路面平整度测量方法及惯性式检测仪的制作方法_3

文档序号:9412544阅读:来源:国知局
-1个采样点对应的该惯性式检测仪的振动加速度。
[0060] 具体地,惯性式检测仪的振动位移与振动加速度的表达式关系函数如下:
[0061] Ht) =3
[0062]t表示依据时间在某测试点进行测试的时间参数,上述HO是惯性式检测仪的振 动位移对运行时间t进行两次求导;
[0063] 对上述公式进行第一次积分运算,可以得到惯性式检测仪的振动速度与惯性式检 测仪的振动加速度的关系表达式如下:
[0064] y(t) = y(t0)+a(t-tfl)
[0065] 对上述公式进行第二次积分运算,可以得到惯性式检测仪的振动位移与惯性式检 测仪的振动加速度的关系表达式如下:
[0067] 由上述公式可见,惯性式检测仪的振动位移是该惯性式检测仪的振动加速度与时 间t变化的表达公式,但是在实际路面测量中,需要将随着时间t测量的惯性式检测仪的振 动加速度转换成依据距离采样点的惯性式检测仪的振动加速度,以方便确认路面上具体的 某一点的上平整值,具体转换公式如下:
[0068] 假设依据时间测量的各测试点对应的惯性式检测仪的振动加速度依次记为:
[0069]a(t。),aU1),…,a(tnD,a(tn),
[0070] 依据距离采样的各采样点之间的间隔是通过脉,冲形式依次记为:
[0071] dmi ( T。),dmi ( T D,…,dmi ( T m j,dmi ( T m)
[0072] 假设相邻的两个采样点分别在T k:和T k产生,其中T ki是第k-1个采样点对应 的时间,Tk是第k个采样点的对应的时间,ti是在第i个测试点进行测量的时间,那么假 设在这两个采样点对应的时间里面有L个测试点对应的时间点,具体如下:
[0073]hTkAtti+1<ti+LATk<ti+1
[0074]那么第k_l个采样点对应的惯性式检测仪的振动加速度如下:
[0076] 进一步地,可以通过采用零极点补偿的方式,可以得到在第k个采样点对应的惯 性式检测仪的振动位移与惯性式检测仪的振动加速度的状态方程:
[0078] 其中,从频域上看,将上述在第k个采样点的状态方程对应的离散系统模型进行Z 变换后可以得到如下公式:
[0082] 上述公式(1)和公式(2)进行相乘,即利用积分算子经过一次去平均再累积后得 到:
[0086] 从上述计算结果可以看出,通过两次去平均积分后,不存在单位圆上极点,因为
实质就是去除了平均值的惯性式检测仪的振动加速度,极点所在位置为 J k-] k值增加会逐渐逼近单位圆,同时也抵消了直流分量,从而保证了获得的路面平整度的稳定 性。
[0087] 进一步地,在本发明的实施例三中,惯性式检测仪将采样点对应的该惯性式检测 仪的振动加速度减去采样点之前所有采样点对应的该惯性式检测仪的振动加速度平均值 后的值作为采样点对应的目标振动加速度,包括:惯性式检测仪采用零极点补偿的方式, 通过公式= ),计算获取所述采样点对应的该惯性式检测仪的振动位 移,其中,fk是第k个采样点目标振动加速度,是第k-1个采样点对应的该惯性式检测 仪的目标振动加速度,a。= 0. 997941,b。= 0. 998970,ak是第k个采样点对应的该惯性式 检测仪的振动加速度,aki是第k-1个采样点对应的该惯性式检测仪的振动加速度。
[0088] 图2为本发明提供的路面平整度测量方法实施例三中采用IIR进行一次去平均积 分后的零极点分布图,如图2所示,具体地,同实施例二可知,实施例三采用零极点补偿的 方式,可以得到在第k个采样点的该惯性式检测仪的振动位移与惯性式检测仪的振动加速 度的状态方程:
[0089] yk=a0yn+b0(ak-ak_,)
[0090] 其中,上述在第k个采样点的状态方程可以看作是固定系数的无限冲击响应滤波 器(infiniteimpulseresponse,简称:IIR),从频域上看,上述在第k个采样点的状态方 程对应的离散系统模型进行Z变换后可以得到如下公式:
[0094] 上述公式(3)和公式(4)进行相乘,即利用积分算子经过一次去平均再累积后得 到:
[0098] 图3为本发明提供的路面平整度测量方法实施例三中计算收敛过程图,如图3所 示,具体的,与前述实施例类似,可以知道上述离散系统模型的极点一直保持在左半平面, 也就抵消了直流分量,从而保证了获得的路面平整度的稳定性。
[0099] 上述实施例二、三,通过零极点补偿的方式,通过公式使得不存在单位圆上极点或 者使极点一直保持在左半平面,从而抵消了直流分量,可以使得路面平整度值的计算更加 稳定。
[0100] 图4为本发明提供的惯性式检测仪实施例四的结构示意图,如图4所示,本实施例 的惯性式检测仪可以包括:加速度传感器11、激光测距传感器12、里程表传感器13和处理 器14,其中,
[0101] 加速度传感器11用于测量该惯性式检测仪的振动加速度。
[0102] 激光测距传感器12用于测量该惯性式检测仪距离地面的距离。
[0103] 里程表传感器13,用于测量该惯性式检测仪从起点运动到测试点之间的里程。
[0104] 处理器14,用于在里程中预设多个等间隔距离的采样点,将相邻两个采样点之间 的所有测试点获取的该惯性式检测仪的振动加速度和该惯性式检测仪距离地面的距离分 别进行求平均值处理,获取各采样点对应的该惯性式检测仪的振动加速度和该惯性式检测 仪距离地面的距离;将采样点对应的该惯性式检测仪的振动加速度减去采样点之前所有 采样点对应的该惯性式检测仪的振动加速度平均值后的值作为采样点对应的目标振动加 速度;对采样点对应的目标振动加速度进行第一次积分运算,获得采样点对应的该惯性式 检测仪的振动速度,再将采样点对应的该惯性式检测仪的振动速度减去采样点之前所有采 样点对应的该惯性式检测仪的振动速度平均值后的值作为采样点的目标振动速度,对采样 点的目标振动速度进行第二次积分运算,获得采样点对应的该惯性式检测仪的振动位移, 并将该惯性式检测仪的振动位移减去该惯性式检测仪距离地面的距离,获取采样点的平整 值;在获取预设个数的采样点的平整值之后,分析预设个数的采样点的平整值,获取待测试 路面的路面平整度。具体地,可以参照前述方法实施例,处理器14循环测试每个采样点,直 到获取预设个数的采样点的平整值之后,在分析获取路面平整度。
[0105] 本实施例的惯性式检测仪,可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案,其实 现原理和技术效果类似,此处不再赘述。
[0106] 进一步地,处理器14,还用于在将采样点对应的该惯性式检测仪的振动加速度减 去采样点之前所有采样点对应的该惯性式检测仪的振动加速度平均值后的值作为采样点 对应的目标振动加速度之前,还包括:
[0107] 计算采样点之前所有采样点对应的该惯性式检测仪的振动加速度平均值。
[0108] 进一步地,处理器14,还可以用于采用零极点补偿的方式,通过公式
计算获取采样点对应的该惯性式检测仪的振动位移, 其中,是第k个采样点对应的该惯性式检测仪的目标振动加速度,是第k_l个采样点 对应的该惯性式检测仪的目标振动加速度,ak是第k个采样点对应的该惯性式检测仪的振 动加速度,aki是第k_l个采样点对应的该惯性式检测仪的振动加速度。
[0109] 本实施例的惯性式检测仪,可以用于执行实施例二所示方法实施例的技术方案, 其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。
[0110] 进一步地,处理器14,还可以用于采用零极点补偿的方式,通过公式 ,计算获取采样点对应的该惯性式检测仪的振动位移,其中,是 第k个采样点对应的所述惯性式检测仪的目标振动加速度,是第1^-1个采样点对应的 该惯性式检测仪的目标振动加速度,a。= 0. 997941,b。= 0. 998970,ak是第k个采样点对 应的该惯性式检测仪的振动加速度,aki是第k-1个采样点对应的该惯性式检测仪的振动 加速度。
[0111] 本实施例的惯性式检测仪,可以用于执行实施例三所示方
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