[发明专利]一种通过Doolittle分解的测量路面纵断面曲线的方法

说明书

本发明公开了一种通过Doolittle分解的测量路面纵断面曲线的方法，包括：采集起、终点路面标高q(0)、q(n)并测量起、终点间中点矢距v(i),i＝1,…,n‑1；将中点矢距序列{v(i)|i＝1,…,n‑1}作为输入，采用直接三角分解法计算迹线将起、终点标高q(0)、q(n)代入，计算路面纵断面曲线{q(i)|i＝1,…,n‑1}。本发明实施例利用采用起、终点标高与起、终点间中点矢距计算路面纵断面曲线，避免了水准仪高程测量法的低效问题与基于惯性基准的路面不平度激光测量方法的趋势项问题，且测量装置结构简单，环境适应性好。

技术领域

本发明涉及公路交通技术领域，特别是涉及一种通过Doolittle分解的测量路面纵断面曲线的方法。

背景技术

把路面相对基准平面的高度q，沿道路走向长度I的变化q(I)，称为路面纵断面曲线或不平度函数。路面纵断面曲线具有影响车辆动力性、行驶质量和路面动力载荷三者的数值特征。由于路面纵断面曲线是随机信号，无法给出确定的数学关系式，因此常以统计特征描述路面不平度。路面平整度功率谱法(power spectral density,PSD法)和国际平整度指数(international roughness index，IRI)是目前评定路面不平度的主要方法，其中，PSD法多用于车辆工程领域，而IRI法多用于道路工程。

然而，PSD与IRI缺乏局部评价的能力，对路面局部不平度的评价，仍需测量路面纵断面曲线。常用的方法有水准仪高程测量法、3米尺测量法和激光不平度测量法。水准仪高程测量法，测量过程简单、测量结果稳定，但测量速度效率低。3米尺测量法相对于水准仪测量法的测量速度比水准快，但波长量程小。基于惯性基准的路面不平度激光测量方法测量精度高且测量速度快，但由于航迹推算中存在随机游走，其难以避免趋势项的存在。

采用随动基准，通过三个测距传感器可测量直梁至路面的距离，并计算矢距，可摆脱零点、增益漂移以及车-轮-路的耦合作用的困扰，但限于结构尺寸，不易直接推算路面纵断面曲线。如要获得路面纵断面曲线，则应寻求一种新的计算方法。

发明内容

本发明要解决随动基准下如何构造路面纵断面曲线的技术问题，提供一种由起、终点标高与起、终点间中点矢距计算路面纵断面曲线的方法。

一种通过Doolittle分解的测量路面纵断面曲线的方法，包括：

采集起、终点标高q(0)、q(n)并测量起、终点间中点矢距v(i),i＝1,…,n-1；

将中点矢距序列{v(i)|i＝1,…,n-1}作为输入，采用直接三角分解法计算迹线

将起、终点标高q(0)、q(n)代入，计算路面纵断面曲线{q(i)|i＝1,…,n-1}。

其中，所述中点矢距v(i)采用下式表达：

其中，v(i)为里程i处的中点矢距，单位m，i＝1,2,…,n-1；q(i)为里程i处的高度，单位m。

其中，所述中点矢距v(i)由三个对称布置的测距传感器测量至路面的距离获得。

其中，将中点矢距序列{v(i)|i＝1,…,n-1}作为输入，采用直接三角分解法计算迹线的步骤包括：

采用Doolittle分解按i＝1,…,n-1顺序计算系数u_i,j、l_i,j，如式(2)：

按i＝1,…,n-1顺序计算中间值s(i)，如式(3)：

按i＝n-1,…,1顺序计算里程i处的高度的估计如式(4)：