[发明专利]一种追踪碎石颗粒运动轨迹的方法

说明书

一种追踪碎石颗粒运动轨迹的方法，包括以下步骤：生成带有定位标签的碎石颗粒，并对定位标签进行标号；分别在室外和室内布设定位基站，确定室外定位基站的位置坐标，使其达到要求等级的精度，并通过室外定位基站测定室内定位基站的位置坐标；通过室内定位基站、室外定位基站获取定位标签发射的脉冲信号，确定碎石颗粒脉冲信号到达各定位基站的时刻；将多个带有定位标签的碎石颗粒与普通碎石进行混合料搅拌，定位基站实时记录和传输带有定位标签碎石颗粒的时刻信息；通过到达时间差定位计算带有定位标签碎石颗粒的位置，绘制运动轨迹。本发明能够精确获得碎石颗粒的位置坐标，实现碎石颗粒在搅拌、运输、摊铺、碾压和受荷服役等阶段的动态跟踪。

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种追踪碎石颗粒运动轨迹的方法。

背景技术

碎石颗粒作为路面结构的主要组成部分，占路面组成材料的90％以上。从路面材料搅拌、运输、摊铺、压实和受荷服役等阶段，碎石颗粒都处于动态变化状态，颗粒动态变化直接影响着路面行为响应。在初始阶段的拌和、运输、摊铺和压实阶段，碎石颗粒的运动变化规律尤其显著，宏观体现为集料颗粒分布不均匀性或离析。在通车运行之后，由于荷载和环境的影响，集料颗粒仍在发生运动，但运动幅度相对较小，宏观体现为结构层的压密或永久变形。

为了获取碎石颗粒的运动规律，工程现场和室内试验都为实现该目标付诸了大量的投入，尤其在室内试验方面，从宏观、细观到微观等不同层面开展研究工作，以便获取路面结构内部的行为信息或揭示颗粒运动特性，如采用CT扫描试验、数字图像技术、DEM模拟、布设测试元件等方法研究结构内部颗粒空间信息。这些研究在获取颗粒运动信息时，均考虑到了颗粒的位置信息。尤其在复杂的工程现场环境，若缺失位置信息，则监测结果的变异性和准确性难以控制，严重影响结果的可信度。因此，位置信息是监测结果精确表达的首要前提。

获取路面结构行为及颗粒位置信息的常规方法主要依靠埋设传感器、路表测试和结构层取样等，但这些方式通常耗时费力，不仅对路面结构连续性造成破坏，而且无法对路面工程全周期进行长期动态监测。通过GPS定位芯片确定传感器的位置，提高了传感器布设的灵活性，使其应用范围扩大，无需确定固定的点位，为施工或制备试样带来便利，与真实状况相似度较高，位置信息获取简便。但是对于路面结构来说，GPS的定位精度不足，军用级别模式下的精度为30cm左右，相比厚度为10cm～20cm的路面面层，位置信息测量精度远不能满足要求，此外，GPS需要与卫星系统连接交换信息，在路面结构内部或室内条件下，GPS的信号强度被削弱，测量误差被扩大或不能获取信息，致使该方法应用受限。精准获取颗粒运动轨迹是路面行为全寿命智能监测的重要环节，道路工程智能化技术仍存在较大提升空间。

发明内容

本发明针对上述现有技术中获取路面结构行为及颗粒位置信息存在的问题，提供一种追踪碎石颗粒运动轨迹的方法，实现碎石颗粒在路面工程全过程周期的行为响应监测。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种追踪碎石颗粒运动轨迹的方法，包括以下步骤：

步骤1、生成带有定位标签的碎石颗粒，并对定位标签进行标号；

步骤2、分别在室外和室内布设定位基站，确定室外定位基站的位置坐标，使其达到要求等级的精度，并通过室外定位基站测定室内定位基站的位置坐标；

步骤3、通过室内定位基站、室外定位基站获取定位标签发射的脉冲信号，确定碎石颗粒脉冲信号到达各定位基站的时刻；

步骤4、将多个带有定位标签的碎石颗粒与普通碎石进行混合料搅拌，定位基站实时记录和传输带有定位标签碎石颗粒的时刻信息；

步骤5、通过到达时间差定位计算带有定位标签碎石颗粒的位置，绘制运动轨迹。

优选的，所述的步骤1采用3D打印生成带有定位标签的碎石颗粒。