一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法

摘要

本发明公开了一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法，包括步骤：将要测量路段线形桩号数据和桩号对应的高程数据载入车载工控机；通过车载工控机输入所测路段的起始桩号，同时读取GPS接收器中的高程数据并输入到车载工控机；道路试验信号采集器、计数器、GPS接收器进行工作，并将相关数据自动输入到车载工控机；通过车载工控机输入所测路段的终点桩号，同时读取GPS接收器中的高程数据并输入到车载工控机；车载工控机调用内部集成的数据分析处理模块读取车载工控机磁盘中的数据并对所读取的数据进行分析处理后，得出分析处理结果。本发明数据处理效率高，有效地减小了人为误差，得出的数据准确性高，节约人力物力。

权利要求

1.一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法，其特征在于，该系统包括道路试验信号采集器、计数器、GPS接收器和车载工控机；所述的道路试验信号采集器、计数器、GPS接收器分别和车载工控机通过数据通信线或无线通信网络进行有线连接或无线连接；所述的道路试验信号采集器用于采集需要的各种道路试验信号，道路试验信号采集器可采集一种信号或多种信号，可根据需要进行配置；所述的计数器用于统计道路试验信号采集器所采集的信号组数，便于后期进行计算；所述的GPS接收器用于接收高程数据；所述的车载工控机其内部集成有数据分析处理模块；其实施步骤如下：步骤一、测量前，将要测量路段线形桩号数据载入车载工控机的磁盘中，所述的路段的线形桩号数据包括该测量路段的高程数据和高程所对应的桩号数据；

步骤二、测量时，车载工控机的参数设置单元调出数据初始化模块对应的数据初始化界面，同时读取GPS接收器中的起始高程数据，并通过所述数据初始化界面输入检测路段起始桩号数据和GPS接收器中的起始高程数据，所述数据初始化模块将输入的起始桩号数据和GPS接收器中的起始高程数据存储在车载工控机相对应的数据存储磁盘中；

步骤三、在测量中，道路试验信号采集器、GPS接收器和计数器同步进行工作，道路试验信号采集器将所测的道路试验信号数据输入到车载工控机相对应的数据存储磁盘中；GPS接收器同步采集位置信息，并将所采集的高程数据输入到车载工控机相对应的数据存储磁盘中；计数器开始同步计数，统计道路试验信号数据的个数并将统计数据输入到工控机相对应的数据存储磁盘中；当车辆进入隧道后，虽然GPS接收器失去信号，但道路试验信号采集器和计数器可以继续进行数据采集，计数器继续保持对道路试验信号数据的统计；

步骤四、在测量结束时，通过车载工控机的参数设置单元调出对应的数据界面，同时读取GPS接收器中的高程数据，并通过所述数据界面输入检测结束终止路段处的桩号数据和GPS接收器中的高程数据；

步骤五、车载工控机通过其内部集成的数据分析处理模块读取车载工控机磁盘中的数据并对所读取的数据进行分析处理后，得出分析处理结果；

步骤五中所述的通过其内部集成的数据分析处理模块读取车载工控机磁盘中的数据并对所读取的数据进行分析处理，其分析处理过程包括以下步骤：步骤501、所述的数据分析模块将车载工控机磁盘中车速采集信号、GPS接收器中的高程信号和计数器统计的计数数据分别按照采集的先后顺序依次进行排列，所述的排列方式为N行M列；所述N为计数器的计数个数，所述M列为N对应统计的M列道路试验信号；

步骤502、所述的数据分析模块调用车载工控机磁盘中排列后的的起始测量路段桩号A和终点测量桩号B，并对桩号进行换算，将桩号换算为距离，换算后得到桩号A对应的距离a和桩号B对应的距离b，换算公式为：a=A×1000；

b=B×1000；

步骤503、所述的数据分析模块计算采集距离c，计算公式为：c=a-b；

步骤504、所述的数据分析模块调用车载工控机磁盘中存储的计数器统计数据N，并计算速度采集距离增量△1，计算公式为：△1=c/N；

步骤505、所述的数据分析模块调用速度采集距离增量△1并计算桩号累加系数△2，计算公式为：△2= △1×0.001；

步骤506、所述的数据分析模块调用车载工控机磁盘中存储的终点测量路段桩号B和计数器统计的道路试验信号采集信号个数N，并将采集的道路试验信号数据和桩号进行对应，计算方法为：计数器统计的第1组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A1=B-（N-1）×△2；

计数器统计的第2组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A2=B-（N-2）×△2；计数器统计的第3组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A3=B-（N-3）×△2，依次进行计算，计数器统计的第N-3组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN-3=B-3×△2；计数器统计的第N-2组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN-2=B-2×△2；计数器统计的第N-1组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN-1=B-1×△2；计数器统计的第N组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN=B；

步骤507、所述的数据分析模块将步骤506中计算的第1组至第AN组，共N组桩号数据按照计算的先后顺序依次进行排列，并和步骤501中所述的N组M列道路试验信号对应起来；

所述的道路试验信号采集器可以采集车速信号。

说明书

一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法

[0001] 本申请是分案申请，原申请的申请号：2015101995952，申请日：2015-04-24，发明专利名称：一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法。

技术领域

[0002] 本发明涉及数据采集处理技术领域，特别是涉及一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法。

背景技术

[0003] 随着经济的飞速全面发展，我国的高速公路建设取得了很好的成就。我国地理环境极为丰富，为了加快连接不同区域的交通道路，我国修建了很多的山区高速公路。山区高速公路道路环境复杂，事故多发，我国的科研人员经常要做一些道路试验，采集相关数据，在进行道路试验数据研究诸如公路安全评价、车速特征、基于道路线形的自适应巡航等研究中，经常要对车辆道路行驶的车速、加速度、车辆横向加速度等信号进行采集试验，以得到车辆在行驶道路中道路线形桩号所对应的信号，即要知道车辆在道路线形中对应桩号的每一点信号。明确车辆在道路线形某一桩号位置时的相关信号具有非常重要的意义。

[0004] 目前现有的道路试验采集方式可以采集到相关车辆信号以及该信号所对应的经度、纬度和高程，但很难将采集的相关信号所对应的经度、纬度等位置信息对应到道路线形的桩号上，其数据输出项目中并没有显示道路桩号这一项目。现有技术均是采集数据后，进行人工处理，利用采集的经度和纬度等位置信息人工式将其对应到相关道路线形桩号上，这样的方式不仅准确度不高，而且数据处理的效率很低，同时在采集山区高速公路隧道时由于GPS信号的丢失，不能得到隧道内的经纬度等位置信号，将导致数据采集的缺失，给后期研究带来了极大的困扰。总的来说，现有技术所采集的道路试验信号，均是利用经度和纬度信息将将所采集的信号对应起来，鲜见用道路桩号信息来进行对应。

[0005] 山区高速公路明显不同于平原区高速公路，具有一些显著的特点，其高度的落差很大，如西安至汉中的高速公路，其高程落差达到了1千多米。对于这一类高程落差较大的山区高速公路，我们通常只需要知道道路上某一点的高程，便可以方便的获取该高程所对应的道路桩号。

发明内容

[0006] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法，该方法从高程和道路桩号的可对应关系出发，可以方便快捷的将所采集的道路试验信号数据和道路桩号数据一一对应起来，同时本发明能够很好地解决在采集山区高速公路隧道内道路试验信号时，由于GPS信号的缺失而导致的后期数据处理时，数据存在间断性的问题。本发明设计合理，使用操作方便，智能化程度高，数据采集及处理效率高，数据准确性高，节约人力物力，实用性强，便于推广使用。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

[0008] 一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法，该系统包括道路试验信号采集器、计数器、GPS接收器和车载工控机；所述的道路试验信号采集器、计数器、GPS接收器分别和车载工控机通过数据通信线或无线通信网络进行有线连接或无线连接；所述的道路试验信号采集器用于采集需要的各种道路试验信号，道路试验信号采集器可采集一种信号或多种信号，可根据需要进行配置；所述的计数器用于统计道路试验信号采集器所采集的信号组数，便于后期进行计算；所述的GPS接收器用于接收高程数据；所述的车载工控机其内部集成有数据分析处理模块；其实施步骤如下：

[0009] 步骤一、测量前，将要测量路段线形桩号数据载入车载工控机的磁盘中，所述的路段的线形桩号数据包括该测量路段的高程数据和高程所对应的桩号数据；

[0010] 步骤二、测量时，车载工控机的参数设置单元调出数据初始化模块对应的数据初始化界面，同时读取GPS接收器中的起始高程数据，并通过所述数据初始化界面输入检测路段起始桩号数据和GPS接收器中的起始高程数据，所述数据初始化模块将输入的起始桩号数据和GPS接收器中的起始高程数据存储在车载工控机相对应的数据存储磁盘中；

[0011] 步骤三、在测量中，道路试验信号采集器、GPS接收器和计数器同步进行工作，道路试验信号采集器将所测的道路试验信号数据输入到车载工控机相对应的数据存储磁盘中；GPS接收器同步采集位置信息，并将所采集的高程数据输入到车载工控机相对应的数据存储磁盘中；计数器开始同步计数，统计道路试验信号数据的个数并将统计数据输入到工控机相对应的数据存储磁盘中；当车辆进入隧道后，虽然GPS接收器失去信号，但道路试验信号采集器和计数器可以继续进行数据采集，计数器继续保持对道路试验信号数据的统计；

[0012] 步骤四、在测量结束时，通过车载工控机的参数设置单元调出对应的数据界面，同时读取GPS接收器中的高程数据，并通过所述数据界面输入检测结束终止路段处的桩号数据和GPS接收器中的高程数据；

[0013] 步骤五、车载工控机通过其内部集成的数据分析处理模块读取车载工控机磁盘中的数据并对所读取的数据进行分析处理后，得出分析处理结果。

[0014] 上述的一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法，其特征在于：步骤五中所述的通过其内部集成的数据分析处理模块读取车载工控机磁盘中的数据并对所读取的数据进行分析处理，其分析处理过程包括以下步骤：

[0015] 步骤501、所述的数据分析模块将车载工控机磁盘中车速采集信号、GPS接收器中的高程信号和计数器统计的计数数据分别按照采集的先后顺序依次进行排列，所述的排列方式为N行M列；所述N为计数器的计数个数，所述M列为N对应统计的M列道路试验信号；

[0016] 步骤502、所述的数据分析模块调用车载工控机磁盘中排列后的的起始测量路段桩号A和终点测量桩号B，并对桩号进行换算，将桩号换算为距离，换算后得到桩号A对应的距离a和桩号B对应的距离b，换算公式为：

[0017] a=A×1000；

[0018] b=B×1000；

[0019] 步骤503、所述的数据分析模块计算采集距离c，计算公式为：c=a-b；

[0020] 步骤504、所述的数据分析模块调用车载工控机磁盘中存储的计数器统计数据N，并计算速度采集距离增量△1，计算公式为：△1=c/N；

[0021] 步骤505、所述的数据分析模块调用速度采集距离增量△1并计算桩号累加系数△2，计算公式为：△2= △1×0.001；

[0022] 步骤506、所述的数据分析模块调用车载工控机磁盘中存储的起始测量路段桩号A和计数器统计的道路试验信号采集信号个数N，并将采集的道路试验信号数据和桩号进行对应，计算方法为：计数器统计的第1组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A；第2组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A2=A+△2；计数器统计的第3组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A3=A+2×△2；计数器统计的第4组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A4=A+3×△2，依次进行计算，计数器统计的第N组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN=A+(N-1)×△2；

[0023] 步骤507、所述的数据分析模块将步骤506中计算的2至AN共N组桩号数据按照计算的先后顺序依次进行排列，并和步骤501中所述的M列道路试验信号对应起来。

[0024] 上述的一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法，其特征在于：步骤506的计算方法可替换为：计数器统计的第1组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A1=B-（N-1）×△2；计数器统计的第2组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A2=B-（N-2）×△2；计数器统计的第3组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A3=B-（N-3）×△2，依次进行计算，计数器统计的第N-3组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN-3=B-3×△2；计数器统计的第N-2组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN-2=B-2×△2；计数器统计的第N-1组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN-1=B-1×△2；计数器统计的第N组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN=B。

[0025] 上述的一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法，其特征在于：所述的道路试验信号采集器可以采集一种或多种试验信号，包括车速信号、车辆纵向加速度信号、车辆横向加速度信号、车辆横摆角速度信号、离合器踏板开度信号等车辆相关信号和车辆所处试验位置信号。

[0026] 上述的一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法，其特征在于：这种方法不仅可以用于山区高速公路，还可以用于其他路面坡度落差较大的公路。

[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0028] 1、本发明从高程和道路桩号的可对应关系出发，可以方便快捷的将所采集的道路试验信号数据和道路桩号数据一一对应起来。可以直接得到以道路桩号标记的道路试验信号，即可以知道所测得的每一组道路试验信号是对应在哪一处桩号上，这就带来了众多益处，例如可以直接以桩号为横坐标，以所测的道路试验信号为纵坐标进行绘图，大大方便了数据的后期研究。而现有技术只给出了所测得道路试验信号所测的的经纬度信息，并不能直接得到所测道路试验信号对应的桩号。

[0029] 2、现有技术在测的道路试验信号及其对应的经纬度后，均是通过人工处理的方式进行，而本发明可以直接得到所需结果。

[0030] 3、当车辆进入隧道或其他暂时无GPS信号的路段，便不能得到该有的位置数据，而本发明所采取的方法只需要知道测量路段前后的桩号及对应的高程，应用其内部集成的算法便可进行计算，特别是在车辆进入隧道后，道路试验信号采集器和计数器仍旧保持工作，车载工控机内部集成的数据分析处理模块及算法可以在试验后将所采集的道路试验信号和道路桩号一一对应起来。

[0031] 4、本发明能够实现无纸化操作，数据采集及处理效率高，有效地减小了人为误差，所记录、存储和分析得出的数据准确性高，节约人力物力。

[0032] 5、本发明设计合理，实现方便且实现成本低。

[0033] 6、本发明不但适用于山区高速公路，还适用于其他公路。

[0034] 7、本发明的道路试验信号采集器可以采集一种或多种试验信号，包括车速信号、车辆纵向加速度信号、车辆横向加速度信号、车辆横摆角速度信号、离合器踏板开度信号等车辆相关信号和车辆所处试验位置信号。

[0035] 8、本发明中系统的连接方式可采用数据通信线或无线通信网络进行有线连接或无线连接，使用灵活方便，可扩展性能好。

[0036] 9、在无GPS信号时，本发明具有很好的适应性。

[0037] 综上所述，本发明设计合理，使用操作方便，智能化程度高，数据采集及处理效率高，数据准确性高，节约人力物力，实现方便且实现成本低，实用性强，能有效解决现有技术所存在的数据采集效率低、数据准确性差、费时费力等缺陷和不足，使用效果好，便于推广使用。

附图说明

[0038] 图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

[0039] 下面结合附图对本发明进一步说明。

[0040] 一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法，该系统包括道路试验信号采集器、计数器、GPS接收器和车载工控机；所述的道路试验信号采集器、计数器、GPS接收器分别和车载工控机通过数据通信线或无线通信网络进行有线连接或无线连接；所述的道路试验信号采集器用于采集需要的各种道路试验信号，道路试验信号采集器可采集一种信号或多种信号，可根据需要进行配置；所述的计数器用于统计道路试验信号采集器所采集的信号组数，便于后期进行计算；所述的GPS接收器用于接收高程数据；所述的车载工控机其内部集成有数据分析处理模块。

[0041] 道路试验信号采集器设置的数据采集频率越大，其采集的数据信号组数会越多，计数器统计的数据采集个数也越多，所采集的信号对应的道路桩号也会越多。

[0042] 如图 1 所示的一种山区高速公路道路试验信号检测系统的数据处理方法，包括以下步骤：

[0043] 步骤一、测量前，将要测量路段线形桩号数据载入车载工控机的磁盘中，所述的路段的线形桩号数据包括该测量路段的高程数据和高程所对应的桩号数据；

[0044] 步骤二、测量时，车载工控机的参数设置单元调出数据初始化模块对应的数据初始化界面，同时读取GPS接收器中的起始高程数据，并通过所述数据初始化界面输入检测路段起始桩号数据和GPS接收器中的起始高程数据，所述数据初始化模块将输入的起始桩号数据和GPS接收器中的起始高程数据存储在车载工控机相对应的数据存储磁盘中；

[0045] 具体实现时，在车载工控机的数据输入界面对应位置输入检测路段起始桩号，同时读取当前起始检测路段GPS接收器中的起始高程并在车载工控机的数据输入界面输入当前高程。

[0046] 步骤三、在测量中，道路试验信号采集器、GPS接收器和计数器同步进行工作，道路试验信号采集器将所测的道路试验信号数据输入到车载工控机相对应的数据存储磁盘中；GPS接收器同步采集位置信息，并将所采集的高程数据输入到车载工控机相对应的数据存储磁盘中；计数器开始同步计数，统计道路试验信号数据的个数并将统计数据输入到工控机相对应的数据存储磁盘中；当车辆进入隧道后，虽然GPS接收器失去信号，但道路试验信号采集器和计数器可以继续进行数据采集，计数器继续保持对道路试验信号数据的统计；

[0047] 步骤四、在测量结束时，通过车载工控机的参数设置单元调出对应的数据界面，同时读取GPS接收器中的高程数据，并通过所述数据界面输入检测结束终止路段处的桩号数据和GPS接收器中的高程数据；

[0048] 具体实现时，读取测量终点检测路段GPS接收器中的高程并输入到车载工控机，同时向车载工控输入测量终点路段的桩号。

[0049] 步骤五、车载工控机通过其内部集成的数据分析处理模块读取车载工控机磁盘中的数据并对所读取的数据进行分析处理后，得出分析处理结果。

[0050] 本实施例中，步骤五中所述的通过其内部集成的数据分析处理模块读取车载工控机磁盘中的数据并对所读取的数据进行分析处理，其分析处理过程包括以下步骤：

[0051] 步骤501、所述的数据分析模块将车载工控机磁盘中车速采集信号、GPS接收器中的高程信号和计数器统计的计数数据分别按照采集的先后顺序依次进行排列，所述的排列方式为N行M列；所述N为计数器的计数个数，所述M列为N对应统计的M列道路试验信号；

[0052] 具体实现时，以道路试验信号采集器采集两个信号（车速信号、车辆纵向加速度信号）为例进行说明，如道路试验信号采集器采集了10组车速信号和车辆纵向加速度信号，那么计数器计数10次，即N=10，M=2，这时数据的排列方式为10行2列，第一列为车速信号，第二列为车辆纵向加速度信号。

[0053] 步骤502、所述的数据分析模块调用车载工控机磁盘中排列后的的起始测量路段桩号A和终点测量桩号B，并对桩号进行换算，将桩号换算为距离，换算后得到桩号A对应的距离a和桩号B对应的距离b，换算公式为：

[0054] a=A×1000；

[0055] b=B×1000；

[0056] 具体实现时，如起始测量路段桩号A为K1137+500换算后的距离a便为1137500；终点测量桩号B为K1135+500换算后的距离b便为1135500。

[0057] 步骤503、所述的数据分析模块计算采集距离c，计算公式为：c=a-b；

[0058] 具体实现时，按照上述举例，起始测量路段桩号A为K1137+500换算后的距离a便为1137500；终点测量桩号B为K1135+500换算后的距离b便为1135500，那么c=a-b=1137500-
1135500=2000。

[0059] 步骤504、所述的数据分析模块调用车载工控机磁盘中存储的计数器统计数据N，并计算速度采集距离增量△1，计算公式为：△1=c/N；

[0060] 具体实现时，按照上述举例，△1=c/N=2000/10=200。

[0061] 步骤505、所述的数据分析模块调用速度采集距离增量△1并计算桩号累加系数△2，计算公式为：△2= △1×0.001；

[0062] 具体实现时，按照上述举例，△2= △1×0.001=200×0.001=0.2。

[0063] 步骤506、所述的数据分析模块调用车载工控机磁盘中存储的起始测量路段桩号A和计数器统计的道路试验信号采集信号个数N，并将采集的道路试验信号数据和桩号进行对应，计算方法为：计数器统计的第1组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A；第2组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A2=A+△2；计数器统计的第3组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A3=A+2×△2；计数器统计的第4组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A4=A+3×△2，依次进行计算，计数器统计的第N组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN=A+(N-1)×△2；

[0064] 具体实现时，按照上述举例，计数器统计的第1组M列道路试验信号所对应的路段桩号为K1137+500；计数器统计的第2组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A2=1137.500+△2=1137.500+0.2=1137.700，即计数器统计的第2组M列道路试验信号所对应的路段桩号为K1137+700，依次可进行计算。

[0065] 步骤507、所述的数据分析模块将步骤506中计算的2至AN共N组桩号数据按照计算的先后顺序依次进行排列，并和步骤501中所述的M列道路试验信号对应起来。

[0066] 在实施时，步骤506的计算方法可替换为：所述的数据分析模块调用车载工控机磁盘中存储的终点测量路段桩号B和计数器统计的道路试验信号采集信号个数N，并将采集的道路试验信号数据和桩号进行对应，计算方法为：计数器统计的第1组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A1=B-（N-1）×△2；计数器统计的第2组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A2=B-（N-2）×△2；计数器统计的第3组M列道路试验信号所对应的路段桩号为A3=B-（N-3）×△2，依次进行计算，计数器统计的第N-3组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN-3=B-3×△2；计数器统计的第N-2组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN-2=B-2×△2；计数器统计的第N-1组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN-1=B-1×△2；计数器统计的第N组M列道路试验信号所对应的路段桩号为AN=B。

[0067] 这种方法不仅可以用于山区高速公路，还可以用于其他路面坡度落差较大的公路。

[0068] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。