一种埋入式道路车辆类型识别系统和方法

专利主权项内容

1.一种道路车辆类型识别方法，使用埋入式道路车辆类型识别系统，所述埋入式道路车辆类型识别系统包括路面结构本体，所述路面结构本体中设有振动传感光纤(1)，所述振动传感光纤包括一个或多个振动传感光纤传感段(11)，各振动传感光纤传感段(11)之间通过振动传感光纤过渡段(12)连接，还包括振动光纤分析装置(2)，所述振动光纤分析装置(2)与振动传感光纤(1)通过光纤引出线(3)相连接，包括如下步骤：1)采用所述的埋入式车型识别系统，通过振动光纤分析装置采集车辆经过时的路面结构振动数据；2)对各振动数据组进行特征提取；步骤2)中，对各振动数据组进行特征提取的方法具体包括如下步骤：a)将同一横断面内测点所观测的原始振动数据编入同一振动数据组，并进行经验模态分解，获得多个经EMD处理后的振动分量；b)叠加特定阶数的振动分量，获得叠加后的振动曲线fr(t)：其中IMF为EMD处理后第i1阶的振动分量，n1和m1为特定阶数的最低阶数和最高阶数；i1c)计算单位时间τ内振动数据的平方和作为该段时间内的短时能量，依此得到振动短时能量的时程曲线E(T)：其中单位时间τ即为短时能量分析时间帧长度；d)设定车辆振动能量判定阈值，用于判定车辆是否经过的短时能量时程曲线中满足该阈值要求的部分视为因行驶车辆激励产生的振动时段[T, T]，随后从叠加的振动曲线fr(t)截取出该时段内的振动曲线fr’(t)；12e)根据车辆在相邻测量断面激励起振的时间差，求得该车辆移动速率为：其中，L为相邻断面的间距；Δt为时间差；f)依据行驶车辆的最小轴距，计算确定用于轴型特征识别的短时能量分析时间帧长度为：其中，v表示车辆移动速率；S为联轴轴距；g)对截取的振动曲线fr’(t)进行归一化处理，得到归一化后的振动曲线fn(t)：依据用于轴型特征识别的短时能量分析时间帧长度，计算归一化后的振动曲线fn(t)的短时能量时程曲线E’(T)，设定轴型识别阈值并确定满足阈值要求的曲线波峰数量，依据波峰数量判断行驶车辆轴型，再依据波峰间的距离确定轴距；h)参照步骤a)-g)，计算车辆前后轴经过同一测量断面时各振动传感光纤传感段内的截取后的短时能量分布曲线，在单个测量断面内，将振动传感光纤传感段依据车辆行驶方向从左往右进行排序，并依此定义振动光纤传感段的序数，分别计算不同轴经过时的最大短时能量值，记为E(i2, j2)，其中i2为车轴的序数，j2为振动光纤传感段的序数；i)以前轴为基准，计算每个振动光纤传感段内车辆后轴与前轴最大短时能量值的比值，记为Er(i3)，其中i3＝1, 2, 3……n，n为单个测量断面上传感段的数量，计算Er(i3)的标准差以衡量前后轴在同一断面内引起的振动差异；j)采用时频分析手段获得截取的振动曲线fr’(t)的频谱分布，获得信号的幅频特性在时间上的分布特性S(f, t)，对幅频分布数据在时间方向上进行叠加，叠加结果作为车辆振动响应的幅频曲线S(f)；k)截取对车辆振动响应敏感的频段为特征频段，计算该频段内的加权频率f以表征车辆振动响应的频谱分布特征，计算方法为：w其中，f和f分别为特征频段的上下截止频率；hl3)依据上述车辆的特征信息，对行驶车辆进行分类。。数据由马 克 团 队整理