当前公开的手段涉及管理车辆行驶的系统和方法，更特别地涉及利用车辆评估道路质量的系统和方法。
背景技术：
：：露天矿利用专用车队，其专门适用于重载运输应用。这些车辆包括例如由伊利诺伊州皮奥里亚市卡特彼勒(CaterpillarofPeoria,Illinois)制造的793F、797F和MT4400DAC型号的车辆，其额定载重量为221至363公吨。这些车辆可以按照配备有控制器局域网络(CAN)系统的商业订单购买。来自重载运输车辆的数据可以在监测站广播使用。这在例如美国专利No.7,987,027中示出，该专利示出了CAN技术在矿用车辆上的使用。无线传输系统向车外监测系统提供数据下载/上传功能。无线传输系统预处理采集到的机器数据并组合数据集以减小带宽并适应于矿井常用的低频、低带宽网络类型。诸如这些的CAN系统提供了关于各种车辆部件状态的海量数据。系统读数可以包括但不限于，车辆在特定时间运行的档位；发动机排气内容物如煤烟、燃料蒸汽、一氧化碳等类似物的成分分析；跨过诸如过滤器、鼓风机等发动机部件的压差；轮胎压力；交流发电机输出；电池电压；温度，包括冷却液温度、油温、驾驶室温度、制动器温度、外部温度等类似物；制动器启动间隔；加速和减速间隔；挡风玻璃刮水器启动；道路等级；指示操作员疲劳的操纵模式；液压泵输出压力；车载燃料量和悬架支柱气体压力。这些数据的利用通常针对维护需求的分析或各个车辆的监控以保证在车辆保修期内要求的参数下运行。一般说来，该分析的进展并没有超越这些因素以促使改进的车队运行。技术实现要素：当前公开的手段通过提供可用于改善车队操作的运输车辆诊断来克服以上概述的问题并推进技术发展。特别地，此车辆诊断包括评估道路质量以推荐和/或自动化道路维护操作。根据一个实施例，一种确定道路质量的方法包括使用车辆穿行道路。当这种情况发生时，随着车辆穿行一个或多个路段，车辆的位置被追踪。随着车辆穿行道路，车辆的悬架支柱参数也与车辆位置相关联地被追踪。建立了悬架支柱参数的阈值范围以使超出阈值范围外的数值指示不良道路质量。然后确定悬架支柱参数的绝对值超过阈值的情形，作为与道路的一部分相关联的不良道路质量的指示。然后可以报告道路质量以进行道路检查和/或维护操作。在一方面，前述方法可以通过在网络系统中采用程序逻辑来实施。该系统包括具有至少一个悬架支柱的车辆。传感器与车辆悬架支柱功能性地相关联，以感测指示道路质量的悬架支柱参数。位置传感器与车辆功能性地相关联，以确定车辆在道路上的位置。安装至车辆上的车载网络功能性地配置成用于传输代表悬架支柱参数和车辆位置的输出。电信网被构建和布置用于在车载网络和中央计算位置之间通信数据。车载网络和中央计算位置设置有程序逻辑以实施该方法。在一方面，非瞬态计算机可读存储介质具有包含于其上的计算机可执行吸引物(computer-executableattractions)，所述计算机可执行吸引物在由至少一个计算机处理器执行时使处理器执行前述方法。非瞬态计算机可读存储介质可以是例如计算机硬盘、闪存棒或CD-ROM。附图说明在附图中示出了本发明的说明性和当前优选的示例性实施例，其中：图1是根据当前公开的手段用来评估道路质量的系统的一个实施例的示意图；图2示出了车载网络，其可以用以配备一个或多个图1中的车辆；图3是关于支柱压力传感器、位置传感器、收发器和车载网络的车载网络的附加细节；图4是使用悬架支柱参数数据确定道路质量的方法的一个实施例的流程图，其中图4的方法可以实施为对具有用于执行该方法的机器指令的计算机软件编程；图5示出了采矿道路，其利用根据图3中方法操作的车队进行道路质量确定；图6是图5的道路上的悬架支柱压力与位置的关系图，该图被标注以显示道路质量评估中的各种分析方面；和图7是可以被生成以示出由图3中方法产生的相对比例上的道路质量确定的热力图。具体实施方式图1示出了系统100的一个实施例，该系统100用以在通过一个或多个车辆(例如运输卡车102、104、106、108、110)获得的测量结果的基础上确定道路质量。运输卡车102-110中的每一个配备有双向无线通信链接，例如分别安装在运输卡车108、110的链接112、114。链接112、114与一个或多个无线接入点116(例如无线电塔或蓝牙分散网络)无线通信，该无线接入点116被构造和布置成从远程位置(例如露天矿或伐木作业)提供无线通信。无线接入点116向和从服务器/路由器组合118/120传送数据。路由器120通过碟形卫星天线122处理来自远程位置的分组通信，碟形卫星天线122利用通信链接124与卫星网络126通信。卫星网络126通过由一个或多个商业服务提供商建立的商业链接128通信，以获得对因特网130的访问以与路由器/服务器组合132/134通信。相应地将来自服务器134的数据提供给计算机136并存储在数据库140上。应当理解，具有关联显示器138和数据库140的计算机136可以位于中心位置，而且如下所述的关联的计算和数据存储功能可以是分布式的，如分布式数据库和/或大规模并行计算的情况。此外，网络设计可以根据本领域已知的方法而变化，以基于任何特定位置的需要来适应无限数量的硬件选择。例如，如果有可用的不同的电信网络，或如果中央计算机136位于诸如矿山的远程位置，则卫星126是不必要的。可以有任何数量的运输卡车102-110，以及计算机136可以用以监测多于一个的远程位置。运输卡车102-110在特定位置(例如利用卡车从矿山运输土质材料的矿山)形成使用的卡车车队。这些卡车中的每一个均配备有车载网络(未示出)。各个车载网络提供便于监测车辆部件的数据感测和报告功能。车载网络包括例如适用于低数据速率应用的局域互联网络(“LIN”；参见ISO9141和ISO17987)，用于中等数据速率的CAN(参见ISO11898)；以及用于安全关键应用的FlexRay(ISO17458)。运输卡车可以包含多于一个的车载网络。商业上可获得的车载网络最常采用CAN协议操作。CAN是多主串行总线标准，用于连接作为CAN节点的电子控制单元。CAN网络需要两个或多个节点进行通信。此节点可以是简单的I/O设备或具有CAN接口和复杂软件的嵌入式计算机。此节点也可以是网关，其允许标准计算机通过USB或以太端口与CAN网络上的设备进行通信。CAN已应用于监测各种应用中的传感器，包括但不限于制动传感器、车轮传感器、倾斜/滚转/偏航传感器、液位传感器(燃油、机油、液压油等)、液压缸位置传感器、卡车底盘位置传感器、铲斗/叶片/机具位置传感器、轮胎健康传感器(压力、温度、胎面等)、排气传感器(温度、氮氧化物(NOx)等)、发动机传感器(发动机转速、发动机负荷、燃油压力、增压压力等)、变速器传感器(齿轮、输入/输出速度、滑差时间等)、变矩器传感器(输入速度、输出速度、温度等)、各种其他机器参数传感器(有效载荷、支柱压力、机器速度等)以及各种驾驶室传感器(振动、点火钥匙存在/位置、座椅位置、安全带位置、门位置以及操作员控制装置的设置/位置等)。图2示出了表示在每个运输卡车102-110上的各个车辆网络的网络示意图。如图所示，网络200是控制器局域网络(“CAN”)，但在可选实施例中，其也可以是LIN、MOST、FlexRay或其他类型的车载网络。网络200是利用本领域中标准化的CAN多主架构的多主网络。每一节点，例如节点202、204、206、208、210、212，包括节点控制器和收发器，节点控制器和收发器配置为在包括CANB部件214和CANH部件216的CAN总线上接收和传输数据。正如本领域已知的那样，部件214、216在解决或仲裁数据低优先级与高优先级数据传输冲突时是有用的。节点202-212中的每一节点配置为提供特定功能。如此，节点202提供指示车辆速度的传感器输出。这可以通过诸如使用磁性传感器测量每分钟转速(rpm)来作为车轮或变速驱动桥的旋转速度来实现，该磁性传感器将在一段时间内靠近传感器的磁场接近变化的事件作为车辆速度的指示进行计数。作为评估车辆速度的可选方法，节点202可以提供指示车辆速度的输出，如在操作员的仪表盘显示器上所表示的，其中车辆速度可以由本领域已知的任何系统确定。节点204是配置为传输和接收系统100上的数据的收发器。节点206可以提供来自诸如全球定位系统(GPS)位置传感器、或其他无线定位系统(例如伪卫星系统或射频识别(RFID)系统)的输出，以将车辆位置与特定时间相关联。可选地，位置传感器可以是里程表。节点208包括可以为网络200上的任何数据传输提供时间戳的数字时钟或计时电路。节点210提供表示车辆支柱压力的输出。处理节点212可以对为了本文所描述的目的传输的数据进行过滤、定界、筛选或操作。正如本领域技术人员将会理解的，网络200不严格限制于图2示出的节点，网络200也不必具有图2示出的所有的节点。通过实例，网络200也可以包括一个或多个环境传感器(未示出)，例如包括光传感器、雨传感器、雾传感器和夜传感器，如Schofield等人的欧洲专利公开EP19980956367中所述。这些传感器可以用作CAN节点，用于感测环境中各个位置处的某些环境条件，诸如雨、雪或雾的存在。网络200上所有类型的数据可以在系统100上传输(参见图1)。处理节点212也可以功能性地连接至一个或多个显示系统(未示出)以向驾驶员显示某些信息和数据。利用基于CAN的技术监测车辆的几乎每个操作方面是可能的。图3提供了关于传感器系统300的附加信息，根据一个实施例，可以为本文描述的手段而利用传感器系统300。车辆102-110中的每一个，例如如图3所示的车辆110，可以具有如图3所示的传感器系统。车辆悬架系统302配备有多个支柱304，支柱304可以是气-液种类，例如氮-油。节点210的压力传感器位于支柱内以产生代表支柱压力的输出。压力传感器可以是例如力收集器(forcecollector)类型的传感器，诸如压阻应变仪、可变电容膜片、可变电磁膜片、压电或电位滑片。优选地，将传感器输出数字化以在车载网络200上传输。同样连接至车载网络200的是位置传感器节点206，其配置为提供车辆的位置。例如，这可以通过使用GPS或里程表读数来完成。位置和压力数据通过通信链路112在收发器节点204上传输到网络130以便于如图1上下文中描述的使用。应当理解，压力监测是监测重载运输车辆支柱状态的可选但优选的方式。例如，在卡特彼勒793F的有效前部气缸行程约为13厘米(约5.1英寸)并且后部有效行程约为10.7厘米(约4.2英寸)的情况下，作为替代方案可以监测气缸行程位置作为施加于相应汽缸的力的指示，该力与响应的汽缸压力变化相应。也可能采用位于支柱附近的加速度计以产生信号，该信号代表与响应的压力变化相应的施加的力。如本文中使用的，除非另外明确声明，“悬架支柱参数”至少包括支柱的实际压力、支柱气缸运动和指示支柱运动的加速度计读数。图4示出了实施方法400的程序逻辑，方法400确定如本文所述的供使用的道路质量。程序逻辑可以实施在诸如系统100的计算机136和/或网络200的处理节点212上。通过实例，这在包括矿山道路502的远程位置500的背景下示出，如图5所示。道路502在位置C1处的垃圾场延伸前进至位置C24处的装载点。收发器504、506、508、510、512、514、516、518、520形成可选的伪卫星系统的一部分(收发器被称为伪卫星)，此伪卫星系统提供在远程位置500处的车辆的位置追踪。伪卫星系统可以是诸如如授予Mickelson的美国专利No.6,031,487中描述的系统。当前公开的手段的系统和方法可以用于有利地“即时”确定道路质量，并和正常操作期间使用道路502的实际车辆和车辆类型一起使用。这有利地不需要破坏正常操作以便对路面进行单独的测量或评估。此外，该系统和方法可以允许基本上连续的道路质量确定。这向系统操作者提供了基本上实时的道路质量变化评估。系统操作者可以能够实时监测道路质量变化，这允许根据道路的特定部分的质量退化速度来适当地安排道路维护和维修操作。例如，道路质量的快速退化可以立即得到处理，而缓慢退化的路段可能会安排在定期安排的时间进行维修。现主要参照图4，当车辆穿行道路502时(参见图5)，方法400的第一步骤可能需要追踪402车辆102-110中的任何车辆(例如车辆110)的位置。有关这一点，应当注意到，该系统和方法可以基于单个车辆在道路502上的运动来确定道路质量。可替代地，以及在许多实施例中，基于多个车辆102-110在道路502上的运动来确定道路质量是可选但优选的。采用多个车辆允许更准确地确定道路质量。这增加了探测道路质量变化的频率，允许在实际道路使用期间基本上实时的道路质量评估和追踪。车辆102-110的定位可以通过采用如图2上下文描述的节点206的位置传感器来确定，其允许通过网络130传送位置数据至计算机136(参见图1)。位置数据可以实时传输，或者可替代地，以定期批处理模式传输。可以在基本上连续的基础上收集和/或更新车辆位置数据。然而，在大部分采矿作业中，车辆速度相对较低。例如，有时平均速度可以小于约32km/h(约20英里/小时)，即接近9m/s(约30英尺/秒)。因此，带宽可以通过更低频率的采样来保留。通过实例，在一个实施例中，车辆位置数据可以大约每秒钟更新一次。节点210的位置传感器可以是本领域已知的大范围的传感器和传感系统中的任何一种。可以采用任何类型的定位传感器，例如全球定位系统(GPS)传感器。当道路502的距离已知时，也可以使用里程表读数评估在道路502上的位置。当车辆(诸如车辆110)穿行道路502时，步骤404需要测量至少一个悬架支柱参数。当车辆穿行道路502时，计算机136(参见图1)可以利用该悬架支柱参数以确定道路502的局部质量。此悬架支柱参数可以是至少一个如图3所示的支柱304的实际压力。如以上讨论，该悬架支柱参数可选地可以是加速度计读数或支柱汽缸行程测定。感测到的测量结果指示由道路502的隆起或不平坦表面引起的悬架位移。该悬架支柱参数数据可以经网络130传输，以促进例如可以由计算机136执行的道路质量分析。该悬架支柱参数数据可以在基本上连续的基础上传输至计算机136，或传输可以以批处理模式定期进行。该悬架支柱参数数据可以与车辆位置关联406。这种数据集的关联允许计算机136确定道路质量和沿道路502的各种位置或分段。例如，在一个实施例中，车辆位置数据约每秒钟更新一次，计算机136将能以同样的间隔(即约每秒钟一次)确定道路质量。因此，在大约32km/h(大约20英里/小时或30英尺/秒)的车辆行驶速度下，计算机136可以能够大约每9米(大约30英尺)确定道路质量。当然，更慢的行驶速度允许计算机136甚至以更短的路段确定道路质量。可替代地，可以利用车载网络200的处理节点212(参见图2)完成计算。步骤402的车辆位置数据采样率可以与步骤402中的支柱压力数据采样率不同。在此情形下，有可能在网络130上广播所有这些数据，或可以在处理节点212(参见图2)上预处理数据。根据一个实施例，这种预处理可以需要例如在时间间隔上对支柱压力数据和位置数据进行平均。这些时间间隔对支柱压力数据和位置数据可以是相同的，或者时间间隔也可以是不同的。处理步骤408需要识别支柱压力数据中的局部最大值与最小值。图6通过实例示出了这种识别的分析。图表600将支柱压力作为道路502上的位置的函数进行绘制。X轴设置为距道路502起点处的米数；然而，每个位置可以与基于GPS的纬度经度相关联。曲线602的Y轴代表支柱压力读数，其可选但优选地在周期性时间间隔上进行平均。此时间间隔可以是例如5、10、15、20、25或30秒钟，其中X轴上的位置代表该时间间隔的平均位置。可替代地，可以利用另一种除平均之外的曲线平滑技术以减轻噪声和降低计算的复杂度。可以利用本领域已知的技术，例如有限差分技术，来识别局部最大值与最小值。这些局部最大值与最小值包括，例如与最大峰值608相邻的最小峰值604和与最大峰值610相邻的最小峰值606。合适的有限差分技术包括，例如第一前向差分计算、第一逆向差分或其他曲线602的局部斜率的近似，其中最大值与最小值确定为斜率近似为0处或斜率从正值转变为负值处。在一种比较类型中，可以利用相邻峰值的总幅度来评估不良道路质量。这示出为线624，其指示在相邻最大峰值610与最小峰值606之间的支柱压力的总幅度。在此比较类型中，步骤410需要设置阈值，该阈值可以通过使用在特定道路上或在特定类型的车辆上经历的幅度值来实现，该阈值确认与道路维修需求相关联。线624的总幅度可以与此阈值比较以指示不良道路质量。可替代地，所有相邻最大和最小峰值的总幅度可以以滚动方式与由对比定界符指示的不良道路质量进行比较，例如具有道路质量阈值被指示为幅度的前25％的四分位数排序。可以利用其他比较来评估不良道路质量。如图6中通过实例示出的，可以处理曲线602以提供接近支柱压力数据的中数或众数的相关性612。相关性612可以是诸如一阶最小二乘法拟合。应当理解在平均支柱压力可以在斜坡上或者车辆自动调节悬架支柱压力发生变化的情况下，相关性612可以是多阶或者多维拟合，其中多维拟合可以包括例如指示道路502的倾斜的第三坐标轴。在此示例中，步骤410随后需要通过诸如置信区间614、616的阈值界定边界曲线602，以建立阈值振幅。置信区间614、616通过本领域已知的方法来计算，并且可以基于例如与形成曲线602的数据点的统计分布的性质互补的正态分布、二项分布或三角分布。置信区间614、616的范围提供可用于评估412局部最大值和最小值(例如峰值604、606、608、610)的振幅作为道路质量的指示的阈值。举例来说，曲线602可以分割成一系列连续的位置区间，例如各自接近50米的区间618、620、622。区间618包括分别延伸至置信区间614、616下方和上方的峰值606、610。在确定414使峰值落在置信区间614、616之外的情况下，这表示不良道路质量418。该发现导致系统启动不良道路报告420，其可选地使人员检查422位于大约170-200米处的道路502的区间。然后做出是否在该区间维护426道路502的决定424。可以使用多种因素做出该决定，例如置信区间614、616外的振幅的烈度以及该烈度的增加率。反过来，峰值604、608落在置信区间614、616之间，指示良好或可接受的道路质量416。置信区间614、616可以表示为百分比，例如75％的置信度，并且可以利用来自车辆110的数据流以本领域已知的多种方法来计算。尽管这是优选的，其也是计算量相当大和不严格必须的。可替代地，如上所述的置信区间614、616可以被经验性地基于作为不良道路质量的指示的阈值振幅代替。一种评估阈值的方法是确定在实际体验中与车速降低相关联的曲线602的特性。最大值和最小值的观测振幅是否落在阈值范围之外的确定可以计算为差值，其中例如从与峰值606相关联的振幅的绝对值中减去置信区间线614的绝对值。可替代地，还可以将在步骤410中建立的阈值确定为无量纲值，该无量纲值被计算为相关性612的值与局部最大值与最小值的振幅的比率的值。可替代地，该比率可以确定为置信区间边界614、616的值和局部最大值与最小值的振幅(的比率)。可以为此目的利用本领域已知的任何比较方法。道路502的状态可选但优选地被标记416、418以报告至计算机136，计算机136提供进一步的处理428以生成如通过图7中通过实例所示的图形显示700。可以根据在沿道路502的特定位置处超过置信区间边界614、616的那些局部最大值和/或最小值的振幅，在相对的烈度等级上对值进行分类。因此，图形显示700可以称为指示道路502的道路质量状态的“热力图”。通过实例，区段702的散列或颜色可以指示道路质量差，但严重性相对较小，还不需要维修。区段704没有特殊地散列或着色，这指示了良好的道路质量。区段706特殊地散列或着色，以指示需要维修的差的道路质量。区段708特殊地散列或着色，以指示在该位置正在进行道路维护操作。作为处理步骤426的一部分，可以通过从计算机136发出的请求使在这些操作之前的后勤自动化。本领域技术人员将会理解，上述论述在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以作出非实质性的变化。因此，本发明人在此声明在需要保护本发明要求保护的全部范围时需依据等同原则的意图。当前第1页1 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