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山东大学;山东东方路桥建设有限公司;山东省路桥集团有限公司;山东高速淄临高速公路有限公司魏明召获国家专利权

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龙图腾网获悉山东大学;山东东方路桥建设有限公司;山东省路桥集团有限公司;山东高速淄临高速公路有限公司申请的专利多源异构数据融合的路面荷载空间分布定位方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119416160B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510005313.4,技术领域涉及:G06F18/25;该发明授权多源异构数据融合的路面荷载空间分布定位方法及系统是由魏明召;卜凡涛;徐大众;王庆龙;李相厚;杜志贞;葛玉宁;邓建营;王明法;吴建清;杜聪设计研发完成,并于2025-01-03向国家知识产权局提交的专利申请。

多源异构数据融合的路面荷载空间分布定位方法及系统在说明书摘要公布了:本发明属于路面载荷定位技术领域,为解决目前无法全面监测路面全尺度空间的应变分布的问题,提供了一种多源异构数据融合的路面荷载空间分布定位方法及系统。其中,该方法包括获取设定路段各个时刻的路面激光雷达数据及路面力学数据;从路面激光雷达数据中拟合地面并将其移除,基于移除拟合地面的路面激光雷达数据,聚类识别出车辆类型及其对应载荷,进而跟踪车辆的轨迹;利用有限元力学分析法从路面力学数据中解耦车辆位置与路面应力,再结合跟踪的车辆轨迹,生成三维空间中的路面应力与荷载分布图,确保了路面车辆荷载空间分布的精准实时识别。

本发明授权多源异构数据融合的路面荷载空间分布定位方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种多源异构数据融合的路面荷载空间分布定位方法,其特征在于,包括:获取设定路段各个时刻的路面激光雷达数据及路面力学数据;其中,路面力学数据为车辆经过时的路面应力;从路面激光雷达数据中拟合地面并将其移除,基于移除拟合地面后的路面激光雷达数据,聚类识别出车辆类型及其位置,动态跟踪车辆的轨迹;利用有限元力学分析法从路面力学数据中解耦车辆位置与路面应力,再结合跟踪的车辆轨迹,生成三维空间中的路面应力与荷载分布图;根据移除拟合地面后的路面激光雷达数据,将设定路段划分成若干个连续的立方体,计算每个立方体的点密度;通过比较各个立方体的点密度与点密度动态阈值,以区分背景和移动的车辆;利用卡尔曼滤波与粒子滤波相结合的数据融合算法处理解耦的车辆位置与路面应力以及车辆轨迹,生成三维空间中的路面应力与荷载分布图;其过程为:设系统状态为,包括:车辆位置、车辆速度与加速度及荷载分布;状态转移方程:;其中,为状态转移函数,为系统噪声,假设为高斯分布;状态转移函数描述从前一时刻的状态,计算得到当前时刻状态;状态转移函数由车辆的动力学模型或荷载传播模型给出;对于车辆位置、速度与加速度的建模,车辆的运动通过经典的运动方程来描述: ;其中,是时间间隔;是车辆在时刻的位置;是车辆在时刻的位置;是车辆在时刻的速度;是车辆在时刻的速度;是车辆在时刻的加速度;假设车辆的位置在二维平面上为,固定物体的位置为,激光雷达测得的距离通过以下观测函数得到: ;假设荷载应力与车辆的加速度成正比,分布式光纤传感器用如下形式表示观测方程: ; ;其中,是观测状态量矩阵,包括车辆位置、速度、加速度及应力;是比例系数,表示加速度与荷载应力之间的关系,是观测噪声;和分别是激光雷达和分布式光纤传感器的观测函数,和是相应的噪声;卡尔曼滤波用于估计车辆的动态信息,其过程包括两个步骤:预测阶段:根据上一时刻的状态,利用状态转移方程预测当前时刻的状态:;其中,为状态转移函数;预测误差协方差:;其中,是状态转移矩阵,是过程噪声的协方差矩阵;表示矩阵的转置;表示时刻的误差协方差;利用激光雷达的观测值进行更新:;更新状态估计:;更新后的误差协方差:;其中,是更新前的状态估计;是卡尔曼增益,是观测矩阵,是观测噪声协方差;粒子滤波用于处理光纤传感器反馈的荷载分布信息;粒子滤波通过多个粒子来表示系统状态的概率分布,其过程为;初始化粒子:生成个粒子,每个粒子代表一个可能的状态,初始粒子基于荷载分布的先验信息生成;粒子权重更新:根据分布式光纤传感器的观测值和每个粒子对应的观测预测,更新每个粒子的权重:;其中,是给定粒子状态的观测似然函数,表示观测数据与粒子状态的匹配度;为更新前的每个粒子的权重;对粒子集进行重采样;状态估计:粒子的加权平均用于估计当前时刻的荷载分布状态: ;卡尔曼滤波的预测输出为粒子滤波提供先验信息,粒子滤波的结果则用于进一步修正卡尔曼滤波的估计;通过卡尔曼滤波和粒子滤波的融合,得到车辆荷载分布的精确估计,同时动态跟踪车辆的运动轨迹,以进一步用于荷载分布模型的构建。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人山东大学;山东东方路桥建设有限公司;山东省路桥集团有限公司;山东高速淄临高速公路有限公司,其通讯地址为:250000 山东省济南市历下区经十路17923号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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