[发明专利]一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法

说明书

本发明公开了一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法，通过距离测量模块采集行驶距离数据，通过惯性导航IMU模块采集数据，通过路面三维采集模块采集路面三维深度数据；通过加速度计和陀螺仪数据进行滤波获得姿态解算数据，选其中的Z轴方向数据作为Z轴断面高程值；通过路面三维深度数据获得三维断面高程值，结合行驶距离数据中的路程和综合断面高程值计算路面坡度。本方法分别通过基于三维采集模块采集的三维深度数据和基于惯性导航模块采集的加速度数据、陀螺仪数据还原两种类型的断面高程值并融合成综合断面高程值，再通过综合断面高程值和行驶距离数据可以计算出路面的真实坡度，能够大幅提升检测速度和检测精度。

技术领域

本发明涉及路面检测领域，具体涉及一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法。

背景技术

公路是支持我国经济发展的重要交通基础设施。路面坡度的变化不仅关系到车辆行驶的舒适性，也会影响到车辆的行驶安全。此外，路面坡度局部不顺畅，往往会导致路面长期积水或渗水，直接影响沥青路面的使用寿命，同时还会给预防性养护薄(超薄)层罩面厚度方案的选择，以及施工质量的控制带来严峻的考验。以往，路面的纵、横坡度一般通过水准仪、全站仪等工程测量的方式来获取。然而，传统的工程测量方式主要靠人工进行现场操作，不仅效率低下，而且靠选点进行连线，无法做到连续性任意断面纵、横坡度展示。同时工作人员的安全问题也是不容忽视的。正是因为这些原因，以往的路面养护工程，尤其是大面积的预防性养护工程，路面纵、横坡度作为一项重要的设计参数往往无法被有效获取。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法。

为实现该技术目的，本发明的方案是：一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法，具体步骤如下：

S1、通过检测设备上的距离测量模块采集行驶距离数据，同时采集检测设备行驶过程中的加速度数据和陀螺仪数据，通过检测设备上的路面三维采集模块采集路面的三维深度数据，获得路面三维矩阵数据A_i；

S2、将路面三维矩阵数据A_i进行滤波与均值处理处理获得向量V，运用最小二乘法求列向量V的线性拟合向量V₁；通过平移向量V₁得到向量V₂，且向量V₂的起点位于原点，进而通过向量V₂均值得到路面三维矩阵数据的深度代表值z_i；

S3、通过深度代表值z_i运用迭代法还原获得三维断面高程代表值Z_i；将Z_i初始值校准获得三维断面高程值Z_3d；

S4、通过加速度计和陀螺仪数据进行滤波获得姿态解算数据，选取姿态解算数据中的Z轴方向数据作为路面的Z轴断面高程值Z_imu；

S5、将Z轴断面高程值Z_imu和三维断面高程值Z_3d进行加权融合得到最终的综合断面高程值Z_f；

结合行驶距离数据中的路程S和综合断面高程值Z_f计算路面坡度，其计算公式如下：坡度＝(综合断面高程值Z_3d/路程)*100％。

作为优选，步骤S2的滤波与均值处理中，将路面三维矩阵数据A_i通过滤波处理和均值计算求向量V；

或对路面三维矩阵数据A_i进行二维均值去除噪音点，再每行求均值得到列向量V；

或对路面三维矩阵数据A_i进行高斯滤波去除噪音点，再每行求均值得到列向量V；

或对路面三维矩阵数据A_i先每行求均值后进行移动均值滤波得到列向量V。