路面平整度的時間序列模型的制作方法
【專利摘要】一種路面平整度的時間序列模型，包括自動化檢測系統(tǒng)，自動化檢測系統(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平整度，消除了路面測量過程中，檢測數(shù)據(jù)不準確，誤差大，不能得到準確的路面平整度數(shù)據(jù)問題，降低了公路的養(yǎng)護成本，提高了公路的使用壽命。
【專利說明】路面平整度的時間序列模型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及公路維護【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種路面平整度的時間序列模型。
【背景技術(shù)】
[0002]在對公路進行養(yǎng)護前期，路面平整度是公路技術(shù)狀況評定和公路養(yǎng)護分析的重要指標之一，平整度的快速、準確檢測對公路養(yǎng)護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)護成本等。
上世紀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標定方法、計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動導(dǎo)致的垂直位移，并通過世界銀行提出的算法運算出路面的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)精度較差的問題嚴重影響了公路技術(shù)狀況評定的客觀性和養(yǎng)護分析決策的可信性。

【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間序列模型。
本發(fā)明的目的是以如下方式實現(xiàn)的:一種路面平整度的時間序列模型，其特征在于:包括自動化檢測系統(tǒng)，自動化檢測系統(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。
本發(fā)明的有益效果是:時間序列模型用有限參數(shù)線性模型描述時間序列的自相關(guān)結(jié)構(gòu)，便于進行統(tǒng)計分析與數(shù)學(xué)處理?？捎行y量出路面的真實平整度，消除了路面測量過程中，檢測數(shù)據(jù)不準確，誤差大，不能得到準確的路面平整度數(shù)據(jù)問題，降低了公路的養(yǎng)護成本，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]【具體實施方式】:
一種路面平整度的時間序列模型，其特征在于:包括自動化檢測系統(tǒng)，自動化檢測系統(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。
I非標準道路時序模型
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)處理后的時序數(shù)據(jù)，通過計算該序列的自相關(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，其階次要由定階準則來確定。
1.3確定模型參數(shù)和檢驗?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)的估計值。常用的估計模型參數(shù)的方法有矩方法、最小二乘法和極大似然法。當樣本滿足正態(tài)分布且足夠長時，采用最小二乘法估計參數(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到最小條件下所得到的對未知參數(shù)的估計值。由于時序模型的譜僅依賴于有限參數(shù)——自回歸系數(shù)、滑動平均系數(shù)及輸入白噪聲的方差，因此可以通過對時序模型的譜估計轉(zhuǎn)化得到對模型參數(shù)的估計，而其中參數(shù)化的譜估計以最大熵譜估計方法為代表，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，其計算過程復(fù)雜、計算量很大。常用矩方法估計ARMA模型參數(shù)，也可用二級最小二乘法估計模型參數(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ARMA模型的輸入輸出互相關(guān)特性并進而確定其參數(shù)。
1.4進行模型適用性檢驗，時序方法中發(fā)展了一系列的準則以檢驗?zāi)Ｐ偷倪m用性，這些準則主要有:白噪聲檢驗準則，殘差平方和檢驗準則。適用性檢驗對于時序模型而言，實質(zhì)上就是模型定階，尤其對ARMA模型，可以稱這些準則為定階準則。如果模型通過了適用性檢驗則模型是正確的，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際路段測得。采用自動化檢測技術(shù)、以測距傳感器和定位傳感器為工具的多點車轍測量儀，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，進行數(shù)據(jù)處理。檢測車由16個傳感器組成，可以同時測量一個行車道斷面的16個點，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標定的相對誤差(%)
【權(quán)利要求】
1.一種路面平整度的時間序列模型，其特征在于:包括自動化檢測系統(tǒng)，自動化檢測系統(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間序列模型，其特征在于:所述的自動化檢測系統(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。
【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)