[發明專利]一種視覺技術輔助的橋梁動態稱重方法

有效

• 申請號: 201910042964.5
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109870223B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 夏燁;簡旭東;趙才榮;孫利民
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01G19/03
• 分類號: G01G19/03;G06K9/00;G06T7/73
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種視覺技術輔助的橋梁動態稱重方法，用于對車輛通過橋梁時的車重進行計算，其特征在于，包括：

步驟S1，采集所述車輛通過設有動應變傳感器以及交通監控裝置的橋梁時產生的橋梁結構動應變數據以及車輛監控視頻；

步驟S2，對所述橋梁結構動應變數據進行處理從而提取該橋梁結構動應變數據的靜態成分的峰值；

步驟S3，通過預先訓練的深度神經網絡模型對所述車輛監控視頻進行識別從而獲取所述車輛監控視頻中車輛的車輪坐標、車軸數以及車型信息；

步驟S4，將所述車輪坐標進行轉換從而獲取所述車輛在橋面上的橋面位置坐標；以及

步驟S5，根據所述靜態成分的峰值、所述橋面位置坐標以及預先標定的橋梁影響面計算獲取所述橋面上單輛以及連續多輛通過的車輛的軸重，進一步結合所述車軸數以及所述車型信息計算出所述車輛的車重，并根據所述橋面位置坐標以及對應的所述車輪坐標的識別時間計算獲取所述車輛的車速，

其中，所述步驟S5中，對單輛所述車輛通過橋梁時進行計算的軸重以及車重計算方法為：

式中，W是計算出的所述車輛的車重，S^peak是所述車輛激起的所述靜態成分的峰值，I(x,y^peak)是所述車輛的所述橋面位置坐標在所述橋梁影響面的影響量，x是所述車輛通過所述橋梁影響面的縱橋向峰值的橫橋向剖面時的橫橋向位置坐標，y^peak是由標定所述橋梁影響面時進行的影響面理論分析得到的所述橋梁影響面的縱橋向峰值剖面在橋面坐標系上的縱橋向坐標，

所述步驟S5中，對前后多輛所述車輛通過橋梁時進行計算的軸重以及車重計算方法為：

對于首輛所述車輛采用公式(6)進行計算，

對于后續的所述車輛采用公式(7)進行計算：

式中，W_rear是當前車輛的車重，是當前車輛激起的所述靜態成分的峰值，I(x_front,y_front)是前一車輛的所述橋面位置坐標在所述橋梁影響面上對應的影響量，W_front是已經計算出的前一車輛的車重，I(x_rear,y^peak)是當前車輛的所述橋面位置坐標在所述橋梁影響面上對應的影響量，x_rear是當前車輛通過所述橋梁影響面的縱橋向峰值的橫橋向剖面時的橫橋向位置坐標，y^peak是由標定所述橋梁影響面時進行的影響面理論分析得到的所述橋梁影響面的縱橋向峰值剖面在橋面坐標系上的縱橋向坐標，

所述步驟S5中的所述橋梁影響面的標定方法包括如下步驟：

標準動應變采集步驟，安排已知車重的車輛作為標定車輛，對所述標定車輛沿標準車道多次通過所述橋梁時產生的橋梁結構動應變數據作為標準動應變進行采集；

標準動應變提取步驟，對所述標準動應變進行處理獲取標準靜態成分，并提取所述標準靜態成分的波峰值與波谷值；

影響面分析步驟，對所述橋梁進行影響面理論分析從而獲取影響面形狀；

影響面標定步驟，根據所述影響面形狀以及所述標準靜態成分的波峰值與波谷值通過標定車標定所述橋梁影響面。

2.根據權利要求1所述的橋梁動態稱重方法，其特征在于：

其中，所述步驟S2還包括如下子步驟：

步驟S2-1，在所述橋梁結構動應變數據中截取由所述車輛激起的動應變信號段；

步驟S2-2，通過局部回歸算法對所述動應變信號段進行處理從而獲取所述靜態成分；

步驟S2-3，從所述靜態成分中提取所述靜態成分的峰值。

3.根據權利要求1所述的橋梁動態稱重方法，其特征在于：

其中，所述步驟S4中所述橋面的平面坐標系的描述內容包括：

式中，A、B、C、D為空間坐標系中橋面平面方程的待定參數，x、y、z為所述車輛在相機空間坐標系中的位置坐標，x’、y’為所述車輛在攝像機的成像平面上的位置坐標，f是所述攝像機的焦距，t是成像放大系數。