[發明專利]基于移動平臺的路面不平度非接觸測量方法及其裝置

有效

• 申請號: 202010692246.5
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111733673B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 周寧寧;龍振新;王帥;房強;張春生
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: E01C23/01
• 分類號: E01C23/01
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王雪芬

1.一種基于移動平臺的路面不平度非接觸測量裝置，其特征在于，包括：移動平臺、測距傳感器矩陣、三維攝像裝置、數據存儲單元及通訊單元、地面遙控裝置、地面數據通訊裝置、路面形狀數據處理裝置、移動平臺同步傳感器陣列、測距傳感器矩陣穩定調節器、上支架、中央鉸接件、測距傳感器矩陣支架、萬向連接器；

所述移動平臺在路面的兩側移動，實施路面形狀采集過程時候，兩個移動平臺分別放置于路面兩側；所述測距傳感器矩陣由多個獨立的測距傳感器組成，每個測距傳感器之間的橫向和縱向距離相等，測距傳感器矩陣位于兩個移動平臺中間，路面之上；所述地面數據通訊裝置用于獲得移動平臺同步傳感器陣列回傳的傳感器數據，該傳感器數據輸入給地面遙控裝置，所述地面遙控裝置用于控制移動平臺同步地并排向前移動，當兩個移動平臺是一前一后向前移動，移動平臺同步傳感器陣列檢測到其中一個移動平臺反饋信號相對另一個移動平臺有相對位移，地面遙控裝置通過地面數據通訊裝置獲得該相對位移信號，調整兩個移動平臺的相對速度，保證兩個移動平臺能夠并行前進；所述測距傳感器矩陣和移動平臺同時向前移動，所述移動平臺同步傳感器陣列位于移動平臺上面，所述數據存儲單元及通訊單元用于實時存儲測距傳感器矩陣、三維攝像裝置以及移動平臺同步傳感器陣列采集到的數據信息；所述路面形狀數據處理裝置用于對數據存儲單元及通訊單元存儲的三維攝像裝置、測距傳感器矩陣、移動平臺同步傳感器陣列的實時數據進行處理，實現路面數據比對及路面數據融合，構建路面形狀，獲得路面形狀的數字模型；所述測距傳感器矩陣穩定調節器用于調節測距傳感器矩陣平行于路面，以保證測距傳感器矩陣的發射界面與地面垂直；

兩個移動平臺分別通過一個萬向連接器與上支架連接，上支架通過中央鉸接件和兩個測距傳感器矩陣穩定調節器與測距傳感器矩陣支架連接，測距傳感器矩陣與測距傳感器矩陣支架連接，三維攝像裝置與測距傳感器矩陣支架連接。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述移動平臺為無人機，測距傳感器矩陣包括激光測距傳感器，超聲波測距傳感器。

3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，兩個移動平臺與上支架之間連接處的萬向連接器的連接方式不同，連接后，其中一個移動平臺可向前進方向擺動，另一個移動平臺可向側面擺動，這樣兩個移動平臺可分別控制測距傳感器矩陣在側向和前向的角度。

4.一種基于如權利要求1或2或3所述的裝置實現的路面不平度非接觸測量方法，其特征在于，包括以下步驟；

步驟101：地面遙控裝置控制兩個移動平臺并行前進；

步驟201：路面形狀數據處理裝置進行有效區域的確定，將三維攝像裝置獲得的三維數據與測距傳感器矩陣獲得的數據進行比對，確定測量有效范圍邊界；

步驟202，路面形狀數據處理裝置進行基于步驟201確保測距傳感器矩陣2中測距傳感器與路面保持平行；

步驟203，路面形狀數據處理裝置進行基于步驟202進行測距傳感器矩陣的多維面數據測量；多維面是指，路面本身為三維數據，由于要多次測量，每次測量的結果不同，即每次測量是一個數據面，因此形成多維面數據；

步驟204：路面形狀數據處理裝置進行基于步驟203進行測距傳感器矩陣的多維面數據和三維攝像裝置的數據的異構數據融合。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟201中，測量有效范圍邊界中的外框為測距傳感器矩陣的測量范圍，初步確定外框的邊界，然后再確定一個內框所圍區域為有效區域，舍棄外框和內框之間的區域，保證所有測量都能覆蓋到內框范圍；

假設路面是由有限點組成，每個點之間具有相對位置，每個點具有自己形狀，根據三維攝像裝置測量獲得的3D路面形狀的數據，設定內框所圍區域，作為測量參考區域，并設定參考點，用于確定測距傳感器矩陣的測量值在路面上的相對位置。