T/JSJTQX 86-2026 路面工程多传感冗余变量摊铺控制系统应用技术指南

　　ICS 93.080.01 CCS P 66

　　团 体 标 准

　　T/JSJTQX 86—2026

　　路面工程多传感冗余变量摊铺控制系统应用技术指南

　　Technical guidelines for multi-sensor redundant variable paving control

　　system in pavement engineering

　　2026-03-01 发布 2026-04-01 实施

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　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由江苏省交通企业协会提出并归口。

　　本文件起草单位：江苏镇江路桥工程有限公司、江苏省交通技师学院、四川公路桥梁建设集团有限公司、天津仁爱学院、江苏现代蜀宁工程建设有限公司、江苏省产品质量监督检验研究院、江苏狄诺尼信息技术有限责任公司、北京中元浩业科技有限公司、江苏虹一工程建设有限公司、无锡市航道工程有限公司、中交二公局第三工程有限公司、徐州祥发建设有限公司、中交第三航务工程局有限公司南京分公司、江苏常鑫路桥工程有限公司、无锡市市政设施建设工程有限公司。

　　本文件主要起草人：蔡爱林、严承俊、吴昀、王晖、吕泰达、王杜彬、刘海峰、毛安静、施亮、马天玉、徐善常、杜爱军、金春霞、欧定福、李岩、孔兵兵、裴涛、孙达、邹文军、陈茂枝、张建伟、陈军、潘文川、杨锦涛、吴周洲、江涛、黄佳钰、窦传刚、潘阳、李鹏、刘金涛、王以青、王毅、崔朝铜、靳波、杨建勇、杨祥兵、张雷、吴琼、许强华、陈奎光、赵海均、彭伟、龚博、胡小柱、路星、曹恒辉、詹其伟、章荣福、王芮文。

　　本标准由江苏省工程师学会道路与轨道工程专业委员会副主任委员王芮文、江苏省交通技师学院高级讲师王晖、镇江市综合交通事业发展中心研究员级高级工程师章荣福主审。

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　　路面工程多传感冗余变量摊铺控制系统应用技术指南

　　1 范围

　　本文件规定了路面工程多传感冗余变量摊铺控制系统的系统组成、多传感器冗余设计、建模、施工等内容。

　　本文件适用于公路路面多传感冗余变量摊铺施工系统设计与施工控制。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 28181 公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求

　　GB T 28589 地理信息 定位服务

　　JJF 2015 单轴倾角传感器校准规范

　　JTG/T F20 公路路面基层施工技术细则

　　JTG F40 公路沥青路面施工技术规范

　　JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程

　　SJ/T 11588 BDS/GPS射频与基带一体化模块性能要求与测试方法

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　多传感冗余 multi sensor redundancy

　　在系统中配置多个同类或不同类传感器以实现数据相互校验、故障检测与容错的技术设计。

　　注：多传感冗余核心目标是通过冗余配置提升系统的可靠性、安全性和数据准确性，避免单一传感器失效导致的系

　　统故障。

　　通过部署双路或多路传感器等多个传感器，利用信号间预设的线性关系、多数表决逻辑等进行交叉验证，当信号不满足该关系时，则判定存在故障。

　　冗余传感器可分为同构冗余和异构冗余。同构冗余是指多个相同型号和类型的传感器，异构冗余是指不同型号的传感器实现同一功能，以减少共同缺陷风险，如摄像头与激光雷达融合，以抵消软件冗余中的 N 版编程误差。

　　当某个传感器数据异常时，系统通过对比冗余数据(如差值绝对值、置信度排序)识别失效传感器，并将其数据清零或隔离，再基于剩余有效数据重新计算输出。例如，惯性测量系统中通过投影值与输出值的偏差分析，定位并排除故障传感器。

　　冗余设计能显著降低整体故障概率。如，三重模块化冗余(TMR)需三个组件同时失效才导致系统故障，而独立传感器的失效概率相乘后极低。

　　3.2

　　主传感器 main sensor

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　　系统中承担核心测量任务的传感器，其数据直接用于生成摊铺厚度、高程、横坡调整等关键参数的控制指令。

　　注：主传感器通常具备高精度、高实时性的特点，是系统正常工作的基础，主传感器的作用：

　　(1)直接控制：主传感器数据经处理后直接驱动执行机构(如液压缸、螺旋布料器)。

　　(2)基准参考：为冗余传感器提供校准基准，确保多传感器数据一致性。

　　(3)性能瓶颈：系统整体精度受主传感器精度限制(如 GNSS 精度±2mm，则摊铺层厚度控制精度难以优于±2mm)。 3.3

　　冗余传感器 redundant sensors

　　系统中用于替代或补充主传感器的传感器。

　　注：冗余传感器的作用为(1)起到故障容错的作用。当主传感器失效时，冗余传感器接管控制，避免施工中断;

　　(2)起到精度提升的作用。通过多传感器数据融合，消除主传感器的系统误差(如 GNSS 高程受对流层延迟影响);3)起到状态监测的作用。监测主传感器健康状态(如噪声水平、信号强度)，触发预警或切换。

　　3.4

　　重采样 resampling

　　改变数据采样率的过程，包括升采样和降采样。升采样是通过插值提高数据频率，降采样指通过抽取或平均降低数据频率。

　　3.5

　　变量摊铺 variable paving

　　沥青路面摊铺中，通过多个(种)传感器实时采集路面高程、横坡、松铺厚度、温度、压实度等状态参数，利用控制算法动态调整摊铺机熨平板高度、侧倾角度、摊铺速度、螺旋布料器转速等工作参数，实现路面几何形状和材料分布的精准控制。

　　3.6

　　比例项主导 proportional term dominates

　　在PID控制中，比例项主导指比例环节(P)的增益系数(Kp)远大于积分(Ki)和微分(Kd)环节的增益，使得系统响应主要由比例项决定。

　　注：比例项主导的核心目的是：(1)快速消除静态误差。比例项直接放大当前误差信号，使执行机构(如液压缸)迅速动作;(2)抑制动态超调。通过高比例增益抑制系统因惯性或延迟产生的振荡;(3)简化调参过程。在横坡控制中，比例项主导可减少对积分、微分参数的精细调整需求。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　BDS：北斗卫星导航系统(beidou navigation satellite system)

　　CAN：控制器局域网总线(Controller Area Network)

　　GNSS：全球卫星导航系统(global navigation satellite system)

　　HDMI：高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface)

　　NMEA：美国国家海洋电子协会(National Marine Electronics Association)

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　　NUC：非均匀性矫正(Non-Uniformity Correction)

　　PID： 比例、积分和微分进行控制的控制系统(Proportional Integral Derivative)

　　Pitch：车身绕垂直方向的倾斜角度(俯仰角)

　　PLC：可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)

　　RMS：均方根值(Root Mean Square Value)

　　Roll：车身绕行驶方向的倾斜角度(横滚角)

　　SDI：串行数字接口 (Serial Digital Interface)

　　Yaw：车身绕垂直轴的旋转角度(航向角)

　　5 基本规定

　　5.1 多传感冗余变量摊铺控制系统包括硬件和软件两个部分。

　　5.2 多传感冗余变量摊铺控制系统硬件以摊铺机为载体，包含平衡梁和多种传感器，传感器的安装位置宜按图1布设。

　　标引序号说明：

　　1——北斗定位天线(内置IMU单元);

　　2——360 °环视摄像头;

　　3——红外热成像摄像头;

　　4——车载显示终端;

　　5——超声波探头×3;

　　6——控制手柄;

　　7——温度传感器;

　　8——双轴倾角传感器;

　　9——横坡传感器; 10——MC控制器;

　　11——车身姿态传感器;

　　12——无人机航测。

　　图1 多传感冗余变量摊铺控制系统硬件安装示意图

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　　5.3 多传感冗余变量摊铺控制系统软件包含冗余设计软件和测量建模软件，应根据施工路段具体技术要求进行冗余设计和建模。

　　5.4 多传感冗余变量摊铺控制系统中所用传感器防护等级宜在IP67以上，与熨平板或沥青混合料直接接触的传感器应能承受250℃高温，其它传感器工作温度宜为-20℃~80℃内。

　　6 系统硬件

　　6.1 摊铺机

　　6.1.1 应具备高精度液压控制系统，液压系统应响应迅速、能接收毫米级的实时调控指令。

　　6.1.2 支持CAN总线通信与开放数据协议，能与多传感器实时交换位置、姿态、速度、工作状态等信息。

　　6.1.3 应预留传感器安装接口，并具备自行供电能力。

　　6.1.4 摊铺机熨平板应具备自动调平功能，应能全依靠数字模型和传感器反馈自动调平。

　　6.1.5 应具有良好的行驶平稳性与姿态稳定性。

　　6.2 平衡梁及其内置传感器

　　6.2.1 平衡梁应安装在摊铺机两侧，且应与熨平板方向保持垂直。

　　6.2.2 应采用非接触式平衡梁，非接触式平衡梁分为激光平衡梁和超声波平衡梁。

　　6.2.3 激光平衡梁及传感器应满足以下要求：

　　a) 探头数量不少于36束，单探头检测范围不少于250mm，探头检测频率大于100Hz，响应时间小于1ms;

　　b) 多探头同时工作时，系统自动剔除凹凸不平的异常值，仅采用3个最接近实际值的测量结果取平均值，确保基准面摊铺稳定性;

　　c) 单探头检测距离应在5cm以上，距离测量误差应在±1.5mm内，支持对下承层表面凹凸度的实时监测，整体摊铺平整度误差应满足JTG/T F20、JTG F40、JTG F80/1的要求;

　　d) 采用数字化控制系统，支持与摊铺机电控系统无缝对接，适配国内外主流品牌摊铺机;

　　e) 具备故障自诊断、工作状态指示、传感器异常报警等功能，适应变坡、匝道等复杂工况;

　　f) 内置温度补偿传感器，消除环境温度对测量精度的影响。

　　6.2.4 超声波平衡梁及传感器满足以下要求：

　　a) 超声波传感器测距误差应控制±1.5mm内，整体摊铺平整度误差应满足JTG/T F20、JTG F40、 JTG F80/1的要求;

　　b) 采用多探头综合测量技术，通过“剔除最大值、最小值后取平均值 ”算法，消除单点干扰，保证基准面稳定性;

　　c) 每个传感器模块应含独立发射/接收单元，宜集成温度补偿探头，温度影响误差应控制在± 0.5mm内;

　　d) 传感器采样频率应不小于100Hz，响应时间小于1ms，宜在动态摊铺过程中数据实时更新，摊铺机行进速度3m～5m/min时应无延迟;

　　e) 系统应支持1～10级灵敏度设置，油缸升降响应时间不大于0.5s;

　　f) 应保证摊铺厚度在±1mm误差内不触发油缸调整，无过度修正;

　　g) 避免摊铺机发动机、振捣系统对信号的干扰，通讯故障率不大于0.1%/h。

　　6.3 其他传感器

　　6.3.1 至少应配备GNSS传感器(内置IMU)、双轴倾角传感器、横坡传感器、车身姿态传感器、温度传

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　　感器、红外热成像摄像头和360 °环视摄像头。

　　6.3.2 GNSS传感器安装于摊铺机两侧平衡梁上，满足以下要求：

　　a) 水平定位偏差不大于10mm;垂直定位偏差不大于2mm;

　　b) 整合BDS、GPS、GLONASS等多星座数据，结合CORS系统提升复杂环境下的稳定性;

　　c) 支持设备端离线解算与实时差分改正，确保施工过程中数据连续性与可靠性;

　　d) 技术指标应满足GB T 28589、 SJ/T 11588的测量精度要求。

　　6.3.3 双轴倾角传感器安装于摊铺机两侧平衡梁上，满足以下要求：

　　a) 测量范围应覆盖横向±10 °和纵向±5 ° , 以适应摊铺机在复杂地形下的姿态变化;

　　b) 静态精度应保持在±0.05 ° , 高精度场景应在±0.02 ° 内，对应摊铺厚度误差在±1mm内;动态精度在摊铺机振动下，精度衰减宜在±0.1 °之间，确保实时控制稳定性;

　　c) 分辨率应达到0.001 ° , 以捕捉微小倾斜变化;采样率应不小于20Hz，高精度场景应大于50Hz，与GNSS采样率和摊铺机液压系统响应频率匹配;承受振动加速度不大于10g，频率10～2000Hz;

　　d) 支持RS485/CAN总线/以太网，兼容摊铺机控制系统;应兼容NMEA 2000、CANopen或自定义协议，与GNSS接收机、平衡梁实现数据同步;数据更新率应与GNSS差分数据更新率同步，避免时间延迟导致的控制滞后;

　　e) 内置温度传感器， 自动修正温度对传感器零点的影响，典型温漂宜不大于0.01 °/℃;

　　f) 通过算法修正传感器输出与实际角度的非线性关系，典型非线性误差不大于0.1%FS，并通过交叉轴耦合补偿，消除X轴和Y轴倾斜相互干扰，典型耦合误差不大于0.05 °。

　　6.3.4 横坡传感器安装于熨平板横梁上，满足以下要求：

　　a) 测量范围应覆盖±10%(对应角度范围约±5.7 ° ) , 以适应不同设计横坡和摊铺机姿态变化;

　　b) 静态测量精度应满足坡度误差±0.02%，角度误差±0.03 °(对应坡度误差约±0.05%);在摊铺机振动下，动态精度衰减应控制在±0.1%之间，确保实时控制稳定性;

　　c) 分辨率应达到0.001%或0.001 ° , 以捕捉微小横坡变化;采样率应不小于20Hz，高精度场景应不小于50Hz，与GNSS采样率、倾角传感器和摊铺机液压系统响应频率匹配;

　　d) 具有抗振动能力，能承受振动加速度大于10g，频率10-2000Hz，避免摊铺机振动导致数据波动;

　　e) 支持RS485/CAN总线/以太网，兼容摊铺机控制系统，兼容NMEA 2000、CANopen或自定义协议，与GNSS接收机、平衡梁实现数据同步，数据更新率与GNSS差分数据更新率同步，避免时间延迟导致的控制滞后;

　　f) 内置温度传感器，自动修正温度对传感器零点的影响，典型温漂不大于0.01%/℃ , 通过算法修正传感器输出与实际坡度的非线性关系，典型非线性误差宜不大于0.1%FS，能消除纵向坡度对横坡测量的干扰，典型耦合误差宜不大于0.05%;

　　g) 固定于熨平板横梁中部或两侧，避免螺旋布料器、刮板输送器等机械部件的干扰,安装后应通过激光校准确保传感器轴线与熨平板横梁平行，允许误差±0.1 °。

　　6.3.5 IMU单元内嵌于GNSS传感器内，也可独立安装，满足以下要求：

　　a) IMU单元性能宜满足表1的要求：

　　表1 IMU单元性能

　　b) 姿态测量精度宜满足表2的要求：

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　　表2 姿态测量精度表

　　c) 支持NMEA 2000、CAN总线或以太网，输出数据包括加速度、角速度、姿态角(Roll/Pitch/Yaw)，与GNSS时间戳同步误差不大于1ms，避免多传感器数据融合时的时延问题;

　　d) 采样率应不小于100Hz，高精度场景不小于200Hz，与GNSS采样率形成互补;

　　e) 具有抗振动能力，能承受振动加速度不大于10g，频率10Hz～2000Hz;

　　f) 支持静态自对准和动态对准;内置温度传感器，自动修正加速度计和陀螺仪的零偏温漂;能通过算法修正传感器输出与实际姿态的非线性关系;

　　g) 与GNSS的融合方式宜采用紧耦合融合，配合卡尔曼滤波算法，实现定位误差最优估计。

　　6.3.6 车身姿态传感器宜设置在驾驶室座位底部，满足以下要求：

　　a) 姿态测量精度应满足表2的要求;

　　b) 采样率应不小于100Hz，高精度场景应不小于200Hz，与IMU采样率匹配，捕捉车身微小姿态变化，输出频率应不小于50Hz，与GNSS定位更新率形成互补，确保控制系统实时响应;应保证数据同步，与GNSS时间戳同步误差不大于1ms，避免多传感器数据融合时的时延问题;

　　c) 具有抗振动能力，能承受振动加速度不大于10g，频率10Hz～2000Hz，避免传感器松动或数据中断;

　　d) 支持静态自对准和动态对准。

　　6.3.7 温度传感器应设置在料斗内壁、传料带、熨平板内侧，安装应牢固，满足以下要求：

　　a) 料斗/传料带温度传感器测量精度宜控制在±1℃内，高精度场景应控制在±0.5℃ , 应确保温度控制敏感;熨平板温度传感器精度宜控制在±2℃内，传感器分辨率应不小于0.1℃ , 以捕捉微小温度变化;

　　b) 响应时间应不大于5s和90%阶跃响应，快速反馈温度突变;采样率应不小于1Hz，高精度场景应不小于5Hz，与GNSS、激光、角度等传感器数据同步;

　　c) 具有抗振动能力，能承受振动加速度不大于10g，频率10Hz～2000Hz，避免传料带振动导致数据波动;

　　d) 料斗内壁安装位置宜距料斗底部1/3高度处，避开卸料口冲击区，宜采用耐高温螺栓或磁吸式安装，防止混合料冲击脱落;传料带安装位置宜在传料带中部下方，贴近带面但不接触，避免摩擦损坏，应加装不锈钢护罩，防止混合料飞溅堵塞传感器;熨平板内侧安装位置宜安装在熨平板前缘中央，距混合料接触面5-10mm，采用陶瓷纤维隔热层，减少熨平板加热对传感器的热辐射干扰;

　　e) 支持4mA～20mA电流信号或RS485数字信号，兼容主流摊铺机控制系统，应兼容Modbus-RTU或CANopen协议，与PLC或上位机软件实现数据交互;

　　f) 设置温度上下限阈值，具有报警功能。

　　6.3.8 360 °环视摄像头安装在摊铺机顶部，技术指标满足以下要求：

　　a) 宜采用4路以上鱼眼镜头，覆盖前、后、左、右，每路视角不小于180 ° , 分辨率应不小于200万像素，支持4K分辨率，光圈应适应强光和弱光环境;

　　b) 拼接精度误差。相邻镜头重叠区像素误差不大于2像素，避免拼接缝隙或畸变，全景影像畸变率不大于3%，确保直线物体显示平直;

　　c) 具有抗振动能力，能承受振动加速度不大于10g，频率10Hz～2000Hz，避免摄像头松动或图像模糊;

　　d) 内置AI芯片，支持实时图像处理，障碍物检测帧率不小于30fps，延迟不大于100ms，边界识别

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　　准确率不小于90%，误检率不大于5%;

　　e) 支持HDMI、SDI或以太网输出;

　　f) 应能设置监控围栏，物体进入禁区时，应能进行报警。

　　6.3.9 红外热成像摄像头应安装在摊铺机顶棚上，摄像头对准已摊铺面，满足以下要求。

　　a) 测温范围应覆盖施工全流程温度监测测量精度控制在-2℃~+2℃ , 应与接触式铂电阻温度传感器对比;

　　b) 分辨率为0.1℃ , 应能精确识别温度离析区域，当温差大于5℃时应触发警报;

　　c) 瞬时视场角应不大于1.5mrad，在不小于8m摊铺宽度下，可清晰分辨0.015m² 区域的温度差异;

　　d) 静态摊铺温度监测时，标准连续测量帧率宜为30Hz，在摊铺机急加速/制动时，应能捕捉温度动态变化，高帧率模式不小于60Hz;

　　e) 应具有自校准功能，自动检测镜头污染、制冷器故障、通信中断，每10分钟检测一次非均匀性漂移，补偿阈值漂移大于0.3℃时自动触发NUC校正。

　　7 多传感器冗余设计

　　7.1 一般要求

　　7.1.1 当各传感器均有效时，应使用多传感系统进行路面摊铺控制，提高精度。

　　7.1.2 当主传感器因信号遮挡或故障失效时，冗余传感器可接管控制，避免施工中断。

　　7.1.3 应通过多传感器数据交叉验证，消除单一传感器的系统误差。

　　7.1.4 冗余传感器可监测主传感器的工作状态，动态调整权重。

　　7.1.5 主传感器应宜满足以下要求：

　　a) GNSS接收机应提供摊铺机的绝对平面位置(X, Y)和高程(Z)，精度±2mm(RTK模式);

　　b) 平衡梁用于测量已铺路面的绝对高程，精度±1mm，用于修正GNSS高程漂移;

　　c) 双轴倾角传感器应直接测量熨平板横向坡度，精度±0.02 ° , 控制路面排水横坡;

　　d) IMU用以提供车身姿态(Roll, Pitch, Yaw)，频率不小于100Hz，补偿GNSS动态误差;

　　e) 主传感器数据经处理后直接驱动液压缸、螺旋布料器等执行机构，可为冗余传感器提供校准基准，确保多传感器数据一致性;系统整体精度受主传感器精度限制。

　　7.1.6 冗余传感器满足以下要求：

　　a) 备用GNSS采用不同品牌/频点的GNSS接收机，交叉验证定位数据;超声波高程传感器在平衡梁失效时，通过发射超声波测量路面高程，精度±3mm;视觉横坡检测系统通过摄像头识别路面边缘高差，间接计算横坡，适用于无激光干扰场景;冗余IMU宜采用不同技术路线的IMU，补偿主IMU的温度漂移;

　　b) 实现无缝切换，在主传感器故障时，冗余传感器应在0.001s内接管控制，避免摊铺层出现台阶或波浪;

　　c) 通过与主传感器数据对比，检测主传感器故障;

　　d) 在主传感器受限场景下提供替代数据。

　　7.2 冗余设计

　　7.2.1 冗余设计时，应对传感器进行分层，满足以下要求：

　　a) 以GNSS为主传感器，提供定位和高程数据;

　　b) 冗余时， 以平衡梁替代GNSS高程测量，适应GNSS信号中断场景;

　　c) GNSS失效时， 以IMU提供惯性导航，维持短期定位;

　　d) 以双轴倾角传感器冗余监测车身横向和纵向倾斜，补偿GNSS姿态误差;

　　T/JSJTQX 86-2026 e) 以车身传感器冗余检测车身姿态，补偿GNSS高程、位置偏差;

　　f) 冗余配置宜采用“GNSS(主)+平衡梁(冗余高程) ”、“IMU(主)+双轴倾角传感器(冗余姿态) ”、“IMU(主)+横坡传感器(冗余姿态) ”、“IMU(主)+车身姿态传感器(冗余姿态) ”。

　　7.2.2 数据融合中的冗余处理方法详见附录A。

　　7.2.3 冗余设计时，故障检测与切换机制满足以下要求：

　　a) 应实时监测传感器输出量值，重点监测GNSS定位标准差、倾角传感器角度输出标准差、IMU噪声水平;

　　b) 应对主传感器设定阈值，当传感器数据超出阈值时，应触发冗余切换。

　　7.2.4 控制指令冗余生成机制为：

　　a) 主控制指令为基于融合高程(Zfused)生成摊铺厚度调整量;

　　b) 冗余控制指令为基于激光平衡梁独立高程(Zbalance)生成备用调整量;

　　c) 仲裁机制为，当主指令与冗余指令偏差超过阈值时，触发报警并暂停施工。

　　7.2.5 关键冗余整合计算方法详见附录B。

　　7.2.6 横坡传感器冗余配置方法详见附录C。

　　8 建模

　　8.1 坐标系与参考基准

　　8.1.1 应以GNSS提供的WGS84或地方坐标系为基准，确定全局坐标系，定义摊铺机的绝对位置(X, Y, Z)。

　　8.1.2 以车身姿态传感器为基准，定义摊铺机的局部坐标系(横滚Roll、俯仰Pitch、航向Yaw)。

　　8.1.3 各传感器宜通过标定转换至车身坐标系。

　　8.1.4 建模应考虑下承层和设计高程数据，见图2。

　　图2 变量摊铺控制面示意图

　　8.2 传感器数据预处理

　　8.2.1 GNSS+IMU传感器数据预处理方法宜按附录D进行。

　　8.2.2 安装于平衡梁上的双轴倾角传感器数据预处理方法宜按附录E执行。

　　8.2.3 安装于熨平板横梁上的横坡传感器数据预处理方法宜按附录F执行。

　　8.2.4 安装于摊铺机座位下方的车身姿态传感器数据预处理方法宜按附录G执行。

　　8.3 几何关系转换预处理

　　8.3.1 几何关系转换预处理时，输入数据为平衡梁高程HGNSS ，平滑、平衡梁倾角α滤波、车身姿态 θRoll，

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　　θPitch ,输出数据为熨平板高程H熨平板 、熨平板横坡α熨平板。

　　8.3.2 熨平板高程计算按式(1)执行：

　　H熨平板(t) = HGNSS,平滑(t) 一 d·sinθPitch(t) 一 h·sin θRoll(t) ……………………(1)

　　式中，

　　d——平衡梁与熨平板水平距离;

　　h——平衡梁与熨平板垂直高度差;

　　θPitch(t)、 θRoll(t)——纵坡角、横坡角，分别为摊铺机前后倾斜角和左右倾斜角。

　　8.3.3 熨平板横坡修正按式(2)执行：

　　α熨平板(t) = α滤波(t) + arctan ( ) …………………………(2)

　　8.4 多传感器数据时空对齐

　　8.4.1 宜在嵌入式系统中使用硬件定时器为所有传感器数据打上精确的时间戳，通过重采样，将IMU传感器高频数据降采样至与GNSS同步，采用式(3)线性插值。

　　θIMU ，同步(tk) = θIMU(ti) + · θIMU(ti+1) 一 θIMU(ti) …………………………(3)

　　式中，

　　tk——GNSS采样时刻;

　　ti——最近的IMU采样时刻。

　　8.4.2 宜通过传感器外参标定，通过全站仪测量GNSS与激光平衡梁的相对位置，生成变换矩阵，并将GNSS高程转换至熨平板参考点，见式(4)。

　　H熨平板，GNSS(t) = HGNSS(t) 一 d·sin θPitch(t) …………………………(4)

　　8.5 关键参数动态计算

　　式中，

　　k压实——压实系数。

　　8.5.2 横坡控制量计算时，先输入融合横坡 αfused(t)、设计横坡 α设计(x, y) ，再按式(7)计算。 ΔH侧(t) ·tan ( α设计(x(t), y(t) ) 一 αfused(t)) ·Kα …………………………(7)

　　式中，

　　L——熨平板宽度;

　　K α ——横坡控制增益。

　　8.6 控制算法实现

　　8.6.1 采用高程控制环和横坡控制环双闭环串级控制结构，实现摊铺层纵向高程和横向坡度的毫米级精确控制。

　　8.6.2 双环遵循路径为误差检测、控制器计算、执行机构动作、反馈修正。

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　　8.6.3 高程控制环算法实现宜按附录H执行。

　　8.6.4 横坡控制环算法实现宜按附录I执行。

　　8.6.5 应实施双闭环交互机制，进行优先级控制， 以高程环优先，当两个误差同时存在时，先调整高程再修正横坡，并进行耦合补偿，横坡调整对高程的影响见式(8)，应在控制算法中自动补偿。

　　△ H α ·sin ( △ α ) …………………………(8)

　　8.6.6 360 °环视摄像头控制算法宜按附录J执行。

　　8.6.7 红外热成像摄像头控制算法宜按附录K执行。

　　9 施工

　　9.1 施工准备

　　9.1.1 仪器设备的安装与标定应注意以下事项：

　　a) GNSS接收机宜安装于摊铺机平衡梁中部或前端，确保无遮挡，GNSS接收机安装平面与摊铺机理论水平面的夹角偏差小于0.1 ° ;

　　b) 平衡梁距熨平板前端距离应控制在200±20cm，发射激光或超声波平面与摊铺方向垂直，偏差小于0.5 ° ;

　　c) IMU模块与GNSS内置，或紧贴固定于GNSS传感器一侧，初始姿态校准误差小于0.05 ° ;

　　d) 横坡传感器安装在熨平板横梁中部、两侧各一个，双轴倾角传感器应安装于平衡梁前后各一个;

　　e) 温度传感器应安装于料斗内侧、传送带上和熨平板内侧;

　　f) 平衡梁、GNSS、IMU、横坡传感器、双轴倾角传感器应进行初始标定;

　　g) GNSS标定应包含静态标定和动态标定，静态标定时，摊铺机停于已知高程点，采集10组GNSS/IMU数据，计算系统偏差并修正;动态标定时，摊铺机以2m/s速度行驶20m，验证平衡梁与GNSS数据融合精度，误差应在-3mm～+3mm之间。

　　9.1.2 进行施工参数预设，并满足以下要求：

　　a) 采用无人机摄影测量的方法采集下承层数据，导入至变量摊铺系统，并与摊铺设计高程进行对比、建模;

　　b) 将模型中的高程、横坡数据转换为摊铺机变量摊铺系统可识别的格式，并设置曲线段半径补偿参数;

　　c) 进行控制参数初始化，设置 PID 参数和安全阈值。

　　9.2 摊铺作业

　　9.2.1 进行多传感器数据融合监控，并满足以下要求：

　　a) 进行时空对齐控制，保证多传感器时间同步，应以GNSS信号为基准，IMU数据通过硬件时间戳对齐，延迟小于1ms;

　　b) 将GNSS坐标转换为熨平板参考点坐标进行空间变换监测;

　　c) 选择合适的平滑系数，采用卡尔曼滤波进行GNSS高程滤波处理;

　　d) 采用低通滤波方式进行IMU姿态角滤波处理，抑制振动噪声;

　　e) 将双轴倾角传感器、横坡传感器数据进行滤波处理。

　　9.2.2 进行变量控制实施，并按以下参数进行变量调整：

　　a) 高程控制时，系统应实时计算松铺高程，并进行误差修正，当松铺厚度误差大于 5mm 时，PID输出调整熨平板升降油缸;

　　b) 横坡控制时，应实时计算横坡，并进行倾斜调整，当倾斜角度大于 0.3 °时，启动差动油缸修

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　　正;

　　c) 松铺厚度控制时，应实时通过平衡梁进行厚度检测，当厚度偏差大于 3mm 时，应调整螺旋布料器转速。

　　9.2.3 应采取动态补偿机制进行动态控制，按以下要求进行：

　　a) 应进行前馈调整，根据摊铺速度vt 提前修正控制量，修正量△u(t)按式(9);

　　△ u(t) = Kff ·v(t) · d计 …………………………(9)

　　式中，

　　△ u(t)——控制量修正值，单位 mm 或 ° , 表示应调整的熨平板高程或横坡控制量(输出给执行机构);

　　Kff——前馈增益系数，反映车速对控制量的影响程度，应通过实验标定，典型值范围0.5～1.2;

　　v(t)——摊铺机瞬时车速，单位 m/s， 由轮速传感器或 GNSS 速度观测值提供;

　　dH设计——设计高程梯度，mm/m，路面设计高程沿摊铺方向的变化率(由BIM 模型导出);

　　dx

　　b) 沥青温度每降低10℃ , 应调整摊铺机仰角，使松铺厚度增加1mm。

　　9.2.4 出现下列情况时，应进行动态冗余切换：

　　a) GNSS信号丢失，连续3秒无有效数据;

　　b) 倾角传感器异常：前后端数据差值大于0.5 ° ;

　　c) 平衡梁传感器遮挡，测量值突变大于50mm。

　　9.2.5 故障应急处治措施见表 3。

　　表 3 变量摊铺应急处治

　　9.3 变量施工质量控制检验

　　9.3.1 应对传感器安装质量进行检测，传感器安装应牢固，与安装的部位与传感器基底应密贴，采用螺栓或强磁连接，检测方法见表4。

　　表 4 传感器安装质量检测方法

　　9.3.2 施工质量检测与控制应按以下要求进行：

　　a) 应实时显示 GNSS 与平衡梁的高程差值，差值>5mm 时暂停施工;

　　b) 应进行横坡传感器一致性验证，中部与两侧传感器差值大于 0.3 °时重新校准，校准方法按 JJF 2015 执行;

　　c) 应按 JTG F80、JTG/T F20、JTG F40 的要求进行厚度检测，当厚度偏差在±3mm 之间时调整超

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　　声波传感器基准;进行材料用量对比，统计每公里沥青混合料用量，偏差大于 3%时检查厚度控制系统;

　　d) 进行温度监控，料斗内温度传感器显示值与实验室检测值差值大于 5℃时校准传感器，熨平板内侧温度小于 110℃时暂停施工。

　　9.3.3 应在变量施工系统内生成施工数据，并能导出：

　　a) 记录传感器原始数据、控制量输出、设备报警信息，生成每日质量报告，包含高程误差分布图、横坡超限统计表、温度曲线图;

　　b)根据最近 500m 的施工数据，动态调整 PID 参数，见式(10)。

　　Kp ，new = Kp,old ·( 1 + 0.05 σe ) …………………………(10)

　　式中，

　　K ——调整后的比例增益，用于下一阶段控制循环的新比例系数;

　　p ，new

　　Kp,old——当前比例增益，当前控制周期使用的比例系数， 由理论计算获得; σe——误差标准差，最近 500m 施工段内控制误差的统计波动程度;

　　0.05——调整系数，经验系数，决定误差标准差对比例增益的影响权重。

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　数据融合中的冗余处理

　　A.1 高程数据冗余融合时，冗余主路径由GNSS提供，并用于控制;冗余路径中，平衡梁高程Zbalance通过加权平均替代GNSS，计算见式(A.1)。

　　Zfused = ωGNSS·ZGNSS + ωbalance·Zbalance………………………………(A.1)式中，

　　Zfused——表示通过多传感器数据融合算法计算得到的综合高程值，是系统用于控制摊铺层厚度的核心参数计算可通过多种方法实现;

　　ωGNSS——表示GNSS传感器所测高程所占权重;

　　ZGNSS——通过GNSS解算的高程值;

　　ωbalance——表示平衡梁所测高程所占权重;

　　Zbalance——通过平衡梁量测的高程值;

　　ωGNSS 、 ωbalance可根据信号质量动态调整。

　　A.2 姿态数据融合时，冗余主路径由IMU提供，并用于测量机身姿态;冗余路径中，双轴倾角传感器和车身姿态传感器提供独立姿态数据，通过卡尔曼滤波融合，计算见式(A.2)。

　　X姿态 = XIMU + K ·(Z倾角 − H·XIMU) …………………………(A.2)

　　式中，

　　X姿态——融合后的车身姿态状态向量，通常包含Roll、Pitch等,数学纬度为n × 1;

　　XIMU——IMU测量的车身姿态状态向量，可能包含噪声和漂移，数学纬度为n × 1;

　　Z倾角——倾角传感器测量的车身姿态观测值，数学纬度为m×1;

　　K——卡尔曼增益矩阵，决定融合中IMU和倾角传感器数据的权重，数学纬度为n ×m;

　　H——观测矩阵，将IMU状态映射到倾角传感器的观测空间，数学纬度为m×n。

　　注 1：n 为状态向量的维度，表示系统需要估计的姿态参数数量。在摊铺机姿态控制中，通常包含 Roll/Pitch/Yaw。 n 的典型值，若仅估计横滚和俯仰角，则 n=2;若包含航向角，则 n=3。

　　注 2：m 为观测向量的维度，表示倾角传感器测量的姿态参数数量。在摊铺机中，双轴倾角传感器通常测量横滚角(Roll)和俯仰角(Pitch)m 典型值，若倾角传感器测量横滚和俯仰角，则 m=2，若仅测量横滚角，则 m=1。

　　注 3：(1)矩阵维度的匹配规则。公式中各矩阵的维度应满足矩阵乘法的规则(即列数=行数)：

　　(2)H 的维度。观测矩阵，将 IMU 状态空间映射到倾角传感器的观测空间。维度为m×n(行数=观测维度，列数=状态维度)。例如，若 n=2(Roll, Pitch)，m=2(倾角传感器测量 Roll, Pitch)，则 H 为 2×2 矩阵。

　　(3)K 的维度。卡尔曼增益矩阵，决定融合中 IMU 和倾角传感器数据的权重。维度为 n ×m(行数=状态维度，列数 =观测维度)。例如，若 n=2，m=2，则 K 为 2×2 矩阵。

　　实际工程中，K 的每个元素通过卡尔曼滤波算法动态计算，反映传感器噪声特性。

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　　附 录 B

　　(资料性)

　　关键冗余整合计算

　　B.1 加权冗余高程计算见公式(B.1)。

　　其中，

　　Zfused——加权冗余高程;

　　⑴GNSS 、⑴balance 、⑴IMU——为GNSS、平衡梁、IMU传感器所占权重，根据传感器精度动态分配;

　　ZGNSS 、Zbalance 、ZIMU——为GNSS、平衡梁、IMU传感器高程数据。

　　B.2 姿态冗余融合计算见公式(B.2)。

　　θfused= θIMU+ α · ( θ倾角一 θIMU) β · ( θ车身一 θIMU)……………………(B.2)

　　其中，

　　α 、 β——融合系数， ( α + β = 1)，根据传感器噪声动态调整;

　　θfused 、 θIMU 、 θ倾角 、 θ车身——分别为姿态冗余角度、IMU传感器角度、倾角传感器角度、车身

　　姿态传感器角度。

　　B.3 冗余控制指令仲裁计算见公式(B.3)。

　　ΔH ifΔH __ ΔH ≤ δ

　　报警并暂停 otherwise

　　其中，

　　ΔHcontrol——最终高程控制指令，输出给执行机构(如液压油缸)的实际控制量;

　　ΔH主——主传感器高程控制指令， 由主传感器(如GNSS高程)计算得到的控制量;

　　ΔH冗余——冗余传感器高程控制指令， 由冗余传感器(如激光雷达/超声波)计算得到的控制量; δ——为允许偏差，主/冗余指令差异的可接受范围，典型值为±3mm。

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　　附 录 C

　　(资料性)

　　横坡传感器冗余配置方法

　　C.1 主横坡传感器宜安装于熨平板横梁中部，冗余横坡传感器安装于熨平板横梁另一侧，交叉验证。

　　C.2 横坡数据加权融合计算方法按公式(C.1)。

　　αfused = ω1 · α主 + ω2 · α冗余………………………………(C.1)其中，

　　αfused——融合后的横坡角，作为控制摊铺层横坡的最终依据，反映车身横向倾斜角度，典型取值范围为-4 °~+4 ° ;

　　α主 ——主横坡传感器的测量值，精度高但可能受温度漂移或安装误差影响，典型取值范围为-4 °~+4 ° ;

　　α冗余——冗余横坡传感器的测量值，精度略低但可独立校验主传感器，提升系统容错性，典型取值范围为-4 °~+4 ° ;

　　ω1——主传感器的权重系数，反映其数据可信度，通常ω1> ω2，但当主传感器故障时ω1 可降至0;

　　ω2 ——冗余传感器的权重系数，反映其数据可信度，满足ω1 + ω2 = 1 ，当主传感器故障时ω2 升至1。

　　C.3 公式(6)中， ω1 、 ω2 的确定可按基于传感器噪声的静态分配、基于健康评分的动态分配、故障驱动的硬切换三种方法，计算公式按(C.2)(C.3)。

　　式中，

　　σ主 、 σ冗余——分别为主传感器和冗余传感器的测量标准差。

　　式中，

　　S主 、S冗余——分别为主传感器和冗余传感器的健康评分，通过监测传感器噪声、信号强度等指标生成。取值为0～1。

　　d) 当主传感器数据异常时，强制ω1 = 0 ， ω2 = 1 ，其判定逻辑为：

　　若 α主 一 α冗余 > δ , 或主传感器故障标志=True，则切换权重。

　　其中，

　　δ——允许偏差阈值。

　　C.4 静态分配适用于传感器性能稳定的场景，动态分配可适应传感器性能变化，硬切换是故障时的最后保障。

　　C.5 融合后的横坡角αfused用于调整摊铺机熨平板的横向倾斜角度，确保摊铺层横坡符合设计要求，其控制方法见公式(C.4)。

　　ΔH侧 ·tan( α设计 一 αfused)·K横坡…………………………(C.4)

　　其中，

　　T/JSJTQX 86-2026 ΔH侧——熨平板两侧液压缸伸缩量;

　　L——熨平板宽度;

　　K横坡——控制系数。

　　T/JSJTQX 86-2026

　　附 录 D

　　(资料性)

　　GNSS+IMU 传感器数据预处理方法

　　D.1 GNSS+IMU传感器输出平衡梁绝对高程HGNSS,左/右 、姿态角(横滚角 θRoll和俯仰角 θPitch)。

　　D.2 预处理应消除多路径误差、卫星信号遮挡导致的跳变，并滤波平滑高程和姿态数据。

　　D.3 高程数据滤波采用移动平均法，见式(D.1)。

　　HGNSS,平滑(t) · Σ=t__N+1 HGNSS(i) …………………………(D.1)

　　式中，

　　HGNSS,平滑(t)——平滑后高程值，移动平均滤波后的高程数据，用于控制算法输入;

　　HGNSS(i)——原始高程值，GNSS接收机直接输出的高程数据(含噪声);

　　N——滑动窗口长度(典型值N=5)，参与平均的数据点数(典型值5，对应0.5m摊铺距离);

　　t——当前时间步,滤波计算的当前时刻(与采样频率同步，如100Hz)。

　　D.4 姿态角滤波采用低通滤波法，见式(D.2)。

　　θ滤波(t) = α · θ原始(t) + (1 __ α ) · θ滤波(t __ 1) …………………………(D.2)式中，

　　α——滤波系数，权重系数(0< α<1)，决定新数据对输出结果的贡献程度;

　　θ滤波(t)——平滑后姿态角，当前时刻的滤波输出，作为下一时刻的输入;

　　θ原始(t)——当前时刻(第t步)传感器测量的原始姿态角，IMU输出的姿态角(含高频振动噪声); θ滤波(t __ 1)——上一时刻(第t_1步)的滤波结果;

　　t ——第n个采样时刻，t_1代表前一个采样时刻，形成时间序列 t=0,1,2, ,n。

　　D.5 基于阈值对异常值剔除，即若HGNSS(t) __ HGNSS,平滑(t __ 1) > δH ,则剔除HGNSS(t)。其中， δH——高程跳变阈值，典型值δH=0.02m。

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　　附 录 E

　　(资料性)

　　平衡梁双轴倾角传感器数据预处理方法

　　E.1 双轴倾角传感器输出平衡梁横向倾角 α平衡梁，Roll 、纵向倾角 α平衡梁，Pitch ,单位为 °。

　　E.2 预处理应消除温度漂移误差，并修正传感器安装轴与车身轴不平行导致的偏差。

　　E.3 应进行倾角温度补偿，按式(E.1)进行。

　　α补偿(t) = α原始(t) 一 kT ·(T(t) 一 T0) …………………………(E.1)

　　式中，

　　α补偿(t)——温度补偿后姿态角，消除温度影响后的传感器输出，用于控制算法输入;

　　α原始(t)——原始姿态角，传感器直接输出的姿态角(含温度漂移误差);

　　kT——温度系数，传感器输出随温度变化的灵敏度，典型值kT=0.005 °/℃;

　　T(t)——当前温度，由传感器内置温度计测量或外置温度传感器给出;

　　T0——25℃时标定温度。

　　E.4 进行轴向偏差修正，见式(E.2)。

　　α修正(t) = α补偿(t) ·cos φ + α其它轴(t) ·sin φ …………………………(E.2)

　　其中，

　　α修正(t)——轴向修正后姿态角，消除安装轴偏差后的传感器输出，用于控制算法输入;

　　α补偿(t)——温度补偿后姿态角，同温度补偿公式输出;

　　α其它轴(t)——垂直轴姿态角，与当前轴垂直方向的传感器输出(如横坡修正时用纵坡数据); φ——传感器轴与车身轴的夹角，通过标定确定，典型值φ<2 °。

　　E.5 应进行中值滤波以消除瞬时噪声。见式(E.5)。

　　α滤波(t) = Median( α修正(t 一 1)， α修正(t)， α修正(t + 1) ) …………………………(E.5)式中，

　　α滤波(t)——中值滤波后姿态角，消除瞬时噪声后的传感器输出，用于控制算法输入;

　　α修正(t)——轴向修正后姿态角，同轴向修正公式输。

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　　附 录 F

　　(资料性)

　　熨平板横坡传感器数据预处理方法

　　F.1 横坡传感器输出熨平板中部横坡α熨平板， 中 、边部横坡α熨平板，左/右,单位为 °。

　　F.2 预处理应平均边部数据生成参考横坡，并剔除异常边部数据。

　　F.3 应进行边部数据平均，按式(F.1)进行。

　　α熨平板，参考

　　式中，

　　α熨平板，参考(t)——参考横坡值，左右边部横坡的平均值，用于后续滤波和异常检测;

　　α熨平板，左(t)、 α熨平板，右(t)——左、右端横坡值，分别是左右侧传感器测量的横坡。

　　F.4 若 α左/右(t) 一 α参考(t) > δ α , 则剔除该边部数据。其中， δ α ——横坡偏差阈值，典型值为 δ α =0.3 °。

　　F.5 应进行滑动平均滤波。见式(F.2)。

　　t一M+1 α参考 (i) …………………………(F.2)

　　其中，M——滑动窗口长度，典型值M=3。

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　　附 录 G

　　(资料性)

　　车身姿态传感器数据预处理方法

　　G.1 车身姿态传感器输出车身横滚角 θRoll 、俯仰角 θPitch ,、航向角 θYaw ，单位为 °。

　　G.2 预处理应消除振动噪声,修正传感器安装倾斜导致的偏差。

　　G.3 应进低通振动滤波、安装倾斜修正、航向角解缠(避免航向角蛙跳)，按式(G.1)(G.2)(G.3)进行。

　　θ滤波(t) = β · θ原始(t) + ( 1 __ β ) · θ滤波(t __ 1) …………………………(G.1)

　　θ修正(t) = θ滤波(t) __ θ安装偏差 …………………………(G.2)

　　θYaw ，修正(t) = θYaw(t)mod 360° …………………………(G.3)式中，

　　β——滤波系数，典型值β=0.1; θ安装偏差——通过静态标定确定。

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　　附 录 H

　　(资料性)

　　高程控制环算法实现

　　H.1 输入设计高程信号和实际高程信号，先通过摊铺机里程计将设计文件中的高程数据(如每10cm一个点)映射到当前位置。再由GNSS接收机测量平衡梁参考点高程，经空间变换后得到熨平板底部高程。按式(H.1)进行误差计算。

　　eH(t) = H设计(x(t)，y(t)) 一 H实际(t) …………………………(H.1)

　　当eH(t)>0时，表示实际高程低于设计值，应提升熨平板。

　　H.2 PID控制阶段的参数特征见表H.1，当油缸达到行程极限时，暂停积分项累加。

　　表H.1 参数特征

　　H.3 执行机构阶段输出转换按式(H.2)，应对执行动作进行限制，单次调整量应≤5mm，防止路面波浪。升降速度应≤20mm/s，避免液压冲击。

　　ΔH油缸(t) = uH(t) ·K阀 ·A油缸/(E·A活塞) …………………………(H.2)

　　式中，

　　K阀——为电液比例阀流量系数;

　　A油缸——油缸截面积;

　　E=——液压油弹性模量。

　　H.4 应在反馈阶段进行压实后高程反馈，通过安装在压路机上的激光扫描仪测量已压实路面高程。进行反馈延迟补偿，根据车速v(t)预测当前位置压实状态。见式(H.3)。

　　H反馈 = H压实

　　式中，

　　L——压路机与摊铺机间距。

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　　附 录 I

　　(资料性)

　　横坡控制环算法实现

　　I.1 误差检测阶段,应输入设计横坡和实际横坡信息，应从设计文件读取当前位置的横向坡度要求，并由双轴倾角传感器测量熨平板侧倾角，经坐标变换得到实际横坡。按式(I.1)计算误差。

　　ea(t) = α设计(x(t),y(t) )- α实际(t) …………………………(I.1)

　　当ea(t)>0时，表示实际横坡小于设计值，应向右侧倾斜熨平板。 I.2 在PID控制阶段，控制器特征见表I.1，前馈补偿见式(I.2)。

　　表I.1 控制器特征

　　uff(t) = Kff ·v(t) ·tan ( α设计) ……………………………………(I.2)

　　式中，

　　Kff——前馈系数，补偿车速对横坡影响，通常取30。

　　I.3 在执行机构阶段，侧倾油缸控制采用差动连接方式，通过调节两侧油缸流量实现精确倾斜，侧倾角度与位移关系见式(I.3)。应考虑安全限制，最大侧倾角3 ° , 防止摊铺料滑移;侧倾速度不大于0.5 °/s，避免液压系统压力突变。

　　式中，

　　W——熨平板宽度;

　　θ——油缸安装角。

　　I.4 在反馈修正阶段，应对熨平板横梁上的横坡传感器取平均值，当两个传感器差值超过0.3 °时应触发报警。

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　　附 录 J

　　(资料性)

　　360 °环视摄像头控制算法实现

　　J.1 目标检测算法中，人员检测宜采用YOLOv7-tiny模型，实现轻量化，推理速度不大于50ms，采用的训练数据宜包含安全帽、反光背心等施工场景的20000张标注图像，输出参数应包括边界框坐标、置信度。

　　J.2 多摄像头拼接时，应采取特征点匹配方式，使用SIFT算法提取关键点，RANSAC筛选内点，并计算单应性矩阵实现无缝拼接。

　　J.3 预警逻辑设计时，应根据摊铺机速度v(t)调整预警边界和动态缓冲区。计算公式见式(J.1)。

　　D预警(t)=D静态+k ·v(t) ……………………………………(J.1)式中，

　　D预警——动态缓冲区;

　　D静态——静态缓冲区，一般为1m;

　　k——速度系数，一般取0.2;

　　v (t)——摊铺机速度。

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　　附 录 K

　　(资料性)

　　红外热成像摄像头控制算法实现

　　K.1 采用两点校正法，基于出厂标定的增益系数(Gain)和偏移量(Offset)对原始数据进行修正,修正方法见式(K.1)。

　　T校正

　　式中，

　　R原始(i,j)——为像素(i,j)的原始ADC值;

　　G(i,j)、O(i,j)——分别为该像素的增益系数和偏移量;

　　T校正(i,j)——为校正后的温度值。

　　K.2 对校正后数据中的坏点(响应异常的像素)采用中值滤波修复;若某像素值与周围8邻域像素均值偏差大于3σ ( σ为局部标准差)，则判定为坏点;修复方法宜采用周围8邻域像素的中值替换坏点值。 K.3 摊铺层内任意0.1m×0.1m区域与周围温度差大于5℃ , 则认为为温度离析。

　　K.4 温度离析检测按下列流程进行：

　　a) 区域分割。将640×512像素的红外图像划分为40×32个网格(每个网格对应0.2m×0.16m物理区域)，对每个网格计算温度均值 μ和标准差σ ;

　　b) 离析判定.网格温度与全局均值差>5℃(标记为红色),确定为一级离析; 网格温度与周围8邻域网格均值差>3℃(标记为橙色)，确定为二级离析;

　　c) 离析判断用离散指数表示，见公式(K.2)，当离析指数大于2时，触发预警;离析指数

　　d) 形态学处理。对离析区域进行膨胀操作(3×3结构元)，消除检测空洞;对相邻离析区域进行连通域分析，合并面积<0.05m² 的碎片区域。

　　K.5 应采用融合算法，将红外温度数据与北斗定位、激光高程、摊铺机速度等数据融合，实现温度-位置-速度的时空对齐。

　　K.6 空间对齐按以下方法进行：

　　a) 坐标系转换。建立摊铺机局部坐标系(原点为北斗天线，X轴向前，Y轴向左)，将红外图像像素坐标(u,v)转换为物理坐标(x,y)，见式(K.3)(K.4);

　　x=x天线+(u-u0) ·Scalex ……………………………………(K.3)

　　y=y天线+(v-v0) ·Scaley ……………………………………(K.4)

　　式中，

　　u0 ,v0 为图像中心，Scalex=0.0125m/pixel,Scaley=0.0125m/pixel。

　　b) 时间同步。采用北斗PPS(秒脉冲)信号触发红外摄像头采集，确保温度数据与定位数据时间戳误差<1ms;

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　　c) 对速度数据采用线性插值，使其与温度数据时间对齐。 K.7 根据施工阶段动态调整传感器权重。权重取值见表K.1。

　　表K.1 传感器权重选用表

　　K.8 融合输出生成三维温度场模型，见式(K.5)。

　　T 融合(x, y, t) = ⑴ 红外·T红外(x, y, t) + ω 北斗·T插值(x, y, t)………………………(K.2)式中，

　　⑴ 红外+ ω 北斗+ ⑴ 激光 = 1。