(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211290203.X (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 浙江海康智联科技有限公司 地址 314500 浙江省嘉兴 市桐乡市乌镇 镇 常丰街南大街河西 87号2幢1层1 16室 (72)发明人 刘云鹏　魏乐宇　雷天　彭泳　 (74)专利代理 机构 南昌合达信知识产权代理事 务所(普通 合伙) 36142 专利代理师 吴凑生 (51)Int.Cl. E01C 23/01(2006.01) G06K 9/62(2022.01) H04N 7/18(2006.01) (54)发明名称 路面平整度分析方法以及养护巡查系统 (57)摘要 路面平整度分析方法， 包括步骤一， 三轴坐 标系转换； 步骤二， 数据预处理； 步骤三， 基于机 器学习分类算法的路面平整度分析， 通过对预处 理后数据进行初步的处理与分析， 可以提取出能 够表征不同路面平整度的特征值， 并输出道路颠 簸点信息； 步骤四， 计算视频摄像头的照片截取 时间； 步骤五， 基于图像识别分析颠簸点的病害 类型。 路面平整度养护巡查系统， 基于智能车载 终端OBU和视频摄像头的轻量化车载式路面平整 度养护巡查系统， 平台服务器通过路面平整度分 析模块输 出路面平整度分析结果。 本发明实现了 低成本快速检测公路路面病害的类型、 位置、 程 度等， 节省日常养护巡查周期和费用， 为道路养 护决策提供指导依据。 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 115506216 A 2022.12.23 CN 115506216 A 1.路面平整度分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一， 系统启动开始工作； 步骤二， 智能车载终端OBU实时输出振动数据、 定位数据、 时间数据至存储器， 存储器输 出数据至处理器进行预处理后， 将数据上传至平台系统； 视频摄像头设备实时输出视频数 据、 时间数据至存 储器， 存储器输出 数据至处 理器进行 预处理后， 将数据上传至平台系统； 步骤三， 平台系统根据定位数据判断车辆定位是否在电子围栏内， 如果是， 则 跳转至步 骤四； 如果否， 路面平整度养护巡查系统停止或暂停工作； 步骤四， 平台系统进行三轴坐标系转换， 将三轴加速度传感器坐标转换为车辆坐标， 对 振动数据进 行滤波处理， 进 行路面振动颠 簸点分析， 包括时刻、 位置、 程度， 并提取路面振动 颠簸点对应时刻； 步骤五， 平台系统根据车辆定位数据计算车辆行驶速度， 结合路面振动颠簸点对应时 刻， 计算视频颠 簸点时刻， 根据颠 簸点时刻提取视频照 片， 基于图像识别分析颠 簸点的病害 类型； 步骤六， 结合路面振动颠簸 点分析和路面病害类型分析， 输出路面平整度分析 结果； 步骤七， 判断车辆是否完成巡查任务， 若是， 则路面平整度养护巡查系统停止或暂停工 作， 若否， 则继续 步骤二至步骤六工作。 2.根据权利要求1所述的路面平整度分析方法， 其特征在于， 步骤四中， 所述三轴坐标 系转换是通过计算欧拉角实现： 记 三轴加速度传感器的横轴、 纵轴和竖轴分别为X轴、 Y轴和 Z轴， 欧拉角包括滚转角α、 俯仰角β和偏航角γ， 分别围绕X、 Y和 Z轴顺序旋转α、 β和γ， 将三 轴加速度传感器的坐标转换为车辆坐标； 假设三轴加速度传感器采集得到的三轴加速度为 [ax,ay,az]， 则α 、 β 和γ可以通过 下式计算得到： 根据计算得到的欧拉角， 经 过如下转换即可 得到车辆三轴加速度[a'x,a'y,a'z]： 3.根据权利要求2所述的路面平整度分析方法， 其特征在于， 步骤四中， 对振动数据进 行滤波处理是采用均值滤波对传感器采集的垂直振动数据进行降噪处理： 假设在时刻t传 感器采集得到的加速度数值为a(t)， 取a(t)前后2 n个数据进行均值计算， 则得到修正后t时 刻的加速度为： 4.根据权利要求3所述的路面平整度分析方法， 其特征在于， 步骤四中， 路面振动颠簸 点分析包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115506216 A 2采用K近邻算法构建数据特 征值与路面平整度指标之间的关系模型： 采集不同平整度等级的路面数据并对典型数据进行标记， 提取出不同路面平整度的数 据分布特 征并进行 标准化处理， 形成训练数据集； 输入新采集的数据， 根据 给定的距离度量， 在训练集中找到与该实例距离最近的k个实 例， 这k个实例从属的最多的路面平整度等级， 则为该采集数据对应的路面平整度等级； 根据给定的距离度量， 在训练数据集T中寻找与输入实例 最近邻的k个点， 将涵盖这k 个点的 的邻域记作 从 中， 根据分类决策规则决定 的类别y： 其中， I为指示函数： I(ture)＝1,I(false)＝0； 对于yi(i＝1,2, …,N)只有 的 样本点才考虑。 5.根据权利要求1所述的路面平整度分析方法， 其特征在于， 步骤五中， 计算视频颠簸 点时刻以及根据颠簸 点时刻提取视频照片的方法为： 记车辆经过颠簸点的时刻为t， t时刻车辆的经度、 纬度、 海拔分别为(lat_t,lng_t, alt_t)， t ‑Δt时刻车辆的经度、 纬度、 海拔分别为(lat_(t ‑Δt),lng_(t ‑Δt),alt_(t ‑Δ t))， 则车辆的瞬时速度v(t)为： 假设车辆在距离颠簸 点前x(m)位置处， 视频摄 像头能够清晰看到颠簸 点状况； 若视频摄 像头朝前向路面方向， 则其对应的时间t'为： 若所述视频摄 像头朝后向路面方向， 则其对应的时间t'为： 记视频摄像头的帧率为f(fps)， 则以 的倍数为时间间隔， 取t'前后多个时刻为视频摄 像头的照片截取时间。 6.路面平整度养护巡查系统， 其特征在于， 包括： 智能车载终端OBU、 视频传感器和平台 系统， 所述智能车载终端OBU， 其安装在车辆的前挡风玻璃上， 所述视频摄像头朝向路面方 向， 且智能车 载终端OBU和视频摄 像头相互之间保持时间同步； 所述智能车载终端OBU用于采集和上传车辆行驶振动信 息和定位信息， 包含： 三轴加速 度传感器， 用于记录车辆行驶过程中的振动数据， 输出三轴加速度并在 存储器中储存； 高精 度定位模块， 用于采集车辆定位信息， 输出车辆经度、 维度、 海拔信息并在 存储器中储存； 通 讯模块， 用于上传车辆行驶振动信息和定位信息至平台服务器， 同时接 收平台服务器发布 的电子围栏信息； Wifi模块， 用于连接智能车载终端OBU与智能手机或平板电脑， 便于接收 巡查任务、 读取OBU数据或修改OBU配置； 时钟模块， 用于智能车载终端OB U时间授时， 支持网 络时间同步及校验， 输出时间信息并在存储器中储存； 存储器， 用于储存智能车载终端OBU 的振动信息、 定位信息和时间信息； 处理器， 用于智能车载终端OBU数据预处理以及根据电 子围栏信息控制数据采集开启或关闭状态； 电源模块， 通过连接车载OBD电源为整个 设备供权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115506216 A 3