沥青密度估算系统以及减小信号噪声的相关方法技术方案

沥青密度估算系统包括：测量装置，被配置成输出测量信号；时间同步单元，被配置成对所述测量信号进行采样以获得采样的测量信号并且跨多个周期标识采样的测量信号的周期性采样点。所述系统还包括时间同步平均单元，被配置成通过以下操作在时域中构造修改的测量信号：对于所述周期内的至少一个采样点，将跨周期的多个所述周期性采样点取平均，以获得对于所述至少一个采样点的平均周期性数据点；以及使用对于所述至少一个采样点的平均周期性数据点来构造所述修改的测量信号。所述系统进一步包括密度计算单元，被配置成基于所述修改的测量信号来确定沥青密度值；以及显示单元，被配置成显示所确定的沥青密度值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】沥青密度估算系统以及减小信号噪声的相关方法
本公开涉及信号处理，且更具体来说，涉及沥青密度估算系统中的信号处理以及减小信号噪声的相关方法。
技术介绍
压路机中的沥青密度估算系统能够在其施工过程中估算沥青或其它道路材料的压实程度。压路机的振动辊的响应由其振动电机的频率以及压路机的自然振动模式确定。沥青密度估算系统可以基于振动辊的响应来估算路面的压实密度。然而，振动辊的所测量响应受到噪声的影响，所述噪声例如由用于测量滚轮的振动的仪器引入。在不进行处理的情况下，原始信号中的噪声可能会影响数字信号处理(例如，快速傅里叶变换)的结果。这最终会影响沥青密度估算的准确性。由于密度值与在约5％的小范围内的信号功率变化相关(在典型的道路施工应用中，大致89％至94％的密度)，因此降低噪声的影响对于沥青密度估算系统变得非常重要。Commuri等人的美国专利申请公开No.2015/0030392A1(“Commuri”)公开一种用于压实道路材料的设备，所述设备包括用于在道路施工期间计算刚度的压实分析仪。Commuri进一步公开一种特征提取器模块34，所述特征提取器模块实施快速傅里叶变换以有效地提取滚轮10的响应振动信号的不同频率分量。然而，Commuri并未公开例如在时域中使用信号降噪。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，沥青密度估算系统包括测量装置，所述测量装置被配置成输出测量信号；时间同步单元，所述时间同步单元被配置成：对所述测量信号进行采样以获得采样的测量信号；标识所述采样的测量信号在时域中的周期；标识跨所述周期的多个采样点；以及基于所标识的周期而标识跨多个周期的采样的测量信号的周期性采样点。沥青密度估算系统还包括时间同步平均单元，所述时间同步平均单元被配置成通过以下操作在所述时域中构造修改的测量信号：对于所述周期内的至少一个采样点，将跨周期的多个所述周期性采样点取平均，以获得对于所述至少一个采样点的平均周期性数据点；以及使用对于所述至少一个采样点的平均周期性数据点来构造所述修改的测量信号。沥青密度估算系统还包括密度计算单元，所述密度计算单元被配置成基于所述修改的测量信号来确定沥青密度值；以及显示单元，所述显示单元被配置成显示所确定的沥青密度值。根据本专利技术的第二方面，用于减小信号噪声的方法包括：由处理器接收呈模拟DC电信号形式的测量信号；由所述处理器对所述测量信号进行采样以获得采样的测量信号；由所述处理器标识所述采样的测量信号在时域中的周期；由所述处理器标识跨所述周期的多个采样点；由所述处理器基于所标识的周期而标识跨多个周期的采样的测量信号的周期性采样点；对于所述周期内的至少一个采样点，由所述处理器将跨周期的多个所述周期性采样点取平均，以获得对于所述至少一个采样点的平均周期性数据点；以及由所述处理器使用对于所述至少一个采样点的平均周期性数据点来构造所述修改的测量信号。本公开的附加特征和优点将在以下描述中阐述并且将从描述中部分显而易见，或者可以通过实践本文公开的原理习得。借助于所附权利要求书中特别指出的仪器和组合，可以实现和获得本公开的特征和优点。本公开的这些和其它特征将从以下描述和所附权利要求书中变得更显而易见，或者可以通过实践本文阐述的原理习得。附图说明参考附图，下文是对本专利技术的示例实施例的更详细描述：图1说明根据实施例的结合沥青密度估算系统的示例压路机；图2说明示例沥青密度估算系统；图3说明另一示例沥青密度估算系统；图4说明用于减小信号噪声的示例过程；图5说明用于产生触发信号的示例过程；图6说明用于估算沥青密度的示例过程；图7说明在时域中不减小信号噪声的情况下原始信号的功率(频域信号)与在时域中减小原始信号的信号噪声之后信号的功率之间的比较；以及图8说明示例计算机系统。具体实施方式公开一种系统、方法和计算机可读介质，所述系统、方法和计算机可读介质可以用于基于用于减小信号噪声的时间同步平均技术估算路面(例如，沥青路面)的沥青压实密度。下文详细描述本公开的各个实施例。尽管描述特定实施方案，但是应理解，这样做仅出于说明的目的。在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以使用其它组件和配置。图1说明根据实施例的结合沥青密度估算系统100的示例压路机。压路机102可以在例如沥青路面104的路面上行驶。压路机102和沥青路面104可以一起形成联接系统。沥青密度估算系统100可以在其施工期间实时连续地估算沥青路面104的密度。如图1中所示，压路机102包括在沥青路面104上滚动并压实沥青路面104的压路机滚轮108(例如，具有偏心重量)。沥青密度估算系统100可以包括一个或多个测量装置，例如加速度计106，所述测量装置安装到压路机滚轮108或另外与压路机滚轮108相关联，以在运行期间测量滚轮108的振动。沥青密度估算系统100可以包括沥青压实分析仪110，所述沥青压实分析仪从加速度计106接收例如呈模拟DC信号形式的测量数据或信号，以基于接收到的信号估算沥青路面104的密度。可以经由信号处理单元对接收到的原始信号进行预处理，以例如在原始信号的时域中减小原始信号中的噪声，如下文将详细地描述。信号处理单元可以包括在沥青压实分析仪110中。沥青压实分析仪110可以包括具有一个或多个处理器的计算装置，如本文更详细地描述。沥青压实分析仪110可以包括密度计算单元，所述密度计算单元基于从加速度计106接收到的信号计算沥青密度，如下文更详细地描述。沥青密度估算系统100可以进一步包括显示器112，用于显示从沥青密度分析仪110输出的密度。密度输出可以在显示器112上示为对应于沥青路面104的密度图。压路机102的操作员可以查看和依赖密度输出，以测量沥青路面104的压实度。可以基于沥青路面104的状况连续地且自动地更新密度输出。沥青密度估算系统100可以进一步包括一个或多个温度传感器114，用于测量沥青路面104的表面温度。全球定位系统(GPS)116也可以包括在沥青密度估算系统100中。GPS可以用于在压路机100移动时提供压路机100的位置并且可以与沥青密度分析仪110进行协调，使得可以相对于GPS坐标映射路面104上的密度的位置。沥青密度估算系统100可以进一步包括流动站无线电(roverradio)118，用于校准GPS位置以确保GPS定位精度。为了减小从与压路机滚轮108相关联的测量装置(例如，加速度计106)收集的原始信号中的噪声，可以使用本文中称为时间同步平均(TSA)技术的时域降噪技术。TSA技术可以用于减小或最少化信号噪声，所述信号噪声的源可以归因于或追溯到时域。这可以包括在测量信号时产生的加速度计106噪声。根据实施例，加速度计输出可以是在0到5伏特的范围内的模拟DC电信号。TSA技术不同于典型的递归和非递归滤波器，因为TSA技术不使用未滤波信号的连续采样值。相反，TSA技术取原始信号波上相同相对位置处的采样值的平均值。为了便于理解，首先基于以下假设显示针对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沥青密度估算系统，包括：/n测量装置，所述测量装置被配置成输出测量信号；/n时间同步单元，所述时间同步单元被配置成：/n对所述测量信号进行采样，以获得采样的测量信号，/n标识所述采样的测量信号在时域中的周期，/n标识跨所述周期的多个采样点，以及/n基于所标识的周期而标识跨多个周期的采样的测量信号的周期性采样点；以及/n时间同步平均单元，所述时间同步平均单元被配置成通过以下操作在所述时域中构造修改的测量信号：/n对于所述周期内的至少一个采样点，将跨周期的多个所述周期性采样点取平均，以获得对于所述至少一个采样点的平均周期性数据点，以及/n使用对于所述至少一个采样点的所述平均周期性数据点来构造所述修改的测量信号；/n密度计算单元，所述密度计算单元被配置成基于所述修改的测量信号来确定沥青密度值；以及/n显示单元，所述显示单元被配置成显示所确定的沥青密度值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种沥青密度估算系统，包括：
测量装置，所述测量装置被配置成输出测量信号；
时间同步单元，所述时间同步单元被配置成：
对所述测量信号进行采样，以获得采样的测量信号，
标识所述采样的测量信号在时域中的周期，
标识跨所述周期的多个采样点，以及
基于所标识的周期而标识跨多个周期的采样的测量信号的周期性采样点；以及
时间同步平均单元，所述时间同步平均单元被配置成通过以下操作在所述时域中构造修改的测量信号：
对于所述周期内的至少一个采样点，将跨周期的多个所述周期性采样点取平均，以获得对于所述至少一个采样点的平均周期性数据点，以及
使用对于所述至少一个采样点的所述平均周期性数据点来构造所述修改的测量信号；
密度计算单元，所述密度计算单元被配置成基于所述修改的测量信号来确定沥青密度值；以及
显示单元，所述显示单元被配置成显示所确定的沥青密度值。


2.根据权利要求1所述的沥青密度估算系统，其中所述时间同步单元使用触发信号来标识跨所述多个周期的所述采样的测量信号的所述周期性采样点。


3.根据权利要求2所述的沥青密度估算系统，其中所述触发信号具有基于所述测量信号的基本频率的周期和/或频率值。


4.根据权利要求2所述的沥青密度估算系统，其中所述时间同步单元通过以下操作产生所述触发信号：
通过分别确定局部最大值或最小值来标识所述采样的测量信号的峰或谷；
计算连续峰或连续谷之间的采样点的平均数；
将所述采样点的平均数四舍五入成正整数；以及
将所述正整数用作所述触发信号。


5.根据权利要求4所述的沥青密度估算系统，进一步包括：
将正整数除以所述采样的测量信号的采样率，以获得所述触发信号的频率值。


6.根据权利要求2所述的沥青密度估算系统，其中连续地更新所述触发信号。


7.一种压路机，包括：
压路机滚轮；以及
根据权利要求1所述的沥青密度估算系统，其中所述测量装置包括加速度计，所述加速度计被配置成测量所述压路机滚轮的振动，所述加速度计适合于输出呈模拟DC电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚昂，
申请(专利权)人：沃尔沃建筑设备公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE