面特征参数提取方法的具体实施例，有如下步骤：

S101:路面数据采集：通过路面数据采集仪器采集试验仿真路面剖面空间域数据并构建路面剖面空间域曲线；

S102：路面谱提取：对S101中的剖面空间域曲线进行快速傅里叶变换，生成功率谱密度曲线，即路面谱曲线；

S103:带通滤波：对S102中路面谱曲线进行倍频程、1/3倍频程和1/12倍频程组合滤波，生成平滑路面谱曲线；