一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法，通过距离测量模块采集行驶距离数据，通过惯性导航IMU模块采集数据，通过路面三维采集模块采集路面三维深度数据；通过加速度计和陀螺仪数据进行滤波获得姿态解算数据，选其中的Z轴方向数据作为Z轴断面高程值；通过路面三维深度数据获得三维断面高程值，结合行驶距离数据中的路程和综合断面高程值计算路面坡度。本方法分别通过基于三维采集模块采集的三维深度数据和基于惯性导航模块采集的加速度数据、陀螺仪数据还原两种类型的断面高程值并融合成综合断面高程值，再通过综合断面高程值和行驶距离数据可以计算出路面的真实坡度，能够大幅提升检测速度和检测精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法


[0001]本专利技术涉及路面检测领域，具体涉及一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法。

技术介绍

[0002]公路是支持我国经济发展的重要交通基础设施。路面坡度的变化不仅关系到车辆行驶的舒适性，也会影响到车辆的行驶安全。此外，路面坡度局部不顺畅，往往会导致路面长期积水或渗水，直接影响沥青路面的使用寿命，同时还会给预防性养护薄(超薄)层罩面厚度方案的选择，以及施工质量的控制带来严峻的考验。以往，路面的纵、横坡度一般通过水准仪、全站仪等工程测量的方式来获取。然而，传统的工程测量方式主要靠人工进行现场操作，不仅效率低下，而且靠选点进行连线，无法做到连续性任意断面纵、横坡度展示。同时工作人员的安全问题也是不容忽视的。正是因为这些原因，以往的路面养护工程，尤其是大面积的预防性养护工程，路面纵、横坡度作为一项重要的设计参数往往无法被有效获取。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术旨在提供一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法。
[0004]为实现该技术目的，本专利技术的方案是：一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法，具体步骤如下：
[0005]S1、通过检测设备上的距离测量模块采集行驶距离数据，同时采集检测设备行驶过程中的加速度数据和陀螺仪数据，通过检测设备上的路面三维采集模块采集路面的三维深度数据，获得路面三维矩阵数据A
i
；
[0006]S2、将路面三维矩阵数据A
i/>进行滤波与均值处理处理获得向量V，运用最小二乘法求列向量V的线性拟合向量V1；通过平移向量V1得到向量V2，且向量V2的起点位于原点，进而通过向量V2均值得到路面三维矩阵数据的深度代表值z
i
；
[0007]S3、通过深度代表值z
i
运用迭代法还原获得三维断面高程代表值Z
i
；将Z
i
初始值校准获得三维断面高程值Z
3d
；
[0008]S4、通过加速度计和陀螺仪数据进行滤波获得姿态解算数据，选取姿态解算数据中的Z轴方向数据作为路面的Z轴断面高程值Z
imu
；
[0009]S5、将Z轴断面高程值Z
imu
和三维断面高程值Z
3d
进行加权融合得到最终的综合断面高程值Z
f
；
[0010]结合行驶距离数据中的路程S和综合断面高程值Z
f
计算路面坡度，其计算公式如下：坡度＝(综合断面高程值Z
3d
/路程)*100％。
[0011]作为优选，步骤S2的滤波与均值处理中，将路面三维矩阵数据A
i
通过滤波处理和均值计算求向量V；
[0012]或对路面三维矩阵数据A
i
进行二维均值去除噪音点，再每行求均值得到列向量V；
[0013]或对路面三维矩阵数据A
i
进行高斯滤波去除噪音点，再每行求均值得到列向量V；
[0014]或对路面三维矩阵数据A
i
先每行求均值后进行移动均值滤波得到列向量V。
[0015]作为优选，步骤S3中，其中三维断面高程代表值Z
i
与路面三维矩阵数据的深度代表值z
i
之间的关系如下：
[0016][0017]其中i
‑
round(r)>0且i
‑
round(l)>0，r为检测设备自身的纵向长度，l为检测设备到路面三维采集模块的纵向距离，round指对数字进行四舍五入取整。
[0018]作为优选，步骤S4中的滤波方式为互补滤波、或卡尔曼滤波中的一种。
[0019]作为优选，步骤S5中Z
f
的加权融合公式如下：
[0020]Z
f
＝p
×
Z
imu
+(1
‑
p)Z
3d
，(0＜p＜1)，其中p为权重。
[0021]本专利技术的有益效果，本方法操作简单，通过三维深度数据能获得三维断面高程代表值，通过加速度数据、陀螺仪数据亦能够获得Z轴断面高程值，进而通过数据融合消除检测设备行驶过程中姿态变化带来的误差进而获得综合断面高程值，通过综合断面高程值结合行驶距离数据可以计算出路面的真实坡度，能够大幅提升检测速度和检测精度。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的检测流程示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例的断面高程值融合结果图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0025]如图1
‑
2所示，本专利技术所述的具体实施例为一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法，具体步骤如下：
[0026]S1、在检测设备内搭建距离测量模块、惯性导航IMU模块、三维采集模块，通过距离测量模块采集行驶距离数据，通过惯性导航IMU模块采集检测设备行驶过程中的加速度数据和陀螺仪数据，通过检测设备上的路面三维采集模块采集路面的三维深度数据，获得路面三维矩阵数据A
i
；
[0027]其中a
ij
为相对某一路面参考点的路面深度数据；
[0028]S2、将路面三维矩阵数据A
i
进行滤波与均值处理处理获得向量V，运用最小二乘法求列向量V的线性拟合向量V1；通过平移向量V1得到向量V2，且向量V2的起点位于原点，进而通过向量V2均值得到路面三维矩阵数据的深度代表值z
i
；
[0029]其中起点位于原点即
[0030]滤波与均值处理为：将路面三维矩阵数据A
i
通过滤波处理和均值计算求向量V；或者对路面三维矩阵数据A
i
进行二维均值、或高斯滤波去除噪音点，再每行求均值得到列向量V；或者对路面三维矩阵数据A
i
先每行求均值后进行移动均值滤波得到列向量V。
[0031]S3、通过深度代表值z
i
运用迭代法还原获得三维断面高程代表值Z
i
；其中三维断面高程代表值Z
i
与路面三维矩阵数据的深度代表值z
i
之间的关系如下：
[0032][0033]其中i
‑
round(r)>0且i
‑
round(l)>0，r为检测设备自身的纵向长度，l为检测设备到路面三维采集模块的纵向距离，round指对数字进行四舍五入取整。
[0034]将Z
i
初始值校准获得三维断面高程值Z
3d
；
[0035]S4、通过加速度计和陀螺仪数据进行互补滤波、或卡尔曼滤波获得姿态解算数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、通过检测设备上的距离测量模块采集行驶距离数据，同时采集检测设备行驶过程中的加速度数据和陀螺仪数据，通过检测设备上的路面三维采集模块采集路面的三维深度数据，获得路面三维矩阵数据A
i
；S2、将路面三维矩阵数据A
i
进行滤波与均值处理获得向量V，运用最小二乘法求列向量V的线性拟合向量V1；通过平移向量V1得到向量V2，且向量V2的起点位于原点，进而通过向量V2均值得到路面三维矩阵数据的深度代表值z
i
；S3、通过深度代表值z
i
运用迭代法还原获得三维断面高程代表值Z
i
；将Z
i
初始值校准获得三维断面高程值Z
3d
；S4、通过加速度计和陀螺仪数据进行滤波获得姿态解算数据，选取姿态解算数据中的Z轴方向数据作为Z轴断面高程值Z
imu
；S5、将Z轴断面高程值Z
imu
和三维断面高程值Z
3d
进行加权融合得到最终的综合断面高程值Z
f
；结合行驶距离数据中的路程S和综合断面高程值Z
f
计算路面坡度，其计算公式如下：坡度＝(综合断面高程值Z
f
/路程)*100％。2.根据权利要求1所述的基于路面数字全息三维检测数据的坡度检测方法，其特征在于：步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴传海，题晶，李善强，杨晓荣，王敬飞，许新权，陈志毅，姚艳茹，
申请(专利权)人：广东交科技术研发有限公司北京崇理科技有限公司，
类型：发明
国别省市：