路面跳车指数计算方法、装置、设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及路面检测领域，尤其涉及一种路面跳车指数计算方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术

公路技术状况评定标准中，路面跳车指数使用针对路面纵剖面的数学模型，便于采集信号和数据分析，简化路面跳车计算与分析的难度。然而，这种模型过于简陋，参数复杂度低，不能与路面实际情况对接，无法满足汽车、路面等领域的设计、施工、检测等需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种路面跳车指数计算方法、装置、设备及计算机可读存储介质，旨在提高反应路面真实情况的准确度，路面跳车指数计算方法包括以下步骤：

将待检测路面划分为多个预设里程路段；

获取所述预设里程路段中n个单元路面对应的纵向高程；

根据所述纵向高程中的最大值和最小值计算所述待检测路面的跳车指数。

在一种实施方式中，所获取所述预设里程路段中多个单元路面对应的纵向高程的步骤包括：

将所述预设里程路段划分为n个形状为矩形的单元路面，其中，所述单元路面的对角线与水平直线成预设角度，所述n为正整数；

利用激光传感器测量所述单元路面中各个路面点对应的纵向高程，其中，所述激光传感器射出的激光与所述单元路面的对角线平行或重合。

在一种实施方式中，所述根据所述纵向高程中的最大值和最小值计算所述待检测路面的跳车指数的步骤包括：

通过比较获取n个所述单元路面的纵向高程的最大值集合{h

从所述{h

根据所述H

在一种实施方式中，所述根据所述H

计算所述H

确定所述ΔH对应的跳车程度j、跳车扣分β

将所述j、所述β

在一种实施方式中，所述计算公式为：

在一种实施方式中，所述路面跳车指数计算方法还包括步骤：

获取所述单元路面的动量等效高程差集合{Δh

从所述{Δh

根据所述Δh

在一种实施方式中，所述路面跳车指数计算方法还包括步骤：

获取所述单元路面的能量等效高程差集合{Δh

从所述{Δh

根据所述Δh

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种路面跳车指数计算装置，所述路面跳车指数计算装置包括：

划分模块，用于将待检测路面划分为多个预设里程路段；

获取模块，用于获取所述预设里程路段中n个单元路面对应的纵向高程；

计算模块，用于根据所述纵向高程中的最大值和最小值计算所述待检测路面的跳车指数。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种路面跳车指数计算设备，所述路面跳车指数计算设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的路面跳车指数计算程序，所述路面跳车指数计算程序被所述处理器执行时实现如上所述的路面跳车指数计算方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有所述路面跳车指数计算程序，所述路面跳车指数计算程序被处理器执行时实现如上所述的路面跳车指数计算方法的步骤。

本发明通过将待检测路面划分为多个预设里程路段，获取预设里程路段中n个单元路面对应的纵向高程，根据纵向高程中的最大值和最小值计算待检测路面的跳车指数，本实施首先从每个单元路面中查找纵向高程的最大值和最小值，在进一步的找到预设里程路段的纵向高程的最大值和最小值，实现了数据的分级处理，从较多的数据中获取目标数据，比起国家相关规范标准，更贴合路面实际的跳车情况，进一步提高了反应路面实际跳车情况的准确度。

附图说明

图1为实现本发明各个实施例一种设备的硬件结构示意图；

图2为本发明路面跳车指数计算方法实施例的流程示意图；

图3为本发明路面跳车检测的场景示意图；

图4为本发明实验的纵向高程差示意图；

图5为图4中重度跳车区域对应的路面三维点云灰度投影图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种路面跳车指数计算设备，参照图1，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的结构示意图。

需要说明的是，图1即可为路面跳车指数计算设备的硬件运行环境的结构示意图。本发明实施例路面跳车指数计算设备可以是PC(Personal Computer，个人电脑)，便携计算机，服务器等设备。

如图1所示，该路面跳车指数计算设备可以包括：处理器1001，例如CPU，存储器1005，用户接口1003，网络接口1004，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

在一种实施方式中，路面跳车指数计算设备还可以包括RF(Radio Frequency，射频)电路，传感器、WiFi模块等等。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的路面跳车指数计算设备结构并不构成路面跳车指数计算设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储可读存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及路面跳车指数计算程序。其中，操作系统是管理和控制路面跳车指数计算设备硬件和软件资源的程序，支持路面跳车指数计算程序以及其它软件或程序的运行。

图1所示的路面跳车指数计算设备，可用于提高反应路面真实情况的准确度，用户接口1003主要用于侦测或者输出各种信息，如输入单元路面和输出跳车指数等；网络接口1004主要用于与后台服务器交互，进行通信；处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的路面跳车指数计算程序，并执行以下操作：

将待检测路面划分为多个预设里程路段；

获取所述预设里程路段中n个单元路面对应的纵向高程；

根据所述纵向高程中的最大值和最小值计算所述待检测路面的跳车指数。

本发明通过将待检测路面划分为多个预设里程路段，获取预设里程路段中n个单元路面对应的纵向高程，根据纵向高程中的最大值和最小值计算待检测路面的跳车指数，本实施首先从每个单元路面中查找纵向高程的最大值和最小值，在进一步的找到预设里程路段的纵向高程的最大值和最小值，实现了数据的分级处理，从较多的数据中获取目标数据，比起国家相关规范标准，更贴合路面实际的跳车情况，进一步提高了反应路面实际跳车情况的准确度。

本发明移动终端具体实施方式与下述路面跳车指数计算方法各实施例基本相同，在此不再赘述。

基于上述结构，提出本发明路面跳车指数计算方法的一个实施例。

本发明提供一种路面跳车指数计算方法。

参照图2，图2为本发明路面跳车指数计算方法实施例的流程示意图。

在本实施例中，提供了路面跳车指数计算方法的实施例，需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本实施例中，路面跳车指数计算方法包括：

步骤S10，将待检测路面划分为多个预设里程路段；

待检测路面是一条公路的路面，一般的待检测路面较长，本实施例将待检测路面划分成长度相等的路段，即预设里程长度，对得到的多个预设里程路段进行分别检测，一般的，预设的里程长度为10米，则预设里程路段为10米的路段。

步骤S20，获取所述预设里程路段中n个单元路面对应的纵向高程；

本实施例再对每个预设里程路段分别检测之前，先获取预设里程路段断面的纵向高程，将预设里程路段再划分成n个单元路面，获取n个单元路面对应的纵向高程，即使获取预设里程路段的纵向高程。

在一些具体实施例中，步骤S20还包括：

步骤a，将所述预设里程路段划分为n个形状为矩形的单元路面，其中，所述单元路面的对角线与水平直线成预设角度，所述n为正整数；

步骤b，利用激光传感器测量所述单元路面中各个路面点对应的纵向高程，其中，所述激光传感器射出的激光与所述单元路面的对角线平行或重合。

通过激光传感器获取预设里程路段的点云数据，在点云数据上划分单元路面，参照图3，将预设里程路段划分成多个单元路面，单元路面的个数为n，n需要满足单元路面覆盖预设里程路段，单元路面的宽可以为10cm，那么单元路面的长为10/tanθcm，θ为单元路面的对角线与水平直线所成的角度，即预设角度，一般的预设角度为3.05°至26.56°。进一步地从激光传感器测量得到的预设里程路段的高程数据中获取每个单元路面中各个路面点的高程数据。

本实施例通过激光传感器测量单元路面的纵向高程，具体的，将激光传感器设置在预设路程路段的两边，并与水平方向成预设角度的方向放置，使得激光传感器测量的断面经过单元路面的对角线，激光传感器得到的单元路面的纵向高程，实际上是单元路面中各个路面点的纵向高程，在一些实施例中获得路面点的纵向高程的方法为：测量纵向高程的系统包括激光测距仪、激光传感器和距离传感器，分别测量激光传感器到断面方向的垂向距离、激光传感器的垂向加速度和沿断面纵向行驶的距离，然后用下面的公式计算得到单元路面中断面的高程：

Z(x)＝H(x)+∫∫

式中，x为断面的纵向距离，Z(x)为断面相对高程，H(x)为激光传感器到断面的垂向距离，A

由于测量环境的干扰(路面水渍、油渍或被测区域有异物)，采集到的断面数据可能存在少量异常噪声(零值点或局部毛刺状异常值)。对于断面零值数据，由于传感器是由面阵相机与线激光器相结合的方式构成的，相机中心处的畸变最小，采集到的路面斜断面三维数据在断面中心点附近最为稳定，本实施例利用靠近断面中心区域的非异常采样点替换异常噪声点，得到不含零值的断面数据。

面阵相机与大功率线激光器组成的路面测量系统中，存在着传感器安装角度、激光线准直度、激光光强分布不均等系统误差。这些系统误差将弱化路面感兴趣目标的特征，因此需要对传感器采集的数据通过标定文件进行校正，同时将像方数据转换成物方数据。通过下面的公式得到矫正后的纵向高程：Z(x,z)＝R(α)*H(x)+∫∫

采用激光传感器得到的断面的高程值为Z(x,z)，它是一系列被测点的集合{x

激光传感器于水平直线呈预设夹角设置，使得在延纵向10cm范围内具有相同的测量姿态的情况下得到，结合角度传感器、加速度传感器和距离传感器，获得测量基准统一的最大纵向高程差，与其他方法相比，测量方法受车辆行驶姿态的影响较小，且纵向分辨率一致性更好，同时解决了真实跳车、编码器打滑情况下，以点激光为代表的传统测量方法无法准确获取标称距离的问题。

步骤S30，根据所述纵向高程中的最大值和最小值计算所述待检测路面的跳车指数。

跳车指数(Pavement Bumping Index)是表征行车舒适性、安全性的路面技术性能指标，该指标由公路技术状况评定标准(JTG H20-2018)引入。本实施例根据每个单元路面中最大的纵向高程和最小的纵向高程确定预设里程路段的跳车情况，进一步的计算待检测路面的跳车指数。

在一些实施例中，步骤S30还包括：

步骤c，通过比较获取n个所述单元路面的纵向高程的最大值集合{h

步骤d，从所述{h

步骤e，根据所述H

首先，每个预设里程路段中单元路面的纵向高程的最大值形成一个集合{h

在一些具体的实施例中，步骤e包括：

步骤e1，计算所述H

步骤e2，确定所述ΔH对应的跳车程度j、跳车扣分β

步骤e3，将所述j、所述β

预设里程路段的最大高程差为ΔH＝H

由上表可知，当2≤ΔH＜5，预设里程路段的跳车情况为轻度跳车；当5≤ΔH＜8，预设里程路段的跳车情况为中度跳车；当ΔH≥8，预设里程路段的跳车情况为重度跳车。本实施例用j表示跳车程度，当j＝1时，跳车程度为轻度跳车；当j＝2时，跳车程度为中度跳车；当j＝3时，跳车程度为重度跳车。本实施例还根据路面扣分标准表格确定不同的跳车程度对应的跳车扣分，所述路面扣分标准表格为：

表格中β

需要说明的是，通过上述获得数据还可以计算单元路面的最大高程差，根据不同的跳车程度对应的高程差范围表格判断单元路面存在的跳车程度，将最大高程差大于或等于2的单元路面确定为病害，通过单元路面的面积的累加计算病害面积，作为路段状况的分析数据。

本实施例通过将待检测路面划分为多个预设里程路段，获取预设里程路段中n个单元路面对应的纵向高程，根据纵向高程中的最大值和最小值计算待检测路面的跳车指数，本实施首先从每个单元路面中查找纵向高程的最大值和最小值，在进一步的找到预设里程路段的纵向高程的最大值和最小值，实现了数据的分级处理，从较多的数据中获取目标数据，比起国家相关规范标准，更贴合路面实际的跳车情况，进一步提高了反应路面实际跳车情况的准确度。

在一些实施例中，路面跳车指数计算方法还可以是：

步骤f，获取所述单元路面的动量等效高程差集合{Δh

步骤g，从所述{Δh

步骤h，根据所述Δh

本实施例将动量等效高程差代替纵向高程差，首先得到每个预设里程路面中各个路面单元的动量等效高程差，得到动量等效高程差集合{Δh

动量等效指在计算范围内的累计高程差等价于单元路面的高程差产生的动量F

可替换的实施例中，路面跳车指数计算方法还可以是：

步骤i，获取所述单元路面的能量等效高程差集合{Δh

步骤j，从所述{Δh

步骤k，根据所述Δh

本实施例将能量等效高程差代替纵向高程差，首先得到每个预设里程路面中各个路面单元的能量等效高程差，得到能量等效高程差集合{Δh

能量等效指在计算范围内的累计高程差等价于单元路面高程差产生的重力势能m

本实施例提供的两种计算路面跳车指数的方法实现从不同尺度上获取数据，利用不同尺度的数据，反映不同尺度下路面的跳车情况。

实验1

本实验给出一段长度为8公里的待检测路面，该路面为双向4车道设计，使用上述的检测系统采集数据并对该路面跳车指数进行计算。检测过程如下：1)安装并标定激光传感器；2)检测系统沿该路段前进，采集路面数据，每一个车道采集一组数据。3)使用上述方法计算每一车道的跳车指数。

表3传感器系数

安装标定完成后，结构光传感器参数如表3所示。线结构光传感器每次采集输出4096像素的数据，使用专利所述方法可知，计算单元为长度10/tan15°≈37cm、宽度10cm的矩形。

根据上述所述方法，判断各个计算单元的跳车情况，计算出PB的结果如图4所示。PB反映了这个10米路面否发生跳车，以及该路段的跳车程度。

以图4中1.1Km处跳车为例，计算此处路段的ΔH(1.1Km，8.9cm)，可知ΔH(1.1Km，8.9cm)大于5cm且小于8cm，此处路段存在一处中度跳车，该区域路面三维点云灰度投影图如图5所示。计算图4中待检测路面在3.2Km和4.3Km处的ΔH(3.2Km，7.5cm)和ΔH(4.3Km，7.5cm)，可得该待检测路面在3.2Km和4.3Km分别存在一处中度跳车，所以根据计算公式

此外，本发明实施例还提出一种路面跳车指数计算装置，所述路面跳车指数计算装置包括：

划分模块，用于将待检测路面划分为多个预设里程路段；

获取模块，用于获取所述预设里程路段中n个单元路面对应的纵向高程；

计算模块，用于根据所述纵向高程中的最大值和最小值计算所述待检测路面的跳车指数。

本发明所述路面跳车指数计算装置实施方式与上述路面跳车指数计算各实施例基本相同，在此不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有路面跳车指数计算程序，所述路面跳车指数计算程序被处理器执行时实现如上所述的路面跳车指数计算方法的各个步骤。

需要说明的是，计算机可读存储介质可设置在路面跳车指数计算设备中。

本发明计算机可读存储介质具体实施方式与上述路面跳车指数计算方法各实施例基本相同，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。