CN105894843B - 用于确定道路状况的方法和系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

用于确定道路状况的方法和系统。本发明涉及一种用于确定由至少一个车辆穿行的道路的状况的路况确定系统(40)和方法。该路况确定系统(40)包括：车辆位置确定装置(55)，其用于确定车辆的位置；校准参数检测单元，其适于确定车辆的一部分的至少一个校准参数；垂直加速度传感器(35)，其适于连续地感测车辆的垂直加速度；计算单元，其适于基于垂直加速度并且基于校准参数计算路况值，并且适于连续地监测路况值是否超过预定义计划；以及数据传输单元(75)，其适于将养护数据提供给至少一个接收器，该养护数据至少包括关于车辆位置的信息。

Description

用于确定道路状况的方法和系统及计算机可读存储介质
技术领域
本发明总体上涉及一种用于确定道路的状况的方法和系统，并且更具体地，涉及一种用于监测车辆的一组参数并且响应式地确定车辆使用的道路的状况的设备和方法。特别是，该方法和系统可以用于在运输道路上行驶的负载拖运机。
背景技术
负载拖运机车队经常被用于在工地上拖运材料。在大型露天采矿场、在偏远的森林或大型工地上(其中，负载拖运机被用于将材料(诸如，矿石、煤、木材、建筑材料或废料)从一个位置拖运到另一个位置)，运输道路被创建以用于卡车在其上行驶并且然后需要被养护。通常，这些运输道路位于荒芜且不断变化的环境中，并且因此要求不断监测和频繁养护，以便保持它们适于负载拖运机在其上行驶。运输道路的恶化、道路损坏或道路上的障碍物可能导致对负载拖运机的严重且代价大的损坏，并且减慢道路上的交通。
在Thompson、Visser、Miller和Lowe的论文“The development of a real-timemine road maintenance management system using haul truck and road vibrationsignature analysis”(2003年6月发表于“The Journal of The South AfricanInstitute of Mining and Metallurgy”)中，描述了一种类似方法，其中，三轴加速度计被放置在车辆上以分析道路状况，并且允许有效率地运行道路养护管理系统。
US 5,736,939 A公开了用于在采矿场使用的负载拖运机使用的另一种设备和方法。其中，监测车轮的状况和其它参数以确定道路的状况。
在两种方法中，当车辆行驶通过道路上的坑洼或碾过道路上的石头时，将该事件与(例如，利用GPS确定的)位置一起记录。然后，可以向其它车辆发出警告，并且可以通知关于道路缺陷的道路养护，使得坑洼或石头可以很快被移除。
然而，在上述文献中都没有充分考虑人为因素。如果道路损坏或道路上的障碍物(例如，道路上的坑洼或石头)具有特定尺寸，使得一方面，道路损坏或道路上的障碍物对于车辆的驾驶员来说足够大，以在撞到它之前在适当时间可以看到它，并且另一方面，道路损坏或道路上的障碍物足够小，使得可以避免撞到它，则驾驶员可以试图避免撞到障碍物，并且如果有可能，宁愿驾驶汽车绕过它。虽然该行为可以防止对汽车的损坏和/或负载的损坏或部分损失，然而，这可能仍然是耗时的，尤其是如果经常重复这样的话。更重要的是，利用可用方法，如果避开了障碍物，则没有事件被触发，使得不报告路面缺陷，则不能警告其他驾驶员，并且该缺陷将不被修复。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于确定道路状况的改进的设备和方法。
特定目的是提供这样一种设备和方法，其中，当车辆驾驶员避免撞击路面缺陷时，路面缺陷也是可确定的。
又一目的是提供用于负载拖运机使用的这样的设备和方法。
另一个目的是提供一种利用更便宜的手段(特别是利用已经在车辆中存在的传感器的更成本有效使用)的设备和方法。
通过根据权利要求1的用于确定道路的状况的方法、根据权利要求8的路况确定系统、和/或根据本发明的从属权利要求来实现这些目的中的至少一个。
本发明涉及一种用于确定由至少一个车辆穿行的道路的状况的方法，该方法包括：
-确定车辆的一部分的至少一个校准参数，
-连续地感测车辆的垂直加速度，
-基于垂直加速度并且基于校准参数计算路况值，以及
-连续地监测路况值是否超过预定义计划(schedule)，如果超过该计划，则触发道路养护事件。
根据本发明，在所触发的道路养护事件的情况下，该方法还包括：
-在道路养护事件时确定或推导车辆位置，以及
-将事件数据提供给至少一个接收器，该事件数据包括关于车辆位置的信息和至少一个路况值。
在根据本发明的方法的一个实施方式中，车辆是适于运输重负载的负载拖运机，并且借助于适于确定负载的重量的负载拖运机的秤和/或借助于至少一个车轮的至少一个气压传感器来确定垂直加速度。
在一个实施方式中，该方法包括：连续地感测车辆的水平加速度，特别是其中，还基于水平加速度计算路况值。
在根据本发明的方法的特定实施方式中，该方法包括：连续地监测躲避事件的发生，该躲避事件包括所述车辆的躲避动作，其中，在躲避事件的情况下，该方法还包括：
-在躲避事件时确定或推导车辆位置，以及
-将事件数据提供给接收器，该事件数据包括关于车辆位置的信息和关于躲避动作的信息。
在该方法的一个实施方式中，监测躲避事件包括：连续地感测车辆的水平加速度，特别是与车辆的行驶方向基本正交的水平加速度。
在该方法的另一个实施方式中，监测躲避事件包括：连续地监测水平加速度是否超过预定阈值。
在该方法的还有的另一个实施方式中，监测躲避事件包括：监测用户输入，特别是车辆的驾驶员的输入，该用户输入包括与车辆的躲避事件相关的口头命令或手动命令。
在根据本发明的方法的又一实施方式中，所述至少一个接收器位于道路养护设施处，并且所提供的事件数据被用于生成针对道路的养护计划，特别是其中，由许多车辆将数据提供给接收器。
在根据本发明的方法的另一个实施方式中，所述至少一个接收器位于在所述道路上穿行的至少一个又一车辆中，并且如果该又一车辆接近由所提供的位置数据描述的位置，则所提供的数据被用于发出警告。
本发明还涉及一种适于确定由至少一个车辆穿行的道路的状况的路况确定系统，该系统包括：
-车辆位置确定装置，该车辆位置确定装置用于确定车辆的位置，
-校准参数检测单元，该校准参数检测单元适于确定车辆的一部分的至少一个校准参数，
-垂直加速度传感器，该垂直加速度传感器适于连续地感测车辆的垂直加速度，以及
-计算单元，该计算单元适于基于垂直加速度并且基于校准参数计算路况值，并且适于连续地监测路况值是否超过预定义计划。
根据本发明，路况确定系统包括：数据传输单元，该数据传输单元适于将养护数据提供给至少一个接收器，该养护数据至少包括关于车辆位置的信息。
在路况确定系统的一个实施方式中，车辆是适于运输重负载的负载拖运机，并且垂直加速度传感器是适于确定负载的重量的负载拖运机的秤和/或车辆的至少一个车轮的至少一个气压传感器。
在又一实施方式中，车辆是赛车，并且道路是赛车道或试车跑道，或车辆是飞机，并且道路是飞机跑道。
在路况确定系统的另一个实施方式中，如果路况值超过预定义计划，则数据传输单元适于提供养护数据。特别是，如果路况值超过预定义计划，则计算单元适于触发道路养护事件，并且如果道路养护事件被触发，则数据传输单元适于提供养护数据。
在路况确定系统的还有的另一个实施方式中，养护数据包括至少一个路况值。
在特定实施方式中，根据本发明的路况确定系统包括：躲避检测单元，该躲避检测单元适于连续地监测与车辆的躲避动作相关的躲避事件的发生，其中，数据传输单元适于在躲避事件的情况下提供养护数据，特别是其中，该养护数据包括关于躲避事件的信息。
在该系统的一个实施方式中，躲避检测单元包括水平加速度传感器，该水平加速度传感器适于连续地感测车辆的水平加速度，特别是至少与车辆的行驶方向基本正交的水平加速度，并且适于基于该水平加速度连续地监测躲避事件的发生。特别是，如果水平加速度超过预定义计划和/或如果水平加速度根据预定义模式发生，则躲避检测单元适于触发躲避事件。特别是，如果躲避事件被触发，则数据传输单元适于提供养护数据。
在该系统的另一个实施方式中，三轴加速度传感器适于感测车辆的垂直加速度和水平加速度，其中
-通过三轴加速度传感器来实施垂直加速度传感器，和/或
-通过三轴加速度传感器来实施水平加速度传感器。
本发明还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括程序代码，所述程序代码被存储在机器可读介质上，或者通过包括程序代码段的电磁波来实施，并且所述计算机程序产品具有计算机可执行指令，特别是当在根据本发明的路况确定系统的计算单元上执行该计算机可执行指令时，该计算机可执行指令用于执行根据本发明的方法的以下步骤：
-基于垂直加速度并且基于校准参数计算路况值，
-连续地监测路况值是否超过预定义计划，如果超过该计划，则触发道路养护事件，
-在道路养护事件时确定或推导车辆位置，以及
-将事件数据提供给至少一个接收器，该事件数据包括关于车辆位置的信息和至少一个路况值。
附图说明
下面将通过参照伴随有附图的示例性实施方式详细地描述本发明，其中：
图1a至图1b示出包括根据本发明的用于确定道路的状况的系统的示例性实施方式的负载拖运机；
图2a至图2b示出包括具有躲避检测功能的根据本发明的道路确定系统的示例性实施方式的负载拖运机；
图3是示出根据本发明的道路确定系统的示例性实施方式中的信息流的流程图；以及
图4是示出根据本发明的用于确定道路的状况的方法的示例性实施方式的流程图。
具体实施方式
在图1a和图1b中，负载拖运机20被描述为可装配有根据本发明的路况确定系统的车辆的示例。
在图1a中，负载拖运机20正在道路10上行驶并且正接近坑洼12(作为将要求道路养护服务的道路损坏的示例)。负载拖运机20被设计成将负载30(在该情况下为大批材料)从一点拖运到另一点，从而由驾驶员25驾驶该负载拖运机20在道路10上行驶。负载拖运机20装配有路况确定系统，该路况确定系统包括多个组件35、45、55、75，并且适于确定道路10的状况。
第一组件是垂直加速度传感器35。该垂直加速度传感器35适于在负载拖运机20在道路10上行驶的同时连续地感测负载拖运机20的垂直加速度，并且适于检测由不平坦道路状况(诸如，凸起或坑洼)引起的垂直加速度的突然改变。在该示例中，垂直加速度传感器35由装卸区的秤来实施。使用负载拖运机20的秤具有不需要附加传感器的优点。另选地，还可以使用车轮21的压力传感器来确定垂直加速度。
第二组件是水平加速度传感器45，该水平加速度传感器45适于连续地感测负载拖运机20的水平加速度，特别是至少与行驶方向基本正交的水平加速度。
第三组件是车辆位置确定装置55，该车辆位置确定装置55适于确定车辆的位置。在该示例中，车辆位置确定装置55是基于卫星50的，例如，包括GNSS传感器。
第四组件是数据传输单元75，该数据传输单元75适于将位置数据和路况数据提供给一个外部接收器或许多外部接收器，该接收器例如可以位于道路养护设施处，使得所提供的数据可以用于生成针对道路10的养护计划，或者位于在所述道路10上穿行的另一个车辆中，使得如果该另一个车辆接近道路损坏，则所提供的数据可以被用于发出警告。
在图1b中，负载拖运机20的一个车轮21撞到坑洼12。这产生了可由垂直加速度传感器35确定的负载拖运机20的突然垂直加速度39。这触发了道路养护事件，在该过程中，由车辆位置确定装置55确定或推导车辆的实际位置，并且由数据传输单元75将位置数据和路况数据发送至该一个外部接收器或多个外部接收器。当负载拖运机20在这些损坏上行驶时，该系统适于确定道路缺陷(诸如，坑洼、固定的石头、搓板路、小土丘和沟渠)的存在。在特定实施方式中，该系统适于将垂直加速度数据解释为特定道路缺陷，并且适于当发送路况数据时报告该道路缺陷。另选地，可以在道路养护中心发送并且解释所收集的加速度数据。该解释特别是基于识别高加速度值和低加速度值的典型分布。
路况确定系统可以可选地包括其它组件，该其它组件例如监测车轮21的状况或车辆20的其它参数。然后，可以使用这些参数限定针对垂直加速度39的阈值，超过该阈值则触发道路养护事件。特别是，该阈值可以取决于影响垂直加速力的量的参数，例如，车轮的当前充气水平、车辆20的速度、或拖运的负载30的重量。
图2a和图2b以顶视图示出负载拖运机20，该负载拖运机20在道路10上行驶并且接近坑洼12。
在图2a中，负载拖运机20维持其初始行驶方向22，不试图避开障碍物。这导致道路养护事件(如关于图1b所描述的)的触发。
在图2b中，负载拖运机20的驾驶员决定避开坑洼12，在躲避动作24中操纵车辆绕过该坑洼。由于负载拖运机20未撞到坑洼12，没有不寻常的垂直加速度发生，并且因此，没有道路养护事件被触发。如果每一次都避开该道路损坏(例如，因为一方面，该道路损坏能够提前充分地引起驾驶员的注意，并且另一方面，该道路损坏太大以至于如果不避开它就可能导致对车辆或负载的损坏或者驾驶员的不适)，它将仍然不被道路养护服务注意，并且从而不被修理。
因此，在本发明的该实施方式中，车辆的路况确定系统包括水平加速度传感器45，该水平加速度传感器45适于检测负载拖运机20的躲避动作24。如果与行驶方向正交的水平加速度超过预定义阈值和/或揭示典型躲避动作模式，则触发躲避事件44，在该过程中，由车辆位置确定装置确定或推导车辆的实际位置，并且由数据传输单元将位置数据和关于躲避事件44的信息发送至一个外部接收器或多个外部接收器。
然后，躲避事件44可以被解释为要求道路养护服务的潜在危险道路损坏或障碍物。然而，由于躲避动作22也可能因为除了道路损坏或道路10上的障碍物以外的其它原因(例如，穿行的动物或人)发生，优选地，仅在相同位置处的两次或更多次躲避事件44之后假设道路养护服务可能是必须的。可选地，该预定义阈值可以取决于影响水平加速力的量的参数，例如，车轮的当前充气水平、车辆20的速度、或所拖运的负载30的重量。可以被解释为躲避事件44的典型躲避动作模式可以包括具有车辆20向右和向左的交替移动的“Z字形”动作。
图3示出了道路确定系统40的示例性实施方式中的信息和到外部接收器75’、85的流。所描述的系统包括垂直加速度传感器35、水平加速度传感器45、车辆位置确定装置55和数据传输单元75。
在由垂直加速度传感器35检测的道路养护事件的情况下，车辆位置确定装置55确定车辆位置，并且数据传输单元75将包括关于道路养护事件的信息和车辆位置的数据发送到作为外部接收器的道路养护设施85和/或一个或更多个其它车辆的数据传输单元75’。
在由水平加速度传感器45检测的躲避事件的情况下，车辆位置确定装置55确定车辆位置，并且数据传输单元75将包括关于躲避事件的信息和车辆位置的数据发送到作为外部接收器的道路养护设施85和/或一个或更多个其它车辆的数据传输单元75’。
图4示出了根据本发明的用于确定道路的状况的方法100的示例性实施方式。该方法100包括：连续地确定在道路上穿行的车辆的加速度数据(步骤110)，并且基于路况值计算路况值(步骤120)。该方法还包括：监测道路养护事件是否发生(步骤130)，即，所计算的路况值是否超过预定阈值，并且如果没有发生，则监测躲避事件是否发生(步骤140)，即，水平加速度值是否超过预定阈值。如果两者都没有发生，该方法100继续至步骤110。
如果道路养护事件或躲避事件发生，则在步骤150中，获取在该事件时的车辆的位置数据。将位置数据和关于道路养护事件或躲避事件的信息分别提供给至少一个接收器。
如果数据被提供给道路养护中心(步骤160)，则该数据将被用于生成道路养护计划(步骤170)，特别是，由此，由许多车辆提供的数据被收集以用于生成道路养护计划(步骤165)。如果数据被提供给其它车辆(步骤180)，则在步骤190中，该数据被用于当车辆分别接近道路养护事件或躲避事件的位置时向驾驶员发布警告。
虽然在该文献中，根据本发明，主要用负载拖运机的示例描述了该方法和系统，但是它们并不限于该特殊种类的车辆。例如，该系统也可以被安装在赛车中以用于确定赛车道或试车跑道的状况，或被安装在飞机中以用于确定飞机跑道的状况。
虽然以上部分地参照一些优选实施方式示出了本发明，但是必须理解，可以进行实施方式的大量修改和不同特征的组合。所有这些修改都在所附权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种用于确定由至少一个车辆(20)穿行的道路(10)的状况的方法(100)，所述方法包括：
·确定所述车辆(20)的一部分的至少一个校准参数，
·连续地感测(110)所述车辆(20)的垂直加速度，
·基于所述垂直加速度并且基于所述校准参数计算(120)路况值，以及
·连续地监测(130)所述路况值是否超过预定义计划，如果超过所述计划，则触发道路养护事件(42)，
其中，在触发的道路养护事件(42)的情况下，所述方法(100)包括：
·在所述道路养护事件(42)时确定或推导(150)车辆位置，以及
·将事件数据提供(160、180)给至少一个接收器，所述事件数据包括关于所述车辆位置的信息和至少一个路况值，
其特征在于，
·连续地感测所述车辆(20)的与所述车辆(20)的行驶方向基本正交的水平加速度，以及
·连续地监测(130)所述水平加速度是否超过预定阈值，如果超过计划，则触发躲避事件(44)，
其中，在触发的躲避事件(44)的情况下，所述方法(100)包括：
·在所述躲避事件(44)时确定或推导(150)车辆位置，以及
·将事件数据提供(160、180)给至少一个接收器，所述事件数据包括关于所述车辆位置的信息和关于所述车辆(20)的躲避动作(24)的信息。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，
其特征在于，
所述车辆(20)是适于运输重负载(30)的负载拖运机，并且借助于适于确定所述负载(30)的重量的所述负载拖运机的秤来确定所述垂直加速度。
3.根据权利要求1所述的方法(100)，
其特征在于，
借助于至少一个车轮(21)的至少一个气压传感器来确定所述垂直加速度。
4.根据权利要求1所述的方法(100)，
其特征在于，
监测(140)所述躲避事件(42)包括：
·监测用户输入，所述用户输入包括与所述车辆(20)的躲避事件(42)相关的口头命令或手动命令。
5.根据权利要求4所述的方法(100)，
其特征在于，
所述用户输入是所述车辆(20)的驾驶员的输入。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法(100)，
其特征在于，
所述至少一个接收器(75'、85)位于道路养护设施处，并且所提供的事件数据被用于生成(170)针对所述道路(10)的养护计划。
7.根据权利要求6所述的方法(100)，
其特征在于，
由许多车辆将数据提供给所述接收器(85)。
8.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法(100)，
其特征在于，
所述至少一个接收器(75'、85)位于在所述道路(10)上穿行的至少一个又一车辆中，并且如果所述又一车辆接近由所提供的位置数据描述的位置，则所提供的数据被用于发出警告。
9.一种适于确定由至少一个车辆(20)穿行的道路(10)的状况的路况确定系统(40)，所述路况确定系统(40)包括：
·车辆位置确定装置(55)，所述车辆位置确定装置(55)用于确定所述车辆(20)的位置，
·校准参数检测单元，所述校准参数检测单元适于确定所述车辆(20)的一部分的至少一个校准参数，
·垂直加速度传感器(35)，所述垂直加速度传感器(35)适于连续地感测所述车辆(20)的垂直加速度，以及
·计算单元，所述计算单元适于基于所述垂直加速度并且基于所述校准参数计算路况值，并且适于连续地监测所述路况值是否超过预定义计划，
其特征在于，
躲避检测单元，所述躲避检测单元适于连续地监测与所述车辆(20)的躲避动作(24)相关的躲避事件(44)的发生，以及
数据传输单元(75)，所述数据传输单元(75)适于如果所述路况值超过所述预定义计划并且在躲避事件(44)的情况下则将养护数据提供给至少一个接收器(75'、85)，所述养护数据至少包括关于所述车辆位置的信息。
10.根据权利要求9所述的路况确定系统(40)，
其特征在于，
所述车辆(20)是适于运输重负载(30)的负载拖运机，并且所述垂直加速度传感器(35)是适于确定所述负载(30)的重量的所述负载拖运机的秤。
11.根据权利要求9所述的路况确定系统(40)，
其特征在于，
所述垂直加速度传感器(35)是所述车辆(20)的至少一个车轮(21)的至少一个气压传感器。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的路况确定系统(40)，
其特征在于，
·如果所述路况值超过所述预定义计划，则所述计算单元适于触发道路养护事件(42)，以及
·如果所述道路养护事件(42)被触发，则所述数据传输单元适于提供所述养护数据。
13.根据权利要求9至11中的任一项所述的路况确定系统(40)，
其特征在于，
·在躲避事件(44)的情况下，所述养护数据包括关于所述躲避事件(44)的信息，并且
·如果所述路况值超过所述预定义计划，则所述养护数据包括至少一个路况值。
14.根据权利要求9至11中的任一项所述的路况确定系统(40)，
其特征在于，
所述躲避检测单元
·包括适于连续地感测所述车辆(20)的水平加速度的水平加速度传感器(45)，并且
·适于基于所述水平加速度连续地监测躲避事件(44)的发生。
15.根据权利要求14所述的路况确定系统(40)，
其特征在于，
所述水平加速度至少是与所述车辆(20)的行驶方向基本正交的水平加速度。
16.根据权利要求14所述的路况确定系统(40)，
其特征在于，
·如果所述水平加速度超过预定义计划和/或如果所述水平加速度根据预定义模式发生，则所述躲避检测单元适于触发躲避事件(44)，并且
·如果所述躲避事件(44)被触发，则所述数据传输单元适于提供所述养护数据。
17.根据权利要求14所述的路况确定系统(40)，
其特征在于，
三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器适于感测所述车辆(20)的垂直加速度和水平加速度，其中，
·通过所述三轴加速度传感器实施所述垂直加速度传感器(35)，和/或
·通过所述三轴加速度传感器实施所述水平加速度传感器(45)。
18.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当在根据权利要求9至17中的任一项所述的路况确定系统(40)的计算单元上执行所述计算机可执行指令时，所述计算机可执行指令用于执行根据权利要求1至8中的任一项所述的方法的以下步骤：
·基于所述垂直加速度并且基于所述校准参数计算(120)路况值；
·连续地监测(130)所述路况值是否超过预定义计划，如果超过所述计划，则触发道路养护事件(42)，
·在所述道路养护事件(42)或躲避事件(44)时分别确定或推导(150)车辆位置，以及
·将事件数据提供(160、180)给至少一个接收器，在所述道路养护事件(42)的情况下，所述事件数据包括关于所述车辆位置的信息和至少一个路况值，或者，在所述躲避事件(44)的情况下，所述事件数据包括关于所述车辆位置的信息和关于车辆(20)的躲避动作(24)的信息。
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