车载道路平顺性测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种车载道路平顺性测量系统，包括单板计算机模块、惯性测量单元、距离测量传感器、数字摄像机、显示单元和供电单元，单板计算机模块由运算处理单元、通信单元和测控单元组成，惯性测量单元与通信单元连接，距离测量传感器的脉冲信号输入测控单元，测控单元输出触发拍摄的脉冲信号到数字摄像机，数字摄像机拍摄的视频数据输入到通信单元，显示单元与运算处理单元连接；供电单元向系统中其他部分供电。本实用新型专利技术不需交流电源，安装和使用方便，可实现高效、高速的道路平顺性测量和不平顺病害检测，可广泛应用于道路测量和公路安全检测领域。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及道路移动测量
，尤其涉及一种车载道路平顺性测量系统。
技术介绍
我国道路建设正处在快速发展时期，截止到2010年，我国高速公路总里程发展到 7. 4万公里，“五纵七横” 12条国道主干线提前13年全部建成，西部开发8条省际通道基本贯通。高速公路里程仅次于美国而位居世界第二。对交通道路的信息化管理也是大势所趋， 对交通道路信息的快速获取、更新也成了我们所要面对的问题。当前的道路平顺性测量主要采用人工测量和仪器设备的静态测量为主，人工测量结果精度低，静态测量效率差，无法满足高效、精确测量的要求，需要引入更科学的测量方法和系统。道路移动测量系统的基本原理是综合惯性导航技术、移动近景摄影测量等尖端技术，在机动车上装配惯性导航设备、视频图像传感器、工控计算机以及航位推算装置等精密的仪器设备，在车辆高速行进之中，通过惯性导航测量获取道路的平顺性状态，同时以近景摄影测量的方式，快速拍摄道路影像，用于检测结果的参考和测量。这些影像连同车载平台的轨迹坐标数据和姿态数据一起，按时间同步关联存储在车载计算机之中。道路移动测量具备高效率、高精度、自动化处理的优点，是学科发展前沿技术。惯性测量单元获取的数据在移动测量中主要用作LIDAR三维成像的定位定姿，在道路检测系统中该数据实际上反映了车辆在道路病害作用下的运行特征，可以通过数据分析，测量道路的平顺参数如纵坡、横坡、航向等，进而可以发现和确定由桥头跳车、道路沉降、塌陷、凸起等病害引起的纵波、横坡参数异常并进行定位。但由于目前缺少相关研究和分析软件，所以无法提取出有效信息，更无用做道路平顺性测量的应用。在知识产权方面， 国内只有针对桥头跳车等施工工艺的相关专利，还没有针对车载道路平顺性测量的相关专禾U，目前尚属空白。如上所述，现有的道路平属性测量方法无法完全满足高效、高速、动态、自动、全路段测量的要求，严重制约在道路、桥梁、路面沉降等领域的应用。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本技术的目的是提供一种车载移动道路平顺性测量装置，采用基于惯导和视频影像为核心的技术，提供完备的数据采集、处理、显示、分析解决方案，实现高精度、高速采集，实现道路平顺性指标的测量。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是车载道路平顺性测量系统，包括有单板计算机模块、惯性测量单元、距离测量传感器、数字摄像机、显示单元和供电单元；供电单元输出工作电压到单板计算机模块、惯性测量单元、距离测量传感器、数字摄像机和显示单元；所述单板计算机模块由运算处理单元、测控单元和通信单元组成，通信单元和运算处理单元连接，通信单元和测控单元连接；惯性测量单元与通信单元连接，距离测量传感器的脉冲信号输入测控单元，测控单元输出触发拍摄的脉冲信号到数字摄像机，数字摄像机拍摄的视频数据输入到通信单元，显示单元与运算处理单元连接。而且，惯性测量单元设有6自由度惯性传感器和USB接口，惯性测量单元与通信单元通过USB接口连接，6自由度惯性传感器得到的X，Y，Z方向的加速度和X，Y，Z方向的角速度信号经USB接口输入通信单元。而且，距离测量传感器安装在测量车的后轮转轴上，测控单元设有可编程数字IO 接口，距离测量传感器根据后轮轮轴转动输出的脉冲信号输入测控单元的可编程数字IO 接口。 而且，数字摄像机设有RJ45端口，通信单元设有千兆网络适配器，数字摄像机拍摄的视频数据通过RJ45端口输入到通信单元的千兆网络适配器。而且，显示单元设有LVDS显示接口，显示单元通过LVDS显示接口与运算处理单元连接。本技术具有以下优点和积极效果1)采用本技术所提供车载道路平顺性测量系统实现的测量方法先进，利用惯性测量单元测量道路平顺性是移动测量方法的创新；2) 一体化集成设计，距离测量传感器和惯性测量单元的数据通过单板计算机模块处理，接口简单，易于安装；3)采用低功耗设计，无需交流电源，可充分利用车辆自带电源系统；4)采用高精度和高动态响应模块实现，可实现60公里/小时的测量速度。5)在测量道路平顺性指标的同时，可实现基于不平顺的道路病害检测；6)结合数字摄像机，测量结果可以和图像对照，结果直观、可靠。附图说明图1是本技术实施例的结构图。具体实施方式以下结合实施例及附图对本技术作进一步说明。本技术提供的车载道路平顺性测量系统，包括有单板计算机模块1、惯性测量单元6、距离测量传感器7、数字摄像机8、显示单元5和供电单元9 ；供电单元9输出工作电压到单板计算机模块1、惯性测量单元6、距离测量传感器7、数字摄像机8和显示单元5。单板计算机模块1根据惯性测量单元6、数字摄像机8、距离测量传感器7的信号， 计算出道路的平顺性指标，并检测出道路不平顺病害，系统的测量速度可达60公里/小时。 具体实施时，单板计算机模块1可以采用工业单板计算机。工业单板计算机采用无风扇、单电源供电的一体化模块，集成有运算、存储、通信、数字IO处理、显示等功能。其中，单板计算机模块1由运算处理单元2、测控单元4和通信单元3组成。通信单元3和运算处理单元2连接，通信单元3和测控单元4连接；惯性测量单元6与通信单元 3连接，距离测量传感器7的脉冲信号输入测控单元4，测控单元4输出触发拍摄的脉冲信号到数字摄像机8，数字摄像机8拍摄的视频数据输入到通信单元3，显示单元5与运算处理单元2连接。为便于实施参考起见，本技术提供进一步技术方案惯性测量单元6设有6自由度惯性传感器和USB接口，惯性测量单元6与通信单元 3通过USB接口连接，6自由度惯性传感器得到的X，Y，Z方向的加速度和X，Y，Z方向的角速度信号经USB接口输入通信单元3。具体实施时，可以采用集成ADI的6自由度传感器， 该传感器使用MEMS陀螺，有很好的动态特性和响应速度，典型输出频率为200Hz，当行驶速度为Mkm/h时，采样间隔为7. 5cm。6自由度传感器所获测量参数通过显示单元5实时显示，实现了高性能、简单性与改进的数据接口的结合，与其它同类相比，具有更快的响应时间和更低的功耗。对于高性能平台控制与导航设备的车载系统来说，使得复杂的运动检测设计更加容易且性价比更高。该6自由度传感器可使功耗降低至少20%，启动时间提升约 10倍，偏移稳定性提高50%，并降低了影响导航精度的噪声，特别适合工业车载导航系统。 运算处理单元2根据惯性测量单元6输出的6自由度参数计算平顺性指标，包括道路横坡、 纵波、航向等，各指标用时间和行驶距离同步，绘制出随距离变化的波形，并通过显示单元5 显不。距离测量传感器7安装在测量车的后轮转轴上，测控单元4设有可编程数字IO接口(GPIO)，距离测量传感器7根据后轮轮轴转动输出高精度的脉冲信号到测控单元4的可编程数字IO接口。测量车的后轮转轴每转动一圈，输出IOM个脉冲，典型的距离测量分辨率高达2mm，完全满足道路纵坡、横坡、航向等平顺性指标的测量要求。数字摄像机8设有RJ45端口，通信单元3设有千兆网络适配器，数字摄像机8拍摄的视频数据通过RJ45端口输入到通信单元3的千兆网络适配器。数字摄像机8的采样速度为15幅/秒，当行驶速度为Mkm/h时，拍摄的影像间隔距离可达lm。数字摄像机8 的镜头采用C接圈镜头，视角为45° 60°，相机光电传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李立，余峰，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：实用新型
国别省市：