CN111877108A - 一种基于线激光的路面平整度测量方法 - Google Patents

一种基于线激光的路面平整度测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于线激光的路面平整度测量方法，包括：在测量车的后顶部延伸到车体之外的位置，悬挂具有发射线激光的激光传感器，所述激光传感器的位置正对所述测量车的同侧车辆的轮迹带延长线的正上方；所述测量车以预定的间隔长度连续移动，控制所述激光传感器在每个间隔长度移动结束，同时发射覆盖在所述轮迹带内的多条线激光；通过模拟3米虚拟直尺和坐标转换，获得每次所述发射后测量到的路面纵断面的状态数据；统计所述每次的状态数据，直到所述测量车结束测量。本发明不需要加速度计、惯性导航等位移和姿态矫正辅助设备，山区公路弯路测量更客观、更准确。

Description

一种基于线激光的路面平整度测量方法
技术领域
本发明涉及路面车辙测量领域，特别是指一种基于线激光的路面平整度的测量方法。
背景技术
路面纵断面平整度，影响车辆行驶舒适性，也是公路养护质量评价的重要内容。在现有技术规范中，路面纵断面状况检测的方法主要是三米直尺和激光断面仪两种主要方法。两种方法均存在明显缺陷和问题，1)三米直尺，为非连续抽样检测，通过测量直尺底面与路面表面的高差(直尺至路面的最大间隙)，统计一定长度(如1km)的三米直尺高差数据，评价路面的纵断面状况。三米直尺测量效率低，测量过程影响正常交通通行，有很大的安全隐患；2)激光断面仪，通过激光测距和加速度计位移矫正，测量至路面的距离，经过滤波处理获得路面纵断面的相对高程。大量检测数据证明，激光断面仪只在各类技术规范规定的平直路段匀速检测条件下有效工作，许多场合，如山区弯道路段检测时，载体(通常是测量车)的倾斜，将使安装在载体上的激光测距和加速度计位移校正同步发生偏离，二者叠加严重影响路面纵断面的检测数据的准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明在于提供一种路面纵断面平整度的测量方法，以解决上述弯路测量过程中，现有的通过加速度计位移修正不准确的问题和通过惯性导航状态矫正技术过于复杂、成本过高及不利于大规模工程化应用的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种基于线激光的路面平整度测量方法，包括：
在测量车的顶部延伸到车体之外的位置，悬挂具有发射线激光的激光传感器，所述激光传感器的位置正对所述测量车的同侧车辆的轮迹带延长线的正上方，发射的线激光与路面构成直角三角形，在路面上形成一条与测量车行驶方向一致的3米直线；
所述测量车以预定的间隔长度连续移动，控制所述激光传感器在每个间隔长度移动结束，同时发射覆盖在所述轮迹带内的多条线激光；
通过模拟3米虚拟直尺和坐标转换，获得每次所述发射后测量到的路面纵断面的状态数据；
统计所述每次的状态数据，直到所述测量车结束测量。
优选地，所述间隔的长度为3～7CM。
优选地，所述间隔的长度为50mm。
优选地，所述测量到的路面纵断面的状态数据包括：3米直尺高差积分LPEI和3米直尺平均高差LPED；
所述虚拟直尺为3米；
Figure BDA0002586400880000021
式中：
LPEI-3米直尺高差积分mm2/km；
hi-3米直尺测点i的高差，mm；
l-测点间隔l＝50mm；
n-直尺测点数n＝60；
Figure BDA0002586400880000022
式中：
LPED-3米直尺平均高差mm/km。
还包括：在所述测量车的车头位置，延伸出车体之外的位置，悬挂具有发射线激光的另一个激光传感器，所述激光传感器的位置正对所述测量车的同侧车辆的轮迹带延长线的正上方；
所述测量车以预定的间隔长度连续移动，控制所述另一个激光传感器在每个间隔长度移动结束，同时发射覆盖在所述轮迹带内的多条线激光；
获得统计到的第二组的多次状态数据，参与所述后顶部的状态数据的修正。
通过本发明的方法，可以实现通过线性激光器和测量方法，获得连续的多个3米直尺的数据，从而获得路面纵断面的状态数据，这样的测量，由于不需要加速度计等设备，在农村公路的弯路的测量过程中，产生了很好的测量效果，相比原有的测量方式，提升了测量的数据精度和有效性。
附图说明
图1本发明的测量的示意图；
图2为本发明的方法的流程图；
图3为本发明的模拟3米直尺的示意图；
图4为本发明的另一个实施例的示意图。
具体实施方式
为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
本发明提供一种基于线激光的路面平整度测量方法，包括：
S1：在测量车的顶部延伸到车体之外的位置，悬挂具有发射线激光的激光传感器，所述激光传感器的位置正对所述测量车的同侧车辆的轮迹带延长线的正上方，发射的线激光与路面构成直角三角形，在路面上形成一条与测量车行驶方向一致的3米直线；
这里的直角三角形，是线激光向下、以及向后发射后，形成多条线激光，在3米路面上虚拟3米直尺后，会有线激光与3米直尺形成垂直关系，从而利于后续的纵断面的高程测量。
S2：所述测量车以预定的间隔长度连续移动，控制所述激光传感器在每个间隔长度移动结束，同时发射覆盖在所述轮迹带内的多条线激光；
S3：通过模拟3米虚拟直尺和坐标转换，获得每次所述发射激光后测量到的路面纵断面的状态数据；
测量获得状态数据的过程包括：采用无惯性基准的激光模拟3m直尺检测2D激光技术，提供了一种能在路面纵断面上，模拟3m直尺的路面纵断面检测方法。模拟3m直尺的激光测点数量根据需要设定，假设测点间距为5cm，则3m直尺范围内共产生60个路面纵断面激光测量数据。通过路面纵断面测量数据的几何转换，如根据线激光测量的路面纵断面相对高程，寻找3米直尺的两个支点，形成以模拟3m直尺为基准的局部路段2D路面纵断面坐标系，首先，可以测量出激光器到两个支点的长度，以及到3米直尺的距离，进而测量出每个激光点距离3米直尺的距离。如图3所示，据此能够确定3m内路面纵断面各测点相对于模拟3m直尺的距离。按一定步长(如5cm～10cm)连续移动激光模拟3m直尺，可获得连续的3m路面纵断面及动态的2D路面纵断面坐标系。在纵断面的每个位置，可以获得60个测量数据，通过后期的拟合，可以实现获得精确的纵断面的状态数据。
基于激光模拟3m直尺(低等级公路，也可采用2m直尺)的路面纵断面检测方法，无需惯性基准平面，不依赖加速度计位移测量和惯性导航角位移姿态矫正。在低速状态下，可以解决现有技术测不准的情况。激光模拟3m直尺路面纵断面检测方法，是传统3m直尺路面平整度检测方法的技术升级，主要特点是测点多、速度快、可实现连续的移动检测。
S4：统计所述每次的状态数据，直到所述测量车结束测量。
优选地，所述间隔的长度为3～7cm。
优选地，所述间隔的长度为50mm。
优选地，所述测量到的路面纵断面的状态数据包括：3米直尺高差积分LPEI和3米直尺平均高差LPED；
所述虚拟直尺为3米；
Figure BDA0002586400880000051
式中：
LPEI-3米直尺高差积分mm2/km；
hi-3米直尺测点i的高差，mm；
l-测点间隔l＝50mm；
n-3米直尺测点数n＝60；
Figure BDA0002586400880000052
式中：
LPED-3米直尺平均高差mm/km。
通过上述的实施例，可以实现通过线性激光器和测量方法，获得连续的多个3米直尺的数据，从而获得路面纵断面的状态数据，这样的测量，由于不需要加速度计等设备，在弯路的测量过程中，产生了很好的测量效果，相比原有的测量方式，提升了测量的数据精度和有效性。
优选地，在上述的测量过程中，还可以利用线性光的激光器，在车头的位置同样方式悬挂另一个线性光的激光传感器；
还包括：在所述测量车的车头位置，延伸出车体之外的位置，悬挂具有发射线激光的另一个激光传感器，所述激光传感器的位置正对所述测量车的同侧车辆的轮迹带延长线的正上方；例如，实现1.5米的测量。测量过程与车顶后部激光器测量过程相同。
所述测量车以预定的间隔长度连续移动，控制所述另一个激光传感器在每个间隔长度移动结束，同时发射覆盖在所述轮迹带内的多条线激光；
获得统计到的第二组的多次状态数据，参与所述后顶部的状态数据的修正。无论是车头位置放置，还是车尾顶部放置测量的线性激光传感器，都会在每个预定间隔，如50mm，产生多次重叠数据，可以用于线激光3米测量数据间的矫正，确定的路面纵断面高程，可得到更准确的测量结果。
通过这种辅助矫正的方式，可以配合车后方的测量数据，实现再次拟合。通过实际的弯路测量发现，这种辅助拟合的方式，可实现更好的拟合效果，相当于同时完成了两次相同测量，两次测量后的数据，再进行拟合，且由于都在同一轮迹带上，纵断面的状态数据更加精准。
通过本发明的方法，可以实现通过线性激光器和测量方法，获得连续的多个3米直尺的数据，从而获得路面纵断面的状态数据，这样的测量，由于不需要加速度计或惯性导航等设备，在国省干线山区公路，特别是大规模低等级农村公路的测量过程中，将产生了很好的测量效果，相比原有的测量方式，提升了测量的数据精度和有效性。
此外，目前山区公路，由于没有合适的检测技术或检测数据失准，路况评定和路面养护，更多依靠人工经验判断，本发明的方法测量到的路面纵断面平整度的指标，可以用于后期的公路养护和维护，和以前的现有方法测量到的指标，更加精确，养护后的路面，减少了人工干预成本，在相同的使用年限的情况下，测量成本更低。
对于本发明各个实施例中所阐述的方案，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于线激光的路面平整度测量方法，其特征在于，包括：
在测量车的后顶部延伸到车体之外的位置，悬挂具有发射线激光的激光传感器，所述激光传感器的位置正对所述测量车的同侧车轮的轮迹带延长线的正上，发射的线激光与路面构成直角三角形，在路面上形成一条与测量车行驶方向一致的3米直线；
所述测量车以预定的间隔长度连续移动，控制所述激光传感器在每个间隔长度移动结束，同时发射覆盖在所述轮迹带内的多条线激光；
通过模拟3米虚拟直尺和坐标转换，获得每次所述发射后测量到的路面纵断面相对高程的状态数据；
统计所述每次的状态数据，直到所述测量车结束测量。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述间隔的长度为3～7CM。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述间隔的长度为50mm。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量到的路面纵断面相对高程的状态数据包括：3米直尺高差积分LPEI和3米直尺平均高差LPED；
所述虚拟直尺为3米；
Figure FDA0002586400870000011
式中：
LPEI-3米直尺高差积分mm2/km；
hi-3米直尺测点i的高差，mm；
l-测点间隔l＝50mm；
n-直尺测点数n＝60；
Figure FDA0002586400870000021
式中：
LPED-3米直尺平均高差mm/km。
5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，还包括：在所述测量车的车头位置，延伸出车体之外的位置，悬挂具有发射线激光的另一个激光传感器，所述激光传感器的位置正对所述测量车的同侧车辆的轮迹带延长线的正上方；
所述测量车以预定的间隔长度连续移动，控制所述另一个激光传感器在每个间隔长度移动结束，同时发射覆盖在所述轮迹带内的多条线激光；
获得统计到的第二组的多次状态数据，参与所述后顶部的状态数据的修正。
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