[发明专利]基于车载自诊断系统获得道路平面线形和纵断面线形的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于道路设计、道路测量、交通研究等技术领域。具体涉及基于车辆诊断系统获得道路平面线形和纵断面线形的方法。

背景技术

随着城市建设规模的不断发展和壮大，城市空间的开发强度不断提高，地上空间待开发资源越来越稀少，这就使得城市建设者将开发的视角由地上转向地下，因此在我国的大中型城市中地下道路的修建越来越多，地下道路逐渐成为解决地面资源紧张、缓解交通拥堵的有效工程方法。但由于在全国范围内总体修建地下道路的时间开始较晚，且对地下道路的特性的研究工作开展较晚，所以很多地下道路的现状条件资料较为稀缺。为了收集这些地下道路的线形数据(包括平面线形和纵断面线形)，需要在这些城市展开大规模的测量工作。传统的技术途径是依靠现代测量工具全站仪、经纬仪等，或利用GPS定位大地坐标进行轨迹记录等。采用全站仪或经纬仪需要测量人员进入隧道内部，可能对隧道的运营安全造成影响，也威胁到测量人员的自身安全，并且测量时间较长；使用GPS进行轨迹记录，GPS在隧道内部失去信号将无法使用，基于上述两种方法在隧道内部使用中的不利情况而开发本装置，进行隧道内部的线形测量工作。旨在快速、便捷并安全的获取隧道线形数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于车载自诊断系统获得道路平面线形和纵断面线形的方法及装置，以解决通过驾驶车辆，在车辆行进过程中获得车辆在平面、纵面上的驾驶轨迹，从而近似获得隧道内道路的平面线形和纵断面线形的技术问题。

基于车载自诊断系统(OBD)获得道路平面线形和纵断面线形的方法，基于OBD系统和多传感器协同工作，同时采集OBD系统的车辆行驶速度v、通过陀螺仪、重力加速度计和磁力计解算的瞬时方位角Aerial、通过温压传感器计算的高程值h，再根据v和时间间隔t的积分值获取位移值s，利用时间间隔t内位移值s与方位角的关系获得平面驾驶轨迹，利用时间间隔t内位移值s与高程值h之间的关系获得纵面驾驶轨迹。

基于车载自诊断系统获得道路平面线形和纵断面线形的装置，包括以下四个模块：采集模块、控制模块、输出模块和数据后处理模块；

采集模块：该模块包括OBD数据采集子模块、姿态解算子模块和相对高程计算子模块；

OBD数据采集子模块，该子模块包括了OBD数据采集装置、控制OBD数据采集的装置以及数据传递装置；该子模块通过OBD数据采集装置将OBD中车辆行驶的瞬时速度采集出来，速度单位为㎞/h，将这些数据通过无线数传装置传递到控制模块中的数传子模块中，待后续模块处理；

姿态解算子模块，该子模块包括了集成多传感器的GY-86飞行控制模块、控制GY-86的数据采集和解算装置以及数据传递装置；姿态解算模块解算出车辆驾驶过程中固定在车身刚体中部的GY-86自身的瞬时航偏角Aerial，单位为度，近似看做车辆的航偏角；获得车辆航偏角Aerial后，通过数据传递装置，将车辆航偏角传递给控制模块中的数传子模块，待后续模块处理，无线数传模块也由Leonardo主板进行控制数据输入输出；

相对高程计算子模块：该子模块包括集成多传感器的GY-86飞行控制模块、控制GY-86的数据采集和解算装置以及数据传递装置；该模块使用了GY-86中的MS5611芯片，用来采集温度和大气压强，根据该模块的公开的信息中通过温压计算相对高程的方法，获取当前行车状态下的相对高程，单位为米；控制GY-86的数据采集和解算装置与姿态解算子模块中的主板为同一主板；

控制模块：该模块包括数传子模块、时间子模块和控制子模块；

数传子模块，为接收来自采集模块中各个子模块的数据，以便后续模块进行数据处理；

时间子模块，该模块利用控制子模块中的arduino主板，获取arduino主板上的时钟频率，为接收到的各传感器的数据组成的数据数列提供时间序列，时间单位为毫秒；

控制子模块，控制子模块由arduino主板构成，主要负责数传子模块的控制接收和为时间子模块通过时钟频率；将数传模块中的速度值、航偏角值和相对高程值与时间子模块中的时钟读数混入完整的数据序列；

输出模块：该模块是将控制模块中的控制子模块整理的数据序列输出到数据后处理的模块；即通过控制子模块的arduino主板的usb串口将控制子模块中组建好的数据序列传递给计算机，以便计算机的后处理模块进行数据处理。

数据后处理模块：该模块包括数据后处理接收子模块、数据后处理子模块和出图子模块；

数据后处理接收子模块，该模块通过计算机调用usb串口获取数据输出模块中的数据序列以便计算机进行后处理；