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车载道路智能检测技术与装备

作者: 马建宋宏勋王建锋冯镇著

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2023-01

版次: 1

ISBN: 9787111715191

定价: 199.00

装帧: 精装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 336页

字数: 433千字

分类: 工程技术

7 张插图图片

本书是一部全面阐述车载道路智能检测理论与技术的专著，是作者近30年研究成果的总结。书中从道路光电检测理论与方法入手，研究了路面平整度、车辙、抗滑、路面损坏等路面状况的高效率、高精度检测理论与方法，在准确获取路面横断面和纵断面的基础上提出了三维路面重构方法，构建了三维数字路面，开发了车载智能检测装备，通过试验和产业化应用验证了所开发检测装备的性能。
本书适合从事道路检测养护管理、相关专用车辆设计的技术人员以及相关专业硕士、博士研究生阅读，为其开展相关研究、工程应用提供参考。马建，工学博士，二级教授，车辆工程学科博士生导师。兼任中国公路学会副会长，中国汽车工程学会监事长，中国汽车工程学会移动出行工作委员会主任，中国公路学会运输与物流分会理事长，陕西省汽车工程学会理事长，《中国公路学报》主编，《Journal of Traffic and Transportation Engineering》编委会主席，《交通运输工程学报》编委会副主任，全国道路运输与工程教学指导委员会主任、国家特色专业（交通运输）负责人、教学团队负责人（车辆工程）、黄大年式教师团队负责人。其研究工作主要涉及商用运输车辆技术领域。主要研究方向为商用车辆动力学特性、电动汽车及清洁能源汽车技术、车辆检测技术及理论等。先后主持或参与国家“863”项目、国家西部交通建设攻关项目等、部省级科研项目和大型企业合作研究课题30余项，在国内外发表学术论文90余篇，出版编著4部。作为第一完成人获得国家科技进步二等奖2项、陕西省科学技术一等奖3项。作为第二完成人获得国家科技进步二等奖1项。以第一完成人获得陕西省人民政府颁发的教学成果奖一等奖2项，二等奖2项。获得发明专利20余项。陕西省有突出贡献专家，五一劳动奖章获得者，享受国务院特殊津贴。前言

第1章绪论 1

1.1研究概述 1

1.2道路检测需求 2

1.3道路智能检测特点 3

1.3.1技术特点 3

1.3.2装备要求 3

第2章道路光电检测理论与方法 4

2.1基于激光与图像的位移检测基本原理 4

2.2光学成像测量基本理论 6

2.2.1三维物空间光学成像测量理论 6

2.2.2二维物空间光学成像测量理论 10

2.2.3一维物空间光学成像测量理论 11

2.3激光路面位移检测理论 13

2.3.1激光位移检测理论 13

2.3.2线激光位移检测理论 14

2.3.3对称式激光位移检测理论 16

2.4路面检测光电传感器 22

2.4.1一维数字图像传感器 22

2.4.2二维数字图像传感器 24

2.5测距定位传感器技术 25

2.5.1光电编码器 25

2.5.2惯性导航系统 27

2.5.3全球定位系统 27

2.5.4多传感器融合 28

2.6路面光电图像检测关键技术 30

第3章车载路面平整度检测技术 31

3.1路面平整度定义及动力学意义 31

3.1.1路面平整度定义 31

3.1.2路面平整度动力学意义 32

3.2国际平整度指数 33

3.2.1国际平整度指数模型 34

3.2.2国际平整度指数计算方法 34

3.2.3国际平整度指数的特点及其影响因素 36

3.3路面高程测量方法 40

3.3.1水准测量 40

3.3.2全站仪高程测量 41

3.3.3GPS和多传感器融合测量 46

3.4惯性基准路面平整度检测技术 51

3.4.1检测原理 51

3.4.2测量结果及分析 54

3.5非惯性基准传递路面平整度检测技术 58

3.5.1基于基准传递的路面平整度检测 58

3.5.2基准传递检测系统特点 60

3.6基于阵列信号的路面平整度检测技术 60

3.6.1检测原理 60

3.6.2信号源个数估计 61

3.6.3信号源来波方向估计 62

3.6.4波束形成佳权向量计算 63

3.7路面跳车检测方法 66

3.7.1路面跳车机理 66

3.7.2路面跳车检测 67

第4章车载路面车辙检测技术 69

4.1路面车辙的定义 69

4.2车辙横断面曲线 69

4.3车辙深度计算方法 71

4.3.1几种车辙深度计算方法 71

4.3.2几种车辙深度计算方法比较 73

4.4多点激光车辙检测技术 76

4.5多点激光车辙检测精度分析及改进技术 77

4.5.1激光探头数量对车辙检测精度的影响 77

4.5.2振动误差影响分析及车辙计算改进 81

4.6线激光车辙检测 82

4.7对称式激光车辙检测 84

4.7.1对称式多点准直激光路面车辙检测技术 85

4.7.2对称式线激光路面车辙检测技术 88

第5章车载路面抗滑检测技术 94

5.1路面抗滑性能的定义 94

5.1.1路面构造深度 95

5.1.2路面横向力系数 96

5.2基于铺砂法的构造深度检测 96

5.2.1手工铺砂法 96

5.2.2电动铺砂法 97

5.3基于激光位移的构造深度检测 98

5.3.1激光位移构造深度检测方法 99

5.3.2沥青路面构造深度精确检测方法 101

5.4基于图像法的构造深度检测 105

5.5基于其他方法的构造深度检测 107

5.6横向力系数检测 108

5.7路面磨耗检测 109

第6章车载路面损坏检测技术 110

6.1路面损坏的分类及检测指标 110

6.1.1路面损坏的分类及机理 110

6.1.2路面损坏的检测指标 114

6.1.3路面破损评价计算 115

6.2路面损坏图像采集系统 117

6.2.1基于面阵相机的路面损坏检测 117

6.2.2基于线阵相机的路面损坏检测 118

6.3路面检测辅助照明 118

6.3.1车载路面检测连续照明 118

6.3.2车载路面检测频闪照明 121

6.4路面破损图像检测技术 123

6.4.1路面裂缝图像增强 123

6.4.2路面裂缝图像分割 127

6.4.3路面形态学处理 130

6.4.4路面裂缝自动分类技术 133

6.5基于双相机立体摄影测量的路面裂缝识别 138

6.5.1快速检测的原理 138

6.5.2测试系统构建 140

6.5.3双相机图像映射关系确定 140

6.5.4路面裂缝分割结果 142

6.5.5识别效果对比分析 144

6.6基于多特征融合的路面破损图像自动识别 147

6.6.1图像融合的原理及分类 148

6.6.2基于多特征融合的路面裂缝融合检测算法 149

6.6.3基于D-S证据理论和裂缝形状参数路面裂缝融合检测 152

第7章车载三维数字路面检测技术 158

7.1三维数字路面检测原理及误差分析 158

7.1.1路面三维定义 158

7.1.2车载路面三维检测模型的建立 158

7.1.3车载路面三维检测模型的误差分析 160

7.1.4车载路面三维检测技术的实现及误差分析 168

7.2路面纵断面检测技术 174

7.2.1基于惯性基准的车载路面纵断面小波长检测方法 174

7.2.2基于基准传递的车载路面纵断面小波长检测方法 185

7.2.3车载路面纵断面大波长检测方法 188

7.3路面横断面检测技术研究 190

7.4三维数字路面重建理论及实现方法 190

7.4.1基于车载检测信息的三维重建思路 190

7.4.2基于Catmull-Rom插值的三维重建 192

7.4.3基于非均匀有理B样条曲面拟合的三维重建 194

7.4.4路面重建结果显示 197

7.4.5路面纹理映射 201

7.4.6三维数字路面重建结果 202

第8章道路检测车及检测系统总布置 205

8.1道路检测车技术要求与特点 205

8.2道路检测车形式选择 206

8.3道路检测车总体布置 208

8.3.1道路检测车总布置原则 208

8.3.2道路检测车总布置参数确定 208

8.3.3道路检测搭载车外形布置设计 211

8.3.4道路检测车内部布置设计 219

8.3.5道路检测车附件布置设计 226

第9章智能检测装备与道路检测车开发 232

9.1智能检测系统关键部件开
内容简介:
本书是一部全面阐述车载道路智能检测理论与技术的专著，是作者近30年研究成果的总结。书中从道路光电检测理论与方法入手，研究了路面平整度、车辙、抗滑、路面损坏等路面状况的高效率、高精度检测理论与方法，在准确获取路面横断面和纵断面的基础上提出了三维路面重构方法，构建了三维数字路面，开发了车载智能检测装备，通过试验和产业化应用验证了所开发检测装备的性能。
本书适合从事道路检测养护管理、相关专用车辆设计的技术人员以及相关专业硕士、博士研究生阅读，为其开展相关研究、工程应用提供参考。
作者简介:
马建，工学博士，二级教授，车辆工程学科博士生导师。兼任中国公路学会副会长，中国汽车工程学会监事长，中国汽车工程学会移动出行工作委员会主任，中国公路学会运输与物流分会理事长，陕西省汽车工程学会理事长，《中国公路学报》主编，《Journal of Traffic and Transportation Engineering》编委会主席，《交通运输工程学报》编委会副主任，全国道路运输与工程教学指导委员会主任、国家特色专业（交通运输）负责人、教学团队负责人（车辆工程）、黄大年式教师团队负责人。其研究工作主要涉及商用运输车辆技术领域。主要研究方向为商用车辆动力学特性、电动汽车及清洁能源汽车技术、车辆检测技术及理论等。先后主持或参与国家“863”项目、国家西部交通建设攻关项目等、部省级科研项目和大型企业合作研究课题30余项，在国内外发表学术论文90余篇，出版编著4部。作为第一完成人获得国家科技进步二等奖2项、陕西省科学技术一等奖3项。作为第二完成人获得国家科技进步二等奖1项。以第一完成人获得陕西省人民政府颁发的教学成果奖一等奖2项，二等奖2项。获得发明专利20余项。陕西省有突出贡献专家，五一劳动奖章获得者，享受国务院特殊津贴。
目录:
前言

第1章绪论 1

1.1研究概述 1

1.2道路检测需求 2

1.3道路智能检测特点 3

1.3.1技术特点 3

1.3.2装备要求 3

第2章道路光电检测理论与方法 4

2.1基于激光与图像的位移检测基本原理 4

2.2光学成像测量基本理论 6

2.2.1三维物空间光学成像测量理论 6

2.2.2二维物空间光学成像测量理论 10

2.2.3一维物空间光学成像测量理论 11

2.3激光路面位移检测理论 13

2.3.1激光位移检测理论 13

2.3.2线激光位移检测理论 14

2.3.3对称式激光位移检测理论 16

2.4路面检测光电传感器 22

2.4.1一维数字图像传感器 22

2.4.2二维数字图像传感器 24

2.5测距定位传感器技术 25

2.5.1光电编码器 25

2.5.2惯性导航系统 27

2.5.3全球定位系统 27

2.5.4多传感器融合 28

2.6路面光电图像检测关键技术 30

第3章车载路面平整度检测技术 31

3.1路面平整度定义及动力学意义 31

3.1.1路面平整度定义 31

3.1.2路面平整度动力学意义 32

3.2国际平整度指数 33

3.2.1国际平整度指数模型 34

3.2.2国际平整度指数计算方法 34

3.2.3国际平整度指数的特点及其影响因素 36

3.3路面高程测量方法 40

3.3.1水准测量 40

3.3.2全站仪高程测量 41

3.3.3GPS和多传感器融合测量 46

3.4惯性基准路面平整度检测技术 51

3.4.1检测原理 51

3.4.2测量结果及分析 54

3.5非惯性基准传递路面平整度检测技术 58

3.5.1基于基准传递的路面平整度检测 58

3.5.2基准传递检测系统特点 60

3.6基于阵列信号的路面平整度检测技术 60

3.6.1检测原理 60

3.6.2信号源个数估计 61

3.6.3信号源来波方向估计 62

3.6.4波束形成佳权向量计算 63

3.7路面跳车检测方法 66

3.7.1路面跳车机理 66

3.7.2路面跳车检测 67

第4章车载路面车辙检测技术 69

4.1路面车辙的定义 69

4.2车辙横断面曲线 69

4.3车辙深度计算方法 71

4.3.1几种车辙深度计算方法 71

4.3.2几种车辙深度计算方法比较 73

4.4多点激光车辙检测技术 76

4.5多点激光车辙检测精度分析及改进技术 77

4.5.1激光探头数量对车辙检测精度的影响 77

4.5.2振动误差影响分析及车辙计算改进 81

4.6线激光车辙检测 82

4.7对称式激光车辙检测 84

4.7.1对称式多点准直激光路面车辙检测技术 85

4.7.2对称式线激光路面车辙检测技术 88

第5章车载路面抗滑检测技术 94

5.1路面抗滑性能的定义 94

5.1.1路面构造深度 95

5.1.2路面横向力系数 96

5.2基于铺砂法的构造深度检测 96

5.2.1手工铺砂法 96

5.2.2电动铺砂法 97

5.3基于激光位移的构造深度检测 98

5.3.1激光位移构造深度检测方法 99

5.3.2沥青路面构造深度精确检测方法 101

5.4基于图像法的构造深度检测 105

5.5基于其他方法的构造深度检测 107

5.6横向力系数检测 108

5.7路面磨耗检测 109

第6章车载路面损坏检测技术 110

6.1路面损坏的分类及检测指标 110

6.1.1路面损坏的分类及机理 110

6.1.2路面损坏的检测指标 114

6.1.3路面破损评价计算 115

6.2路面损坏图像采集系统 117

6.2.1基于面阵相机的路面损坏检测 117

6.2.2基于线阵相机的路面损坏检测 118

6.3路面检测辅助照明 118

6.3.1车载路面检测连续照明 118

6.3.2车载路面检测频闪照明 121

6.4路面破损图像检测技术 123

6.4.1路面裂缝图像增强 123

6.4.2路面裂缝图像分割 127

6.4.3路面形态学处理 130

6.4.4路面裂缝自动分类技术 133

6.5基于双相机立体摄影测量的路面裂缝识别 138

6.5.1快速检测的原理 138

6.5.2测试系统构建 140

6.5.3双相机图像映射关系确定 140

6.5.4路面裂缝分割结果 142

6.5.5识别效果对比分析 144

6.6基于多特征融合的路面破损图像自动识别 147

6.6.1图像融合的原理及分类 148

6.6.2基于多特征融合的路面裂缝融合检测算法 149

6.6.3基于D-S证据理论和裂缝形状参数路面裂缝融合检测 152

第7章车载三维数字路面检测技术 158

7.1三维数字路面检测原理及误差分析 158

7.1.1路面三维定义 158

7.1.2车载路面三维检测模型的建立 158

7.1.3车载路面三维检测模型的误差分析 160

7.1.4车载路面三维检测技术的实现及误差分析 168

7.2路面纵断面检测技术 174

7.2.1基于惯性基准的车载路面纵断面小波长检测方法 174

7.2.2基于基准传递的车载路面纵断面小波长检测方法 185

7.2.3车载路面纵断面大波长检测方法 188

7.3路面横断面检测技术研究 190

7.4三维数字路面重建理论及实现方法 190

7.4.1基于车载检测信息的三维重建思路 190

7.4.2基于Catmull-Rom插值的三维重建 192

7.4.3基于非均匀有理B样条曲面拟合的三维重建 194

7.4.4路面重建结果显示 197

7.4.5路面纹理映射 201

7.4.6三维数字路面重建结果 202

第8章道路检测车及检测系统总布置 205

8.1道路检测车技术要求与特点 205

8.2道路检测车形式选择 206

8.3道路检测车总体布置 208

8.3.1道路检测车总布置原则 208

8.3.2道路检测车总布置参数确定 208

8.3.3道路检测搭载车外形布置设计 211

8.3.4道路检测车内部布置设计 219

8.3.5道路检测车附件布置设计 226

第9章智能检测装备与道路检测车开发 232

9.1智能检测系统关键部件开

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