面向路面平整性能的智能手机加速度传感器信号分析与应用
发布时间：2022-02-23 23:56
路面平整度是路面技术状况等级评定和路面施工验收时的一个重要指标,它直接反映了行车舒适性、安全性及路面使用期限,为路面维修和养护方案的制定提供了重要依据。面对日益繁重的公路养护任务及管理信息化发展的需求,如何快速便捷的进行路面平整性能检测成为一个具有工程意义的课题。智能手机的普及及其传感器技术的发展为道路管理者提供了一种新型便捷的路面平整度数据采集方式—基于智能手机的路面状况快速采集技术。此方法具有操作便捷,成本低廉,精度准确等优点,对路面养护管理信息化的发展有着重要意义。首先,本文对路面平整度定义方法进行总结,并对多种传统路面平整度测量方法的原理及特点进行分析比较。基于以上理论基础,分析了智能手机传感器技术应用于路面平整度测量的可行性。介绍了路面平整度常用评价指标及换算关系,确定采用国际平整度指数IRI作为智能手机采集数据的评价指标。其次,本文进行基于智能手机加速度数据的路面平整度指标的提取。先采用卡尔曼滤波器对采集得到的加速度和位置信息进行滤波处理,得到能够真实反映车辆振动的加速度数据以及与地图匹配的位置信息数据。基于车辆振动模型,建立加速度与路面谱密度的函数关系。然后结合路面功率谱...
【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的及意义
1.3 国内外研究现状
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 论文组织结构
1.4.2 技术路线
第二章 路面平整度研究概况
2.1 路面平整度的定义
2.2 传统路面平整度测量仪器和方法
2.2.1 固定基准测量法
2.2.2 随动基准测量法
2.2.3 动态响应测量法
2.2.4 递推基准测量法
2.2.5 惯性基准测量法
2.2.6 角度基准测量法
2.3 智能手机平整度探测程序
2.4 路面平整度评价指标
2.4.1 直尺测定最大间隙和平整度标准差
2.4.2 国际平整度指数IRI
2.4.3 功率谱密度PSD
2.4.4 断面指数PI
2.4.5 平均评分等级MPR
2.4.6 行驶质量RN
2.4.7 常用平整度指标间的关系
2.5 本章小结
第三章 基于加速度的路面平整度指标研究
3.1 路面平整度谱分析法
3.1.1 功率谱密度估计理论
3.1.2 路面平整度功率谱密度
3.2 车辆振动模型
3.3 基于车身加速度的路面平整度指标
3.4 本章小结
第四章 加速度信号处理算法
4.1 去趋势项
4.2 卡尔曼滤波
4.2.1 卡尔曼滤波原理——递推公式
4.2.2 状态空间模型
4.2.3 卡尔曼滤波器设计
4.3 本章小结
第五章 数据采集与模型验证
5.1 数据采集
5.1.1 数据采集范围
5.1.2 数据采集内容与要求
5.2 数据匹配与分段
5.2.1 基于卡尔曼滤波地图匹配算法应用
5.3 实验结果与指标分析
5.3.1 数据稳定性分析
5.3.2 加速度指标准确性验证
5.4 本章小结
第六章 影响因素分析
6.1 路面平整度数值模拟
6.2 车辆参数影响分析
6.3 车速影响
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要研究成果
7.2 进一步的研究与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于车载多传感器的路面平整度检测方法[J]. 杜豫川,刘成龙,吴荻非,蒋盛川. 中国公路学报. 2015(06)
[2]基于路面不平度自功率谱密度函数计算国际不平度指数的研究[J]. 楼少敏,王永达,许沧粟. 公路交通科技. 2007(08)
[3]车辆导航系统中地图匹配算法的研究[J]. 张振辉,崔铁军. 地理信息世界. 2007(02)
[4]一种导航地图匹配算法[J]. 李杰,张文栋,张樨. 计算机辅助设计与图形学学报. 2007(02)
[5]路面平整度检测技术及其发展现状分析[J]. 刘宛予,张磊,谢凯,吴海艳,浦昭邦,王刚. 工业计量. 2007(01)
[6]车辆动荷系数与路面平整度的关系[J]. 黄立葵,盛灿花. 公路交通科技. 2006(03)
[7]车载地图匹配技术中GPS定位数据的研究[J]. 陈永刚,王更生,陈斌. 工业控制计算机. 2006(01)
[8]路面快速检测技术与设备研究进展及分析[J]. 李强,潘玉利. 公路交通科技. 2005(09)
[9]公路路面不平度的数值模拟方法研究[J]. 刘献栋,邓志党,高峰. 北京航空航天大学学报. 2003(09)
[10]国际平整度指数IRI作为路面平整度评价指标的研究[J]. 蔚晓丹. 公路交通科技. 1999(S1)
硕士论文
[1]桥面平整度仿真模拟及评价方法研究[D]. 贺鹏.长安大学 2011
[2]路面平整度检测系统的设计和研究[D]. 黄建强.西南交通大学 2011
[3]沥青路面平整度检测仪设计[D]. 罗丽.武汉理工大学 2007
[4]GPS车辆导航系统中地图匹配算法研究[D]. 隋心.辽宁工程技术大学 2007
[5]路面平整度特性研究[D]. 盛灿花.湖南大学 2005
本文编号：3641554
【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的及意义
1.3 国内外研究现状
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 论文组织结构
1.4.2 技术路线
第二章 路面平整度研究概况
2.1 路面平整度的定义
2.2 传统路面平整度测量仪器和方法
2.2.1 固定基准测量法
2.2.2 随动基准测量法
2.2.3 动态响应测量法
2.2.4 递推基准测量法
2.2.5 惯性基准测量法
2.2.6 角度基准测量法
2.3 智能手机平整度探测程序
2.4 路面平整度评价指标
2.4.1 直尺测定最大间隙和平整度标准差
2.4.2 国际平整度指数IRI
2.4.3 功率谱密度PSD
2.4.4 断面指数PI
2.4.5 平均评分等级MPR
2.4.6 行驶质量RN
2.4.7 常用平整度指标间的关系
2.5 本章小结
第三章 基于加速度的路面平整度指标研究
3.1 路面平整度谱分析法
3.1.1 功率谱密度估计理论
3.1.2 路面平整度功率谱密度
3.2 车辆振动模型
3.3 基于车身加速度的路面平整度指标
3.4 本章小结
第四章 加速度信号处理算法
4.1 去趋势项
4.2 卡尔曼滤波
4.2.1 卡尔曼滤波原理——递推公式
4.2.2 状态空间模型
4.2.3 卡尔曼滤波器设计
4.3 本章小结
第五章 数据采集与模型验证
5.1 数据采集
5.1.1 数据采集范围
5.1.2 数据采集内容与要求
5.2 数据匹配与分段
5.2.1 基于卡尔曼滤波地图匹配算法应用
5.3 实验结果与指标分析
5.3.1 数据稳定性分析
5.3.2 加速度指标准确性验证
5.4 本章小结
第六章 影响因素分析
6.1 路面平整度数值模拟
6.2 车辆参数影响分析
6.3 车速影响
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要研究成果
7.2 进一步的研究与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于车载多传感器的路面平整度检测方法[J]. 杜豫川,刘成龙,吴荻非,蒋盛川. 中国公路学报. 2015(06)
[2]基于路面不平度自功率谱密度函数计算国际不平度指数的研究[J]. 楼少敏,王永达,许沧粟. 公路交通科技. 2007(08)
[3]车辆导航系统中地图匹配算法的研究[J]. 张振辉,崔铁军. 地理信息世界. 2007(02)
[4]一种导航地图匹配算法[J]. 李杰,张文栋,张樨. 计算机辅助设计与图形学学报. 2007(02)
[5]路面平整度检测技术及其发展现状分析[J]. 刘宛予,张磊,谢凯,吴海艳,浦昭邦,王刚. 工业计量. 2007(01)
[6]车辆动荷系数与路面平整度的关系[J]. 黄立葵,盛灿花. 公路交通科技. 2006(03)
[7]车载地图匹配技术中GPS定位数据的研究[J]. 陈永刚,王更生,陈斌. 工业控制计算机. 2006(01)
[8]路面快速检测技术与设备研究进展及分析[J]. 李强,潘玉利. 公路交通科技. 2005(09)
[9]公路路面不平度的数值模拟方法研究[J]. 刘献栋,邓志党,高峰. 北京航空航天大学学报. 2003(09)
[10]国际平整度指数IRI作为路面平整度评价指标的研究[J]. 蔚晓丹. 公路交通科技. 1999(S1)
硕士论文
[1]桥面平整度仿真模拟及评价方法研究[D]. 贺鹏.长安大学 2011
[2]路面平整度检测系统的设计和研究[D]. 黄建强.西南交通大学 2011
[3]沥青路面平整度检测仪设计[D]. 罗丽.武汉理工大学 2007
[4]GPS车辆导航系统中地图匹配算法研究[D]. 隋心.辽宁工程技术大学 2007
[5]路面平整度特性研究[D]. 盛灿花.湖南大学 2005
本文编号：3641554
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