专利名称：智能道路路面自动检测车的制作方法
技术领域：
本实用新型系统属于路面信息获取与处理技术领域，特别是涉及一种多传感器集成的空间数据获取系统，该系统以汽车为平台，综合利用信息时代条件下的光学、电子、计算机、CCD、网络设备等先进的传感器和设备，在车辆正常行驶状态下，通过计算机软、硬件系统实现道路路面信息获取与处理数据。
背景技术：
路面是公路的重要组成部分，其使用性能直接关系到道路为用户提供的舒适性、安全性、快捷性等服务的水平，关系到道路本身的使用寿命。因此，必须加强对路面的养护管理，确保提供可接受的服务水平。自20世纪60、70年代以来，许多国家都陆续建立了较为完善的道路养护管理系统，这些系统的建立有效地保证了养护的科学性，但普遍面临数据采集手段相对落后的问题大量的设备在使用时费时、费力、对交通影响大，有些还要破坏路面结构的完整性，而且数据的精度也难以得到保证。为此，各国针对道路检测技术开展了深入研究，并且随着计算机技术、自动化控制技术、高精度测微技术的进步，在最近的20年里有突破的进展。
我国从20世纪80年代后期开始，通过设备与技术引进和自主开发，在路面检测方面也有了巨大的发展。我国引进的产品主要有RSP、激光路面断面测试仪和路面信息摄影系统等。在引进的同时，我国的很多公路科研机构、大学也在致力与此方面的研究。
道路路面检测技术的总体趋势是由人工检测向自动化检测技术发展，由破损性检测向无损检测技术发展。在道路检测过程中，高新技术广泛应用，如高精度传感器用于路面弯沉检测，雷达技术用于路面厚度检测。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种智能道路路面自动检测车，用低廉高效的方式实现路面车辙图像的采集与存储，车辙在线实时快速检测、分析以及准确空间定位、存储。
本实用新型的进一步的目的是实现路面平整度、裂缝、破损数据的自动采集、分析与存储、管理，并建立一套路面破损管理信息系统，为公路维护、管理提供高效、高精度和化的系统。
技术方案智能道路路面自动检测车，它由汽车、控制和定位装置、检测装置组成，其特征在于车辙测量装置(5)由工业控制用计算机(18)和车辙图象采集器(19)组成，其中车辙图象采集器(19)由CCD(25)和6-10个波长为808nm的线激光器(26-33)组成。其中6-10个线激光器排成一排，固定安装在汽车尾部的横梁上，激光头向下，6-10个线激光器通过供电线路(22)通电后，在路面形成一道线激光。
如上所述的智能道路路面自动检测车，其特征在于路面破损采集装置(4)由两台工业控制用计算机(14)(16)、两台路面破损图像采集器(15)(17)组成。
如上所述的智能道路路面自动检测车，其特征在于平整度测量装置(6)由工业控制用计算机(20)和平整度测量器(21)组成，其中平整度测量器(21)由2个波长为808nm的点激光器(36-37)和2个线阵CCD(34-35)构成，由车轮记数/同步装置(13)进行同步控制。
如上所述的智能道路路面自动检测车，其特征在于控制和定位装置(2)由工业控制用计算机(11)、GPS接受处理器(12)、车轮记数/同步装置(13)组成。
系统在统一的控制软件下进行协调工作，在车辆快速行驶的过程中，实时采集各种图像数据、空间定位数据。
路面平整度/车辙检测的原理是投影一结构光在路面上，用一摄象机采集经路面调制后的结构光信息，采用高性能并行计算机对路面的影象进行处理与分析，定位出变形后的结构光条纹的位置，再运用三角测量原理恢复路面的断面信息。车辙的检测精度达到1mm，但造价却十分低廉。
路面裂缝检测是指采用高性能并行计算机对路面的影象进行实时采集处理与离线批处理智能检测、识别与分析，找出发生裂缝病害在图象上的位置及大小，在GPS空间定位的支持下，运用摄影测量原理对裂缝病害进行定位计算与定性、定量分析，包括裂缝的空间绝对位置、裂缝的类型、裂缝的宽度与长度及位置、破损的面积及位置等，并将结果存储在路面破损信息数据库中，为路面的维护状况分析提供全面的数据支持。
路面破损定位通过车载GPS与里程传感器实现。通过车载GPS与里程传感器实时获取车辆的绝对位置，通过统一的时刻标签同图像数据进行关联，从而实现监测到的破损定位。其中GPS提供绝对定位，而里程计实现辅助的相对定位。
图1，为本实用新型实施例的逻辑关系图。其中，汽车(1)、控制和定位装置(2)、网络交换机(3)、路面破损采集装置(4)、车辙测量装置(5)、平整度测量装置(6)、车载供电系统(7)、移动数据存储器(8)、数据综合处理软件系统(9)，可折叠液晶显示器(10)、工业控制用计算机(11)、GPS接受处理器(12)、车轮记数/同步装置(13)，两台工业控制用计算机(14)(16)、两台路面破损图像采集器(15)(17)，工业控制用计算机(18)、车辙图象采集器(19)、工业控制用计算机(20)、平整度测量器(21)、供电线路(22)、网络通信线路(23)、设备连接线(24)。
图2，图1中车辙图象采集器(19)的逻辑关系图。其中，CCD(25)、线激光器(26-33)。
图3，图1中平整度测量器(21)的逻辑关系图。其中，线阵CCD(34-35)、点激光器(36-37)。
图4，图1中车载供电系统(7)的逻辑关系图。其中，1KW后备式UPS(38)、汽车电源逆变器(39)、4个12V直流铅蓄电池(40-43)、直流转换模块(44-47)。
图5，是本实用新型实施例的安装示意图。
图6，是图5的俯视图。
具体实施方式
系统在统一的控制软件下进行协调工作。具体操作为开启系统电源(7)给所有设备供电，使各设备开始运转；在车辆快速行驶的过程中，控制和定位装置(2)实时获取GPS定位数据和车轮记数，并根据测量要求，通过网络交换机(3)向路面破损采集装置(4)、车辙测量装置(5)、平整度测量装置(6)发送同步测量信号，实时采集、分析并保存各种图像数据、空间定位数据；测量完成后，通过控制计算机将所有数据传输到移动存储设备上，在室内进行数据的进一步处理。
系统供电方案由48V铅蓄电池、后备式UPS、DC-DC电源等构成，负责向系统的各电气设备提供合适的电源。直流可充电电源供电，汽车对电源充电，电源经直流模块转换成5/7.5/12/14V直流给所有传感器及设备供电。
优点和积极效果本实用新型实施例是在机动车上装配全球定位系统(GPS)、图像采集系统(利用CCD)、激光测量器(LS)、里程计(Odometer)和超声波测距仪等先进的传感器和设备，在车辆以正常速度行驶时，利用光学三角测量技术，通过高速、高精度图像采集传感器和高性能并行图像处理卡采集、在线处理、分析和存储路面图像，在全球定位系统、里程计的支持下，获取路面破损、平整度等精确测量数据以及其精确空间位置，为公路维护、管理提供高效、高精度和智能化的检测系统。该系统能够对不同路面(水泥和沥青)1mm以上的裂缝识别正确率达到95％以上，路面裂缝和车辙的检测精度达到1mm，其定位精度在5m以内。该系统路面信息管理模块能对检测的破损、平整度数据以及路面图像进行查询、定位、检索和分析，为公路的维护和管理提供决策依据。
性能检测车速0～65Km/h；检测裂缝宽度1mm及以上；路面图象处理速度在线小于100ms；事后小于5s；破损检测误差小于2％；车辙检测周期小于60ms；精度小于1mm；采样间隔小于1.5m；破损空间定位精度小于5m。
权利要求1.智能道路路面自动检测车，它由汽车、控制和定位装置、检测装置组成，其特征在于车辙测量装置(5)由工业控制用计算机(18)和车辙图象采集器(19)组成，其中车辙图象采集器(19)由CCD(25)和6-10个波长为808nm的线激光器(26-33)组成，其中6-10个线激光器排成一排，固定安装在汽车尾部的横梁上，激光头垂直向下，6-10个线激光器通过供电线路(22)通电后，在路面形成一道线激光。
2.根据权利要求1所述的智能道路路面自动检测车，其特征在于路面破损采集装置(4)由两台工业控制用计算机(14)(16)、两台路面破损图像采集器(15)(17)组成。
3.根据权利要求1或2所述的智能道路路面自动检测车，其特征在于平整度测量装置(6)由工业控制用计算机(20)和平整度测量器(21)组成，其中平整度测量器(21)由2个波长为808nm的点激光器(36-37)和2个线阵CCD(34-35)构成，由车轮记数/同步装置(13)进行同步控制。
4.根据权利要求3所述的智能道路路面自动检测车，其特征在于控制和定位装置(2)由工业控制用计算机(11)、GPS接受处理器(12)、车轮记数/同步装置(13)组成。
专利摘要智能道路路面自动检测车，它由汽车、控制和定位装置、检测装置组成，其特征在于车辙测量装置(5)由工业控制用计算机(18)和车辙图象采集器(19)组成，其中车辙图象采集器(19)由CCD(25)和6－10个波长为808nm的线激光器(26－33)组成。其中6－10个线激光器排成一排，固定安装在汽车尾部的横梁上，激光头向下，6－10个线激光器通过供电线路(22)通电后，在路面形成一道线激光。车辙的检测精度达到1mm。
文档编号E01C23/01GK2658211SQ0323721
公开日2004年11月24日 申请日期2003年8月28日 优先权日2003年8月28日
发明者李清泉, 毛庆洲, 胡庆武, 李必军, 方志祥, 罗开胜, 李汉武, 耿学贤 申请人:武汉武大卓越科技有限责任公司