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1、10申请公布号CN102691252A43申请公布日20120926CN102691252ACN102691252A21申请号201210132397022申请日20120502E01C23/0120060171申请人武汉武大卓越科技有限责任公司地址430223湖北省武汉市东湖新技术开发区武大科技园4路6号72发明人李清泉曹民张德津何莉曲旋王新林马斌74专利代理机构北京天奇智新知识产权代理有限公司11340代理人李振文54发明名称一种城市基础设施快速检测系统57摘要本发明涉及一种城市基础设施快速采集系统，包括一套定位系统；分别与定位系统连接的道路指标采集子系统、地面设施采集子系统以及高架底面采。
2、集子系统；同时与道路指标采集子系统、地面设施采集子系统以及高架底面采集子系统连接的控制系统；以及给所述道路指标采集子系统、地面设施采集子系统以及高架底面采集子系统供电的电力系统。本发明具有如下优点一体化集成城市各类设施包括道路、高架、市政等设施的同步采集；控制设备可以根据需要扩充传感器控制；不再受限高影响而造成部分道路不能检测；降低了产品的生产成本，同时增强了产品的稳定性；用户可以根据各自需求组织测量单元最终形成自定义产品，完全满足用户自己的需求。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图5页1/1页21一种城市基。
3、础设施快速检测系统，其特征在于，包括一套定位系统；分别与定位系统连接的道路指标采集子系统、地面设施采集子系统以及高架底面采集子系统；同时与道路指标采集子系统、地面设施采集子系统以及高架底面采集子系统连接的控制系统；以及给所述道路指标采集子系统、地面设施采集子系统以及高架底面采集子系统供电的电力系统。2根据权利要求1所述的一种城市基础设施快速采集系统，其特征在于，所述道路指标采集子系统包括分别与定位系统连接的路面病害采集模块、平整度模块、车辙模块以及沿线设施模块；所述高架底面采集子系统包括分别与定位系统连接的高架底面病害模块以及高架底面三维模块。3根据权利要求2所述的一种城市基础设施快速采集系统。
4、，其特征在于，所述路面病害采集模块包括一个通过控制系统与车轮编码器连接的所述路面线阵CCD相机。4根据权利要求2所述的一种城市基础设施快速采集系统，其特征在于，所述平整度模块包括通过控制系统与所述定位系统连接的测距相机和加速度计，所述测距相机为两个，分别为左部测距相机和右部测距相机；所述加速度计为两个，分别为左部加速度计和右部加速度计。5根据权利要求2所述的一种城市基础设施快速采集系统，其特征在于，所述车辙模块包括一个通过控制系统与定位系统连接的车辙CCD相机，以及一个与控制系统连接的线结构激光器。6根据权利要求2所述的一种城市基础设施快速采集系统，其特征在于，所述沿线设施模块包括通过控制系统。
5、与所述定位系统连接的前方图像CCD相机，所述前方图像CCD相机为两个，分别为左部前方图像CCD相机和右部前方图像CCD相机；所述左部前方图像CCD相机通过控制系统与所述车轮编码器连接；所述右部前方图像CCD相机通过控制系统与所述定位系统连接。7根据权利要求6所述的一种城市基础设施快速采集系统，其特征在于，所述控制系统包括计算机主机系统以及设置在计算机主机系统上的图像采集卡、数据采集卡、同步控制器、图像工作站以及数据工作站；上述定位系统还通过同步控制器与路面线阵CCD相机连接；定位系统通过同步控制器分别与左部前方图像CCD相机和右部前方图像CCD相机相连；车轮编码器还通过同步控制器与车辙CCD相。
6、机连接；上述左部测距相机、右部测距相机、左部加速度计以及右部加速度计同时通过数据采集卡与所述同步控制器连接。8根据权利要求7所述的一种城市基础设施快速采集系统，其特征在于，还包括一个定位系统，所述定位系统与上述同步控制器连接。权利要求书CN102691252A1/5页3一种城市基础设施快速检测系统技术领域0001本发明涉及一种城市基础设施检测系统，尤其是城市道路、高架、市政设施快速检测的系统。背景技术0002鉴于现有城市不同设施分开检测技术的使用和推广，各种分项设施检测的模块化程度已经相对较高，如道路检测车车已经在各省市的道路检测中得到很好的应用，市政设施检测车也已经数字城管数据采集中成为了一。
7、种普遍使用的方法。但由于现有的各种检测系统复杂、相关设备繁多且没有统一集成的系统，最终造成了无法一次性采集所需的数据而需分开多次采集，导致成本增加、工期延长。同时，现有设备都存在各种检测模块未能灵活选配，市面上的所有产品皆是全功能产品，不能满足用户选配功能定制产品的需求。从成本上考虑由于市面上现有的众多检测设备装配的传感器都是采用国外设备，且供电体系都采用的是发电机供电模式，如此造成了产品成本大幅度攀升。0003面对于市面上现有类似产品的上述问题。城市基础设施快速检测系统本着并满足现有检测指标的前提下以轻量、便捷、模块化为主体的思想进行研制。产品更加轻便、灵活，适合各类复杂城市检测的需要。00。
8、04现有技术的主要缺陷为1没有集成的一体化系统设备，无法一次性采集所需的设施数据；2控制设备具有明显的局限性性，只能连接现有设备，难以扩充其他传感器；3现有检测系统使用限制条件太多，载车的类型都为中小型客车，在部分道路中特别是市政道路存在着限高的约束条件。同时对驾驶人员的驾驶水平也有着限制。且一般载车型号固定，极大限制了产品的适应性；4现有检测系统设备多采用国外设备，且无论从载车型号、供电模式等方面原材料成本很高，且供货时间长；5对于车体改装以及外挂结构件安装，现有检测系统多采用的方式破坏性强，不可复原。所有设备、结构件与载车一体，一些无法自由方便拆卸，一些甚至不能拆卸。且改装工艺复杂，产品生。
9、产时间周期较长；6检测系统都是捆绑式安装，各个系统无法独立存在。无法满足用户自定义需求；7产品内部组成过于固定，大多数检测设备型号无替代产品。发明内容0005本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；设计扩充性高且模块化的控制系统，方便扩充接入城市各种设施采集所必须的传感器，一体化集成城市设施各类设施数据采集。控制器由模板和各传感器控制板组成，模板负责基础通信和控制，各传感器控制板实现单独传感器控制，从而便于扩充传感器以实现其他功能。0006本发明还有一目的提供一种载车类型为小型越野车或者轻型商务车，所有设备安装后检测系统设备整体高度不会超过市内一般限高值，不再受限高影响而造成部分道路不能检测。
10、，且转弯半径小，在城市复杂道路情况下尤为有利。对驾驶人员的水平限制降低。同时对具体载车型号要求不高，增大了产品的适应性的一种城市基础设施快速采集系统。说明书CN102691252A2/5页40007本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种采用国产化传感器设备，且修改了供电模式，极大程度上降低了产品的生产成本，同时增强了产品的稳定性。并消除了传统发电机供电模式下带来的高噪音、震动等不良用户体验的一种城市基础设施快速采集系统。0008本发明再有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种对于车体改装以及外挂结构件安装都采集用可恢复性安装，在拆卸后可还原成载车原始状态。并且极大。
11、程度上减少了改装工作量，减少了产品生产周期的一种城市基础设施快速采集系统。0009本发明再有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种所有检测、计算设备都是采用外挂式安装模式。各个检测系统单独组成一个检测单元，用户可以根据各自需求组织检测单元最终形成自定义产品，完全满足用户自己的需求的一种城市基础设施快速采集系统。0010本发明最后有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；开发设计高度兼容的传感器控制接口软件，提供了一种传感器高度兼容性，各个系统都可兼容十多款传感器进行任意选择。用户可以根据自己需求进行任意搭配的一种城市基础设施快速采集系统。0011本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方。
12、案得以解决的0012一种城市基础设施快速采集系统，其特征在于，包括一套由卫星基准站、GPS、惯导和DMI组成的定位系统；一套兼容多传感器控制的传感器软件接口程序；与定位系统相结合的一套道路评价指标采集子系统、地面设施数据采集子系统以及高架底面数据采集子系统；同时与道路评价指标采集子系统、地面设施数据采集子系统以及高架底面数据采集子系统连接的高扩充性的控制系统，便于扩充接入各种设施采集所须的传感器并实现其控制；以及给所述道路指标采集子系统、地面设施采集子系统以及高架底面采集子系统供电的电力系统。0013本发明包括基于模块化控制思想的集成同步控制器，控制器由母板和各传感器控制板组成，母板负责基础通。
13、信和控制，各传感器控制板实现单独传感器控制，从而便于扩充传感器以实现其他功能。0014本发明主要的创新点在于00151根据模块化控制的思想，采用母板与子板概念设计控制设备，母板负责基础通信，子板负责实现各传感器控制，从而达到任意扩充传感器的目的，便于系统扩充。00162通过GPS授时与高稳晶体振荡器结合，建立了系统的时间基准；通过基准站、惯导、GPS与DMI组合，建立系统的空间基准；通过高精度的时间与空间位置的匹配，实现了系统的时空统一，即可查找某一时刻对应的空间位置，通过空间位置也可以查询事件发生的时间。00173设计和实现了基于高精度时间坐标系的车载城市设施快速检测系统的多传感器集成与同步。
14、控制方案，并分析了在该方案下的同步误差以及对多源数据融合后系统检测精度的影响。同时在传统的同步控制设备基础上基于模块化控制思想，提高设备可扩充性，便于根据需要增加采集检测设备并实现控制。00184对车辆运动进行动力学分析的基础上，提出了基于多项式拟合的车辆运行轨迹的数据处理方法、基于控制点的近景摄影检测的POS误差校正模型、基于控制点高程的激光扫描检测的高程误差校正模型以及激光扫描三维空间数据与CCD影像的配准模型。说明书CN102691252A3/5页500195在车载道路快速检测与检测模块的功能研究中，提出了以车辆初始垂直速度、位移、重力加速度等变量，以区间车辆颠簸累计值为最小目标的平整度。
15、计算模型，攻克了惯性补偿的激光平整度检测算法，解决了国际上常见的平整度检测设备低于25KM/H不能正确给出结果的难题；解决了激光照明与结构光车辙检测一体化技术，实现了全天时路面图像和车辙深度的自动化检测与数据采集。00206提出由线扫描相机、线激光器和高速扫描仪等传感器结合，实现高架底面影像数据三维数据同步采集，从而实现高架裂缝类病害与变形类病害的识别。00217提出了新型车载供电方式。采用原车自动车载发电机提供电力，车载式免维护型电池组作为电力存储设备，同时通过电压转换设备进行电压转换，最后通过综合电源管理设备对供电进行控制。此方式相比传统供电模式更节能、静音、安全。00228对于整车设备集。
16、成，提出了一种新型集成理念。所有设备采用可逆式外挂安装模式。用户可以快速对设备进行拆卸安装，并还原载车的原始状态。0023在上述一种城市基础设施快速采集系统，所述道路指标采集子系统包括分别与定位系统结合的路面病害采集模块、平整度模块、车辙模块以及沿线设施模块；所述高架底面采集子系统包括分别与定位系统结合的高架底面病害模块以及高架底面三维模块。0024在上述一种城市基础设施快速采集系统，所述路面病害采集模块包括一个通过控制系统与定位系统结合的所述路面线阵CCD相机。0025在上述一种城市基础设施快速采集系统，所述平整度模块包括通过控制系统与所述定位系统结合的测距相机和加速度计，所述测距相机为两个。
17、，分别为左部测距相机和右部测距相机；所述加速度计为两个，分别为左部加速度计和右部加速度计。0026在上述一种城市基础设施快速采集系统，所述车辙模块包括一个通过控制系统与定位系统结合的车辙CCD相机，以及一个与控制系统连接的线结构激光器。0027在上述一种城市基础设施快速采集系统，所述沿线设施模块包括通过控制系统与所述定位系统结合的前方图像CCD相机，所述前方图像CCD相机为两个，分别为左部前方图像CCD相机和右部前方图像CCD相机；所述左部前方图像CCD相机通过控制系统与所述定位系统结合；所述右部前方图像CCD相机通过控制系统与所述定位系统结合。0028在上述一种城市基础设施快速采集系统，所述。
18、控制系统包括计算机主机系统以及设置在计算机主机系统上的图像采集卡、数据采集卡、同步控制器、图像工作站以及数据工作站；上述定位系统结合还通过同步控制器与路面线阵CCD相机连接；定位系统结合通过同步控制器分别与左部前方图像CCD相机和右部前方图像CCD相机相连；定位系统结合还通过同步控制器与车辙CCD相机连接；上述左部测距相机、右部测距相机、左部加速度计以及右部加速度计同时通过数据采集卡与所述同步控制器连接。0029在上述一种城市基础设施快速采集系统，还包括一个定位系统，所述定位系统与上述同步控制器连接。0030因此，本发明具有如下优点1定位系统解决了城市GPS信号失锁情况。在无GPS信号情况下，。
19、可有惯导和DMI实现推算定位；2控制器按照模块化控制思想设计，能方便扩充其他传感器并实现控制；3载车类型为小型越野车或者轻型商务车，所有设备安装后检测车整体高度不会超过市内一般限高值，不再受限高影响而造成部分道路不能检测，且转弯半径小，在城市复杂道路情况下尤为有利。对驾驶人员的水平限制降低。同时对具体载说明书CN102691252A4/5页6车型号要求不高，增大了产品的适应性；4所有传感器设备都已国产化。且修改了供电模式，极大程度上降低了产品的生产成本，同时增强了产品的稳定性。并消除了传统发电机供电模式下带来的高噪音、震动等不良用户体验；5对于车体改装以及外挂结构件安装都采集用可恢复性安装，在。
20、拆卸后可还原成载车原始状态。并且极大程度上减少了改装工作量，减少了产品生产周期；6所有检测、计算设备都是采用外挂式安装模式。各个检测系统单独组成一个检测单元，用户可以根据各自需求组织检测单元最终形成自定义产品，完全满足用户自己的需求；7传感器高度兼容性，各个系统都可兼容十多款传感器进行任意选择。用户可以根据自己需求进行任意搭配。附图说明0031附图1是本发明的一种工作原理图。0032附图2是本发明的子系统连接结构原理图。0033附图3是本发明中路面病害采集模块的工作原理示意图。0034附图4是本发明中车辙模块的工作原理示意图。0035附图5是本发明中沿线设施模块的工作原理示意图。0036附图6。
21、是本发明中平整度模块的工作原理示意图。0037附图7是本发明中电力系统的工作原理示意图。0038附图8是本发明的安装后的主视结构示意图。0039附图9是本发明的控制系统工作原理示意图。具体实施方式0040下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。0041实施例0042本发明的一种城市基础设施快速采集系统，其特征在于，包括一套定位控制系统；分别与定位系统连接的道路指标采集子系统、地面设施采集子系统以及高架底面采集子系统；同时与道路指标采集子系统、地面设施采集子系统以及高架底面采集子系统连接的控制系统；以及给所述道路指标采集子系统、地面设施采集子系统以及高架底面采集子系统供。
22、电的电力系统。0043下面详细介绍一下本发明的几个系统的结构以及工作流程00441如图所示，电力系统采用的是00451车载电池作为整个产品电力源。其存储电能并向其他设备提供电能；00462产品所有设备皆为直流供电，使产品使用更安全；00473车载式充电模式，延长产品持续工作时间。0048需要说明的是本产品主要采用的供电方式为车载蓄电池组提供电力源，全系统直流供电可换交流。利用汽车自带硅发或者配备充电机进行充电。0049如果不采用此种模式，可以利用小型发电机或者更换汽车自带硅发换成大功率的。如此便无须采用电池组作为电力源。00502道路指标采集子系统包括分别与定位系统连接的路面病害采集模块、平整。
23、度模块、车辙模块以及沿线设施模块；说明书CN102691252A5/5页7005121路面病害采集模块包括一个通过控制系统与定位系统连接的所述路面线阵CCD相机。线阵CCD相机的工作原理是一次曝光获得一行图像数据，为了获得连续清晰的路面图像，则需要相机按照一定的间隔距离一行图像所对应的路面宽度连续拍摄路面，然后将这些一行的图像按照一定数量大小进行拼接，即可得到一幅完整的路面图像。为保证路面图像的完整性，必须确保相机每两次曝光空间间隔等于一个像素所对应的路面实际空间距离。具体工作流程如图所示。005222平整度模块包括通过控制系统与所述定位系统连接的测距相机和加速度计，测距相机为两个，分别为左部。
24、测距相机和右部测距相机；所述加速度计为两个，分别为左部加速度计和右部加速度计。该系统采用2个激光传感器和2个加速度传感器组合成惯性参照路面纵断面剖面检测系统实时检测包括短波长及长波长的路面纵断面剖面曲线，同时获得各种路面评价指标，其系统采集处理流程如图所示。005323车辙模块包括一个通过控制系统与定位系统连接的车辙CCD相机，以及一个与控制系统连接的线结构激光器。车辙检测控制器与处理子系统的功能是通过激光线结构光扫描仪高速连续扫描路面的高程数据，通过数据处理软件生成路面的数字高程模型DEM，并可计算出车辙的长度、深度和面积，波浪拥包的高差和面积，沉陷的深度和面积，坑槽的深度和面积等，给出相应。
25、的报表。其采集检测流程如图所示。005424沿线设施模块包括通过控制系统与所述定位系统连接的前方图像CCD相机，前方图像CCD相机为两个，分别为左部前方图像CCD相机和右部前方图像CCD相机；所述左部前方图像CCD相机通过控制系统与所述定位系统连接；所述右部前方图像CCD相机通过控制系统与所述定位系统连接。前方道路图像数据采集与处理子系统的功能是通过多台高分辨率彩色数字CCD相机以一定的间隔采集前方道路图像，根据近景摄影检测原理，为了使得图像清晰不失真，所有拍摄图像数字化存于大容量数字存储介质，以供实时或后台软件处理，其采集流程如图所示。00553高架底面采集子系统包括分别与定位系统连接的高架。
26、底面病害模块以及高架底面三维模块。0056高架底面病害模块的采集原理同路面病害采集模块，在这里就不再赘述了；0057高架底面三维模块的采集原理同沿线设施模块，在这里也不再赘述了。00584如图所示，本发明的控制系统包括计算机主机系统以及设置在计算机主机系统上的图像采集卡、数据采集卡、同步控制器、图像工作站以及数据工作站；上述定位系统还通过同步控制器与路面线阵CCD相机连接；定位系统通过同步控制器分别与左部前方图像CCD相机和右部前方图像CCD相机相连；定位系统还通过同步控制器与车辙CCD相机连接；上述左部测距相机、右部测距相机、左部加速度计以及右部加速度计同时通过数据采集卡与所述同步控制器连接。
27、，本发明还包括一个定位系统，所述定位系统与上述同步控制器连接，同步控制设备采用母板与子板方式工作。0059本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。说明书CN102691252A1/5页8图1图2说明书附图CN102691252A2/5页9图3图4说明书附图CN102691252A3/5页10图5图6说明书附图CN102691252A104/5页11图7图8说明书附图CN102691252A115/5页12图9说明书附图CN102691252A12。