[发明专利]全自动惯性传感检测路面平整度装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及路面平整度测量技术，特别涉及一种全自动惯性传感检测路面平整度装置及其检测方法。 

背景技术

中国作为一个人口大国，也是一个交通大国，截止2010年底，全国公路总里程接近400万公里。随着公路通车里程的增加，如何有效的对庞大的公路网进行道路检测成为社会关注的一个焦点。众所周知，破损的市政道路对车辆的损害明显，不但会减少车辆使用年限和增加维修保养费用；而且，不平整的市政道路还给市民的出行、司机的驾驶带来安全隐患。判断路面平整度的标准见附表。因此，如何采取一种道路检测方法对市政道路的平整度进行有效检测，对消除给车辆和人们带来的安全隐患是非常有必要的。 

为了解决路面平整度检测问题，本领域技术人员进行了大量的研究，例如： 

CN101644023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。但是，由于其主要利用激光测距完成路面平整度检测，用加速仪和三向陀螺完成仪器倾角与地面垂直度的测量，以辅助完成激光测距，增加测量精度。该方案结构复杂，传感器必须精密安装，且极易受冲击振动影响，并且存在体积较大、测试精度受路面和测试环境影响，对路面测试条件要求高，造价高等缺陷。

 CN101246000公开了一种“路面平整度自动检测装置及检测方法”，它涉及路面平整度检测领域，它针对现有技术信息不准确，误差源多，结构复杂，无法解决车体倾斜影响的缺点，它的三维结构光视觉检测组件还包括角度传感器；三维结构光视觉检测组件输出端连处理系统输入端；结构光激光器发出的结构光条覆盖纵向路面，处理系统位于车体内。其方法是：一、结构光激光器的结构光条被路面三维信息调制后，在面阵CCD上成像，同时采集车体颠簸信息，通过计算得出三维信息；二、滤波去除病害影响；三、以间隔250mm的距离计算路面高程差，并计算相应路段的IRI结果；四、数据存储、分析和显示。其优点是提取的纵向轮廓完整准确，结构简单，消除车辆颠簸的影响。该发明同属以光检测测距为核心的路面平整度检测，只是光信号经CCD成像，经三维信息计算获得路面信息，仪器上的角度传感器同样用于辅助测量，仅起消除车体倾斜等影响，增加测量精度作用。同样存在CN101644023所存在的不足。事实上，这是所有以光检测为核心的检测仪表共有的缺点。 

在过去的几年里，随着智慧城市概念的提出，为城市道路的监测指明了新的方向。对城市道路网的监测，智慧城市将充分利用城市物联网技术来实现。城市物联网技术是建立在传感器感知技术、互联网技术和智能控制技术基础上的。利用城市物联网对市政道路进行监测的一个关键技术是道路表面感知、检测技术。目前，常用的市政道路感知、检测方法有人工方法（道路巡视员）和专业道路检测车辆系统。其中人工方式精确度高、但效率和智能化程度低，且不易组网；而专业道路检测车辆设备系统虽然智能化程度高、但价格高昂、体积大、不能大规模的组建网络。 

  

发明内容

有鉴于此，针对现有技术存在的上述不足，本发明解决现有检测路面平整度装置的成本、体积和传感器及系统数据的优化补偿处理技术问题，提供一种利用微小型惯性传感器组合进行高度和深度的测试，将惯性传感器组合应用于如路面平整度检测等民用和普及性测量领域，而提供一种全自动惯性传感检测路面平整度装置。 

本发明采用的技术手段为：全自动惯性传感检测路面平整度装置，其特征在于，包括感知单元，该感知单元包括加速度计、陀螺仪和温度传感器；该加速度计为惯性传感器，所述惯性传感器的三轴角速率传感器用以测量X和Y轴两个方向的运动角速率并输出到外围处理电路；所述处理电路接收三轴加速度传感器和三轴角速率传感器输出的测量结果，运算获得探头在所测路面经过过程中各测量点的路面平整度信息；