[发明专利]一种基于多传感器融合的精细路面平顺性检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于多传感器融合的精细路面平顺性检测系统及方法，包括以下步骤：采集车辆的速度信息、位置信息、竖向加速度信息和倾角信息；利用速度信息、竖向加速度信息和倾角信息分析车辆的振动状态；通过车辆的振动状态，获取车辆经过的路段中，路面的变形类型和变形程度。联合使用多种传感器来测量车辆状态，通过多个传感器获取的不同数据经融合后分析车辆通过路面时的振动状态，利用振动状态直观反映路面的变形类型和变形程度。

技术领域

本发明涉及路面测量领域，具体为一种基于多传感器融合的精细路面平顺性检测系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

路面行驶平顺性是重要的路面性能，道路学者对路面平顺性进行大量研究，其中有代表性的方法包括三米直尺法，连续式平整度仪法，车载式颠簸累积仪，国际平整度指数法等，其中有代表是三米直尺法和国际平整度指数法。三米直尺法是人工测量法，工具简单，但需要耗费大量人力，测试速度极低，误差较高；国际平整度指数法可实现20-80km/h下的动态测试，极大提高了平整度检测的效率和可靠性，但只能表示每10或20m步长内的平整度平均值，无法精确表征路面全线各点的具体情况，且仅适于平稳随机状态的测试无法表征脉冲条件下的平顺性，也无法对各种变形进行自动分类和表征，同时，其余的连续式平整度仪法，车载式颠簸累积仪等操作均较为繁琐，无法精确的表征路面上各点的变形情况。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于多传感器融合的精细路面平顺性检测系统及方法，联合使用加速度，车身角度，以及GPS信号来测量车辆状态，通过加速度传感器测试道路在路面行驶过程中的振动状态，结合速度分析路面变形程度，通过车身角度信息，协助判断路面的具体变形类型，为道路管理养护部门提供可靠参考，为路面精准养护提供支持。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种基于多传感器融合的精细路面平顺性检测方法，包括以下步骤：

1、采集车辆的速度信息、位置信息、竖向加速度信息和倾角信息；

2、利用速度信息、竖向加速度信息和角度信息分析车辆的振动状态；

3、通过车辆的振动状态，获取车辆经过的路段中，路面的变形类型和变形程度。

以车辆前进方向为X轴，车辆宽度方向为Y轴，车辆高度方向为Z轴。

步骤3中：当加速度值低于第一设定值，且加速度值的变化量不超过第二设定值时，车辆在平滑路面行驶；反之则路面出现变形。

步骤3中：路面出现变形的情况下，当倾角仪探测到车辆X轴旋转角发生变化时，路面具有的变形类型为单轮凸起障碍或单轮凹陷障碍；而当车辆Y轴的旋转角先增大后恢复时，路面为凸起障碍，Y轴先减小后恢复时为凹陷障碍；通过车辆X轴倾角变化值和车辆两轮宽度计算凸起和凹陷的高度，反映路面的变形程度。

步骤3中：路面出现变形的情况下，当加速度值大于第三设定值，且在车辆X轴无变化，同时车辆Y轴旋转角变化，认为路面出现减速带型式的变形类型，利用加速度值和车速计算得到减速带的高度。

步骤3中：路面出现变形的情况下，当加速度值小于第四设定值，且车辆在三个方向都没有旋转角度，认为路面出现接缝型式的变形类型，利用加速度值和车速反映得到接缝严重程度。

本发明的第二个方面提供基于上述方法的系统，包括：集成传感器和处理器；

集成传感器安装在车辆底盘上，集成传感器包括GPS模块、加速度传感器和平面倾角仪；

或，集成传感器包括陀螺仪和GPS模块。