[发明专利]一种路面高程检测系统及其检测方法

说明书

本发明公开了一种路面高程检测系统及其检测方法，由激光位移传感器、陀螺仪和数据读取终端等组成，可以采集路面高程数据用于建立三维虚拟路面模型和评价路面状况，小车前轮驱动小车在路面上行驶，系统开始工作，激光位移传感器实时采集路面高程数据，陀螺仪检测小车姿态，小车车轮经过路面凸起或凹处时，激光位移传感器测得的路面高程数据产生测量误差，通过陀螺仪检测小车姿态，建立小车姿态与激光位移传感器测量误差之间的关联模型，最后由数据读取终端矫正激光位移传感器测量误差，计算出准确的路面高程数据。本发明所提供的一种能够准确测量路面高程数据的系统，能够准确测量路面高程数据，同时节约了成本和人力。

技术领域

本发明属于测量设备领域，尤其涉及一种路面高程检测系统及其检测方法。

背景技术

路面高程数据能够建立三维虚拟路面模型和评价路面状况提供数据基础。车辆道路试验需要耗费大量人力和财力，建立虚拟路面的仿真模型用于道路试验可以节约大量成本；国际平整度指数(International Roughness Index，IRI)作为路面平整度评价指标，也是由路面高程计算得出。路面高程传统的测量方法是水准法测量和三角高程测量，而目前应用较多的路面高程测量仪器为水准仪和全站仪，水准仪精度较高，但受地形起伏限制，施测速度较慢，全站仪施测速度较快，但精度较低，且两种仪器成本较高，仍需人工完成测量，外业工作量大且效率低下。

目前先进的且应用较广的车载式激光断面仪能够测量路面高程数据，但是在安装使用前要经过同精度水准仪测得数据标定。激光断面仪一般用机动车牵引，要求保持较高速度且尽量匀速前进才能保持较好的精度，在低速路段或红绿灯路口，仪器无法采集到的路面高程数据误差较大。该系统装有激光位移传感器和陀螺仪，利用激光位移传感器采集路面高程数据，在系统经过路面凸起或凹处时，利用陀螺仪检测小车姿态，建立测量误差与小车姿态之间的关联模型进行矫正，不需要保持匀速前进，仍能够准确测量出路面高程数据。同时该系统成本低廉，操作简便，采集路面高程数据时能够节约大量人工成本。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，本发明旨在提供一种路面高程检测系统及其检测方法，目的在于矫正了小车车轮经过路面凸起或凹处时激光位移传感器采集的路面高程数据，为测量路面高程数据提供准确的测量方法。

为了达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种路面高程检测系统，包括小车、陀螺仪、激光位移传感器探头、放大器单元、数据读取终端和蓄电池，所述陀螺仪安装于小车的几何中心位置，用于检测小车在行驶过程中的姿态，且所述陀螺仪与数据读取终端连接；所述位移传感器探头设有若干个，所述位移传感器探头安装于小车中间位置，各个位移传感器探头之间等距离间隔分布在同一水平直线上，用于实时检测路面高程数据，且所述位移传感器探头与放大器单元连接；所述放大器单元将位移传感器探头所采集的路面高程数据由光信号转换成数字信号，且连接数据读取终端；所述数据读取终端接收放大器单元、陀螺仪所获取的路面高程和小车姿态数据，并进行数据处理；

进一步，所述位移传感器探头设有3个；

进一步，所述小车上还设有蓄电池，所述蓄电池分别连接放大器单元、陀螺仪和轮毂电机，实现为放大器单元、陀螺仪和轮毂电机的供能；

进一步，所述放大器单元、陀螺仪通过转换器连接数据读取终端，所述转换器为NI数据采集卡；所述数据读取终端为电脑，内搭载Labview软件；

进一步，放大器单元通过其自身的电压输出功能为激光位移传感器探头供电；且放大器单元上面还具有显示屏，实时显示探头采集到的高程数据；

一种路面高程检测方法，包括以下步骤：

步骤1，以小车的几何中心建立三维坐标系；

步骤2，陀螺仪实时检测小车的姿态，获得小车的姿态信息；激光位移传感器探头采集路面高程数据，获得路面高程数据产生测量误差；