CN107677247A - 道路横坡坡度测量和校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种道路横坡坡度测量和校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过车载测量装置获取测试车辆在道路上行驶的数据并输入计算机中，行驶数据包括：横滚角数据、车辆与路面之间的横向夹角数据；S2：道路横坡坡度由以下公式求得：；其中e为道路横坡坡度；γ为车辆与路面之间的横向夹角；θ为横滚角。通过本发明可以提高道路测量的准确度，尤其对便捷、精确、有效地完成高速公路的超高测量有重要意义。

Description

道路横坡坡度测量和校正方法

技术领域

本发明属于道路测量领域，特别涉及一种道路横坡坡度测量和校正方法。

背景技术

目前，国内外对于道路几何参数运用人工测绘的方法采集，但该方法检测效率低、准确率低，要消耗大量的人力物力，在高速路上采集数据影响交通，不利于行车安全，不能实现路网级的数据采集及分析。

在通过车载仪器测量道路横坡，尤其是超高的情况下，由于离心力的作用，车辆会向圆弧外侧倾斜，从而严重影响横坡度测量的结果，这一点在高速公路的测量时尤为明显。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种道路横坡坡度测量和校正方法。

本发明采用以下技术方案：一种道路横坡坡度测量和校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过车载测量装置获取测试车辆在道路上行驶的数据并输入计算机中，行驶数据包括：横滚角数据、车辆与路面之间的横向夹角数据；

步骤S2：道路横坡坡度由以下公式求得：tan(e)＝tan(θ)-tan(γ)；其中e为道路横坡坡度；γ为车辆与路面之间的横向夹角；θ为横滚角。

优选地，所述车载测量装置包括惯性测量单元和三维激光设备，所述三维激光设备由左激光设备和右激光设备组成，所述左激光设备和右激光设备分别安装于车辆尾部的左侧和右侧，且位于同一水平线上。

优选地，所述车辆与路面之间的横向夹角数据通过以下公式求得：

其中，L为左激光设备和右激光设备之间的距离；L_L为从左激光设备到路面的垂直距离；L_R为右激光设备到路面的垂直距离。

本发明创造性地采用激光设备测量在行驶过程中车辆与路面之间的横向夹角的方法，并配合惯性测量单元，通过精简的设备实现了实时校正并获取准确的道路横坡坡度。通过本发明可以提高道路测量的准确度，尤其对便捷、精确、有效地完成高速公路的超高测量有重要意义。

附图说明

图1是本发明实施例中三维激光设备安装位置示意图；

图2是本发明实施例中三维激光设备的示意图；

图中：1-三维激光设备；1a-左激光设备；1b-右激光设备。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下面结合具体实施例对本发明做进一步解释说明。

本发明中，道路的平曲线参数通过在道路上行驶的测试车辆的相关参数来反映或计算，在本实施例中，测试车辆在道路上行驶的数据通过惯性测量单元(IMU)和三维激光设备来采集，采集的数据主要包括：横滚角数据、车辆与路面之间的横向夹角数据。

本实施例中，三维激光设备1由分别安装于车辆尾部的左侧和右侧，且位于同一水平线上的左激光设备1a和右激光设备1b组成。

本实施例中，选用的惯性测量单元(IMU)由加速度计、陀螺仪组成。该仪器采集的数据通过RS232接口输出，可设定带宽1-200Hz，1000Hz的数字输出频率。加速度计用来测量三个方向的线加速，陀螺仪测量车辆三个方向的绝对角速率。利用A/D转换器进行IMU各传感器的模拟变量，转换为数字信息后经过CPU解算，再经过温度补偿，刻度因子补偿、陀螺仪零偏与增量校准零偏修正、安装误差补偿等补偿方法处理后，输出出车辆的运动过程的角速率、和加速度信息。

本实施例中，选用的三维激光设备的工作原理是通过测定调制光波经过时间后所产生的相位移,从而求得光波所走过的路程。本实施例使用的三维激光设备数据采集速度可达100km/h；测量精度水平方向1mm，垂直方向0.3mm；输出：串行口RS232/RS422,模拟输出4～20mA,模拟口和开关值可软件设置；LDM43带Profibus DP和SSI总线接口，容易融入工业现场总线；有同步输入端，可多个其他传感器同步测量。

本实施例所采用的道路横坡坡度测量和校正方法具体包括下述步骤：

步骤S1：通过车载测量装置获取测试车辆在道路上行驶的数据并输入计算机中，行驶数据包括：横滚角数据、车辆与路面之间的横向夹角数据；

车辆与路面之间的横向夹角数据通过以下公式求得：

其中，L为左激光设备和右激光设备之间的距离；L_L为从左激光设备到路面的垂直距离；L_R为右激光设备到路面的垂直距离。

步骤S2：道路横坡坡度由以下公式求得：tan(e)＝tan(θ)-tan(γ)；其中e为道路横坡坡度；γ为车辆与路面之间的横向夹角；θ为横滚角。

其中，根据三角关系有e＝θ-γ，但是对于道路线形几何来说，一般情况下，e、θ、和γ这三个角度都非常小，因此对于e的计算采用通用近似公式tan(e)＝tan(θ)-tan(γ)得出。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种道路横坡坡度测量和校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过车载测量装置获取测试车辆在道路上行驶的数据并输入计算机中，行驶数据包括：横滚角数据、车辆与路面之间的横向夹角数据；

步骤S2：道路横坡坡度由以下公式求得：tan(e)＝tan(θ)-tan(γ)；其中e为道路横坡坡度；γ为车辆与路面之间的横向夹角；θ为横滚角。

2.根据权利要求1所述的道路横坡坡度测量和校正方法，其特征在于：所述车载测量装置包括惯性测量单元和三维激光设备，所述三维激光设备由左激光设备和右激光设备组成，所述左激光设备和右激光设备分别安装于车辆尾部的左侧和右侧，且位于同一水平线上。

3.根据权利要求2所述的道路横坡坡度测量和校正方法，其特征在于：所述车辆与路面之间的横向夹角数据通过以下公式求得：

<mrow> <mi>&amp;gamma;</mi> <mo>=</mo> <mi>a</mi> <mi>c</mi> <mi>t</mi> <mi> </mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>L</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>R</mi> </msub> </mrow> <mi>L</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

其中，L为左激光设备和右激光设备之间的距离；L_L为从左激光设备到路面的垂直距离；L_R为右激光设备到路面的垂直距离。