專利名稱：一種路面平整度檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及公路維護技術領域，特別是指一種路面平整度檢測方法。
背景技術：
在對公路進行養(yǎng)護前期，路面平整度是公路技術狀況評定和公路 養(yǎng)護分析的重要指標之一，平整度的快速、準確檢測對公路養(yǎng)護管理 具有極其重要的意義，例如，提高公路的使用壽命，降低公路的養(yǎng)護 成本等。
上世紀70年代開始，西方國家，針對路面平整度快速檢測開展了 大量的研究工作，提出了一系列路面平整度快速檢測方法及相關裝置 和設備，其中包括車載式顛簸累積儀。為了建立各種不同檢測設備之 間的數(shù)據(jù)關系，世界銀行也提出了國際平整度指數(shù)(IRI: international roughness index)、 IRI標定方法、計算過程和車載式顛簸累積設備的 檢測指南。
隨著激光技術的廣泛應用，英國、美國、丹麥、瑞典等國家的公 路研究機構相繼開發(fā)了基于激光技術的斷面類路面平整度快速檢測裝 置與設備并廣泛應用。斷面類激光平整度快速檢測設備的方法是，用 車載式激光測距裝置測量載體或激光測距裝置與路面的距離，并采用 加速度傳感裝置修正載體或激光測距裝置上下運動導致的垂直位移， 并通過世界銀行提出的算法運算出路面的IRI。此類設備的檢測條件 是，車輛行駛速度大于25km/h才有效檢測，且檢測時要保持速度勻 速不變。
通過大量檢測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，激光類平整度檢測設備在檢測山區(qū) 公路及擁擠路段，尤其是急加速、急減速、高速彎道等路段時，由于 激光平整度檢測裝置，無法保持與路面垂直運動，在急加速、急減速、 高速過彎時，激光平整度檢測裝置將與路面形成一定角度并且該角度在不斷變化，現(xiàn)有的檢測方法與檢測裝置無法修正該角度引起的距離
變化；特別是在低速行駛或擁擠的城市道路上(小于25km/h)，由于 車輛無法勻速行駛，因此無法正常檢測。
因此，上述的才企測方法得到的^r測數(shù)據(jù)普遍存在失真問題。許多 檢測部門的檢測工程師不得不在檢測過程中現(xiàn)場標注可能失真的路 段，然后通過后續(xù)的人工分析處理剔除問題數(shù)據(jù)。檢測數(shù)據(jù)精度較差
性?；诩す饧夹g的路面平整度檢測問題，長期制約著我國公路技術 狀況自動化檢測的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明在于提供一種路面平整度檢測方法，以解決上 述路面測量過程中，在急加速、急減速、高速過彎時，激光平整度檢 測裝置將與路面形成一定角度并且該角度在不斷變化，檢測數(shù)據(jù)不準 確，無法測量的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種路面平整度檢測方法，包括 在激光測距裝置上安裝三向陀螺儀和加速儀；
在測量過程中，利用加速儀檢測由于路面顛簸使激光測距裝置產(chǎn) 生的相對位移，利用三向陀螺儀檢測由于路面顛簸使激光測距裝置傾 斜的角度，并根據(jù)三個方向的姿態(tài)角合成在二維坐標系下的三向合成 姿態(tài)角；獲得所述相對位移、三向合成姿態(tài)角、激光測距裝置測量出 的距離，運算出激光測距裝置與路面之間的垂直距離；按照檢測密度 獲得各個垂直距離，并得到與標準參照距離之間的差值，獲得縱斷面 曲線及路面的平整度。
優(yōu)選的，所述運算出激光測距裝置與路面之間的垂直距離的過程 包括
采用激光測距裝置測量出的距離與所述相對位移之間的距離之 和，乘以所述三向姿態(tài)角的余弦值；公式如下A-^激光+為加速)xcosa
其中，
h ——激光測距裝置距路面的垂直距離； h激光——激光測距裝置的^r測距離； h加速——激光測距裝置震動引起的相對位移；
a ——三向合成姿態(tài)角。 優(yōu)選的，所述檢測密度為lmm。
通過本發(fā)明的方法，可有效測量出路面的真實平整度，通過定姿 定位裝置，準確運算出由于車體在急加速、急減速、高速過彎時，激 光平整度檢測裝置將與路面形成一定角度，并運算出激光測量裝置與 地面之間準確的距離，消除了路面測量過程中，檢測數(shù)據(jù)不準確，誤 差大，不能得到準確的路面平整度數(shù)據(jù)問題，解決了低速(<25km/h) 條件下路面平整度無法檢測的問題；降低了公路的養(yǎng)護成本，提高了 公路的使用壽命。


圖l是本發(fā)明各個裝置位置的示意圖； 圖2是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實施例方式
為清楚說明本發(fā)明中的方案，下面給出優(yōu)選的實施例并結合附圖 詳細i兌明。
參見圖1，本發(fā)明的實施例如圖l所示，圖1中的激光測距裝置 安裝在車體上，激光測距裝置測量車體到路面的距離，在激光測距裝 置的上方，安裝有定姿定位裝置，定姿定位裝置內(nèi)安裝有三向陀螺儀 和加速儀，三向陀螺儀可測量出車體在加速、減速、轉(zhuǎn)彎過程中，激 光測距裝置隨著車體運動時，激光測距裝置相對于其在垂直地面時所 傾斜的角度，如圖1中的角度a，加速儀可同時測量出車體在顛簸的 路面震動中，激光測距裝置產(chǎn)生的位移。在對路面的測量過程中，通過測量出傾斜的角度和產(chǎn)生的位移， 即可在測量出車體在加速、減速、轉(zhuǎn)彎過程中，激光測距裝置測量出 到地面的真實距離，并修正由于車體運動導致激光測距裝置傾斜的測 量數(shù)據(jù)誤差。
測量的步驟如下
步驟1:設定激光測距裝置的檢測密度，并測量出激光測距裝置 與無破損的參照路面的距離，得到標準參照距離；在測量過程中，檢 測密度可i殳置為lmm至1.5mm之間，優(yōu)選lmm。
步驟2:利用定姿定位裝置內(nèi)的加速儀，檢測出當前激光測距裝 置在車體震動所產(chǎn)生的相對位移；
步驟3:利用定姿定位裝置內(nèi)的三向陀螺儀，在車體行駛的過程 中，檢測相對于路面的三維姿態(tài)(即三個方向上的姿態(tài)角)，根據(jù)三個 方向的姿態(tài)角合成在二維坐標系下的一個三向合成姿態(tài)角，即圖1中 的角度a;
步驟4:通過步驟2中的相對位移、步驟3中的角度a和激光測 距裝置測量出的距離運算出激光測距裝置與路面之間的垂直距離；運 算過程如式1所示
/ts(/t激光+;i加速)xcosa (1)
式中，
h ——載體或激光測距裝置距路面的垂直距離，mm; h激光——載體或激光測距裝置的檢測距離，mm; h加速_—載體或激光測距裝置震動等引起的相對位移，mm;
a — —激光測距裝置傾斜的三向合成姿態(tài)角； 步驟5:用步驟4中的各個垂直距離與步驟1中的標準參照距離 之間的差值，獲得路面凹凸的情況，獲得縱斷面曲線及路面的平整度。 通過上述的計算過程，可獲得最終的垂直距離。按照預先設定的 測量密度間隔，運算出相應的垂直距離，用各個垂直距離與步驟l中的標準參照距離之間的差值，獲得路面凹凸的情況，并通過路面長度 和路面的凹凸情況作為二維坐標，得到路面縱斷面曲線，^換照路面的
縱斷面曲線，通過世界銀行出版的WTP-46( world bank technical paper number46)中提出的路面平整度算法，計算出路面的平整度及平整度 指數(shù)IRI。
通過本發(fā)明的方法，可有效測量出路面的真實平整度，通過定姿 定位裝置，準確運算出由于車體在急加速、急減速、高速過彎時，激 光平整度檢測裝置將與路面形成一定角度，并運算出激光測量裝置與 地面之間準確的距離，消除了路面測量過程中，；險測數(shù)據(jù)不準確，誤 差大，不能得到準確的路面平整度數(shù)據(jù)問題。
對于本發(fā)明各個實施例中所闡述的方法，凡在本發(fā)明的精神和原 則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種路面平整度檢測方法，其特征在于，包括在激光測距裝置上安裝三向陀螺儀和加速儀；在測量過程中，利用加速儀檢測由于路面顛簸使激光測距裝置產(chǎn)生的相對位移，利用三向陀螺儀檢測由于路面顛簸使激光測距裝置傾斜的角度，并根據(jù)三個方向的姿態(tài)角合成在二維坐標系下的三向合成姿態(tài)角；獲得所述相對位移、三向合成姿態(tài)角、激光測距裝置測量出的距離，運算出激光測距裝置與路面之間的垂直距離；按照檢測密度獲得各個垂直距離，并得到與標準參照距離之間的差值，獲得縱斷面曲線及路面的平整度。
2、 根據(jù)權利要求1所述的路面平整度檢測方法，其特征在于，所 述運算出激光測距裝置與路面之間的垂直距離的過程包括采用激光測距裝置測量出的距離與所述相對位移之間的距離之 和，乘以所述三向合成姿態(tài)角的余弦值；公式如下A-(^激光+A加速)xcosa其中，h ——激光測距裝置距路面的垂直距離； h激光——激光測距裝置的檢測距離； h加速——激光測距裝置震動引起的相對位移；a——三向合成姿態(tài)角。
3、 根據(jù)權利要求1所述的路面平整度檢測方法，其特征在于， 所迷檢測密度為lmm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種路面平整度檢測方法，在測量過程中，利用加速儀檢測由于路面顛簸使激光測距裝置產(chǎn)生的相對位移，利用三向陀螺儀檢測由于路面顛簸使激光測距裝置傾斜的角度，并根據(jù)三個方向的姿態(tài)角合成在二維坐標系下的三向合成姿態(tài)角；獲得所述相對位移、三向合成姿態(tài)角、激光測距裝置測量出的距離，運算出激光測距裝置與路面之間的垂直距離；按照檢測密度獲得各個垂直距離，并得到與標準參照距離之間的差值，獲得縱斷面曲線及路面的平整度。消除了路面顛簸引起的激光測量裝置姿態(tài)傾斜及位置偏移產(chǎn)生的數(shù)據(jù)失效問題，解決了低速(＜25km/h)條件下路面平整度無法檢測的問題；提高了檢測效率、降低了公路的壽命周期成本，提高了公路的使用壽命。
文檔編號E01C23/00GK101644023SQ20091016294
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權日2009年8月21日
發(fā)明者趙懷志 申請人:趙懷志