路面平整度的時(shí)間序列模型的制作方法
【專利摘要】一種路面平整度的時(shí)間序列模型，包括自動(dòng)化檢測系統(tǒng)，自動(dòng)化檢測系統(tǒng)包括測距傳感器和定位傳感器，測距傳感器和定位傳感器同時(shí)通過USB接口傳輸線連接AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器連接PLC，PLC連接存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器連接顯示屏。本發(fā)明可有效測量出路面的真實(shí)平整度，消除了路面測量過程中，檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，誤差大，不能得到準(zhǔn)確的路面平整度數(shù)據(jù)問題，降低了公路的養(yǎng)護(hù)成本，提高了公路的使用壽命。
【專利說明】路面平整度的時(shí)間序列模型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及公路維護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種路面平整度的時(shí)間序列模型。
【背景技術(shù)】
[0002]在對公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)前期，路面平整度是公路技術(shù)狀況評定和公路養(yǎng)護(hù)分析的重要指標(biāo)之一，平整度的快速、準(zhǔn)確檢測對公路養(yǎng)護(hù)管理具有極其重要的意義，例如，提高公路的使用壽命，降低公路的養(yǎng)護(hù)成本等。
上世紀(jì)70年代開始，西方國家，針對路面平整度快速檢測開展了大量的研究工作，提出了一系列路面平整度快速檢測方法及相關(guān)裝置和設(shè)備，其中包括車載式顛簸累積儀。為了建立各種不同檢測設(shè)備之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，世界銀行也提出了國際平整度指數(shù)(IR1:1nternationalroughness index)、IRI標(biāo)定方法、計(jì)算過程和車載式顛簸累積設(shè)備的檢測指南。
隨著激光技術(shù)的廣泛應(yīng)用，英國、美國、丹麥、瑞典等國家的公路研究機(jī)構(gòu)相繼開發(fā)了基于激光技術(shù)的斷面類路面平整度快速檢測裝置與設(shè)備并廣泛應(yīng)用。斷面類激光平整度快速檢測設(shè)備的方法是，用車載式激光測距裝置測量載體或激光測距裝置與路面的距離，并采用加速度傳感裝置修正載體或激光測距裝置上下運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的垂直位移，并通過世界銀行提出的算法運(yùn)算出路面的IRI。此類設(shè)備的檢測條件是，車輛行駛速度大于25km/h才有效檢測，且檢測時(shí)要保持速度勻速不變。
因此，上述的檢測方法得到的檢測數(shù)據(jù)普遍存在失真問題。許多檢測部門的檢測工程師不得不在檢測過程中現(xiàn)場標(biāo)注可能失真的路段，然后通過后續(xù)的人工分析處理剔除問題數(shù)據(jù)。檢測數(shù)據(jù)精度較差的問題嚴(yán)重影響了公路技術(shù)狀況評定的客觀性和養(yǎng)護(hù)分析決策的可信性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明專利的目的在于克服上述方法中存在的不足，提供一種路面平整度的時(shí)間序列模型。
本發(fā)明的目的是以如下方式實(shí)現(xiàn)的:一種路面平整度的時(shí)間序列模型，其特征在于:包括自動(dòng)化檢測系統(tǒng)，自動(dòng)化檢測系統(tǒng)包括測距傳感器和定位傳感器，測距傳感器和定位傳感器同時(shí)通過USB接口傳輸線連接AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器連接PLC，PLC連接存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器連接顯示屏。
所述的自動(dòng)化檢測系統(tǒng)安裝在檢測車上。
所述的檢測車上設(shè)有測距傳感器和定位傳感器各8個(gè)。
本發(fā)明的有益效果是:時(shí)間序列模型用有限參數(shù)線性模型描述時(shí)間序列的自相關(guān)結(jié)構(gòu)，便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與數(shù)學(xué)處理?？捎行y量出路面的真實(shí)平整度，消除了路面測量過程中，檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，誤差大，不能得到準(zhǔn)確的路面平整度數(shù)據(jù)問題，降低了公路的養(yǎng)護(hù)成本，提聞了公路的使用壽命。[0004]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為路面聞程度圖象；
圖2為零均值化序列的自相關(guān)函數(shù)；
圖3殘差序列圖a;
圖4殘差序列圖b。
[0005]【具體實(shí)施方式】:
一種路面平整度的時(shí)間序列模型，其特征在于:包括自動(dòng)化檢測系統(tǒng)，自動(dòng)化檢測系統(tǒng)包括測距傳感器和定位傳感器，測距傳感器和定位傳感器同時(shí)通過USB接口傳輸線連接AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器連接PLC，PLC連接存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器連接顯示屏。所述的自動(dòng)化檢測系統(tǒng)安裝在檢測車上。所述的檢測車上設(shè)有測距傳感器和定位傳感器各8個(gè)。
I非標(biāo)準(zhǔn)道路時(shí)序模型
已知測量道路數(shù)據(jù)序列即道路樣本{ h }且足夠長，建立模型的過程如下:
1.1對測量數(shù)據(jù)序列進(jìn)行預(yù)處理
包括剔除異常值，數(shù)據(jù)平滑化，非平穩(wěn)序列經(jīng)一次或多次差商(差分)后的平穩(wěn)化，非零均值序列的零均值化等。
1.2模型識別和定階
對于經(jīng)預(yù)處理后的時(shí)序數(shù)據(jù)，通過計(jì)算該序列的自相關(guān)函數(shù)和偏相關(guān)函數(shù)來確定
擬用模型的類型，如果序列的偏相關(guān)函數(shù)第m步后截尾，而自相關(guān)函數(shù)是拖尾的，則該序列為AR(m)序列；如果序列的自相關(guān)函數(shù)和偏相關(guān)數(shù)都是拖尾的，則可判定其為ARMA序列。對AR模型，直接可以判定其階次m而對于ARMA模型，其階次要由定階準(zhǔn)則來確定。
1.3確定模型參數(shù)和檢驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦m用性
對AR模型前已確定階次，故容易得到模型參數(shù)的估計(jì)值。常用的估計(jì)模型參數(shù)的方法有矩方法、最小二乘法和極大似然法。當(dāng)樣本滿足正態(tài)分布且足夠長時(shí)，采用最小二乘法估計(jì)參數(shù)可得到與采用極大似然法基本一致的結(jié)果，最小二乘法就是使得殘差平方和達(dá)到最小條件下所得到的對未知參數(shù)的估計(jì)值。由于時(shí)序模型的譜僅依賴于有限參數(shù)——自回歸系數(shù)、滑動(dòng)平均系數(shù)及輸入白噪聲的方差，因此可以通過對時(shí)序模型的譜估計(jì)轉(zhuǎn)化得到對模型參數(shù)的估計(jì)，而其中參數(shù)化的譜估計(jì)以最大熵譜估計(jì)方法為代表，與AR模型的線性自回歸不同，ARMA模型的回歸是非線性的，不能用最小二乘法估計(jì)出模型的參數(shù)，而需用非線性最小二乘法——泰勒級數(shù)展開線性化或廣義最小二乘法，其計(jì)算過程復(fù)雜、計(jì)算量很大。常用矩方法估計(jì)ARMA模型參數(shù)，也可用二級最小二乘法估計(jì)模型參數(shù)，即首先導(dǎo)出一足夠高階的AR模型，然后利用AR模型估計(jì)ARMA模型的輸入輸出互相關(guān)特性并進(jìn)而確定其參數(shù)。
1.4進(jìn)行模型適用性檢驗(yàn)，時(shí)序方法中發(fā)展了一系列的準(zhǔn)則以檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪m用性，這些準(zhǔn)則主要有:白噪聲檢驗(yàn)準(zhǔn)則，殘差平方和檢驗(yàn)準(zhǔn)則。適用性檢驗(yàn)對于時(shí)序模型而言，實(shí)質(zhì)上就是模型定階，尤其對ARMA模型，可以稱這些準(zhǔn)則為定階準(zhǔn)則。如果模型通過了適用性檢驗(yàn)則模型是正確的，且具有所需的模擬精度，該模型能被外推用于道路數(shù)據(jù)庫模型中。
2道路平整度實(shí)例分析
2.1數(shù)據(jù)的采集本文所用到的數(shù)據(jù)是由道路綜合檢測車對實(shí)際路段測得。采用自動(dòng)化檢測技術(shù)、以測距傳感器和定位傳感器為工具的多點(diǎn)車轍測量儀，可通過USB接口的傳輸線將采集的數(shù)據(jù)存入在檢測車上的便攜式處理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。檢測車由16個(gè)傳感器組成，可以同時(shí)測量一個(gè)行車道斷面的16個(gè)點(diǎn)，并且可以連續(xù)密集的采集路面表面的數(shù)據(jù)。經(jīng)室內(nèi)標(biāo)定，該儀器的測量相對誤差均在1%以下，如表3-1所示，完全可以滿足工程要求。
表3_1標(biāo)定的相對誤差(%)
【權(quán)利要求】
1.一種路面平整度的時(shí)間序列模型，其特征在于:包括自動(dòng)化檢測系統(tǒng)，自動(dòng)化檢測系統(tǒng)包括測距傳感器和定位傳感器，測距傳感器和定位傳感器同時(shí)通過USB接口傳輸線連接AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器連接PLC，PLC連接存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器連接顯示屏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面平整度的時(shí)間序列模型，其特征在于:所述的自動(dòng)化檢測系統(tǒng)安裝在檢測車上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的路面平整度的時(shí)間序列模型，其特征在于:所述的檢測車上設(shè)有測距傳感器和定位傳感器各8個(gè)。
【文檔編號】E01C23/01GK103669183SQ201310627006
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】王佳秋, 王葳, 王春, 劉彥惠, 杜廣環(huán), 孫秀娟, 鄧慧 申請人:黑龍江科技大學(xué)