集成式多点激光路面车辙检测技术研究

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1、分类号:U4910710-2015224029专业硕士学位论文集成式多点激光路面车辙检测技术研究司永伟导师姓名职称宋宏勋副教授专业学位类别工程硕士申请学位类别硕士及领域名称交通运输工程论文提交日期2018年4月2日论文答辩日期2018年5月29日学位授予单位长安大学ResearchonIntegratedMultipointLaserPavementRuttingDetectionTechnologyAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SiYongweiSupervisor：AssociateProf.SongHo

2、ngxunChang’anUniversity,Xi’an,China摘要近些年来,我国公路交通事业快速蓬勃发展，促进了我国经济建设，加强了区域间的交流联系，特别是大量公路的建成通车对社会的发展做出了巨大的贡献。截止到2014年底，我国已是世界上高速公路运营里程最多的国家，纵横交错的高速公路网极大的方便了人们出行，同时大量的公路养护管理已经成为公路安全运行的主要工作。由于高速公路建设技术和道路材料的限制，道路路面在通车使用一定年限后会出现比如车辙、裂缝、坑槽等病害。为了实现科学、及时的道路养护管理，就需要开发出快速、精确的检测设备来满足公路运营维护的需要。路面车辙病害检

3、测是沥青路面运营维护的一项重要内容。为了满足快速、高精度的车辙检测系统小型集成化的迫切要求，需要研究开发新一代的路面车辙检测设备。本论文在已有国内外路面车辙检测技术成果的基础上，开展“集成式多点激光路面车辙检测技术”的研究，解决相关技术难点。论文主要内容如下：（1）研究国内外路面车辙检测采用的技术手段，分析超声波检测技术、激光检测技术、数字图像检测技术的特点。基于长安大学“多功能道路检测车”的技术，对线激光和多点激光路面车辙检测进行研究，分析两种检测技术之间的不同特点，开展基于激光位移传感器的模块化集成相关技术研究。然后,进行激光位移检测技术理论的分析以及构建激光三角位

4、移法结构模型，并推导出车辙深度的计算公式，为多点激光位移传感器的设计奠定基础。（2）集成式激光位移传感器硬件电路的设计。采用模块化设计：时钟驱动电路模块，由FPGA可编程逻辑器件提供时钟脉冲驱动信号；信号调理电路模块，对图像传感器输出的车辙信息进行滤波放大处理；数据采集模块，采集车辙数据信息经由以太网芯片以UDP格式打包后传输至上位机。进行集成化结构设计，满足实际安装、检测的需求。（3）分析车辙图像的采集过程，对采集到的车辙图像数据进行阈值分割、光斑中心提取等操作，求出光斑的成像中心坐标位置。对三维、二维、一维成像进行理论分析，为实验时相机的标定公式推导奠定基础。（4）

5、实验平台搭建，进行相机标定实验，分析实验数据的准确性和可能产生的误差原因并总结得出结论。关键字：高速公路、路面车辙检测、激光位移传感器、集成化、FPGAiAbstractInrecentyears,therapiddevelopmentofhighwaytransportationinChinahaspromotedoureconomicconstructionandstrengthenedregionalcommunicationandconnection,especiallytheconstructionandopeningofalargenumberofhighw

6、ayshavemadegreatcontributionstothedevelopmentofthesociety.Bytheendof2014,Chinahasbecamethecountrywiththemostmileageintheworld'shighwayoperation,thecrisscrosshighwaynetworkhasgreatlyfacilitatedpeopletotravel,atthesametime,alargenumberofhighwaymaintenancemanagementhasbecomethemainworkofhig

7、hwaysafetyoperation.Duetotherestrictionsofhighwayconstructiontechnologyandroadmaterials,roadpavementwillappeardiseasessuchasrutting,cracksandpitsafteropeningforacertainperiodoftime.Inordertorealizethescientificandtimelymanagementofroadmaintenance,itisnecessarytodevelopara