CN115930837A - 一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法 - Google Patents

一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法 Download PDF

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CN115930837A CN202211366348.3A CN202211366348A CN115930837A CN 115930837 A CN115930837 A CN 115930837A CN 202211366348 A CN202211366348 A CN 202211366348A CN 115930837 A CN115930837 A CN 115930837A
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宗富强
姜文志
顾佼佼
陈振林
刘克
高波
杨利斌
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Abstract

一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法，该方法以双筒望远镜为基础，所述双筒望远镜上安装有IMU传感器、测距仪，并配设微型计算机，其中，战术双筒望远镜左筒为望远镜，战术双筒望远镜右筒为计算机显示器；借助道路弯道边缘线上的三个点，利用几何算法和几何变换，得到道路弯道的曲率半径，通过双筒望远镜的无线模块与主控手持机连接进行信息交互，轮毂传感器通过无线传输模块与主控手持机进行信息交互，进行误差校验，以此得到实际弯道的半径。

Description

一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法
技术领域
本发明属于道路测量技术领域，具体涉及一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法。
背景技术
特种、特型车辆在途径崎岖路段，尤其是山路、城区窄路时，司机需要考虑特种车辆能否通过，一般需要驻车，目测估计、测量路面宽度，再凭借多年经验估计能否通行；或者使用卷尺、测距仪等测量仪器使用弦高法计算道路弯道半径；或者使用单目视觉技术检测弯道。一旦估计错误，会造成车辆或车队无法行进，需要重新规划路线，造成道路堵塞，运输成本增加、运输时间延长。
目前，常用的测量计算方法适合实验室小口径器械的量算，对于野外复杂条件下的实际量算工作约束条件很大，几乎无法完成。
发明内容
为了克服现有技术中的问题，本发明提出一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法，该方法以双筒望远镜为基础，所述双筒望远镜上安装有IMU传感器、测距仪，并配设微型计算机，其中，双筒望远镜左筒为望远镜，双筒望远镜右筒为计算机显示器；借助道路弯道边缘线上的三个点，利用几何算法和几何变换，得到道路弯道的曲率半径，通过双筒望远镜的无线模块与主控手持机连接进行信息交互，轮毂传感器通过无线传输模块与主控手持机进行信息交互，进行误差校验，以此得到实际弯道的半径。
进一步地，具体包括以下步骤：
步骤1.IMU传感器以双筒望远镜水平指向为x轴，垂直向上为z轴，根据右手系定则确定y轴，获取空间中的望远镜姿态角(α，β，γ)，其中α为水平方向角、β为俯仰角、γ为滚转角；
步骤2.采用测距仪测量道路弯道边缘线上三点与望远镜的距离，采用S1、S2、S3表示测距仪测量数据，道路弯道边缘线上A、B、C点三点坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)，其中，望远镜轴线到A点的方向为x轴指向，则有：
Figure BDA0003919899230000021
Figure BDA0003919899230000022
Figure BDA0003919899230000023
步骤3.通过3点坐标关系得到AB、AC、BC长度，AB＝BC＝b，AC＝a
Figure BDA0003919899230000024
∠COB＝π-2∠DCB
通过正弦定理有：
Figure BDA0003919899230000025
Figure BDA0003919899230000026
步骤4.在轮毂处，加设传感器，实时获取过弯时的车轮转动角度α0，令
α0＝K
代入曲率公式校验，则
Figure BDA0003919899230000027
步骤5.若|R0-R|≤n，n为经验数值，若两者差在阈值内，则进行数据融合，返回实际半径
Figure BDA0003919899230000028
进一步地，数据融合的方法包括但不限于平均法、加权平均法。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
目前常用的测量计算方法适合实验室小口径器械的量算，对于野外复杂条件下的实际量算工作约束条件很大，几乎无法完成，本发明可以野外实际使用，针对性强；提高结果的准确性，道路转弯半径的估计属于测量工作，关键参数的测量对最终结果的影响很大；解决新老交接过程中的经验断崖问题，避免新人上岗的经验不足造成的损失；缩短新人培训周期，利用仪器设备辅助，进行科学培训，可以起到更好的传帮代作用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的流程示意图；
图3为本发明的三点示意图；
图4为本发明的半径计算过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
IMU(Inertial Measurement Unit)，即惯性测量单元，用于测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度。陀螺仪及加速度计是IMU的主要元件，其精度直接影响到惯性系统的精度。
测距仪是一种测量长度或者距离的工具，同时可以和测角设备或模块结合测量出角度，面积等参数。
本实施例公开了一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法，该方法以双筒望远镜为基础，所述双筒望远镜上安装有IMU传感器、测距仪，并配设微型计算机，其中，双筒望远镜左筒为望远镜，双筒望远镜右筒为计算机显示器；借助道路弯道边缘线上的三个点，利用几何算法和几何变换，得到道路弯道的曲率半径，通过双筒望远镜的无线模块与主控手持机连接进行信息交互，轮毂传感器通过无线传输模块与主控手持机进行信息交互，进行误差校验，以此得到实际弯道的半径。
具体包括以下步骤：
步骤1.IMU传感器以望远镜水平指向为x轴，垂直向上为z轴，根据右手系定则确定y轴，获取空间中的望远镜姿态角(α，β，γ)，其中α为水平方向角、β为俯仰角、γ为滚转角；
步骤2.采用测距仪测量道路弯道边缘线上三点与望远镜的距离，采用S1、S2、S3表示测距仪测量数据，道路弯道边缘线上A、B、C点三点坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)，其中，望远镜轴线到A点的方向为x轴指向，则有：
Figure BDA0003919899230000041
Figure BDA0003919899230000042
Figure BDA0003919899230000043
步骤3.通过A、B、C点3点坐标关系得到AB、AC、BC长度，若AB＝BC＝b，AC＝a
Figure BDA0003919899230000044
∠COB＝π-2∠DCB
通过正弦定理有：
Figure BDA0003919899230000045
Figure BDA0003919899230000046
步骤4.在特种、特型车辆的轮毂处，加设轮毂传感器，实时获取过弯时的车轮转动角度α0。
曲线的曲率就是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率，通过微分来定义，表明曲线偏离直线的程度。数学上表明曲线在某一点的弯曲程度的数值。曲率越大，表示曲线的弯曲程度越大。曲率的倒数就是曲率半径。
Figure BDA0003919899230000051
令
α0＝K
代入曲率公式校验，则
Figure BDA0003919899230000052
步骤5.若|R0-R|≤n，n为经验数值，若两者差在阈值内，则进行数据融合，返回实际半径
Figure BDA0003919899230000053
进一步地，数据融合的方法包括但不限于平均法、加权平均法。
本发明可以野外实际使用，针对性强；提高结果的准确性，道路转弯半径的估计属于测量工作，关键参数的测量对最终结果的影响很大；解决新老交接过程中的经验断崖问题，避免新人上岗的经验不足造成的损失；缩短新人培训周期，利用仪器设备辅助，进行科学培训，可以起到更好的传帮代作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (3)

1.一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法，其特征在于，该方法以双筒望远镜为基础，所述双筒望远镜上安装有IMU传感器、测距仪，并配设微型计算机，其中，双筒望远镜左筒为望远镜，双筒望远镜右筒为计算机显示器；借助道路弯道边缘线上的三个点，利用几何算法和几何变换，得到道路弯道的曲率半径，通过双筒望远镜的无线模块与主控手持机连接进行信息交互，轮毂传感器通过无线传输模块与主控手持机进行信息交互，进行误差校验，以此得到实际弯道的半径。
2.根据权利要求1所述的一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1.IMU传感器以双筒望远镜水平指向为x轴，垂直向上为z轴，根据右手系定则确定y轴，获取空间中的望远镜姿态角(α，β，γ)，其中α为水平方向角、β为俯仰角、γ为滚转角；
步骤2.采用测距仪测量道路弯道边缘线上三点与望远镜的距离，采用S1、S2、S3表示测距仪测量数据，道路弯道边缘线上A、B、C点三点坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)，其中，望远镜轴线到A点的方向为x轴指向，则有：
Figure FDA0003919899220000011
Figure FDA0003919899220000012
Figure FDA0003919899220000013
步骤3.通过3点坐标关系得到AB、AC、BC长度，AB＝BC＝b，AC＝a
Figure FDA0003919899220000014
∠COB＝π-2∠DCB
通过正弦定理有：
Figure FDA0003919899220000021
Figure FDA0003919899220000022
步骤4.在轮毂处，加设传感器，实时获取过弯时的车轮转动角度α0，令
α0＝K
代入曲率公式校验，则
Figure FDA0003919899220000023
步骤5.若|R0-R|≤n，n为经验数值，若两者差在阈值内，则进行数据融合，返回实际半径
Figure FDA0003919899220000024
3.根据权利要求2所述一种基于实际路况的道路弯道半径测量方法，其特征在于，数据融合的方法包括但不限于平均法、加权平均法。
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