路面平整度检测仪及路面平整度测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及路面平整度测量技术，尤其涉及一种路面平整度检测仪及路面平整度测量方法。
【背景技术】
[0002]路面平整度(Road Surface Roughness)是指路表面纵向凹凸量的偏差值，其是评定路面质量的重要技术指标之一，它关系到行车的安全、舒适以及路面所能承受冲击力的大小和使用寿命，不平整的路表面会增大行车阻力，使车辆产生附加的振动作用，不但影响行车的速度和安全，而且还会影响驾驶的平稳和乘客的舒适程度。因此，很有必要对路面平整度进行测试并保持一定的平整度。
[0003]目前，主要用传统路面仪对路面平整度进行测量，传统路面仪包括:单轴加速度传感器、激光测距传感器和里程计数传感器。利用传统路面仪测量时，假设汽车底盘只在垂直于地面的方向上运动，具体测量方法为:利用传统路面仪的单轴加速度传感器测出垂直于地面方向上的垂直加速度，垂直加速度减去静态的重力加速度，得到传统路面仪振动的加速度，对传统路面仪振动的加速度进行二次双重积分，得到传统路面仪振动的位移量，利用激光测距传感器测出传统路面仪与待测试路面的距离，利用里程计数传感器测出传统路面仪的水平位移，用传统路面仪振动的位移量减去传统路面仪与待测试路面的距离，得到的就是传统路面仪水平位移范围内待测试路面的平整度信息。
[0004]由于利用传统路面仪测量路面平整度是在假设汽车底盘仅在垂直方向上运动进行的，但事实上汽车底盘振动不单纯是个垂直振动的过程，还带有旋转运动，因此，利用传统路面仪测量路面平整度精度时，测量精度受到汽车底盘旋转运动的影响，精度低。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种路面平整度检测仪及路面平整度测量方法，能够克服测试车辆底盘旋转运动引起的误差，提高了路面平整度检测仪的精度。
[0006]本发明提供的一种路面平整度检测仪，包括:二轴加速度传感器、激光测距传感器、里程计数传感器、陀螺仪和处理器；
[0007]所述二轴加速度传感器，用于在第t时刻时测量所述路面平整度检测仪在垂直于所述路面平整度检测仪方向上的第一加速度a_measuredy (t)和在平行于所述路面平整度检测仪方向上的第二加速度a_measuredx (t)；
[0008]所述激光测距传感器，用于测量所述路面平整度检测仪在第t时刻时与待测试路面之间的距离h(t);
[0009]所述里程计数传感器，用于测量所述路面平整度检测仪在第t时刻时的水平位移量Sx⑴；
[0010]所述陀螺仪，用于测量所述路面平整度检测仪在第t时刻时与水平路面之间的旋转角度Θ (t);
[0011]所述处理器，用于根据所述第一加速度a_measuredy⑴、所述第二加速度a_measuredx(t)、所述旋转角度Θ (t)和重力加速度g，计算所述路面平整度检测仪第t时刻时在竖直方向上的振动加速度ay(t)，还用于根据所述振动加速度ay(t)，计算所述路面平整度检测仪第t时刻时在竖直方向上振动的位移量sy (t)，还用于根据所述路面平整度检测仪与所述待测试路面之间的距离h(t)和所述路面平整度检测仪在竖直方向上振动的位移量sy (t)，获取所述水平位移量sx (t)范围内所述待测试路面的路面平整度Wy (t)。
[0012]本发明还提供了一种路面平整度测量方法，使用路面平整度检测仪测量路面平整度，其中，所述路面平整度检测仪固定安装在测试车辆上，其特征在于，所述路面平整度测量方法，包括:
[0013]在第t时刻时，测量所述路面平整度检测仪在垂直于所述路面平整度检测仪方向上的第一加速度a_measuredy (t)和在平行于所述路面平整度检测仪方向上的第二加速度a_measuredx (t)；
[0014]测量所述路面平整度检测仪在第t时刻时与待测试路面之间的距离h(t);
[0015]测量所述路面平整度检测仪在所述待测试路面上移动的位移，得到第t时刻时所述路面平整度检测仪的水平位移量Sx (t);
[0016]测量所述路面平整度检测仪在第t时刻时与水平路面之间的旋转角度Θ⑴；
[0017]根据所述第一加速度a_measuredy (t)、所述第二加速度a_measuredx (t)、所述旋转角度Θ (t)和重力加速度g，计算所述路面平整度检测仪第t时刻时在竖直方向上的振动加速度ay (t)；
[0018]根据所述振动加速度ay (t)，计算所述路面平整度检测仪第t时刻时在竖直方向上振动的位移量sy (t)；
[0019]根据所述路面平整度检测仪与所述待测试路面之间的距离h(t)和所述路面平整度检测仪在竖直方向上振动的位移量Sy(t)，获取在所述水平位移量Sx(t)范围内所述待测试路面的路面平整度Wy (t)。
[0020]本发明提供的路面平整度检测仪及路面平整度测量方法，通过利用二轴加速度传感器测量路面平整度检测仪在垂直于路面平整度检测仪方向上的第一加速度和在平行于所述路面平整度检测仪方向上的第二加速度，利用激光测距传感器测量路面平整度检测仪与待测试路面之间的距离，利用里程计数传感器测量路面平整度检测仪的水平位移量，利用陀螺仪测量路面平整度检测仪与水平路面之间的旋转角度以及利用处理器对上述第一加速度、第二加速度、距离进行处理，准确测量了待测试路面的路面平整度，校准了由于测试车辆底盘旋转运动带来的误差，提高了路面平整度检测仪的测量精度。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本发明路面平整度检测仪实施例一的结构示意图；
[0023]图2为图1所不路面平整度检测仪测量值的不意图；
[0024]图3为本发明路面平整度检测仪实施例二的结构示意图；
[0025]图4为图3所述路面平整度检测仪中校正装置的结构示意图；
[0026]图5为本发明路面平整度测量方法实施例一的流程图；
[0027]图6为本发明路面平整度测量方法实施例二的流程图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]路面平整度(Road Surface Roughness)是指路表面纵向凹凸量的偏差值，其是评定路面质量的重要技术指标之一，主要反映路面纵断面剖面曲线的平整性。当路面纵断面剖面曲线相对平滑时，表示路面相对平整，或平整度相对好，反之则表示平整度相对差。
[0030]由于路面平整度直接关系到行车安全、舒适程度以及路面所能承受的冲击力大小，所以，平整度较差的路面会增大行车阻力，使车辆产生附加的振动作用，这种振动作用会造成行车颠簸，不但影响了行车的速度和安全，而且还影响了驾驶的平稳和乘客的舒适程度。进一步的，附加的振动作用还会对路面施加冲击力，从而加剧路面和车辆的损坏以及车辆轮胎的磨损，并增大油料的消耗。因此，为了减少振动冲击力，提高行车速度和增进行车的舒适性、安全性，路面应该保持一定的平整度。
[0031]现阶段，传统的路面仪能够完成路面平整度的检测。具体的，传统路面仪包括:单轴加速度传感器、激光测距传感器和里程计数传感器。利用传统路面仪测量时，仅是汽车底盘在垂直于地面方向上运动的假设下进行的，具体为:首先，利用传统路面仪的单轴加速度传感器测出垂直于地面方向上的垂直加速度，垂直加速度减去静态的重力加速度，得到传统路面仪振动的加速度，对其进行二次双重积分处理，得到传统路面仪振动的位移量；其次，利用激光测距传感器测出传统路面仪与待测试路面的距离，利用里程计数传感器测出传统路面仪的水平位移；最后，用传统路面仪振动的位移量减去传统路面仪与待测试路面的距离，得到的就是传统路面仪水平位移范围内待测试路面的平整度信息。
[0032]如果测试车辆的底盘仅在垂直于地面的方向上运动，利用上述传统路面仪可以准确的测出待测试路面的平整度信息，然而，事实上测试车辆的底盘振动并不单纯是个垂直振动的过程，其还带有一定的旋转运动，因此，传统路面仪的测量精度受到测试车辆底盘旋转运动的影响，精度低。
[0033]针对上述传统路面仪测量精度低的问题，本发明提出了一种路面平整度检测仪及路面平整度测量方法，能够解决测试车辆底盘旋转运动引起的误差，提高了路面平整度检测仪的精度。
[0034]图1为本发明路面平整度检测仪实施例一的结构示意图。图2为图1所示路面平整度检测仪测量值的示意图。如图1所示，本发明实施例一提供的路面平整度检测仪，包括:二轴加速度传感器11、激光测距传感器12、里程计数传感器13、陀螺仪14和处理器15。
[0035]二轴加速度传感器11，用于在第t时刻时测量路面平整度检测仪在垂直于该路面平整度检测仪方向上的第一加速度a_measuredy (t)和在平行于该路面