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路面三维检测系统原理及方法研究
| 论文题名： | 路面三维检测系统原理及方法研究 |
| 关键词： | 路面三维检测系统;纵断面;横断面;平整度;车辙;无损检测;路面管理系统 |
| 摘要： | 路面检测技术已经经历了从手工向自动化，从破损检测向无损检测，从低速向高速，从单个指标向多功能检测发展的过程。目前路面传统的二维检测技术已经无法满足路面管理系统、智能交通系统(ITS)和日益完善的路面评价技术发展的需要，路面三维检测技术正在成为下一代路面检测发展的方向。研究最新的路面三维检测技术不但可以满足我国日益繁重的路面质量验收和养护管理的需要，而且对于提高我国的路面评价水平和促进ITS技术的发展也有着重要的意义。 通过将路面三维实体映射到由路面里程、横断面和检测路段相对高程组成的三维路面坐标系中，可以将路面的三维检测简化为横断面检测或纵断面检测。由于检测车辆检测过程中存在振动，得到的每一个横断面有着不同的基准。通过对横断面进行线性校正，可以得到路面的车辙信息。通过在横断面检测基础上增加两路纵断面和无数个横断面的叠加，实现路面的三维重建。 真正的路面纵断面包括微观纹理、宏观纹理、大纹理、平整度、线形等多波段信息。传统的路面纵断面检测仅仅反映了路面0.5m-80m波长范围内的断面信息。本文依据路面检测技术提出了路面纵断面的三层检测模型：纹理层，平整度层和GPS层。由于每个层次具有不同的检测坐标系、不同的检测技术和检测精度，反映不同的纵断面波段，将三个层次的坐标系变换到统一的路面坐标系，通过信息融合可以实现路面纵断面的全频谱测量。为解决惯性基准中存在的最低速度限制问题，提出了基于基准传递原理的非惯性纵断面检测方法，实现了任意速度下的纵断面测量。 通过对多路传感器横断面检测原理的误差分析，得出引起车辙检测误差的主要因素包括采样点不重合引起的随机误差和传感器准确度有限造成的系统误差。当传感器个数较少时，车辙误差主要由采样点不重合引起的随机误差决定；当传感器个数较多时，车辙误差主要由位移传感器的测量误差决定。依据路面车辙的统计规律，建立了路面车辙的双余弦评价模型。计算机仿真结果表明，随着传感器数目的增加，在数量大于31后，车辙检测误差衰减缓慢，车辙的最大检测误差不超过2％。 不同于普通的反射物体，路面反射特性有时接近于镜面，有时接近于黑体，这对路用激光传感器提出了很高的要求。通过研究CCD的饱和曲线，提出了反向CCD镜像传感器的路用激光传感器结构，有效地消除了CCD饱和的影响，可以适用于各种路面测量。 依据路面纵断面全频谱检测模型、横断面误差模型和三维检测模型，应用39路激光传感器、2路基线差分GPS、1路光电编码器，组建了路面三维检测平台，得出了路面的三维重建结果。 |
| 作者： | 马荣贵 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 沙爱民 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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