CN114481771B - 一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统及测量方法,属于路面的视频测量技术领域。所述公路施工勘测用路面平整度视频测量系统包括路面探测车和道路管控终端。为解决现有路面平整度采用人工配合水平仪的测量方式不仅精度上存在误差,其整体的测量效率也会受环境以及人为因素影响的问题,本发明的测量方法采用自动化机械化的测量方式,在保障测量精度的同时,提升了工作效率,减少了人力资源的消耗,根据所测得的数据进行路线图的绘制和路径的编程,路面探测车行驶过程中会对路面的平整信息进行采集反馈,地面终端在收到反馈数据后会将起伏节点数据与路径节点进行相互参照,最终获取到路面的平整数据信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统及测量方法,属于路面的视频测量技术领域。
背景技术
本部分的描述仅提供与本说明书公开相关的背景信息,而不构成现有技术。
路面平整度是评定路面质量的主要技术指标之一,它关系到行车的安全、舒适以及路面所受冲击力的大小和使用寿命,不平整的路表面会增大行车阻力,并使车辆产生附加的振动作用。这种振动作用会造成行车颠簸,影响行车的速度和安全,影响驾驶的平稳性和乘坐的舒适性。同时,振动作用还会对路面施加冲击力,从而加剧路面和汽车机件的损坏和轮胎的磨损,并增大油料的消耗。而且,对于水网地区,不平整的路面还容易出现积滞雨水的情况,这种情况会加速路面的水损坏。因此,为了减少振动冲击力,提高行车速度以及增进行车的舒适性和安全性,必须确保路面的平整度符合要求。
目前,一般采用人工配合水平仪的方式进行路面平整度测量,这种测量方式不仅精度上存在误差,其整体的测量效率也会受环境以及人为因素的影响,因此,不满足现有的测量需求。
应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本说明书的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本说明书的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本发明的目的在于提供一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统及测量方法,本发明的公路施工勘测用路面平整度视频测量系统及测量方法采用自动化机械化的测量方式,在保障测量精度的同时,提升了工作效率,减少人力资源的消耗,可以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统,包括路面探测车和道路管控终端,所述道路管控终端的输入端与预设路径的输出端连接,所述道路管控终端的输出端与地面基站的输入端连接,且地面基站与无线雷达模块双向连接,所述无线雷达模块与路面探测车双向连接,预设路径需要根据路面的实地测量所得出的数据进行计算编程,编程后的数据再输入到道路管控终端中,通过道路管控终端将指令传输给路面探测车,由路面探测车按照预设路径的编程进行行进;
所述道路管控终端的输出端与数据反馈处理的输入端连接,且数据反馈处理的输出端与行进路线成像的输入端连接,数据反馈处理负责接收处理路面探测车行进过程中测得的路面信息,行进路线成像可以结合反馈的信息和所测道路的平面图来进行成像显示。
优选的,所述行进路线成像包括路径节点和起伏节点,且起伏节点包括一阶测点、二阶测点、三阶测点和N阶测点;
路径节点:将起点到终点的行经路线进行节点的分段,由线数据转换成点数据;
起伏节点:代表了路面测试过程中高于或者低于水平线的数值节点。
优选的,所述路面探测车包括路径计算模块、GPS定位模块和位移传感器,且位移传感器的型号设置为LIS302DL,所述路径计算模块包括转向模块和驱动模块,路径计算模块用于对预设路径进行分析计算,并生成各项控制指令。
优选的,所述路面探测车的顶部固定有电源机箱和两无线雷达模块,且两无线雷达模块位于电源机箱的两侧,所述路面探测车的底部设置有双轮探测底盘,且双轮探测底盘与路面探测车固定连接。
优选的,所述双轮探测底盘包括主轴车架和辅轴车架,且主轴车架和辅轴车架有多个,所述辅轴车架的一端安装有起伏从动轮,且辅轴车架的另一端安装有转向驱动轮。
优选的,所述转向驱动轮之间设置有驱动马达,且驱动马达与辅轴车架通过螺栓连接,所述起伏从动轮的内侧设置有传动车轴,且起伏从动轮与传动车轴通过轴承转动连接,所述辅轴车架的一端开设有弹簧摆动槽,且传动车轴贯穿弹簧摆动槽,传动车轴中伸出弹簧摆动槽的一端螺纹连接有锁紧螺母,所述位移传感器安装在传动车轴的内部,且传动车轴与弹簧摆动槽通过弹簧滑动连接。
优选的,所述辅轴车架的中段开设有装合槽,且主轴车架通过装合槽与辅轴车架连接,所述主轴车架之间设置有金属桥架,且主轴车架的两端均开设有螺孔,所述金属桥架的两端均安装有锁固螺栓,且金属桥架通过锁固螺栓与主轴车架连接。
优选的,所述路径计算模块通过以下方式对预设路径进行分析计算:
基于预设路径设置起始点和终点,并对于起始点和终点之间的路径信息划分区域,设定不同的位置标签;
生成预设路径业务请求信息,所述预设路径业务请求信息包括对起始点、终点以及之间设定的不同位置标签处的三维坐标参数信息,并将上述预设路径业务请求信息发送给路径计算子单元;
通过计算子单元对上述三维坐标参数信息进行分析,获得每个路面空间方位相对于预设基准路面坐标的偏移向量;
对每个偏移向量输入到偏移分析模型中,输出偏移指标,并对偏移指标相对于预设偏差范围进行比较;
若超出预设偏差范围,则在该处的位置标签上进一步标注为异常路径标签;未超出预设偏差范围,则在该处的位置标签上进一步标注为正常路径标签;
通过统计模块对于带有正常路径标签和异常路径标签的信息进行分类统计,并将统计后的数据信息传递给道路管控终端。
优选的,预设路径需要根据路面的实地测量所得出的数据进行计算编程,包括以下步骤:
基于预设路径中所有采集到的起伏节点对应的视差,确定预设路径的路面平整情况的步骤包括:
将所有采集到的起伏节点定义为起伏节点样本,计算出每个起伏节点样本中所有起伏节点对应视差值的方差,并进行归一化处理,将每个起伏节点样本单元中归一化处理后的方差作为最终的方差,所述的归一化处理的计算公式如下:
其中,p’代表起伏节点样本中归一化后的每个起伏节点的每个特征参数的数据,p代表起伏节点样本中归一化前的每个起伏节点的每个特征参数的数据值,p(i)代表起伏节点样本中归一化前每个特征参数所对应的每个起伏节点(16)的数据值,m代表的是起伏节点样本中起伏节点的个数,取值为≥1的正整数;
将最终的方差p’与预设方差阈值进行比较,其中预设方差阈值包括第一预设方差阈值p1、第二预设方差阈值p2,
当p’<p1时,即则判定待检测路面为第一平整度等级;
当p1≤p’≤p2时,则判定待检测路面为第二平整度等级;
当p’≥p2时,则判定待检测路面为第三平整度等级,
其中,第一平整度等级、第二平整度等级、第三平整度等级所对应的路面平整度依次降低。
本发明还提供了一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统的测量方法,包括如下步骤:
步骤一:由测绘人员对需要测量的路段进行测量,测量项目包括路宽测量、总长测量、弯道测量以及坡度测量,测量结束后根据所测得的数据进行路线图的绘制和路径的编程;
步骤二:将路径的编程由道路管控终端写入到路面探测车的处理系统,之后将路面探测车放置到测试路段的起点处,并启动电源,路面探测车会按照编程的路线在路面上进行匀速行驶;
步骤三:在路面探测车行进的过程中,其底盘上的起伏从动轮会对路面的平整信息进行采集,而采集到的数据信息会实时的通过无线信号反馈至地面终端;
步骤四:地面终端在收到反馈数据后会将起伏节点数据与路径节点进行相互参照,当路面探测车行驶至终点后,系统会自动生成一组路径总长与平整度的波形图,图中相对较小凹点和凸点区域代表测试路段路面的平整存在问题,而相对较大的起伏则是代表该路段存在上下坡度。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明采用自动化机械化的测量方式,在保障测量精度的同时,提升工作效率,减少人力资源的消耗,首先由测绘人员对需要测量的路段进行测量,测量结束后根据所测得的数据进行路线图的绘制和路径的编程,将路径的编程由道路管控终端写入到路面探测车的处理系统,之后将路面探测车放置到测试路段的起点处,并启动电源,路面探测车会按照编程的路线在路面上进行匀速行驶,在路面探测车行进的过程中,其底盘上的起伏从动轮会对路面的平整信息进行采集,而采集到的数据信息会实时的通过无线信号反馈至地面终端,地面终端在收到反馈数据后会将起伏节点数据与路径节点进行相互参照,最终获取到路面的平整数据信息;
2、本发明中行进路线成像包括路径节点和起伏节点,路径节点是将起点到终点的行经路线进行节点的分段,由线数据转换成点数据,起伏节点则代表了路面测试过程中高于或者低于水平线的数值节点,且起伏节点包括多个阶段测点,每组起伏从动轮都对应一个测点数据,当有六组起伏从动轮时,车体行进到某段路面时便可以同时采集到测试路段路面纵向距离上的六个测点信息,测点越多则代表检测数据越详细;
3、本发明中双轮探测底盘包括主轴车架和辅轴车架,辅轴车架的一端安装有起伏从动轮,且辅轴车架的另一端安装有转向驱动轮,转向驱动轮负责带动整个车架结构进行匀速移动,外侧的起伏从动轮则在车体的重力影响下与路面进行贴合,而且起伏从动轮与辅轴车架之间通过传动车轴和弹簧摆动槽来实现连接,这里的弹簧摆动槽并不是作为减震使用,而是在车体移动的过程中,起伏从动轮接触到凹凸不平的路面时,传动车轴内部的位移传感器可以检测出起伏从动轮上下起伏的位移数据,并将其以数字信号的方式传递给地面终端进行记录;
4、本发明中主轴车架之间是通过金属桥架进行搭接并借助螺栓进行固定,这样在实际使用的过程中可以通过装卸的方式来改变整个车架底盘的长度,从而适配不同宽度的路面要求,提升设备的泛用性以及适用性;
5、本发明将整个预设路径的各个位置处的路面情况通过划分区域并且贴上不同的标签,便于道路管控终端在获取相关位置信息时能够通过提起不同的标签信息获得对应的划分后的位置信息,从而进行针对性的发出控制指令,提高智能化程度和判断的准确性;
6、本发明通过对路面中高出或者低于水平线的位置处进行分析和判定,进而确定预设路径的路面平整情况,通过对路面平整情况的准确掌握,能够方便在后续的公路施工平整度测量中提高测量效果,降低了人工测量的不准确性。
附图说明
图1为本发明的测量流程图;
图2为本发明的行进路线成像组成结构示意图;
图3为本发明的路面探测车的结构示意图;
图4为本发明的双轮探测底盘的结构示意图;
图5为本发明的辅轴车架的结构示意图;
图6为本发明的主轴车架的连接结构示意图;
图7为本发明中路面的平整度波形图。
图中:1、路面探测车;2、双轮探测底盘;3、电源机箱;4、无线雷达模块;5、地面基站;6、道路管控终端;7、预设路径;8、行进路线成像;9、数据反馈处理;10、路径计算模块;11、GPS定位模块;12、位移传感器;13、转向模块;14、驱动模块;15、路径节点;16、起伏节点;201、主轴车架;202、辅轴车架;203、起伏从动轮;204、转向驱动轮;205、驱动马达;206、金属桥架;207、锁固螺栓;208、弹簧摆动槽;209、传动车轴;2010、装合槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统,如图所示,包括路面探测车1和道路管控终端6,道路管控终端6的输入端与预设路径7的输出端连接,道路管控终端6的输出端与地面基站5的输入端连接,且地面基站5与无线雷达模块4双向连接,无线雷达模块4与路面探测车1双向连接,预设路径7需要根据路面的实地测量所得出的数据进行计算编程,编程后的数据再输入到道路管控终端6中,通过道路管控终端6将指令传输给路面探测车1,由路面探测车1按照预设路径7的编程进行行进,道路管控终端6的输出端与数据反馈处理9的输入端连接,且数据反馈处理9的输出端与行进路线成像8的输入端连接,数据反馈处理9负责接收处理路面探测车1行进过程中测得的路面信息,行进路线成像8可以结合反馈的信息和所测道路的平面图来进行成像显示,采用自动化机械化的测量方式,在保障测量精度的同时,提升了工作效率,减少了人力资源的消耗,首先由测绘人员对需要测量的路段进行测量,测量结束后根据所测得的数据进行路线图的绘制和路径的编程,将路径的编程由道路管控终端6写入到路面探测车1的处理系统,之后将路面探测车1放置到测试路段的起点处,并启动电源,路面探测车1会按照编程的路线在路面上进行匀速行驶,在路面探测车1行进的过程中,其底盘上的起伏从动轮203会对路面的平整信息进行采集,而采集到的数据信息会实时的通过无线信号反馈至地面终端,地面终端在收到反馈数据后会将起伏节点16数据与路径节点15进行相互参照,最终获取到路面的平整数据信息。
所述行进路线成像8包括路径节点15和起伏节点16,且起伏节点16包括一阶测点、二阶测点、三阶测点和N阶测点,每组起伏从动轮203都对应一个测点数据,当有六组起伏从动轮203时,车体行进到某段路面时便可以同时采集到测试路段路面纵向距离上的六个测点信息,测点越多则代表检测数据越详细。路径节点15:将起点到终点的行经路线进行节点的分段,由线数据转换成点数据。起伏节点16:代表了路面测试过程中高于或者低于水平线的数值节点。
所述路面探测车1包括路径计算模块10、GPS定位模块11和位移传感器12,且位移传感器12的型号设置为LIS302DL,路径计算模块10包括转向模块13和驱动模块14,路径计算模块10用于对预设路径7进行分析计算,并生成各项控制指令。
所述路径计算模块10通过以下方式对预设路径7进行分析计算:
基于预设路径7设置起始点和终点,并对于起始点和终点之间的路径信息划分区域,设定不同的位置标签;
生成预设路径业务请求信息,预设路径业务请求信息包括对起始点、终点以及之间设定的不同位置标签处的三维坐标参数信息,并将上述预设路径业务请求信息发送给路径计算子单元;
通过计算子单元对上述三维坐标参数信息进行分析,获得每个路面空间方位相对于预设基准路面坐标的偏移向量;
对每个偏移向量输入到偏移分析模型中,输出偏移指标,并对偏移指标相对于预设偏差范围进行比较;
若超出预设偏差范围,则在该处的位置标签上进一步标注为异常路径标签;未超出预设偏差范围,则在该处的位置标签上进一步标注为正常路径标签;
通过统计模块对于带有正常路径标签和异常路径标签的信息进行分类统计,并将统计后的数据信息传递给道路管控终端6。
上述技术方案的工作原理为:通过对预设路径7内的路径信息划分不同的区域,缩小分析的范围,并对于不同的区域内的路面情况不同贴上不同的位置标签,例如平面区、凹坑区、凸起区、斜坡区等,便于针对性分析。
不同位置标签处的三维坐标参数信息指的是对不同的位置标签处,通过对三维坐标的参数信息进行检测,确认该处位置的路面平整状况,通过计算子单元对三维坐标参数信息进行计算分析,获知当前的位置相对于参考基准路面的偏移量情况,偏移量包括高出参考标准的偏移量和低于参考标准的偏移量,通过偏移分析模型对于偏移量进行分析,并与预设偏移范围进行比较,对于超出预设范围的位置标签和未超出预设范围的位置标签都进一步标记,进一步区分,方便道路管控终端6根据每个位置标签处的实际情况发出针对性的控制指令。
上述技术方案的技术效果为:将整个预设路径7的各个位置处的路面情况通过划分区域并且贴上不同的标签,便于道路管控终端6在获取相关位置信息时能够通过提起不同的标签信息获得对应的划分后的位置信息,从而进行针对性的发出控制指令。
预设路径需要根据路面的实地测量所得出的数据进行计算编程,包括以下步骤:
基于预设路径7中所有采集到的起伏节点16对应的视差,确定预设路径7的路面平整情况的步骤包括:
将所有采集到的起伏节点16定义为起伏节点样本,计算出每个起伏节点样本中所有起伏节点16对应视差值的方差,并进行归一化处理,将每个起伏节点样本单元中归一化处理后的方差作为最终的方差,所述的归一化处理的计算公式如下:
其中,p’代表起伏节点样本中归一化后的每个起伏节点16的每个特征参数的数据,p代表起伏节点样本中归一化前的每个起伏节点16的每个特征参数的数据值,p(i)代表起伏节点样本中归一化前每个特征参数所对应的每个起伏节点16的数据值,m代表的是起伏节点样本中起伏节点的个数,取值为≥1的正整数;
将最终的方差与预设方差阈值进行比较,预设方差阈值包括第一预设方差阈值p1、第二预设方差阈值p2,
当p’<p1时,即最终的方差小于第一预设方差阈值时,即则判定待检测路面为第一平整度等级;
当p1≤p’≤p2时,即最终的方差≥第一预设方差阈值且≤第二预设方差阈值时,则判定待检测路面为第二平整度等级;
当p’≥p2时,即最终的方差≥第二预设方差阈值时,则判定待检测路面为第三平整度等级,
其中,第一平整度等级、第二平整度等级、第三平整度等级所对应的路面平整度依次降低。
上述技术方案的工作原理为:基于起伏节点16代表了路面测试过程中高于或者低于水平线的数值节点,在一定区域内起伏节点16的方差值代表了该区域内的一组起伏节点16数据的离散程度的度量,通过对起伏节点样本中的数据组采用归一化处理,可以提升起伏节点样本收敛速度,消除个别位置处起伏点偏高或者起伏点偏低对整个起伏节点样本的评估影响。
将归一化之后的最终方差与预设方差阈值进行比较,其中预设方差阈值根据起伏程度或者平整度程度划分为第一预设方差阈值、第二预设方差阈值、第三预设方差阈值,将实际得到的最终方差与预设方差阈值进行比较,从而将起伏节点16对应的区域进行划分,确定路面的平整度。
上述技术方案的技术效果为:通过对路面中高出或者低于水平线的位置处进行分析和判定,进而确定预设路径7的路面平整情况,通过对路面平整情况的准确掌握,能够方便在后续的公路施工平整度测量中提高测量效果,降低了人工测量的不准确性。
所述路面探测车1的顶部固定有电源机箱3和两无线雷达模块4,且两无线雷达模块4位于电源机箱3的两侧,路面探测车1的底部设置有双轮探测底盘2,且双轮探测底盘2与路面探测车1固定连接,双轮探测底盘2包括主轴车架201和辅轴车架202,且主轴车架201和辅轴车架202有多个,辅轴车架202的一端安装有起伏从动轮203,且辅轴车架202的另一端安装有转向驱动轮204。
所述转向驱动轮204之间设置有驱动马达205,且驱动马达205与辅轴车架202通过螺栓连接,起伏从动轮203的内侧设置有传动车轴209,且起伏从动轮203与传动车轴209通过轴承转动连接,辅轴车架202的一端开设有弹簧摆动槽208,且传动车轴209贯穿弹簧摆动槽208,传动车轴209中伸出弹簧摆动槽208的一端螺纹连接有锁紧螺母,位移传感器12安装在传动车轴209的内部,且传动车轴209与弹簧摆动槽208通过弹簧滑动连接,转向驱动轮204负责带动整个车架结构进行匀速移动,外侧的起伏从动轮203则在车体的重力影响下与路面进行贴合,而且起伏从动轮203与辅轴车架202之间通过传动车轴209和弹簧摆动槽208来实现连接,这里的弹簧摆动槽208并不是作为减震使用,而是在车体移动的过程中,起伏从动轮203接触到凹凸不平的路面时,传动车轴209内部的位移传感器12可以检测出起伏从动轮203上下起伏的位移数据,并将其以数字信号的方式传递给地面终端进行记录,辅轴车架202的中段开设有装合槽2010,且主轴车架201通过装合槽2010与辅轴车架202连接,主轴车架201之间设置有金属桥架206,且主轴车架201的两端均开设有螺孔,金属桥架206的两端均安装有锁固螺栓207,且金属桥架206通过锁固螺栓207与主轴车架201连接,主轴车架201之间是通过金属桥架206进行搭接并借助螺栓进行固定,这样在实际使用的过程中可以通过装卸的方式来改变整个车架底盘的长度,从而适配不同宽度的路面要求,提升设备的泛用性以及适用性。
本发明还提供了一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统的测量方法,包括如下步骤:
步骤一:由测绘人员对需要测量的路段进行测量,测量项目包括路宽测量、总长测量、弯道测量以及坡度测量,测量结束后根据所测得的数据进行路线图的绘制和路径的编程;
步骤二:将路径的编程由道路管控终端6写入到路面探测车1的处理系统,之后将路面探测车1放置到测试路段的起点处,并启动电源,路面探测车1会按照编程的路线在路面上进行匀速行驶;
步骤三:在路面探测车1行进的过程中,其底盘上的起伏从动轮203会对路面的平整信息进行采集,而采集到的数据信息会实时的通过无线信号反馈至地面终端;
步骤四:地面终端在收到反馈数据后会将起伏节点16数据与路径节点15进行相互参照,当路面探测车1行驶至终点后,系统会自动生成一组路面的平整度波形图,如图7所示,图中相对较小凹点和凸点区域代表测试路段路面的平整存在问题,而相对较大的起伏则是代表该路段存在上下坡度。
综上,首先由测绘人员对需要测量的路段进行测量,测量项目包括路宽测量、总长测量、弯道测量以及坡度测量,测量结束后根据所测得的数据进行路线图的绘制和路径的编程,将路径的编程由道路管控终端6写入到路面探测车1的处理系统,之后将路面探测车1放置到测试路段的起点处,并启动电源,路面探测车1会按照编程的路线在路面上进行匀速行驶,在路面探测车1行进的过程中,转向驱动轮204负责带动整个车架结构进行匀速移动,外侧的起伏从动轮203则在车体的重力影响下与路面进行贴合,而且起伏从动轮203与辅轴车架202之间通过传动车轴209和弹簧摆动槽208来实现连接,这里的弹簧摆动槽208并不是作为减震使用,而是在车体移动的过程中,起伏从动轮203接触到凹凸不平的路面时,传动车轴209内部的位移传感器12可以检测出起伏从动轮203上下起伏的位移数据,并将其以数字信号的方式传递给地面终端进行记录,而采集到的数据信息会实时的通过无线信号反馈至地面终端,地面终端在收到反馈数据后会将起伏节点16数据与路径节点15进行相互参照,当路面探测车1行驶至终点后,系统会自动生成一组路径总长与平整度的波形图,图中相对较小凹点和凸点区域代表测试路段路面的平整存在问题,而相对较大的起伏则是代表该路段存在上下坡度。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统,包括路面探测车(1)和道路管控终端(6),其特征在于,所述道路管控终端(6)的输入端与预设路径(7)的输出端连接,所述道路管控终端(6)的输出端与地面基站(5)的输入端连接,且地面基站(5)与无线雷达模块(4)双向连接,所述无线雷达模块(4)与路面探测车(1)双向连接,预设路径(7)需要根据路面的实地测量所得出的数据进行计算编程,编程后的数据再输入到道路管控终端(6)中,通过道路管控终端(6)将指令传输给路面探测车(1),由路面探测车(1)按照预设路径(7)的编程进行行进;
所述道路管控终端(6)的输出端与数据反馈处理(9)的输入端连接,且数据反馈处理(9)的输出端与行进路线成像(8)的输入端连接,数据反馈处理(9)负责接收处理路面探测车(1)行进过程中测得的路面信息,行进路线成像(8)可以结合反馈的信息和所测道路的平面图来进行成像显示;
所述路面探测车(1)包括路径计算模块(10)、GPS定位模块(11)和位移传感器(12),且位移传感器(12)的型号设置为LIS302DL,所述路径计算模块(10)包括转向模块(13)和驱动模块(14),路径计算模块(10)用于对预设路径(7)进行分析计算,并生成各项控制指令;
所述路径计算模块(10)通过以下方式对预设路径(7)进行分析计算:
基于预设路径(7)设置起始点和终点,并对于起始点和终点之间的路径信息划分区域,设定不同的位置标签;
生成预设路径业务请求信息,所述预设路径业务请求信息包括对起始点、终点以及之间设定的不同位置标签处的三维坐标参数信息,并将上述预设路径业务请求信息发送给路径计算子单元;
通过计算子单元对上述三维坐标参数信息进行分析,获得每个路面空间方位相对于预设基准路面坐标的偏移向量;
对每个偏移向量输入到偏移分析模型中,输出偏移指标,并对偏移指标相对于预设偏差范围进行比较;
若超出预设偏差范围,则在该处的位置标签上进一步标注为异常路径标签;未超出预设偏差范围,则在该处的位置标签上进一步标注为正常路径标签;
通过统计模块对于带有正常路径标签和异常路径标签的信息进行分类统计,并将统计后的数据信息传递给道路管控终端(6)。
2.根据权利要求1所述的一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统,其特征在于,所述行进路线成像(8)包括路径节点(15)和起伏节点(16),且起伏节点(16)包括一阶测点、二阶测点、三阶测点和N阶测点;
路径节点(15):将起点到终点的行经路线进行节点的分段,由线数据转换成点数据;
起伏节点(16):代表了路面测试过程中高于或者低于水平线的数值节点。
3.根据权利要求2所述的一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统,其特征在于,所述路面探测车(1)的顶部固定有电源机箱(3)和两无线雷达模块(4),两无线雷达模块(4)位于电源机箱(3)的两侧,所述路面探测车(1)的底部设置有双轮探测底盘(2),且双轮探测底盘(2)与路面探测车(1)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统,其特征在于,所述双轮探测底盘(2)包括主轴车架(201)和辅轴车架(202),且主轴车架(201)和辅轴车架(202)有多个,所述辅轴车架(202)的一端安装有起伏从动轮(203),且辅轴车架(202)的另一端安装有转向驱动轮(204)。
5.根据权利要求4所述的一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统,其特征在于,所述转向驱动轮(204)之间设置有驱动马达(205),且驱动马达(205)与辅轴车架(202)通过螺栓连接,所述起伏从动轮(203)的内侧设置有传动车轴(209),且起伏从动轮(203)与传动车轴(209)通过轴承转动连接,所述辅轴车架(202)的一端开设有弹簧摆动槽(208),且传动车轴(209)贯穿弹簧摆动槽(208),所述传动车轴(209)中伸出弹簧摆动槽(208)的一端螺纹连接有锁紧螺母,所述位移传感器(12)安装在传动车轴(209)的内部,且传动车轴(209)与弹簧摆动槽(208)通过弹簧滑动连接。
6.根据权利要求5所述的一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统,其特征在于,所述辅轴车架(202)的中段开设有装合槽(2010),且主轴车架(201)通过装合槽(2010)与辅轴车架(202)连接,所述主轴车架(201)之间设置有金属桥架(206),且主轴车架(201)的两端均开设有螺孔,所述金属桥架(206)的两端均安装有锁固螺栓(207),且金属桥架(206)通过锁固螺栓(207)与主轴车架(201)连接。
7.根据权利要求6所述的一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统,其特征在于,
预设路径(7)需要根据路面的实地测量所得出的数据进行计算编程,包括以下步骤:
基于预设路径(7)中所有采集到的起伏节点(16)对应的视差,确定预设路径(7)的路面平整情况的步骤包括:
将所有采集到的起伏节点(16)定义为起伏节点样本,计算出每个起伏节点样本中所有起伏节点(16)对应视差值的方差,并进行归一化处理,将每个起伏节点样本单元中归一化处理后的方差作为最终的方差,所述的归一化处理的计算公式如下:
其中,p’代表起伏节点样本中归一化后的每个起伏节点(16)的每个特征参数的数据,p代表起伏节点样本中归一化前的每个起伏节点(16)的每个特征参数的数据值,p(i)代表起伏节点样本中归一化前每个特征参数所对应的每个起伏节点(16)的数据值,m代表的是起伏节点样本中起伏节点的个数,取值为≥1的正整数;
将最终的方差p’与预设方差阈值进行比较,其中预设方差阈值包括第一预设方差阈值p1、第二预设方差阈值p2,
当p’<p1时,即则判定待检测路面为第一平整度等级;
当p1≤p’≤p2时,则判定待检测路面为第二平整度等级;
当p’≥p2时,则判定待检测路面为第三平整度等级,
其中,第一平整度等级、第二平整度等级、第三平整度等级所对应的路面平整度依次降低。
8.一种公路施工勘测用路面平整度视频测量系统的测量方法,基于权利要求1-7任意一项公路施工勘测用路面平整度视频测量系统实现,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:由测绘人员对需要测量的路段进行测量,测量项目包括路宽测量、总长测量、弯道测量以及坡度测量,测量结束后根据所测得的数据进行路线图的绘制和路径的编程;
步骤二:将路径的编程由道路管控终端(6)写入到路面探测车(1)的处理系统,之后将路面探测车(1)放置到测试路段的起点处,并启动电源,路面探测车(1)会按照编程的路线在路面上进行匀速行驶;
步骤三:在路面探测车(1)行进的过程中,其底盘上的起伏从动轮(203)会对路面的平整信息进行采集,而采集到的数据信息会实时的通过无线信号反馈至地面终端;
步骤四:地面终端在收到反馈数据后会将起伏节点(16)数据与路径节点(15)进行相互参照,当路面探测车(1)行驶至终点后,系统会自动生成一组路径总长与平整度的波形图,图中相对较小凹点和凸点区域代表测试路段路面的平整存在问题,而相对较大的起伏则是代表该路段存在上下坡度。
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