[發(fā)明專利]一種車載式大波浪路形測(cè)量方法及其測(cè)量系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010117675.6
• 申請(qǐng)日: 2010-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101798793A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊殿閣;連小珉;韓毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): E01C23/01
• 分類號(hào): E01C23/01
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種路形測(cè)量方法，特別是關(guān)于一種基于慣性原理的車載式大波浪路形測(cè)量方法及其測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

針對(duì)大波浪路面，為了準(zhǔn)確獲得路面形狀，需要測(cè)得坡度上每一點(diǎn)沿縱向的標(biāo)高。所謂的標(biāo)高，指的是某一點(diǎn)到基準(zhǔn)面的豎向高度。標(biāo)高是確定地面點(diǎn)位置的要素之一。目前，測(cè)量標(biāo)高最常用的方法為水準(zhǔn)測(cè)量。水準(zhǔn)測(cè)量是用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺測(cè)量地面上兩點(diǎn)之間高差的方法，是沿水準(zhǔn)路線逐點(diǎn)向前推進(jìn)的方式實(shí)施。在大地測(cè)量中，因邊線較長(zhǎng)，兩點(diǎn)之間的高差必須考慮到地球彎曲差和大氣垂直折光的作用，這就造成了測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確性。而且該方法測(cè)量過(guò)程需要幾個(gè)人合作完成，測(cè)量效率低下，無(wú)法進(jìn)行快速車載式測(cè)量。同時(shí)該方法由于人為因素，測(cè)量誤差也不容易控制。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量效率和準(zhǔn)確性較高、測(cè)量方法簡(jiǎn)單且適合車載使用進(jìn)行快速測(cè)量的車載式大波浪路形測(cè)量方法及其測(cè)量系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種車載式大波浪路形測(cè)量方法，其包括以下步驟：1)設(shè)置一包括單軸加速度計(jì)、陀螺儀、光電編碼器、單片機(jī)和車載式計(jì)算機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)；2)對(duì)單軸加速度計(jì)、陀螺儀和光電編碼器進(jìn)行標(biāo)定，將得到傳感器與實(shí)際測(cè)量值之間的比例參數(shù)輸入到車載式計(jì)算機(jī)內(nèi)；3)利用單軸加速度計(jì)測(cè)量檢測(cè)車起始狀態(tài)的俯仰角θ₀；4)利用陀螺儀作為角速度測(cè)量?jī)x，根據(jù)上述步驟3)中獲得的起始狀態(tài)的俯仰角θ₀，得到任意時(shí)刻的俯仰角θ₁；5)利用光電編碼器測(cè)量檢測(cè)車行駛過(guò)程中的任意相鄰兩時(shí)刻的行駛里程Δs；6)將所述步驟3)至步驟5)中三個(gè)傳感器測(cè)量到的數(shù)據(jù)由單片機(jī)內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，并將數(shù)據(jù)輸入到車載計(jì)算機(jī)中；7)由車載式計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)三個(gè)傳感器所測(cè)量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到在大波浪路面上任意時(shí)刻所處位置點(diǎn)的坐標(biāo)值，根據(jù)坐標(biāo)累加原理繪出相應(yīng)的路形曲線圖，由車載式計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)窗口進(jìn)行顯示出相應(yīng)路面形狀。

所述步驟3)中，所述檢測(cè)車起始狀態(tài)的所述俯仰角θ₀為：θ₀＝arcsin(g_A/g)，式中，A為所述單軸加速度計(jì)的軸；g_A為重力加速度g在A軸上的分量。

所述步驟4)中，任意時(shí)刻的所述俯仰角θ₁為；當(dāng)(t₁-t₀)足夠小時(shí)，則得到任意時(shí)刻的俯仰角θ₁為：θ₁＝θ₀+ω(t₁-t₀)，上式中，t₀為初始時(shí)刻；θ₀為起始狀態(tài)的俯仰角；t₁為任意時(shí)刻；ω為陀螺轉(zhuǎn)子的角速度。

所述步驟5)中，任意相鄰兩時(shí)刻的所述行駛里程Δs為：Δs＝e×N，式中，e為所述光電編碼器的一個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的所述檢測(cè)車步長(zhǎng)，e＝L/n，L為所述檢測(cè)車車輪的周長(zhǎng)，n為所述檢測(cè)車車輪轉(zhuǎn)一圈時(shí)，所述光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)；N為相鄰兩時(shí)刻累計(jì)的脈沖數(shù)。

所述步驟7)中，所述檢測(cè)車在大波浪路面上任意時(shí)刻所處位置點(diǎn)的所述坐標(biāo)值(x，h)為：式中，Δs為任意相鄰兩時(shí)刻的行駛里程；θ₁為任意時(shí)刻的俯仰角。

一種實(shí)現(xiàn)上述測(cè)量方法的車載式大波浪路形測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：它包括一個(gè)單軸加速度計(jì)、一個(gè)陀螺儀、一個(gè)光電編碼器、一個(gè)單片機(jī)和一臺(tái)加裝到被檢測(cè)車內(nèi)的車載式計(jì)算機(jī)；所述單軸加速度計(jì)和陀螺儀安裝在一起固定在被檢測(cè)車的底盤靠近質(zhì)心的位置；所述光電編碼器固定在被檢測(cè)車的右后車輪上；所述單片機(jī)和車載式計(jì)算機(jī)固定在被檢測(cè)車內(nèi)的工作坐椅附近；所述單軸加速度計(jì)、陀螺儀和光電編碼器并聯(lián)連接所述單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器端口，將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)所述單片機(jī)的串口送入所述車載式計(jì)算機(jī)內(nèi)，由所述車載式計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所述單片機(jī)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理。

所述單軸加速度計(jì)采用ADI公司生產(chǎn)的型號(hào)為ADXL190的單軸加速度計(jì)。

所述陀螺儀采用ADI公司生產(chǎn)的型號(hào)為ADXRS610的陀螺儀。

所述光電編碼器采用臺(tái)灣松野ES40系列的型號(hào)為SY-ES40-RB600的光電編碼器。