公路路面抗滑性測量系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種公路路面抗滑性測量系統，包括控制裝置、定位裝置和行駛在公路路面上的車輛，其中控制裝置用于向車輛發送加速或減速信號，以使車輛在接收到加速或減速信號后，進行加速或減速并將車輪的轉動信息發送給控制裝置；定位裝置用于將車輛的位置信息發送給控制裝置；控制裝置用于根據車輛在進行加速或減速后車輛的位移以及車輪的轉動距離，確定公路路面的抗滑性。本發明通過由控制裝置控制車輛進行加速或減速，并在車輛進行加速或減速后車輪的轉動距離與車輛的位移不相同時，確定車輛在行駛過程中出現打滑，以車輛出現打滑時的加速度或減速度作為評測公路路面抗滑性的參數，可以提高抗滑性測量準確度。
【專利說明】
公路路面抗滑性測量系統
技術領域
[0001]本發明涉及公路路面性能檢測領域，尤其涉及一種公路路面抗滑性測量系統。
【背景技術】
[0002]隨著交通業的快速發展，公路路面抗滑性的好壞與人們的行車安全密切相關。為了對公路路面的抗滑性摩擦力參數進行測量，通常將車輛輪胎置于公路路面上，再對車輛輪胎施加一個拉力，當車輛被拉動的瞬間，即可獲得公路路面的靜態摩擦力。然而，目前只能對公路路面的靜態摩擦力進行測量，由于車輛在公路路面行駛時處于運動狀態，采用靜態摩擦力來反映公路路面的抗滑性，準確度不高。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種公路路面抗滑性測量系統，以解決采用靜態摩擦力來反映公路路面抗滑性時準確度較低的問題。
[0004]根據本發明實施例的第一方面，提供一種公路路面抗滑性測量系統，包括控制裝置、定位裝置和行駛在公路路面上的車輛，其中所述控制裝置用于向所述車輛發送加速或減速信號，以使所述車輛在接收到所述加速或減速信號后，進行加速或減速并將車輪的轉動信息發送給所述控制裝置；
[0005]所述定位裝置用于將所述車輛的位置信息發送給所述控制裝置；
[0006]所述控制裝置用于根據所述車輛在進行加速或減速后車輛的位移以及所述車輪的轉動距離，確定所述公路路面的抗滑性。
[0007]在一種可選的實現方式中，所述控制裝置用于所述車輛在進行加速或減速后車輛的位移與所述車輪的轉動距離不相同時，表示所述車輛出現打滑，以所述車輛出現打滑時所述加速或減速信號中包括的加速度或減速度作為所述公路路面的抗滑性參數。
[0008]在另一種可選的實現方式中，所述控制裝置用于根據所述車輛出現打滑時的加速度或減速度，計算出滑動摩擦系統，以所述滑動摩擦系數作為所述公路路面的抗滑性參數。
[0009]在另一種可選的實現方式中，所述系統還包括設置在所述公路路面上的龍門骨架以及設置在所述車輛頂部的第一掃描裝置，在所述龍門骨架的頂部內側設置有位置標簽，所述第一掃描裝置用于對所述龍門骨架頂部進行掃描，并將掃描到的第一圖像信息發送給所述控制裝置；
[0010]所述控制裝置用于根據所述第一圖像信息中第一位置標簽與預先存儲的第二圖像信息中第二位置標簽的位置關系，確定所述車輛本次通過所述龍門骨架時的第一行駛軌跡相對于預先存儲的第二行駛軌跡的偏移程度；
[0011]所述控制裝置還用于根據所述偏移程度，向所述車輛的控制系統發送控制命令，以對所述車輛的行駛軌跡進行調整。
[0012]在另一種可選的實現方式中，所述控制裝置用于在所述第一位置標簽與所述第二位置標簽相交時，將所述第一位置標簽與所述第二位置標簽之間的夾角作為所述第一行駛軌跡與所述第二行駛軌跡之間的偏移方向角;在所述第一位置標簽中心點與所述第二位置標簽中心點不重合時，將第一位置標簽中心點與第二位置標簽中心點之間的水平距離作為第一行駛軌跡與第二行駛軌跡之間的偏移距離。
[0013]在另一種可選的實現方式中，所述控制裝置用于在統計出通過所述第一位置標簽中心點的第一鉛垂線與通過所述第二位置標簽中心點的第二鉛垂線之間的像素點數量后，將所述像素點數量與單個像素點對應距離的乘積作為所述第一行駛軌跡與所述第二行駛軌跡之間的偏移距離。
[0014]在另一種可選的實現方式中，所述定位裝置包括建立在實驗室內的CORS基站，所述CORS基站用于將定位到的所述車輛的位置信息發送給所述控制裝置。
[0015]在另一種可選的實現方式中，所述定位裝置包括設置在所述車輛上的十軸傳感器，所述十軸傳感器用于將采集到的所述車輛的位置信息發送給所述控制裝置。
[0016]本發明的有益效果是:
[0017]1、本發明通過由控制裝置控制車輛進行加速或減速，并在車輛進行加速或減速后車輪的轉動距離與車輛的位移不相同時，確定車輛在行駛過程中出現打滑，由于車輛加速度或減速度對控制裝置來說是已知的，且車輛在加速或減速行駛過程中車輛處于運動狀態，因此本發明通過將車輛出現打滑時的加速度或減速度作為評測公路路面的抗滑性參數，可以提高公路路面抗滑性測量的準確度；
[0018]2、本發明通過在確定車輛出現打滑時的加速度或減速度后，計算出該公路路面的滑動摩擦系數，采用滑動摩擦系數來評測公路路面的抗滑性，可以提高公路路面抗滑性測量的準確度；
[0019]3、本發明中在公路路面上設置龍門骨架，在龍門骨架頂部內側設置位置標簽，且在車輛頂部設置第一掃描裝置，車輛在通過龍門骨架時第一掃描裝置對龍門骨架頂部進行掃描，獲得第一圖像信息并將第一圖像信息發送給控制裝置，之后控制裝置根據第一圖像信息中第一位置標簽與預先存儲的第二圖像信息中第二位置標簽的位置關系，可以確定車輛本次通過龍門骨架的第一行駛軌跡相對于預先存儲的第二行駛軌跡的偏移程度，從而對車輛通過龍門骨架時的行駛軌跡實現精確定位；另外，本發明基于車輛通過龍門骨架時精確定位的行駛軌跡，對車輛的行駛軌跡進行調節，以使車輛按照固定的軌跡行駛，由此可以進一步提高公路路面抗滑性參數的測量準確度；
[0020]4、本發明通過采用多種定位方式對車輛的位置信息進行采集，并根據優先級的高低來確定車輛的位置信息，可以提高車輛位置定位準確度，進而提高公路路面抗滑性測量準確度。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發明公路路面抗滑性測量系統的一個實施例結構圖；
[0022]圖2是本發明公路路面抗滑性測量系統的另一個實施例結構圖；
[0023]圖3是掃描圖像的一個實施例框圖；
[0024]圖4是掃描圖像的另一個實施例框圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本技術領域的人員更好地理解本發明實施例中的技術方案，并使本發明實施例的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明實施例中技術方案作進一步詳細的說明。
[0026]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“水平”、“鉛垂”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0027]參見圖1，為本發明公路路面抗滑性測量系統的一個實施例結構圖。該系統可以包括控制裝置110、定位裝置120和行駛在公路路面上的車輛130，其中控制裝置110可以向車輛130發送加速或減速信號，以使車輛130在接收到加速或減速信號后，進行加速或減速并將其車輪的轉動信息發送給控制裝置110;定位裝置120可以將車輛130的位置信息發送給控制裝置110;控制裝置110可以根據車輛130在進行加速或減速后的位移及其車輪的轉動距離，確定公路路面的抗滑性。
[0028]本實施例中，車輛130在接收到控制裝置110發送的加速或減速信號后，可以采用設置在車輛130內的旋轉編碼器將其車輪的轉動信息發送給控制裝置110。控制裝置110在接收到車輛的車輪轉動信息后，可以根據轉速與位移的計算公式X = Vot+l/2*at2或者X =(V2-Vo2)/2a，計算出車輛在進行加速或減速后車輪的轉動距離X，其中Vo表示車輛進行加速或減速時的初始轉速，t表示車輛進行加速或減速的持續時間，a表示車輛的加速度或減速度，V表示車輛進行加速或減速后的當前轉速。另外，控制裝置110在接收到定位裝置120發送的車輛130的位置信息后，可以根據車輛進行加速或減速時的初始位置以及車輛進行加速或減速后的當前位置，計算出車輛進行加速或減速后的位移。
[0029]控制裝置110在確定車輛進行加速或減速后的車輪轉動距離及車輛的位移后，可以將車輪轉動距離與車輛的位移進行比較，若兩者相同，則表示車輛行駛過程中不存在打滑，若兩者不相同(當車輪轉動距離大于車輛的位移時，表示車輛向前打滑；當車輪轉動距離小于車輛的位移時，表示車輛向后打滑)，則表示車輛行駛過程中出現打滑。由于車輛的加速或減速是由控制裝置來控制的，即車輛的加速度或減速度對控制裝置來說是已知的，因而控制裝置在確定車輛出現打滑時，可以將車輛出現打滑時車輛的加速度或減速度、以及在該加速度或減速度下車輛出現打滑時車輛的位移(即在該加速度或減速度下車輛行駛多長距離后出現打滑)作為評測公路路面的抗滑性參數。
[0030]另外，控制裝置110在確定車輛出現打滑時的加速度或減速度后，可以根據公式u=F/N = ma/N，計算出該公路路面的滑動摩擦系數u，其中F表示車輛在公路路面上的摩擦力，N表示車輛在公路路面上的正壓力，m表示車輛的質量，a表示車輛的加速度或減速度。由于滑動摩擦系數反映的是車輛在公路路面上行駛時公路路面的摩擦特性，因此本發明通過在確定車輛出現打滑時的加速度或減速度后，計算出該公路路面的滑動摩擦系數，采用滑動摩擦系數來評測公路路面的抗滑性，可以提高公路路面抗滑性測量的準確度。
[0031]由上述實施例可見，本發明通過由控制裝置控制車輛進行加速或減速，并在車輛進行加速或減速后車輪的轉動距離與車輛的位移不相同時，確定車輛在行駛過程中出現打滑，由于車輛加速度或減速度對控制裝置來說是已知的，且車輛在加速或減速行駛過程中車輛處于運動狀態，因此本發明通過將車輛出現打滑時的加速度或減速度作為評測公路路面的抗滑性參數，可以提高公路路面抗滑性測量的準確度。
[0032]參見圖2，為本發明公路路面抗滑性測量系統的另一個實施例結構圖。圖2與圖1所示公路路面抗滑性測量系統的區別在于，還包括設置在公路路面上的龍門骨架210以及設置在車輛頂部的第一掃描裝置220，在該龍門骨架210的頂部內側可以設置有位置標簽230，且傳感器130可以設置在龍門骨架210的前側。其中，該第一掃描裝置220可以對龍門骨架210的頂部進行掃描，并將掃描到的第一圖像信息發送給控制裝置110。控制裝置110在接收到第一掃描裝置220掃描到的第一圖像信息后，可以根據該第一圖像信息中第一位置標簽與預先存儲的第二圖像信息中第二位置標簽的位置關系，確定車輛130本次通過龍門骨架210時的第一行駛軌跡相對于預先存儲的第二行駛軌跡的偏移程度，該偏移程度可以包括偏移方向角和偏移距離。其中第二行駛軌跡可以為車輛第一次通過龍門骨架時的行駛軌跡，該第二圖像信息可以為車輛沿著第二行駛軌跡通過龍門骨架時，第一掃描裝置對龍門骨架進行掃描后獲得的圖像信息。
[0033]其中，當第一位置標簽與第二位置標簽相交(或者延長相交)時，控制裝置可以確定第一行駛軌跡與第二行駛軌跡之間存在偏移方向角，且該偏移方向角可以為第一位置標簽與第二位置標簽之間的夾角；當第一位置標簽中心點與第二位置標簽中心點不重合時，控制裝置可以確定第一行駛軌跡與第二行駛軌跡之間存在偏移距離，并且可以將第一位置標簽中心點與第二位置標簽中心點之間的水平距離作為第一行駛軌跡與第二行駛軌跡之間的偏移距離。在確定第一行駛軌跡與第二行駛軌跡之間的偏移距離時，控制裝置可以首先統計出通過第一位置標簽中心點的第一鉛垂線與通過第二位置標簽中心點的第二鉛垂線之間的像素點數量，然后將該像素點數量與單個像素點對應距離的乘積作為該偏移距離。
[0034]例如，兩張掃描圖像重疊后，兩個位置標簽的位置關系如圖3所示。由于第一位置標簽LI與第二位置標簽L2平行(即不相交)，且第一位置標簽LI中心點01位于第二位置標簽L2中心點02的左側(即不重合)，因而控制裝置可以確定第一行駛軌跡與第二行駛軌跡之間不存在偏移方向角，存在偏移距離。另外，控制裝置可以首先統計通過第一位置標簽LI中心點01的第一鉛垂線與通過第二位置標簽L2中心點02的第二鉛垂線之間的像素點數量，然后將統計出的像素點數量與每個像素點對應距離的乘積作為第一行駛軌跡與第二行駛軌跡的偏移距離。
[0035]又如，兩張掃描圖像重疊后，兩個位置標簽的位置關系如圖4所示。由于第一位置標簽LI與第二位置標簽L2相交，且第一位置標簽LI中心點03與第二位置標簽L2中心點04不重合，因而控制裝置可以確定第一行駛軌跡與第二行駛軌跡之間存在偏移方向角，且存在偏移距離。另外，控制裝置可以將第一位置標簽LI對稱軸與第二位置標簽L2對稱軸之間的夾角作為第一行駛軌跡與第二行駛軌跡之間的偏移方向角，并且在統計出通過第一位置標簽LI中心點03的第一鉛垂線與通過第二位置標簽L2中心點04的第二鉛垂線之間的像素點數量后，將統計出的像素點數量與每個像素點對應距離的乘積作為第一行駛軌跡與第二行駛軌跡的偏移距離。
[0036]若龍門骨架上只設置有一個位置標簽，則車輛頂部的第一掃描裝置有可能無法掃描到龍門骨架上的位置標簽。為了保證車輛頂部的第一掃描裝置在每次通過龍門骨架時都可以掃描到位置標簽，從而提高行駛軌跡定位的準確度，位置標簽可以連續設置在龍門骨架上，形成位置標簽尺，且車輛頂部第一掃描裝置的掃描范圍可以大于或者等于兩個位置標簽的長度。
[0037]針對這種情況，控制裝置在接收到第一掃描裝置掃描到的第一圖像信息后，可以將該第一圖像信息中的各個位置標簽分別與預先存儲的第二圖像信息中的位置標簽進行比較，若第一圖像信息和第二圖像信息中存在相同的位置標簽，則將第一圖像信息中一個相同的位置標簽作為第一位置標簽，將第二圖像信息中與該第一位置標簽相同的位置標簽作為第二位置標簽，并根據第一位置標簽與第二位置標簽的位置關系，確定第一行駛軌跡相對于第二行駛軌跡的偏移程度，該偏移程度可以包括偏移方向角和偏移距離。其中，偏移方向角和偏移距離可以按照上述相同的方法確定。
[0038]綜上，控制裝置110在確定車輛本次通過龍門骨架時的第一行駛軌跡相對于預先存儲的第二行駛軌跡的偏移程度后，可以根據該偏移程度信息，向車輛130的控制系統發送控制命令，以對車輛130的行駛軌跡進行調整。例如，當第一行駛軌跡與第二行駛軌跡平行且向左偏移，則控制裝置可以向車輛的控制系統發送向右偏移行駛的調節命令，車輛的控制系統在接收到向右偏移行駛的調節命令后，可以控制車輛向右偏移行駛，以使該第一行駛軌跡與該第二行駛軌跡重合。
[0039]本發明中在公路路面上設置龍門骨架，在龍門骨架頂部內側設置位置標簽，且在車輛頂部設置第一掃描裝置，車輛在通過龍門骨架時第一掃描裝置對龍門骨架頂部進行掃描，獲得第一圖像信息并將第一圖像信息發送給控制裝置，之后控制裝置根據第一圖像信息中第一位置標簽與預先存儲的第二圖像信息中第二位置標簽的位置關系，可以確定車輛本次通過龍門骨架的第一行駛軌跡相對于預先存儲的第二行駛軌跡的偏移程度，從而對車輛通過龍門骨架時的行駛軌跡實現精確定位。另外，本發明基于車輛通過龍門骨架時精確定位的行駛軌跡，對車輛的行駛軌跡進行調節，以使車輛按照固定的軌跡行駛，由此可以進一步提高公路路面抗滑性參數的測量準確度。
[0040]由上述實施例可見，本發明通過由控制裝置控制車輛進行加速或減速，并在車輛進行加速或減速后車輪的轉動距離與車輛的位移不相同時，確定車輛在行駛過程中出現打滑，由于車輛加速度或減速度對控制裝置來說是已知的，且車輛在加速或減速行駛過程中車輛處于運動狀態，因此本發明通過將車輛出現打滑時的加速度或減速度作為評測公路路面的抗滑性參數，可以提高公路路面抗滑性測量的準確度。
[0041]在圖1和圖2中所示公路路面抗滑性測量系統中，定位裝置可以采用以下至少一種方式來確定車輛的位置信息。
[0042]第一種方式中，該定位裝置可以包括多個⑶RS基站(Continuously OperatingReference Stat1ns，連續運行衛星定位服務綜合系統)，該CORS基站建立在實驗室內，用于對車輛的位置信息進行定位，并將定位到的車輛的位置信息發送給控制裝置。目前，在實驗室內對公路路面的抗滑性參數進行測量時，由于實驗室屬于一個密閉空間，與外界的通信環境較差，如果采用車輛原有的GPS導航系統，則可能存在車輛定位準確度較低的問題。本發明通過在實驗室內設置多個CORS基站，可以提高車輛的定位準確度。由于采用現有的基于CORS技術的定位方法即可實現車輛定位，因而在此不再對采用定位裝置進行車輛定位的具體過程予以贅述。
[0043]第二種方式中，該定位裝置可以包括設置在車輛中的十軸傳感器，該十軸傳感器可以將其采集到的車輛的位置信息發送給控制裝置110。由于采用現有的十軸傳感器即可實現車輛的定位，因而在此不再對采用第三定位裝置進行車輛定位的具體過程予以贅述。
[0044]控制裝置在接收到多組車輛位置信息后，可以根據預設的優先級確定車輛的位置信息。其中，預設的優先級按照由高到低的順序可以依次為第一種方式和第二種方式。本發明通過采用多種定位方式對車輛的位置信息進行采集，并根據優先級的高低來確定車輛的位置信息，可以提高車輛位置定位準確度，進而提高公路路面抗滑性測量準確度。
[0045]另外，為了降低定位裝置與控制裝置之間精確的時間同步，定位裝置與控制裝置之間可以基于PTP(Precis1n Time Protocol，精確時間協議)協議進行通信。
[0046]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0047]本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里公開的發明后，將容易想到本發明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理并包括本發明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。
[0048]應當理解的是，本發明并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發明的范圍僅由所附的權利要求來限制。
【主權項】
1.一種公路路面抗滑性測量系統，其特征在于，包括控制裝置、定位裝置和行駛在公路路面上的車輛，其中所述控制裝置用于向所述車輛發送加速或減速信號，以使所述車輛在接收到所述加速或減速信號后，進行加速或減速并將車輪的轉動信息發送給所述控制裝置； 所述定位裝置用于將所述車輛的位置信息發送給所述控制裝置； 所述控制裝置用于根據所述車輛在進行加速或減速后車輛的位移以及所述車輪的轉動距離，確定所述公路路面的抗滑性。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制裝置用于所述車輛在進行加速或減速后車輛的位移與所述車輪的轉動距離不相同時，表示所述車輛出現打滑，以所述車輛出現打滑時所述加速或減速信號中包括的加速度或減速度作為所述公路路面的抗滑性參數。3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述控制裝置用于根據所述車輛出現打滑時的加速度或減速度，計算出滑動摩擦系統，以所述滑動摩擦系數作為所述公路路面的抗滑性參數。4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括設置在所述公路路面上的龍門骨架以及設置在所述車輛頂部的第一掃描裝置，在所述龍門骨架的頂部內側設置有位置標簽，所述第一掃描裝置用于對所述龍門骨架頂部進行掃描，并將掃描到的第一圖像信息發送給所述控制裝置； 所述控制裝置用于根據所述第一圖像信息中第一位置標簽與預先存儲的第二圖像信息中第二位置標簽的位置關系，確定所述車輛本次通過所述龍門骨架時的第一行駛軌跡相對于預先存儲的第二行駛軌跡的偏移程度； 所述控制裝置還用于根據所述偏移程度，向所述車輛的控制系統發送控制命令，以對所述車輛的行駛軌跡進行調整。5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述控制裝置用于在所述第一位置標簽與所述第二位置標簽相交時，將所述第一位置標簽與所述第二位置標簽之間的夾角作為所述第一行駛軌跡與所述第二行駛軌跡之間的偏移方向角;在所述第一位置標簽中心點與所述第二位置標簽中心點不重合時，將第一位置標簽中心點與第二位置標簽中心點之間的水平距離作為第一行駛軌跡與第二行駛軌跡之間的偏移距離。6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述控制裝置用于在統計出通過所述第一位置標簽中心點的第一鉛垂線與通過所述第二位置標簽中心點的第二鉛垂線之間的像素點數量后，將所述像素點數量與單個像素點對應距離的乘積作為所述第一行駛軌跡與所述第二行駛軌跡之間的偏移距離。7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述定位裝置包括建立在實驗室內的CORS基站，所述CORS基站用于將定位到的所述車輛的位置信息發送給所述控制裝置。8.根據權利要求1或5所述的系統，其特征在于，所述定位裝置包括設置在所述車輛上的十軸傳感器，所述十軸傳感器用于將采集到的所述車輛的位置信息發送給所述控制裝置。
【文檔編號】G01N19/02GK105891106SQ201610217024
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】孔令云, 李吉雄, 朱洪洲, 嚴秋榮, 李川, 婁超, 張加洪, 余苗, 李佩珊
【申請人】重慶交通大學