[发明专利]一种适应低速及变速测量的平整度检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种适应低速及变速测量的平整度检测装置及方法，装置包括信号接收单元、信号转换单元、数据处理单元、平整度输出单元；本发明通过选取部分有效数据，即剔除部分超低速冗余数据，有效降低了低速测量区间的大量加速度计数据二次积分产生的位置偏移误差；在低速测量区间通过加速度积分获得的震动速度对后续正常测量区间的载车震动距离计算存在累积误差影响，本发明利用基于行车加速度的数据自适应分段，大大降低了低速测量区间对后续正常测量区域的影响，并通过对分段路面纵断面轮廓进行拼接，有效消除了数据分段处理造成的数据断层现象，从而有效获取了路面的相对真实轮廓，进而实现了不同速度情况下的平整度快速、准确测量。

主权项

1.一种适应低速及变速测量的平整度检测方法，应用于适应低速及变速测量的平整度检测装置中；所述装置包括信号接收单元、信号转换单元、数据处理单元、平整度输出单元；所述信号接收单元用于接收外界提供的测量传感器信号，所述信号转换单元将测量传感器的模拟信号转换为数字信号，所述数据处理单元用于平整度计算，所述平整度输出单元向外界提供平整度检测结果；其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：信号接收单元接收外界提供的测量传感器信号；步骤2：信号转换单元将测量传感器的模拟信号转换为数字信号；步骤3：数据处理单元进行平整度计算；具体实现包括以下子步骤：步骤3.1：输入待计算区间原始数据；根据平整度计算区间要求，向数据处理单元输入平整度待计算区间的原始信号数据，所述原始信号数据包括里程信号Sh、测距机信号SL、加速度计VvA信号；步骤3.2：计算行车速度；其中Vhi为第i个点采样时刻的行车速度，Shi+m、Shi‑m分别为第i+m、i‑m个点采样时刻的里程位置，Fsamp为模拟信号采集器的采样频率；步骤3.3：选取有效测量数据；依据里程信号及行车速度信息，选取部分有效数据，即剔除部分超低速冗余数据；数据选取方法为：当测量速度Vh≥Tv时，原始数据均为有效数据；当测量速度Vh＜Tv时，在原始采样数据中，依据采样点序号，按Vh/Tv比例均匀选取数据或按Vh/Tv比例截取数据作为当前有效数据，同时记录当前有效数据对应的行车速度；其中Tv为速度阈值；步骤3.4：计算行车加速度；对当前有效数据对应的行车速度{Vhi|i＝1,2,…,n}，其中n为当前有效数据点的总个数，先进行滤波，得到滤波后的行车速度{Vh′i|i＝1,2,…,n}，再计算初始行车加速度，计算公式如下：VhAoi＝(Vh′i+1‑Vh′i)·Fsamp   (式2)；其中VhAoi为当前第i个有效点采样时刻的初始行车加速度速度，再对初始行车加速度进行滤波，得到最终行车加速度{VhAi|i＝1,2,…,n}；步骤3.5：基于行车加速度的数据自适应分段；利用阈值Tpre，初步判断当前有效数据是否需要进行分段；若需要分段，则Flag＝1，否则Flag＝0，式3中N＝{1,2,…,n}；若当前有效数据需要进行分段，则利用阈值Tacc对数据进行精确分段，对任一数据段Segj，数据分段要求如下：其中FlagAbj为第j个数据段是否为急加减速段的标记值，值为1表示为急加减速段，值为0表示为正常测量段，section为当前有效数据被分割的数据段总个数，其中Segj为第j个数据段数据对应的数据序号集合，SIDj为第j个数据段数据对应的数据起始序号，Cntj为第j个数据段对应数据点的总个数据；步骤3.6：分段获取载车上下震动距离；对任意第j段内的测量数据，通过加速度计数据一次积分，获取载车上下震动速度，通过载车上下震动速度一次积分，获取载车上下震动距离，计算公式如下：Vvi＝Vvi‑1+VvAi/Fsamp,i＝SIDj+1,SIDj+2,…,SIDj+Cntj‑1   (式5)；Svi＝Svi‑1+Vvi/Fsamp,i＝SIDj+1,SIDj+2,…,SIDj+Cntj‑1   (式6)；其中j∈{1,2,…,section}，Vvi、VvAi、Svi分别为当前第i个采样点的载车上下震动速度、载车上下震动加速度、载车上下震动距离；其中Vvi‑1、Svi‑1分别为当前第i‑1个采样点时的载车上下震动速度、载车上下震动距离，i∈Segj，另外，当i＝SIDj，Vvi＝0,Svi＝0；步骤3.7：分段获取路面纵断面轮廓；结合测距机数据和载车上下震动距离，计算各段内的路面纵断面轮廓，计算公式如下：Profilei＝SetV‑SLi‑Svi   (式7)；其中Profilei、SLi分别为当前第i个采样点的断面相对高程、测距机测量的距离，SetV为测距机安装高度；步骤3.8：路面纵断面轮廓拼接；将各段的纵断面轮廓进行拼接，其中对第j段内的路面纵断面轮廓拼接公式如下：Profile′i＝Profile'p+Profilei   (式8)；其中j∈{2,…,section}，Profile′i、Profile'p分别为断面拼接后第i、p个采样点的断面相对高程，其中p＝SIDj，i∈Segj；对拼接后的断面，进行滤波处理，得到最终的路面纵断面高程Profile″i，i＝1,2,…,n；步骤3.9：计算国际平整度指数；基于最终的路面纵断面高程Profile″i，i＝1,2,…,n，采用世界银行提供的标准IRI计算方法，计算并输出国际平整度IRI；步骤4：平整度输出单元向外界提供平整度检测结果。