【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路面检测，尤其是涉及一种路面车辙深度快速智能检测装置及检测方法。
技术介绍
1、
2、沥青路面在建成后的服役过程中，高温环境导致沥青混合料发生流动性变形、沥青混合料压密形成竖向压缩变形、车轮磨耗行成磨损变形，从而使路面轮迹带出现辙槽，在我国的标准中称此辙槽为“路面车辙深度”。路面车辙深度作为沥青路面中最常见的病害，会造成路用性能下降、降低行车舒适性、缩短路面使用寿命，还会影响行车安全。路面车辙深度作为沥青混凝土路面主要的病害之一，是反映路面服务质量的重要技术指标，也是开展路面性能评价、路面大修方案制定、路面养护管理决策的必检指标。根据我国《公路技术状况评定标准》(jtg5210-2018)，使用最大路面车辙深度和路面车辙深度影响面积作为指标对路面车辙深度进行评价。标准中规定，深度介于10mm～15mm之间的路面车辙深度为轻度路面车辙深度，深度大于15mm的路面车辙深度为重度路面车辙深度。将轻重两种严重程度的路面车辙深度长度与影响宽度0.4m的乘积之和作为路面车辙深度影响面积，其中轻度路面车辙深度影响面积权重为0.6，重度路面车辙深度影响面积权重为1。
3、路面车辙深度是表征路面车辙深度病害的主要指标，是开展路面车辙深度病害检测的主要技术指标，目前其测定方法包括人工检测法、激光检测法、三维图像建模分析法等。实际应用发现，人工法检测效率低、检测工作安全性差，已被其他技术逐渐取代。激光检测法已经形成了成熟的技术体系，但由于检测成本高、检测工作复杂，导致检测频率低，数据的处理和分析也比较繁杂。三维图
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种路面车辙深度快速智能检测装置及检测方法，利用行车过程中车辙导致的车辆行驶过程中不平衡振动进行检测。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种路面车辙深度快速智能检测装置，包括行车振动采集终端和gps天线阵列，行车振动采集终端具有硬件层、驱动层、中间层和应用层，
3、硬件层包括控制器和与分别与控制器相连接的卫星定位模块、加速度传感器模块、控制面板、sd卡座、usb接口、4g通信模块、电源模块；
4、驱动层，集合硬件设备驱动，与硬件设备进行通讯，交互数据；包括卫星定位模块串口驱动、加速度传感器串口驱动、启动停止按键驱动、sd卡驱动、usb cdc驱动、4g串口驱动；
5、中间层，实现应用层的功能，包括卫星定位模块数据解析程序、加速度传感器数据解析程序、数据采集启动停止判断程序、路面车辙深度计算及数据上传程序、fatfs文件系统、usb cdc虚拟串口上位机通信协议、4g数据远传组包与解析程序；
6、路面车辙深度计算所使用的rd计算模型为：
7、
8、式中，v代表行车速度，km/h；k1、k2、k3、k4为模型参数；azmv代表z轴向振动加速度绝对值的平均值，m/s2，azmv的计算公式如下：
9、
10、式中，i为每100米内的第i个采样点，az为z轴向振动加速度，n为每100米内的采样点数；
11、应用层包括本地sd卡数据存储与读取应用、pc端数据通信应用、数据4g远传应用。
12、优选的，本地sd卡数据存储与读取应用向路面车辙深度计算及数据上传程序、fatfs文件系统发送交互命令，路面车辙深度计算及数据上传程序向卫星定位模块数据解析程序、加速度传感器数据解析程序、数据采集自动停止判断程序发送数据交互命令，路面车辙深度计算及数据上传程序、卫星定位模块数据解析程序、加速度传感器数据解析程序、数据采集自动停止判断程序共同构成路面振动数据检测的定时任务，pc端数据通信应用向usb cdc虚拟串口上位机通信协议发送交互命令，数据4g远传应用向4g数据远传组包与解析程序发送交互命令。
13、优选的，卫星定位模块数据解析程序通过卫星定位模块串口驱动与卫星定位模块获得的定位数据交互；
14、加速度传感器数据解析程序通过加速度传感器串口驱动与加速度传感器模块获得的加速度数据交互；
15、数据采集启动停止判断程序通过启动停止按键驱动判断控制面板上启动按键、停止按键的状态，控制面板上具有启动按键、停止按键、led指示灯；
16、fatfs文件系统通过sd卡驱动与sd卡座交互，sd卡座插入sd卡；
17、usb cdc虚拟串口上位机通信协议通过usb cdc驱动与usb接口交互；
18、4g数据远传组包与解析程序通过4g串口驱动与4g通信模块交互，4g通信模块插入sim卡。
19、优选的，卫星定位模块采用rac-d1m单频高精度定位模组，具有三个天线插口，基准坐标系为wgs-84，速度精度达0.1m/s，更新速率为5hz，数据传输使用nmea0183协议，协议数字数据以ascii传输。
20、优选的，gps天线阵列包括三根gps天线，三根gps天线布置在车外并呈三角形分布，三个gps天线分别与三个天线插口相连接。
21、优选的，加速度传感器模块采用jy61p 6轴姿态角度传感器，姿态测量精度静态0.05度，动态0.1度，输出频率范围在1～100hz之间。
22、优选的，4g通信模块采用gm331无线通信模块，支持lte-fdd/lte-tdd网络数据连接通信协议，支持3gpp r9 cat1，支持volte功能和语音服务。
23、基于上述的一种路面车辙深度快速智能检测装置的种路面车辙深度快速智能检测方法，步骤如下：
24、s1、pc端参数设置：在电脑上安装行车振动采集终端的pc端测试软件，连接pc端与行车振动采集终端，pc端作为上位机通过pc端数据通信应用与行车振动采集终端进行数据通信；
25、s2、设备采样频率配置：在pc端测试软件主界面上设置采样频率，设置后将采样频率参数保存到行车振动采集终端的flash中，行车振动采集终端完成初始化后，从flash中读入相关配置参数；
26、s3、智能采集设备的安装：通过安装sd卡配置sd卡座，通过安装sim卡配置4g通信模块，并将外置的gps天线阵列与卫星定位模块相连接；
27、s4、智能检测设备的固定与供电：将行车振动采集终端固定在检测车辆上，保持车辆运行过程中行车振动采集终端与车体刚性连接，电源模块通过电源线连接外部能源为终端供电；
28、s5、路面性能智能检测：
29、a、按下启动按键，观察行车振动采集终端表面的led指示灯亮起，表示采集功能启动，行车振动采集终端进入测试状态；
30、b、终端进入正常测试状态后，从检测起点前200-300米开始启动车辆，进入检测路段，检测过程中保持车辆匀速行驶，加速度传感器模块采集车辆的x、y、z三轴振动加速度，x、y、z三轴角速度以及终端的俯仰角，采集频率位于10hz本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：包括行车振动采集终端和GPS天线阵列，行车振动采集终端具有硬件层、驱动层、中间层和应用层，
2.根据权利要求1所述的一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：本地SD卡数据存储与读取应用向路面车辙深度计算及数据上传程序、FATFS文件系统发送交互命令，路面车辙深度计算及数据上传程序向卫星定位模块数据解析程序、加速度传感器数据解析程序、数据采集自动停止判断程序发送数据交互命令，路面车辙深度计算及数据上传程序、卫星定位模块数据解析程序、加速度传感器数据解析程序、数据采集自动停止判断程序共同构成路面振动数据检测的定时任务，PC端数据通信应用向USB CDC虚拟串口上位机通信协议发送交互命令，数据4G远传应用向4G数据远传组包与解析程序发送交互命令。
3.根据权利要求2所述的一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：卫星定位模块数据解析程序通过卫星定位模块串口驱动与卫星定位模块获得的定位数据交互；
4.根据权利要求3所述的一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：卫星定位模块采用RAC-D1
5.根据权利要求4所述的一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：GPS天线阵列包括三根GPS天线，三根GPS天线布置在车外并呈三角形分布，三个GPS天线分别与三个天线插口相连接。
6.根据权利要求3所述的一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：加速度传感器模块采用JY61P 6轴姿态角度传感器，姿态测量精度静态0.05度，动态0.1度，输出频率范围为1～100Hz。
7.根据权利要求1所述的一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：4G通信模块采用GM331无线通信模块，支持LTE-FDD/LTE-TDD网络数据连接通信协议，支持3GPP R9CAT1，支持VOLTE功能和语音服务。
8.如权利要求1-7所述的一种路面车辙深度快速智能检测装置的检测方法，其特征在于：步骤如下：
9.根据权利要求8所述的一种路面车辙深度快速智能检测方法，其特征在于：S1中，PC端与行车振动采集终端通过USB连接线相连，设备采样频率配置完成后，PC端与行车振动采集终端连接或断开，连接状态下，通过USB连接线由PC端为行车振动采集终端供电；断开状态下，通过车辆点烟器的12V直流电或外接电源设备为行车振动采集终端供电。
10.根据权利要求8所述的一种路面车辙深度快速智能检测方法，其特征在于：S4中，行车振动采集终端固定在车辆主驾与副驾之间的平台位置。
...【技术特征摘要】
1.一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：包括行车振动采集终端和gps天线阵列，行车振动采集终端具有硬件层、驱动层、中间层和应用层，
2.根据权利要求1所述的一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：本地sd卡数据存储与读取应用向路面车辙深度计算及数据上传程序、fatfs文件系统发送交互命令，路面车辙深度计算及数据上传程序向卫星定位模块数据解析程序、加速度传感器数据解析程序、数据采集自动停止判断程序发送数据交互命令，路面车辙深度计算及数据上传程序、卫星定位模块数据解析程序、加速度传感器数据解析程序、数据采集自动停止判断程序共同构成路面振动数据检测的定时任务，pc端数据通信应用向usb cdc虚拟串口上位机通信协议发送交互命令，数据4g远传应用向4g数据远传组包与解析程序发送交互命令。
3.根据权利要求2所述的一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：卫星定位模块数据解析程序通过卫星定位模块串口驱动与卫星定位模块获得的定位数据交互；
4.根据权利要求3所述的一种路面车辙深度快速智能检测装置，其特征在于：卫星定位模块采用rac-d1m单频高精度定位模组，具有三个天线插口，基准坐标系为wgs-84，速度精度达0.1m/s，更新速率为5hz，数据传输使用nmea0183协议，协议数字数据以ascii传输。
5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张金喜，曹丹丹，张宇轩，郭旺达，聂磊，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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