[发明专利]基于行车振动数据的路面车辙检测方法

说明书

本发明公开了基于行车振动数据的路面车辙检测方法，该方法是一种行车振动加速度信号采集与经纬度信息采集相结合的路面车辙水平检测方法。针对路面车辙指标检测实时性差、需要使用专用设备、需要专业人员进行检测的问题，对智能手机中三轴向振动加速度数据进行采集，实时对路面车辙水平进行检测。并结合Kalman滤波算法，消除车辆自振等因素对数据的影响。本发明适用于实时路面车辙水平的检测。

技术领域

本发明涉及一种路面车辙水平检测方法，是一种行车振动加速度信号采集与经纬度信息采集的相结合的路面车辙水平检测方法，适用于路面车辙水平检测时实时性要求较高的情况。

背景技术

随着经济的发展，道路变得四通八达。车辙是车辆在路面上行驶后留下的车轮的压痕。现代路面车辙是路面周期性评价及路面养护中的一个重要指标。路面车辙深度直接反映了车辆行驶的舒适度及路面的安全性和使用期限。路面车辙深度的检测能为决策者提供重要的信息，使决策者能为路面的维修、养护及翻修等作出优化决策。现有的检测方法分为两种，第一种是人工检测，第二种是自动检测。第一种为人工检测，即用检测横竿横跨在车辙上部，并用尺量出横竿与车辙底部的间距。采用这种方法其效率是极低的，并只能随机抽样检测路面车辙深度；第二种为自动检测，既采用路面车辙自动测定车自动检测路面车辙深度。其方法就是利用横向布置的一排激光、超声、红外或其它非接触式位移传感器来快速连续测定路面车辙深度。其原理是在检测车的前端上安装配有非接触式位移传感器的横梁，并把传感器同车内的电脑相连，通过电脑对传感器测得的数据进行自动处理以获得路面车辙深度指标。随着公路建设的发展，路面车辙深度的自动检测将成为主要的检测方法，也将是路面施工、验收、养护、评价和管理部门必备的仪器。

随着智能设备的发展，振动加速度计能够同时测量三轴振动加速度的数据。目前市场上的智能手机都将振动加速度传感器封装在智能手机里，能够对振动加速度信号进行实时的采集。采集的振动加速度信号经过下面的计算方法能够对行车速度进行修正。

首先对相关原理进行解释说明。加速度(Acceleration)是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值Δv/Δt，是描述物体速度变化快慢的物理量，通常用a表示，单位是m/s²。加速度是矢量，它的方向是物体速度变化(量)的方向，与合外力的方向相同。

在最简单的匀加速直线运动中，加速度的大小等于单位时间内速度的增量。若动点的速度v₁经t秒后变成v₂，则其加速度可表示为：

动点Q做一般空间运动时，速度矢量的变化和所经时间△t的比，称为△t时间内的平均加速度，记为a_平：

当时间间隔△t趋于零时，平均加速度的极限称为瞬时加速度，简称加速度，记为a：

因而加速度的严格定义为：加速度矢量等于速度矢量对时向的导数，其方向沿着速端图的切线方向并指向轨迹的凹侧。关于加速度产生的原因，可参见牛顿运动定律。

采集的信号多为离散的信号，其中包含多种噪声。消除或者减少信号中的噪声就变得越来越重要。数据滤波是去除噪声还原真实数据的一种数据处理技术，Kalman滤波在测量方差已知的情况下能够从一系列存在测量噪声的数据中，估计动态系统的状态。

发明内容

本发明针对路面车辙指标检测实时性差、需要使用专用设备、需要专业人员进行检测的问题，利用手机APP(Application)对智能手机中三轴向振动加速度等数据进行采集，实时对路面车辙水平进行检测。并结合Kalman滤波算法，消除车辆自振等因素对数据的影响。本发明的目的在于对路面车辙水平进行高效、实时、经济的检测。

基于行车振动数据的路面车辙检测方法，其特征在于，包括以下步骤：