技術領域
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集處理技術領域，特別是涉及一種山區(qū)高速公路道路試驗信號檢測系統(tǒng)。
背景技術：
隨著經(jīng)濟的飛速全面發(fā)展，我國的高速公路建設取得了很好的成就。我國地理環(huán)境極為豐富，為了加快連接不同區(qū)域的交通道路，我國修建了很多的山區(qū)高速公路。山區(qū)高速公路道路環(huán)境復雜，事故多發(fā)，我國的科研人員經(jīng)常要做一些道路試驗，采集相關數(shù)據(jù)，在進行道路試驗數(shù)據(jù)研究諸如公路安全評價、車速特征、基于道路線形的自適應巡航等研究中，經(jīng)常要對車輛道路行駛的車速、加速度、車輛橫向加速度等信號進行采集試驗，以得到車輛在行駛道路中道路線形樁號所對應的信號，即要知道車輛在道路線形中對應樁號的每一點信號。明確車輛在道路線形某一樁號位置時的相關信號具有非常重要的意義。
目前現(xiàn)有的道路試驗采集方式可以采集到相關車輛信號以及該信號所對應的經(jīng)度、緯度和高程，但很難將采集的相關信號所對應的經(jīng)度、緯度等位置信息對應到道路線形的樁號上，其數(shù)據(jù)輸出項目中并沒有顯示道路樁號這一項目?，F(xiàn)有技術均是采集數(shù)據(jù)后，進行人工處理，利用采集的經(jīng)度和緯度等位置信息人工式將其對應到相關道路線形樁號上，這樣的方式不僅準確度不高，而且數(shù)據(jù)處理的效率很低，同時在采集山區(qū)高速公路隧道時由于GPS信號的丟失，不能得到隧道內的經(jīng)緯度等位置信號，將導致數(shù)據(jù)采集的缺失，給后期研究帶來了極大的困擾?？偟膩碚f，現(xiàn)有技術所采集的道路試驗信號，均是利用經(jīng)度和緯度信息將將所采集的信號對應起來，鮮見用道路樁號信息來進行對應。
山區(qū)高速公路明顯不同于平原區(qū)高速公路，具有一些顯著的特點，其高度的落差很大，如西安至漢中的高速公路，其高程落差達到了1千多米。對于這一類高程落差較大的山區(qū)高速公路，我們通常只需要知道道路上某一點的高程，便可以方便的獲取該高程所對應的道路樁號。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種山區(qū)高速公路道路試驗信號檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)從高程和道路樁號的可對應關系出發(fā)，可以方便快捷的將所采集的道路試驗信號數(shù)據(jù)和道路樁號數(shù)據(jù)一一對應起來，同時本發(fā)明能夠很好地解決在采集山區(qū)高速公路隧道內道路試驗信號時，由于GPS信號的缺失而導致的后期數(shù)據(jù)處理時，數(shù)據(jù)存在間斷性的問題。本發(fā)明設計合理，使用操作方便，智能化程度高，數(shù)據(jù)采集及處理效率高，數(shù)據(jù)準確性高，節(jié)約人力物力，實用性強，便于推廣使用。
為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：
一種山區(qū)高速公路道路試驗信號檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括道路試驗信號采集器、計數(shù)器、GPS接收器和車載工控機；所述的道路試驗信號采集器、計數(shù)器、GPS接收器分別和車載工控機通過數(shù)據(jù)通信線或無線通信網(wǎng)絡進行有線連接或無線連接；所述的道路試驗信號采集器用于采集需要的各種道路試驗信號，道路試驗信號采集器可采集一種信號或多種信號，可根據(jù)需要進行配置；所述的計數(shù)器用于統(tǒng)計道路試驗信號采集器所采集的信號組數(shù)，便于后期進行計算；所述的GPS接收器用于接收高程數(shù)據(jù)；所述的車載工控機其內部集成有數(shù)據(jù)分析處理模塊；其實施步驟如下：
步驟一、測量前，將要測量路段線形樁號數(shù)據(jù)載入車載工控機的磁盤中，所述的路段的線形樁號數(shù)據(jù)包括該測量路段的高程數(shù)據(jù)和高程所對應的樁號數(shù)據(jù)；
步驟二、測量時，車載工控機的參數(shù)設置單元調出數(shù)據(jù)初始化模塊對應的數(shù)據(jù)初始化界面，同時讀取GPS接收器中的起始高程數(shù)據(jù)，并通過所述數(shù)據(jù)初始化界面輸入檢測路段起始樁號數(shù)據(jù)和GPS接收器中的起始高程數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)初始化模塊將輸入的起始樁號數(shù)據(jù)和GPS接收器中的起始高程數(shù)據(jù)存儲在車載工控機相對應的數(shù)據(jù)存儲磁盤中；
步驟三、在測量中，道路試驗信號采集器、GPS接收器和計數(shù)器同步進行工作，道路試驗信號采集器將所測的道路試驗信號數(shù)據(jù)輸入到車載工控機相對應的數(shù)據(jù)存儲磁盤中；GPS接收器同步采集位置信息，并將所采集的高程數(shù)據(jù)輸入到車載工控機相對應的數(shù)據(jù)存儲磁盤中；計數(shù)器開始同步計數(shù)，統(tǒng)計道路試驗信號數(shù)據(jù)的個數(shù)并將統(tǒng)計數(shù)據(jù)輸入到工控機相對應的數(shù)據(jù)存儲磁盤中；當車輛進入隧道后，雖然GPS接收器失去信號，但道路試驗信號采集器和計數(shù)器可以繼續(xù)進行數(shù)據(jù)采集，計數(shù)器繼續(xù)保持對道路試驗信號數(shù)據(jù)的統(tǒng)計；
步驟四、在測量結束時，通過車載工控機的參數(shù)設置單元調出對應的數(shù)據(jù)界面，同時讀取GPS接收器中的高程數(shù)據(jù)，并通過所述數(shù)據(jù)界面輸入檢測結束終止路段處的樁號數(shù)據(jù)和GPS接收器中的高程數(shù)據(jù)；
步驟五、車載工控機通過其內部集成的數(shù)據(jù)分析處理模塊讀取車載工控機磁盤中的數(shù)據(jù)并對所讀取的數(shù)據(jù)進行分析處理后，得出分析處理結果。
步驟五中所述的通過其內部集成的數(shù)據(jù)分析處理模塊讀取車載工控機磁盤中的數(shù)據(jù)并對所讀取的數(shù)據(jù)進行分析處理，其分析處理過程包括以下步驟：
步驟501、所述的數(shù)據(jù)分析模塊將車載工控機磁盤中車速采集信號、GPS接收器中的高程信號和計數(shù)器統(tǒng)計的計數(shù)數(shù)據(jù)分別按照采集的先后順序依次進行排列，所述的排列方式為N行M列；所述N為計數(shù)器的計數(shù)個數(shù)，所述M列為N對應統(tǒng)計的M列道路試驗信號；
步驟502、所述的數(shù)據(jù)分析模塊調用車載工控機磁盤中排列后的的起始測量路段樁號A和終點測量樁號B，并對樁號進行換算，將樁號換算為距離，換算后得到樁號A對應的距離a和樁號B對應的距離b，換算公式為：
a=A×1000；
b=B×1000；
步驟503、所述的數(shù)據(jù)分析模塊計算采集距離c，計算公式為：c=a-b；
步驟504、所述的數(shù)據(jù)分析模塊調用車載工控機磁盤中存儲的計數(shù)器統(tǒng)計數(shù)據(jù)N，并計算速度采集距離增量△1，計算公式為：△1=c/N；
步驟505、所述的數(shù)據(jù)分析模塊調用速度采集距離增量△1并計算樁號累加系數(shù)△2，計算公式為：△2= △1×0.001；
步驟506、所述的數(shù)據(jù)分析模塊調用車載工控機磁盤中存儲的起始測量路段樁號A和計數(shù)器統(tǒng)計的道路試驗信號采集信號個數(shù)N，并將采集的道路試驗信號數(shù)據(jù)和樁號進行對應，計算方法為：計數(shù)器統(tǒng)計的第1組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A；第2組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A2=A+△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第3組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A3=A+2×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第4組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A4=A+3×△2，依次進行計算，計數(shù)器統(tǒng)計的第N組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為AN=A+(N-1)×△2；
步驟507、所述的數(shù)據(jù)分析模塊將步驟506中計算的2至AN共N組樁號數(shù)據(jù)按照計算的先后順序依次進行排列，并和步驟501中所述的M列道路試驗信號對應起來。
步驟506的計算方法可替換為：所述的數(shù)據(jù)分析模塊調用車載工控機磁盤中存儲的終點測量路段樁號B和計數(shù)器統(tǒng)計的道路試驗信號采集信號個數(shù)N，并將采集的道路試驗信號數(shù)據(jù)和樁號進行對應，計算方法為：計數(shù)器統(tǒng)計的第1組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A1=B-（N-1）×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第2組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A2=B-2×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第3組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A3=B-3×△2，依次進行計算，計數(shù)器統(tǒng)計的第N-3組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為AN-3=B-3×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第N-2組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為AN-2=B-2×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第N-1組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為AN-1=B-1×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第N組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為AN=B。
道路試驗信號采集器可以采集一種或多種試驗信號，包括車速信號、車輛縱向加速度信號、車輛橫向加速度信號、車輛橫擺角速度信號、離合器踏板開度信號等車輛相關信號和車輛所處試驗位置信號。
該系統(tǒng)不僅可以用于山區(qū)高速公路，還可以用于其他路面坡度落差較大的公路。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明從高程和道路樁號的可對應關系出發(fā)，可以方便快捷的將所采集的道路試驗信號數(shù)據(jù)和道路樁號數(shù)據(jù)一一對應起來。可以直接得到以道路樁號標記的道路試驗信號，即可以知道所測得的每一組道路試驗信號是對應在哪一處樁號上，這就帶來了眾多益處，例如可以直接以樁號為橫坐標，以所測的道路試驗信號為縱坐標進行繪圖，大大方便了數(shù)據(jù)的后期研究。而現(xiàn)有技術只給出了所測得道路試驗信號所測的的經(jīng)緯度信息，并不能直接得到所測道路試驗信號對應的樁號。
2、現(xiàn)有技術在測的道路試驗信號及其對應的經(jīng)緯度后，均是通過人工處理的方式進行，而本發(fā)明可以直接得到所需結果。
3、當車輛進入隧道或其他暫時無GPS信號的路段，便不能得到該有的位置數(shù)據(jù)，而本發(fā)明所采取的方法只需要知道測量路段前后的樁號及對應的高程，應用其內部集成的算法便可進行計算，特別是在車輛進入隧道后，道路試驗信號采集器和計數(shù)器仍舊保持工作，車載工控機內部集成的數(shù)據(jù)分析處理模塊及算法可以在試驗后將所采集的道路試驗信號和道路樁號一一對應起來。
4、本發(fā)明能夠實現(xiàn)無紙化操作，數(shù)據(jù)采集及處理效率高，有效地減小了人為誤差，所記錄、存儲和分析得出的數(shù)據(jù)準確性高，節(jié)約人力物力。
5、本發(fā)明設計合理，實現(xiàn)方便且實現(xiàn)成本低。
6、本發(fā)明不但適用于山區(qū)高速公路，還適用于其他公路。
7、本發(fā)明的道路試驗信號采集器可以采集一種或多種試驗信號，包括車速信號、車輛縱向加速度信號、車輛橫向加速度信號、車輛橫擺角速度信號、離合器踏板開度信號等車輛相關信號和車輛所處試驗位置信號。
8、本發(fā)明中系統(tǒng)的連接方式可采用數(shù)據(jù)通信線或無線通信網(wǎng)絡進行有線連接或無線連接，使用靈活方便，可擴展性能好。
9、在無GPS信號時，本發(fā)明具有很好的適應性。
綜上所述，本發(fā)明設計合理，使用操作方便，智能化程度高，數(shù)據(jù)采集及處理效率高，數(shù)據(jù)準確性高，節(jié)約人力物力，實現(xiàn)方便且實現(xiàn)成本低，實用性強，能有效解決現(xiàn)有技術所存在的數(shù)據(jù)采集效率低、數(shù)據(jù)準確性差、費時費力等缺陷和不足，使用效果好，便于推廣使用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。
一種山區(qū)高速公路道路試驗信號檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括道路試驗信號采集器、計數(shù)器、GPS接收器和車載工控機；所述的道路試驗信號采集器、計數(shù)器、GPS接收器分別和車載工控機通過數(shù)據(jù)通信線或無線通信網(wǎng)絡進行有線連接或無線連接；所述的道路試驗信號采集器用于采集需要的各種道路試驗信號，道路試驗信號采集器可采集一種信號或多種信號，可根據(jù)需要進行配置；所述的計數(shù)器用于統(tǒng)計道路試驗信號采集器所采集的信號組數(shù)，便于后期進行計算；所述的GPS接收器用于接收高程數(shù)據(jù)；所述的車載工控機其內部集成有數(shù)據(jù)分析處理模塊。
道路試驗信號采集器設置的數(shù)據(jù)采集頻率越大，其采集的數(shù)據(jù)信號組數(shù)會越多，計數(shù)器統(tǒng)計的數(shù)據(jù)采集個數(shù)也越多，所采集的信號對應的道路樁號也會越多。
如圖 1 所示的一種山區(qū)高速公路道路試驗信號檢測系統(tǒng)，工作時有以下步驟：
步驟一、測量前，將要測量路段線形樁號數(shù)據(jù)載入車載工控機的磁盤中，所述的路段的線形樁號數(shù)據(jù)包括該測量路段的高程數(shù)據(jù)和高程所對應的樁號數(shù)據(jù)；
步驟二、測量時，車載工控機的參數(shù)設置單元調出數(shù)據(jù)初始化模塊對應的數(shù)據(jù)初始化界面，同時讀取GPS接收器中的起始高程數(shù)據(jù)，并通過所述數(shù)據(jù)初始化界面輸入檢測路段起始樁號數(shù)據(jù)和GPS接收器中的起始高程數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)初始化模塊將輸入的起始樁號數(shù)據(jù)和GPS接收器中的起始高程數(shù)據(jù)存儲在車載工控機相對應的數(shù)據(jù)存儲磁盤中；
具體實現(xiàn)時，在車載工控機的數(shù)據(jù)輸入界面對應位置輸入檢測路段起始樁號，同時讀取當前起始檢測路段GPS接收器中的起始高程并在車載工控機的數(shù)據(jù)輸入界面輸入當前高程。
步驟三、在測量中，道路試驗信號采集器、GPS接收器和計數(shù)器同步進行工作，道路試驗信號采集器將所測的道路試驗信號數(shù)據(jù)輸入到車載工控機相對應的數(shù)據(jù)存儲磁盤中；GPS接收器同步采集位置信息，并將所采集的高程數(shù)據(jù)輸入到車載工控機相對應的數(shù)據(jù)存儲磁盤中；計數(shù)器開始同步計數(shù)，統(tǒng)計道路試驗信號數(shù)據(jù)的個數(shù)并將統(tǒng)計數(shù)據(jù)輸入到工控機相對應的數(shù)據(jù)存儲磁盤中；當車輛進入隧道后，雖然GPS接收器失去信號，但道路試驗信號采集器和計數(shù)器可以繼續(xù)進行數(shù)據(jù)采集，計數(shù)器繼續(xù)保持對道路試驗信號數(shù)據(jù)的統(tǒng)計；
步驟四、在測量結束時，通過車載工控機的參數(shù)設置單元調出對應的數(shù)據(jù)界面，同時讀取GPS接收器中的高程數(shù)據(jù)，并通過所述數(shù)據(jù)界面輸入檢測結束終止路段處的樁號數(shù)據(jù)和GPS接收器中的高程數(shù)據(jù)；
具體實現(xiàn)時，讀取測量終點檢測路段GPS接收器中的高程并輸入到車載工控機，同時向車載工控輸入測量終點路段的樁號。
步驟五、車載工控機通過其內部集成的數(shù)據(jù)分析處理模塊讀取車載工控機磁盤中的數(shù)據(jù)并對所讀取的數(shù)據(jù)進行分析處理后，得出分析處理結果。
本實施例中，步驟五中所述的通過其內部集成的數(shù)據(jù)分析處理模塊讀取車載工控機磁盤中的數(shù)據(jù)并對所讀取的數(shù)據(jù)進行分析處理，其分析處理過程包括以下步驟：
步驟501、所述的數(shù)據(jù)分析模塊將車載工控機磁盤中車速采集信號、GPS接收器中的高程信號和計數(shù)器統(tǒng)計的計數(shù)數(shù)據(jù)分別按照采集的先后順序依次進行排列，所述的排列方式為N行M列；所述N為計數(shù)器的計數(shù)個數(shù)，所述M列為N對應統(tǒng)計的M列道路試驗信號；
具體實現(xiàn)時，以道路試驗信號采集器采集兩個信號（車速信號、車輛縱向加速度信號）為例進行說明，如道路試驗信號采集器采集了10組車速信號和車輛縱向加速度信號，那么計數(shù)器計數(shù)10次，即N=10，M=2，這時數(shù)據(jù)的排列方式為10行2列，第一列為車速信號，第二列為車輛縱向加速度信號。
步驟502、所述的數(shù)據(jù)分析模塊調用車載工控機磁盤中排列后的的起始測量路段樁號A和終點測量樁號B，并對樁號進行換算，將樁號換算為距離，換算后得到樁號A對應的距離a和樁號B對應的距離b，換算公式為：
a=A×1000；
b=B×1000；
具體實現(xiàn)時，如起始測量路段樁號A為K1137+500換算后的距離a便為1137500；終點測量樁號B為K1135+500換算后的距離b便為1135500。
步驟503、所述的數(shù)據(jù)分析模塊計算采集距離c，計算公式為：c=a-b；
具體實現(xiàn)時，按照上述舉例，起始測量路段樁號A為K1137+500換算后的距離a便為1137500；終點測量樁號B為K1135+500換算后的距離b便為1135500，那么c=a-b=1137500-1135500=2000。
步驟504、所述的數(shù)據(jù)分析模塊調用車載工控機磁盤中存儲的計數(shù)器統(tǒng)計數(shù)據(jù)N，并計算速度采集距離增量△1，計算公式為：△1=c/N；
具體實現(xiàn)時，按照上述舉例，△1=c/N=2000/10=200。
步驟505、所述的數(shù)據(jù)分析模塊調用速度采集距離增量△1并計算樁號累加系數(shù)△2，計算公式為：△2= △1×0.001；
具體實現(xiàn)時，按照上述舉例，△2= △1×0.001=200×0.001=0.2。
步驟506、所述的數(shù)據(jù)分析模塊調用車載工控機磁盤中存儲的起始測量路段樁號A和計數(shù)器統(tǒng)計的道路試驗信號采集信號個數(shù)N，并將采集的道路試驗信號數(shù)據(jù)和樁號進行對應，計算方法為：計數(shù)器統(tǒng)計的第1組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A；第2組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A2=A+△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第3組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A3=A+2×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第4組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A4=A+3×△2，依次進行計算，計數(shù)器統(tǒng)計的第N組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為AN=A+(N-1)×△2；
具體實現(xiàn)時，按照上述舉例，計數(shù)器統(tǒng)計的第1組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為K1137+500；計數(shù)器統(tǒng)計的第2組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A2=1137.500+△2=1137.500+0.2=1137.700，即計數(shù)器統(tǒng)計的第2組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為K1137+700，依次可進行計算。
步驟507、所述的數(shù)據(jù)分析模塊將步驟506中計算的2至AN共N組樁號數(shù)據(jù)按照計算的先后順序依次進行排列，并和步驟501中所述的M列道路試驗信號對應起來。
在實施時，步驟506的計算方法可替換為：所述的數(shù)據(jù)分析模塊調用車載工控機磁盤中存儲的終點測量路段樁號B和計數(shù)器統(tǒng)計的道路試驗信號采集信號個數(shù)N，并將采集的道路試驗信號數(shù)據(jù)和樁號進行對應，計算方法為：計數(shù)器統(tǒng)計的第1組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A1=B-（N-1）×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第2組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A2=B-2×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第3組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為A3=B-3×△2，依次進行計算，計數(shù)器統(tǒng)計的第N-3組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為AN-3=B-3×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第N-2組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為AN-2=B-2×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第N-1組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為AN-1=B-1×△2；計數(shù)器統(tǒng)計的第N組M列道路試驗信號所對應的路段樁號為AN=B。
該系統(tǒng)不僅可以用于山區(qū)高速公路，還可以用于其他路面坡度落差較大的公路。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍內。