[发明专利]基于倾角传感器的高速公路护栏板检测系统和方法

权利要求书

1.基于倾角传感器的高速公路护栏板检测系统，其特征在于：包括测距模块、动态检测模块和上位机合成模块；测距模块包括测量装置，用于测量系统在当前高速公路护栏板处的行驶距离；动态检测模块用于检测高速公路护栏板的动态水平夹角；上位机合成模块通过不同的信号输入端分别与测距模块的信号输出端和动态检测模块的信号输出端连接，用于接收测距模块和动态检测模块输出的数据并计算高速公路护栏板的挠度。

2.根据权利要求1所述的基于倾角传感器的高速公路护栏板检测系统，其特征在于：所述的测量装置包括测距轮和光电开关传感器，测距轮用于在待测的高速公路护栏板对应的地面上滚动，光电开关传感器用于读取测距轮滚动的转数。

3.根据权利要求1所述的基于倾角传感器的高速公路护栏板检测系统，其特征在于：所述测距模块还包括归零装置，所述的归零装置包括激光光电传感器，用于检测系统所处的当前位置是否为高速公路护栏板的连接处，如处在高速公路护栏板的连接处将行驶距离清零，并使测量装置继续检测系统在下一块高速公路护栏板处的行驶距离。

4.根据权利要求1所述的基于倾角传感器的高速公路护栏板检测系统，其特征在于：所述的动态检测模块包括双轴动态倾角传感器，用于测量高速公路护栏板在水平面上与标准护栏板延伸方向的转角，以及在竖直面上倾斜护栏板的倾角。

5.基于倾角传感器的高速公路护栏板检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：清零行驶距离x_j并将系统置于待测高速公路护栏板的连接处开始测量；

步骤S2：测量行驶距离x_j；判断当前位置是否为高速公路护栏板的连接处，若是则跳转至步骤S5；若否则上报行驶距离x_j；

步骤S3：检测当前位置的高速公路护栏板的水平夹角Q_j，并上报数据；

步骤S4：根据步骤S2收到的行驶距离x_j和步骤S3收到的水平夹角Q_j，计算系统所处的当前位置对应的高速公路护栏板的位移y(x_j，Q_j)；从步骤S2开始循环；

步骤S5：比较步骤S4得到的高速公路护栏板的每个点的位移y(x_j，Q_j)，取最大值为高速公路护栏板的挠度。

6.根据权利要求5所述的基于倾角传感器的高速公路护栏板检测方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：

步骤S21：将测量装置的测距轮置于待测的高速公路护栏板对应的地面上滚动，通过测量装置的光电开关传感器读取测距轮滚动的转数，根据测距轮的转数和直径计算系统的行驶距离x_j；

步骤S22：通过测距模块的归零装置判断系统所处的当前位置是否为高速公路护栏板的连接处，若是则清零行驶距离x_j并跳转至步骤S5；若否则将步骤S21得到的行驶距离上报给上位机合成模块。

7.根据权利要求5所述的基于倾角传感器的高速公路护栏板检测方法，其特征在于：所述的步骤S3中，具体步骤为：

步骤S31：动态检测模块检测高速公路护栏板在水平面上与标准护栏板延伸方向的转角Q_j，以及在竖直面上倾斜高速公路护栏板的倾角θ_j；

步骤S32：判断步骤S31得到的倾角θ_j是否超过预设值，若是则标记行驶距离x_j，并将行驶距离x_j、倾角θ_j和转角Q_j上报给上位机合成模块；若否则将转角Q_j上报给上位机合成模块。

8.根据权利要求5所述的基于倾角传感器的高速公路护栏板检测方法，其特征在于：所述的步骤S4中，具体步骤为：

步骤S41：在一块高速公路护栏板的检测过程中，设步骤S2收到的行驶距离x_j和步骤S3收到的水平夹角Q_j共有k组，设高速公路护栏板的挠度曲线为y，选取n维空间下的一组线性无关的幂函数g_j(x)为基函数，x_j是基函数g_j(x)的常系数，设A(x)为满足高速公路护栏板的连接处约束条件的函数，构造高速公路护栏板的变形曲线描绘函数y(x_j，Q_j)：

设高速公路护栏板的连接处位移为零，行驶距离为L，得到

A(x)＝x(x-L)，

对变形曲线描绘函数y(x_j，Q_j)求导，设A’(x)、g_j’(x)分别为A(x)、g_j(x)对x的一阶导数，得到

设A_j为系数，C_j(x)为系数A_j对应的函数项，得到

步骤S42：将行驶距离x_j和水平夹角Q_j代入步骤S41得到的公式，得到：

由于矩阵

是可逆的非奇异矩阵，所以将上述公式改写为如下形式：

设D_j(x)为系数A_j对应的函数项，得到高速公路护栏板的变形曲线描绘函数：

步骤S43：将步骤S2收到的行驶距离x_j代入步骤S42得到的高速公路护栏板的变形曲线描绘函数，计算高速公路护栏板各个点的位移；

步骤S44：从步骤S2开始循环。