专利名称：一种路面平整度检测方法
技术领域：
本发明涉及公路维护技术领域，特别是指一种路面平整度检测方法。
背景技术：
在对公路进行养护前期，路面平整度是公路技术状况评定和公路 养护分析的重要指标之一，平整度的快速、准确检测对公路养护管理 具有极其重要的意义，例如，提高公路的使用寿命，降低公路的养护 成本等。
上世纪70年代开始，西方国家，针对路面平整度快速检测开展了 大量的研究工作，提出了一系列路面平整度快速检测方法及相关装置 和设备，其中包括车载式颠簸累积仪。为了建立各种不同检测设备之 间的数据关系，世界银行也提出了国际平整度指数(IRI: international roughness index)、 IRI标定方法、计算过程和车载式颠簸累积设备的 检测指南。
随着激光技术的广泛应用，英国、美国、丹麦、瑞典等国家的公 路研究机构相继开发了基于激光技术的断面类路面平整度快速检测装 置与设备并广泛应用。断面类激光平整度快速检测设备的方法是，用 车载式激光测距装置测量载体或激光测距装置与路面的距离，并采用 加速度传感装置修正载体或激光测距装置上下运动导致的垂直位移， 并通过世界银行提出的算法运算出路面的IRI。此类设备的检测条件 是，车辆行驶速度大于25km/h才有效检测，且检测时要保持速度匀 速不变。
通过大量检测数据分析发现，激光类平整度检测设备在检测山区 公路及拥挤路段，尤其是急加速、急减速、高速弯道等路段时，由于 激光平整度检测装置，无法保持与路面垂直运动，在急加速、急减速、 高速过弯时，激光平整度检测装置将与路面形成一定角度并且该角度在不断变化，现有的检测方法与检测装置无法修正该角度引起的距离
变化；特别是在低速行驶或拥挤的城市道路上(小于25km/h)，由于 车辆无法匀速行驶，因此无法正常检测。
因此，上述的才企测方法得到的^r测数据普遍存在失真问题。许多 检测部门的检测工程师不得不在检测过程中现场标注可能失真的路 段，然后通过后续的人工分析处理剔除问题数据。检测数据精度较差
性。基于激光技术的路面平整度检测问题，长期制约着我国公路技术 状况自动化检测的发展。
发明内容
有鉴于此，本发明在于提供一种路面平整度检测方法，以解决上 述路面测量过程中，在急加速、急减速、高速过弯时，激光平整度检 测装置将与路面形成一定角度并且该角度在不断变化，检测数据不准 确，无法测量的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种路面平整度检测方法，包括 在激光测距装置上安装三向陀螺仪和加速仪；
在测量过程中，利用加速仪检测由于路面颠簸使激光测距装置产 生的相对位移，利用三向陀螺仪检测由于路面颠簸使激光测距装置倾 斜的角度，并根据三个方向的姿态角合成在二维坐标系下的三向合成 姿态角；获得所述相对位移、三向合成姿态角、激光测距装置测量出 的距离，运算出激光测距装置与路面之间的垂直距离；按照检测密度 获得各个垂直距离，并得到与标准参照距离之间的差值，获得纵断面 曲线及路面的平整度。
优选的，所述运算出激光测距装置与路面之间的垂直距离的过程 包括
采用激光测距装置测量出的距离与所述相对位移之间的距离之 和，乘以所述三向姿态角的余弦值；公式如下A-^激光+为加速)xcosa
其中，
h ——激光测距装置距路面的垂直距离； h激光——激光测距装置的^r测距离； h加速——激光测距装置震动引起的相对位移；
a ——三向合成姿态角。 优选的，所述检测密度为lmm。
通过本发明的方法，可有效测量出路面的真实平整度，通过定姿 定位装置，准确运算出由于车体在急加速、急减速、高速过弯时，激 光平整度检测装置将与路面形成一定角度，并运算出激光测量装置与 地面之间准确的距离，消除了路面测量过程中，检测数据不准确，误 差大，不能得到准确的路面平整度数据问题，解决了低速(<25km/h) 条件下路面平整度无法检测的问题；降低了公路的养护成本，提高了 公路的使用寿命。
图l是本发明各个装置位置的示意图； 图2是本发明方法的流程图。
具体实施例方式
为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图 详细i兌明。
参见图1，本发明的实施例如图l所示，图1中的激光测距装置 安装在车体上，激光测距装置测量车体到路面的距离，在激光测距装 置的上方，安装有定姿定位装置，定姿定位装置内安装有三向陀螺仪 和加速仪，三向陀螺仪可测量出车体在加速、减速、转弯过程中，激 光测距装置随着车体运动时，激光测距装置相对于其在垂直地面时所 倾斜的角度，如图1中的角度a，加速仪可同时测量出车体在颠簸的 路面震动中，激光测距装置产生的位移。在对路面的测量过程中，通过测量出倾斜的角度和产生的位移， 即可在测量出车体在加速、减速、转弯过程中，激光测距装置测量出 到地面的真实距离，并修正由于车体运动导致激光测距装置倾斜的测 量数据误差。
测量的步骤如下
步骤1:设定激光测距装置的检测密度，并测量出激光测距装置 与无破损的参照路面的距离，得到标准参照距离；在测量过程中，检 测密度可i殳置为lmm至1.5mm之间，优选lmm。
步骤2:利用定姿定位装置内的加速仪，检测出当前激光测距装 置在车体震动所产生的相对位移；
步骤3:利用定姿定位装置内的三向陀螺仪，在车体行驶的过程 中，检测相对于路面的三维姿态(即三个方向上的姿态角)，根据三个 方向的姿态角合成在二维坐标系下的一个三向合成姿态角，即图1中 的角度a;
步骤4:通过步骤2中的相对位移、步骤3中的角度a和激光测 距装置测量出的距离运算出激光测距装置与路面之间的垂直距离；运 算过程如式1所示
/ts(/t激光+;i加速)xcosa (1)
式中，
h ——载体或激光测距装置距路面的垂直距离，mm; h激光——载体或激光测距装置的检测距离，mm; h加速_—载体或激光测距装置震动等引起的相对位移，mm;
a — —激光测距装置倾斜的三向合成姿态角； 步骤5:用步骤4中的各个垂直距离与步骤1中的标准参照距离 之间的差值，获得路面凹凸的情况，获得纵断面曲线及路面的平整度。 通过上述的计算过程，可获得最终的垂直距离。按照预先设定的 测量密度间隔，运算出相应的垂直距离，用各个垂直距离与步骤l中的标准参照距离之间的差值，获得路面凹凸的情况，并通过路面长度 和路面的凹凸情况作为二维坐标，得到路面纵断面曲线，^換照路面的
纵断面曲线，通过世界银行出版的WTP-46( world bank technical paper number46)中提出的路面平整度算法，计算出路面的平整度及平整度 指数IRI。
通过本发明的方法，可有效测量出路面的真实平整度，通过定姿 定位装置，准确运算出由于车体在急加速、急减速、高速过弯时，激 光平整度检测装置将与路面形成一定角度，并运算出激光测量装置与 地面之间准确的距离，消除了路面测量过程中，；险测数据不准确，误 差大，不能得到准确的路面平整度数据问题。
对于本发明各个实施例中所阐述的方法，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。
权利要求
1、一种路面平整度检测方法，其特征在于，包括在激光测距装置上安装三向陀螺仪和加速仪；在测量过程中，利用加速仪检测由于路面颠簸使激光测距装置产生的相对位移，利用三向陀螺仪检测由于路面颠簸使激光测距装置倾斜的角度，并根据三个方向的姿态角合成在二维坐标系下的三向合成姿态角；获得所述相对位移、三向合成姿态角、激光测距装置测量出的距离，运算出激光测距装置与路面之间的垂直距离；按照检测密度获得各个垂直距离，并得到与标准参照距离之间的差值，获得纵断面曲线及路面的平整度。
2、 根据权利要求1所述的路面平整度检测方法，其特征在于，所 述运算出激光测距装置与路面之间的垂直距离的过程包括采用激光测距装置测量出的距离与所述相对位移之间的距离之 和，乘以所述三向合成姿态角的余弦值；公式如下A-(^激光+A加速)xcosa其中，h ——激光测距装置距路面的垂直距离； h激光——激光测距装置的检测距离； h加速——激光测距装置震动引起的相对位移；a——三向合成姿态角。
3、 根据权利要求1所述的路面平整度检测方法，其特征在于， 所迷检测密度为lmm。
全文摘要
本发明公开了一种路面平整度检测方法，在测量过程中，利用加速仪检测由于路面颠簸使激光测距装置产生的相对位移，利用三向陀螺仪检测由于路面颠簸使激光测距装置倾斜的角度，并根据三个方向的姿态角合成在二维坐标系下的三向合成姿态角；获得所述相对位移、三向合成姿态角、激光测距装置测量出的距离，运算出激光测距装置与路面之间的垂直距离；按照检测密度获得各个垂直距离，并得到与标准参照距离之间的差值，获得纵断面曲线及路面的平整度。消除了路面颠簸引起的激光测量装置姿态倾斜及位置偏移产生的数据失效问题，解决了低速(＜25km/h)条件下路面平整度无法检测的问题；提高了检测效率、降低了公路的寿命周期成本，提高了公路的使用寿命。
文档编号E01C23/00GK101644023SQ20091016294
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者赵怀志 申请人:赵怀志