路面平整度检测系统的设计和研究

论文摘要

交通运输和道路建设事业不仅是社会发展的重要基础设备和基础产业,还是国民经济发展的命脉。近年来,我国的交通事业快速发展,公路通车里程数也急速增长,仅次于美国。随着公路事业的发展,对公路检测和养护已经成为我国道路建设中的一项重要工作。因此如何对路面质量进行快速检测评定,是当前一个十分重要的课题。路面平整度反映道路行驶质量,是路面质量好坏的重要评定指标之一。本文在充分了解了国内外路面平整度检测技术的基础上,构建了基于超声波测距传感器和惯性基准单元的路面平整度检测系统。本文主要研究工作如下：首先,调研了国内外路面平整度检测技术现状,了解各种检测方法的基本原理,详细对比了固定基准纵断面检测法、随动基准纵断面检测法、动态响应检测法和惯性基准纵断面检测法四种检测方法,完成了检测系统总体方案的设计和平整度指标算法的设计；其次,根据系统总体设计分别完成了高程测量模块、车身自振模块及数据采集通讯模块的选型和设计并针对所选用的设备设计了车载式安装平台；然后,根据平整度指标检测要求,完成对数据采集系统的下位机编程,使其具备多通道、等间距采样的功能,并通过串口向上位机发送测试数据；之后,设计系统上位机软件,完成串口通讯、数值计算、数据显示、数据存储和人机交互等工作；最后,使用搭建完成的系统进行初步测试,系统工作正常、稳定,结果具有一定参考价值,验证了方案的可行；根据检测过程中出现的问题进行了总结,提出了改进意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 平整度定义
• 1.2.2 检测方法
• 1.2.3 国外应用现状
• 1.2.4 国内应用现状
• 1.3 研究的意义
• 1.4 本文主要工作
• 1.5 本章小结
• 第2章 平整度检测系统总体方案设计
• 2.1 平整度理论
• 2.2 系统方案设计
• 2.2.1 系统设计指标和功能指标
• 2.2.2 系统构成
• 2.2.3 系统工作原理
• 2.3 路面平整度指标的算法研究和应用
• 2.3.1 标准偏差
• 2.3.2 颠簸累计值
• 2.3.3 国际平整度指数
• 2.3.4 路面平整度评价标准在系统中的应用
• 2.4 本章小结
• 第3章 路面平整度检测系统硬件的组成和设计
• 3.1 高程测量
• 3.1.1 超声波传感器原理
• 3.1.2 传感器的选择和设置
• 3.1.3 传感器的安装
• 3.2 车身振动量测量
• 3.2.1 测量原理
• 3.2.2 加速度传感器选择
• 3.2.3 双积分电路
• 3.3 速度测量
• 3.3.1 测速原理
• 3.3.2 传感器的选择
• 3.4 数据采集
• 3.4.1 数据采集卡的选用
• 3.4.2 采集卡主要性能
• 3.4.3 数据通讯
• 3.5 其他设备
• 3.6 本章小结
• 第4章 路面平整度检测系统的软件设计
• 4.1 基于FPGA的下位机软件设计
• 4.1.1 FPGA开发环境
• 4.1.2 硬件描述语言
• 4.1.3 逻辑程序的开发
• 4.2 上位机软件设计
• 4.2.1 软件开发环境和语言简介
• 4.2.2 上位机程序开发
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统测试和实际性能分析
• 5.1 检测系统整机测试
• 5.1.1 系统特点
• 5.1.2 系统测试及步骤
• 5.2 检测系统实用性能分析
• 5.2.1 试验设计和数据采集
• 5.2.2 数据分析
• 5.3 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文