CN109408983A - 一种基于高程的路基压实自动分层算法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于高程的路基压实自动分层算法，包括以下步骤：步骤(1):车辆建模；步骤(2):无效数据过滤；步骤(3)：地表高程解算；步骤(4)：间断数据线性插值；步骤(5)：高程阈值解算分层；步骤(6)：施工延续性修正；步骤(7)：层厚计算，本发明以压实数据自动分层、层厚自动检测为目的，通过较少的配置，实现压实数据自动分层及施工层厚的自动检测，自动分层及层厚自动检测的结果具有很高的正确率。

Description

一种基于高程的路基压实自动分层算法

技术领域

本发明涉及基于高程的路基压实自动分层算法领域，特别涉及一种基于高程的路基压实自动分层算法。

背景技术

在机场、铁路、公路等大型基础设施工程建设中，必须分层填料，分层压实，以达到足够的密实度。路基压实施工时，对压路机等工程机械设备的施工数据进行自动分层及层厚自动计算，是数字化施工中的关键技术，数据分层是后期施工质量监测的重要基础数据，对统计分层施工结果、3D可视化建模等具有重要意义。

目前市场上已有的数字施工产品，针对路基压实自动分层及层厚自动检测的方法，还存在配置复杂、使用不便、结果正确率过低及人工干预多等缺点。

目前数字施工产品中的分层及层厚检测方法并不完善，并没有从实质上减轻用户的作业强度，提升作业效率，提高自动化及智能化程度。

发明内容

为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了一种基于高程的路基压实自动分层算法，本发明以压实数据自动分层、层厚自动检测为目的，通过较少的配置，实现压实数据自动分层及施工层厚的自动检测，自动分层及层厚自动检测的结果具有很高的正确率，解决了目前数字施工领域已有分层及层厚检测方法存在的不足。本方法基于北斗卫星定位，计算精度完全满足市场需求，提高了作业的自动化程序，为压实施工质量监测管理提供了重要的数据保障。

本发明提供了一种基于高程的路基压实自动分层算法，包括以下步骤：

步骤(1):车辆建模；

步骤(2):无效数据过滤；

步骤(3)：地表高程解算；

步骤(4)：间断数据线性插值；

步骤(5)：高程阈值解算分层；

步骤(6)：施工延续性修正；

步骤(7)：层厚计算。

上述的方法，其中，所述步骤(1)具体包括：根据车身安装卫星定位天线的位置、车头朝向、车身宽度、天线高度，建立施工车辆物理模型。

上述的方法，其中，所述步骤(2)中，施工过程中采集的实时数据，会产生无效数据，通过算法，对此类无效数据进行过滤，分离出高精度卫星定位数据，剔除无效数据对自动分层的干扰。

上述的方法，其中，所述步骤(3)中，根据车身物理模型信息，结合高精度卫星定位数据，解算地表高程数据。

上述的方法，其中，所述步骤(4)中，对于轨迹覆盖在阈值范围内的，对被轨迹覆盖但无实时数据的地表单元格，以单元格中心与轨迹两端的距离为权重，进行线性插值，创建虚拟数据，增强数据连续性，修正一定范围内的数据异常，从而提高分层数据准确性，超出阈值范围的，认为轨迹不连续，不进行插值处理。

上述的方法，其中，所述步骤(5)中，根据配置的高程阈值，对施工数据进行分层处理，对同一单元格每次碾压的高程进行判断，如果差值大于阈值，归于不同施工层。

上述的方法，其中，所述步骤(7)中，数据分层处理完成后，所有数据均归属于确定的层，根据高精度卫星定位数据得到的地表高程数据，直接计算地表单元格对应的各层之间的层厚，层厚计算精度完全满足了压实施工质量监测管理的要求。

本发明具有以下有益效果：1、以压实数据自动分层、层厚自动检测为目的，通过较少的配置，实现压实数据自动分层及施工层厚的自动检测，自动分层及层厚自动检测的结果具有很高的正确率，解决了目前数字施工领域已有分层及层厚检测方法存在的不足。本方法基于北斗卫星定位，计算精度完全满足市场需求，提高了作业的自动化程序，为压实施工质量监测管理提供了重要的数据保障；2、本方法自动分层数据正确率完全满足了压实施工质量监测管理的要求，完全满足了压实施工质量监测管理的要求，以及极大地减少了分层操作对人工干预的依赖，以较少的配置实现了分层操作的自动化处理，为压实施工质量监测管理提供了坚实的数据基础。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明提供的流程示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参照图1所示，本发明提供了、一种基于高程的路基压实自动分层算法，包括以下步骤：

步骤(1):车辆建模，其中包括根据车身安装卫星定位天线的位置、车头朝向、车身宽度、天线高度，建立施工车辆物理模型；

步骤(2):无效数据过滤，其中包括施工过程中采集的实时数据，会产生无效数据，通过算法，对此类无效数据进行过滤，分离出高精度卫星定位数据，剔除无效数据对自动分层的干扰；

步骤(3)：地表高程解算，其中包括根据车身物理模型信息，结合高精度卫星定位数据，解算地表高程数据；

步骤(4)：间断数据线性插值，其中包括对于轨迹覆盖在阈值范围内的，对被轨迹覆盖但无实时数据的地表单元格，以单元格中心与轨迹两端的距离为权重，进行线性插值，创建虚拟数据，增强数据连续性，修正一定范围内的数据异常，从而提高分层数据准确性，超出阈值范围的，认为轨迹不连续，不进行插值处理；

步骤(5)：高程阈值解算分层，其中包括根据配置的高程阈值，对施工数据进行分层处理，对同一单元格每次碾压的高程进行判断，如果差值大于阈值，归于不同施工层；

步骤(6)：施工延续性修正，为避免错误的施工延续数据对分层产生的影响，仅以配置信息作为延续性参考依据，此有效性数据有效期为若干小时，且动态调整；

步骤(7)：层厚计算，其中包括数据分层处理完成后，所有数据均归属于确定的层，根据高精度卫星定位数据得到的地表高程数据，直接计算地表单元格对应的各层之间的层厚，层厚计算精度完全满足了压实施工质量监测管理的要求。

在本发明中，车辆建模：根据车身安装卫星定位天线的位置、车头朝向、车身宽度、天线高度等信息，建立施工车辆物理模型。无效数据过滤：施工过程中采集的实时数据，由于各种外部环境的影响，如无线信号丢失、传感器异常、卫星定位精度失准等，会产生无效数据，通过算法，对此类无效数据进行过滤，分离出高精度卫星定位数据，剔除无效数据对自动分层的干扰。地表高程解算：根据车身物理模型信息，结合高精度卫星定位数据，解算地表高程数据。间断数据线性插值：对于轨迹覆盖在一定阈值范围内的，对被轨迹覆盖但无实时数据的地表单元格，以单元格中心与轨迹两端的距离为权重，进行线性插值，创建虚拟数据，增强数据连续性，修正一定范围内的数据异常，从而提高分层数据准确性。超出阈值范围的，认为轨迹不连续，不进行插值处理。高程阈值解算分层：根据配置的高程阈值，对施工数据进行分层处理，对同一单元格每次碾压的高程进行判断，如果差值大于阈值，归于不同施工层。施工延续性修正：为避免错误的施工延续数据对分层产生的影响，仅以配置信息作为延续性参考依据，此有效性数据有效期为若干小时，且动态调整。层厚计算：数据分层处理完成后，所有数据均归属于确定的层，根据高精度卫星定位数据得到的地表高程数据，直接计算地表单元格对应的各层之间的层厚，层厚计算精度完全满足了压实施工质量监测管理的要求。

本发明的方法自动分层数据正确率完全满足了压实施工质量监测管理的要求，以及本方法层厚检测精度完全满足了压实施工质量监测管理的要求。而且本方法极大地减少了分层操作对人工干预的依赖，以较少的配置实现了分层操作的自动化处理，为压实施工质量监测管理提供了坚实的数据基础。

以下提供一具体的应用实施例，参照图1所示

本方法中，车辆模型数据是基础数据，在施工车辆上安装设备时，需测试相关参数，建立车辆物理模型。根据车身安装卫星定位天线的位置、车身宽度、天线高度等信息，建立施工车辆物理模型，物理模型解算精度达到2cm以内。车辆模型数据用于解算车头朝向、地表高程、轨迹计算等。

施工过程中采集的实时数据，由于各种外部环境的影响，如无线信号丢失、传感器异常、卫星定位精度失准等，会产生无效数据。对于卫星定位数据，只有固定状态的数据参与分析计算，其它状态的数据不参与分析计算；对于移动距离过小的数据，认为车辆停止，数据不作计算处理；对于传感器数据，进行数据阈值过滤。对此类无效数据进行过滤，分离出高精度卫星定位数据，剔除无效数据对自动分层的干扰。

根据车身物理模型信息，结合高精度卫星定位高程数据，解算地表高程数据。

对于两个连续的施工数据，如果卫星定位距离在阈值范围内，则产生轨迹，在轨迹覆盖范围内的地表单元格，以单元格中心与轨迹两端的距离为权重，进行线性插值，创建虚拟数据，增强数据连续性，修正一定范围内的数据异常，从而提高分层数据准确性，提高单元格高程计算精确度。

对某一单元格内的数据，提取历史碾压高程，取出最近一次的碾压高程，与本次碾压高程做比较，如果两次高程差值大于设定的阈值，则产生新的层，本次碾压数据归属于新的层。

如果上一步未将本次数据归属于某一层，则与此单元格的所有历史高程比较，匹配最接近当前高程的数据，如果匹配上，则将本次碾压数据归属于此层。

如果以上两步未将本次数据归属于某一层，则将此数据归属于第一层，为初始碾压层。

为避免错误的施工延续数据对分层产生的影响，仅以配置信息作为延续性参考依据，此有效性数据有效期为若干小时，且动态调整。

数据分层处理完成后，所有数据均归属于确定的层，根据高精度卫星定位数据得到的地表高程数据，直接计算地表单元格对应的各层之间的层厚，层厚计算精度可达到2cm以内。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种基于高程的路基压实自动分层算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1):车辆建模；

步骤(2):无效数据过滤；

步骤(3)：地表高程解算；

步骤(4)：间断数据线性插值；

步骤(5)：高程阈值解算分层；

步骤(6)：施工延续性修正；

步骤(7)：层厚计算。

2.如权利要求1所示的一种基于高程的路基压实自动分层算法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：根据车身安装卫星定位天线的位置、车头朝向、车身宽度、天线高度，建立施工车辆物理模型。

3.如权利要求2所示的一种基于高程的路基压实自动分层算法，其特征在于，所述步骤(2)中，施工过程中采集的实时数据，会产生无效数据，通过算法，对此类无效数据进行过滤，分离出高精度卫星定位数据，剔除无效数据对自动分层的干扰。

4.如权利要求3所示的一种基于高程的路基压实自动分层算法，其特征在于，所述步骤(3)中，根据车身物理模型信息，结合高精度卫星定位数据，解算地表高程数据。

5.如权利要求4所示的一种基于高程的路基压实自动分层算法，其特征在于，所述步骤(4)中，对于轨迹覆盖在阈值范围内的，对被轨迹覆盖但无实时数据的地表单元格，以单元格中心与轨迹两端的距离为权重，进行线性插值，创建虚拟数据，增强数据连续性，修正一定范围内的数据异常，从而提高分层数据准确性，超出阈值范围的，认为轨迹不连续，不进行插值处理。

6.如权利要求5所示的一种基于高程的路基压实自动分层算法，其特征在于，所述步骤(5)中，根据配置的高程阈值，对施工数据进行分层处理，对同一单元格每次碾压的高程进行判断，如果差值大于阈值，归于不同施工层。

7.如权利要求6所示的一种基于高程的路基压实自动分层算法，其特征在于，所述步骤(7)中，数据分层处理完成后，所有数据均归属于确定的层，根据高精度卫星定位数据得到的地表高程数据，直接计算地表单元格对应的各层之间的层厚，层厚计算精度完全满足了压实施工质量监测管理的要求。