基于多传感器数据融合的路面平整度检测系统

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1、分类号:TN911.710710-2012124024硕士学位论文基于多传感器数据融合的路面平整度检测系统邵志超导师姓名职称宋宏勋副教授申请学位级别硕士学科专业名称信息与通信工程论文提交日期2015年6月2日论文答辩日期2015年6月9日学位授予单位长安大学TheDetectionSystemofPavementRoughnessBasedonMulti-sensorDataFusionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ShaoZhichaoSupervisor：AssociateProf.SongHongxun

2、Chang’anUniversity,Xi’an,China摘要进入21世纪以来，我国基础设施建设迅猛发展。在公路交通方面，随着大量的高速公路、国道、省道、县道以及城市和乡镇道路的里程不断增加，公路验收和养护管理的工作量也日益繁重。在公路建成验收和养护维修前，必须对道路状况进行客观、准确、快速地检测与评价，为质量管理和养护部门提供检测数据和评价结果。在公路众多评价指标中，道路路面平整度占总评价指标评分的20%左右，从而可见平整度是一项最重要的道路评价指标。因此快速准确地获取不同环境、不同路况的道路路面平整度就显得尤为重要。本文介绍了国内外平整度检测技术的发展现状，针对目前存在的问题

3、，提出了一种可同时满足检测不同波长、可慢速、变速、快速、检测系统结构尺寸小型化的道路路面平整度的检测系统。在使用路面纵断面分析平整度时，为了实现纵断面的全波段检测，本文将路面波长划分为大波长和小波长，通过信息融合处理技术，实现了路面纵断面的全波段检测。同时分析了国际平整度的波长响应，通过响应曲线可知国际平整度对检测设备的检测波长的要求。为了能慢速、变速和快速检测道路路面平整度，本文运用基于小步长的基准传递原理的非惯性纵断面检测理论检测路面纵断面小波长，在道路路面纵断面大波长检测中采用GPS高程数据和陀螺仪高程数据融合的方法，实现了大波长的精确检测。在路面纵断面小波长和大波长融合之前

4、，首先，对路面纵断面小波长进行了去除路面趋势项处理以及对多数据段拼接问题提出了信号局部基准调整的自适应方法，利用此方法得到平滑和精确的路面纵断面小波长曲线。其次，对GPS差分测量系统以及陀螺仪测量系统采用卡尔曼滤波算法，发挥各自的优点，利用此方法得到精确的路面纵断面大波长曲线。最后，将路面纵断面小波长曲线和大波长曲线进行叠加，得到路面纵断面曲线，以此来分析计算路面平整度。运用以上检测技术，搭建了软件和硬件实验平台，在室外道路上进行了低速下的平整度检测系统的重复性实验，以及与水准仪的相关性分析实验。实验结果表明，检测系统性能稳定、可靠，且具有很好的实用价值。关键词：路面检测，路面平整

5、度，激光位移传感器，GPS，陀螺仪，数据融合IAbstractInrecentyears,theinfrastructureconstructionhasreceivedfastdevelopmentinChina,especiallyinthehighwaytraffic.However,theworkloadofroadinspectionandroadmaintenancearebecomingheavyduetotheincreaseofvariouskindsofroadssuchasexpressway,nationalroads,provincialroads,cou

6、ntyroadsandcitiesandtownsetc.Beforetheinspectionandmaintenance,theroadconditionsmustbedetectedandevaluatedobjectivelyandaccuratelyinordertoprovidethetestdataandevaluationresultstotherelevantdepartment.Theroughnessofpavementaccountedforabout20%ofthetotalevaluationscoreinthemanyevaluationindexes

7、oftheroad.Soitisveryimportanttoobtaintheroughnessoftheroadunderdifferentenvironment.Firstly,thispaperintroducesthecurrentdevelopmentofroughnessdetectiontechnologyathomeandabroad.Then,accordingtotheexistingproblemsweputforwardakindofroad