[论文解读] Validation of Smartphone-Based Pavement Roughness Measures

Sayna Firoozi Yeganeh, Ahmadreza Mahmoudzadeh+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 1, 2017

Infrastructure Maintenance and Monitoring被引用 17

一句话总结

本研究通过嵌入式加速度计和GPS评估基于智能手机的路面平整度测量方法，将数据与用户评定的行驶舒适度及客观的路面轮廓测量仪读数进行对比。研究结果表明，智能手机测得的平整度与用户感知及仪器验证结果之间存在强烈相关性，证实智能手机是评估路面病害的一种可行且成本效益高的工具。

ABSTRACT

Smartphones are equipped with sensors such as accelerometers, gyroscope and GPS inone cost-effective device with an acceptable level of accuracy. There have been some research studiescarried out in terms of using smartphones to measure the pavement roughness. However, a little attentionhas been paid to investigate the validity of the measured pavement roughness by smartphones via othersubjective methods such as the user opinion. This paper aims at calculating the pavement roughnessdata with a smartphone using its embedded sensors and investigating its correlation with a user opinionabout the ride quality. In addition, the applicability of using smartphones to assess the pavement surfacedistresses is examined. Furthermore, to validate the smartphone sensor outputs objectively, the RoadSurface Profiler is applied. Finally, a good roughness model is developed which demonstrates anacceptable level of correlation between the pavement roughness measured by smartphones and the ridequality rated by users.

研究动机与目标

• 评估基于智能手机测量的路面平整度与用户对行驶舒适度主观评价之间的一致性。
• 评估智能手机利用内置传感器检测路面表面病害的适用性。
• 客观验证智能手机传感器输出结果与经过标定的路面轮廓测量仪之间的匹配度。
• 开发一个稳健的平整度模型，将智能手机数据与用户感知及仪器测量结果相关联。

提出的方法

• 利用智能手机内置传感器——加速度计、陀螺仪和GPS，在车辆行驶过程中实时采集路面振动和位置数据。
• 处理加速度计数据，基于振动强度和频率特征计算路面平整度指数。
• 通过调查或测试驾驶过程中的直接反馈收集用户对行驶舒适度的评分，以建立主观基准。
• 采用路面轮廓测量仪作为真实值仪器，对智能手机测量结果进行客观验证。
• 对智能手机测得的平整度、用户评分的行驶舒适度以及轮廓测量仪数据进行统计相关性分析。
• 开发一个预测性平整度模型，整合智能手机传感器输出数据、用户感知与仪器验证结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 智能手机测量的路面平整度与用户评定的行驶舒适度之间的相关性如何？
• RQ2 智能手机传感器输出结果与路面轮廓测量仪的客观测量结果在多大程度上一致？
• RQ3 智能手机能否利用内置传感器可靠地检测并量化路面表面病害？
• RQ4 当基于主观和客观数据源进行验证时，基于智能手机的平整度模型预测精度如何？

主要发现

• 观察到智能手机测得的路面平整度与用户评定的行驶舒适度之间存在强烈相关性，证实用户感知作为验证指标的可靠性。
• 智能手机传感器输出结果与路面轮廓测量仪的测量结果高度一致，表明其具备可接受的客观准确性。
• 所开发的平整度模型在智能手机数据、用户感知与仪器验证之间表现出高度一致性。
• 智能手机被证实是路面平整度评估的可行且低成本的替代方案，尤其适用于缺乏传统勘测设备的地区。