一种多元融合机场跑道智能监测分析系统以及方法

本发明涉及机场跑道监测，具体为一种多元融合机场跑道智能监测分析系统以及方法。

背景技术：

1、机场跑道在长久的服役过程中，随着气候和环境等自然因素的长期作用以及起降架次和重载飞机数量的不断增加,不仅机场道面板的下方混凝土强度、地基状况等都会发生变化，而且机场道面上方场存在起飞或降落期间可能对飞机构成危险的物体，如碎石、工具、行李、碎片或任何其他物品等，以及机场道面长期积累会不仅会影响机场道面的承载能力，甚至会出现道面板底脱空等内部结构损伤，为航空安全带来重大潜在隐患。

2、现有测量机场跑道道面安全性的方法主要存在的问题：目前机场跑道没有合适的系统能够同时测量机场道面上下方的多重激励响应，如机场道面上方对道面施加的冲击荷载既无法匹配飞机起降滑行时的真实载荷，机场道面不能准确捕捉并检测由于飞机重载荷所引起的微小振动，机场道面下方的空洞塌陷也无法对道面板底脱空等内部结构损伤进行准确判定，更做不到不停航快速评估，同时人工操作的次数量有局限且工艺流程步骤多，耗时费力等；

3、例如，申请公布号为cn111696390a的智能机场跑道fod装置及其工作流程专利，提出了fod雷达的探测工作流程，但是无法探地雷达和fod雷达系统使其实现协同工作、互相兼容并能完成多项探测及监控任务；申请公布号为cn116543601a的一种基于全景视频监控的机场跑道监控系统，提出了机场道面上方的全景监控的机场跑道监控系统，但无法实现对机场跑道上方表面的动态信息和机场道面下方的静态信息进行分析、评估道面安全健康性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多元融合机场跑道智能监测分析系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多元融合机场跑道智能监测分析系统，包括多个fod雷达、多个探地雷达系统和主控制单元，所述fod雷达用于监测跑道表面异物情况，所述探地雷达系统用于监测跑道地下损伤情况，主控制单元将接收到的fod雷达和探地雷达系统监测的信息进行处理融合，发送给机场管理部门。

3、优选的，所述fod雷达包括fod控制单元、振动监测模块、多个视频监测模块、多个毫米波雷达和通信模块，所述视频监测模块、毫米波雷达和振动监测模块与fod控制单元连接，所述通信模块与fod控制单元连接。

4、优选的，所述探地雷达系统包括探地雷达控制单元和多个探地雷达，所述探地雷达与探地雷达控制单元连接，所述探地雷达控制单元与通信模块连接。

5、优选的，所述通信单元包括无线通信模块和有线通信模块中的一种或者两种。

6、优选的，还包括用于安装fod雷达和探地雷达系统的雷达安装架，所述雷达安装架包括平台一、设置与平台一下部的平台二和多个支撑柱，所述平台一和平台二分别与支撑柱连接，所述平台一用于安装fod雷达，所述平台二用于安装探地雷达系统，所述支撑柱用于与地面固定。

7、优选的，所述平台一包括旋转平台、调整电机和固定平台，所述视频监测模块和毫米波雷达设置在旋转平台的上部，所述调整电机的输出轴与旋转平台下部连接，所述调整电机设置在固定平台内侧，所述振动监测模块设置在固定平台的下部，所述固定平台与支撑柱连接。

8、一种多元融合机场跑道智能监测分析方法，使用所述的一种多元融合机场跑道智能监测分析系统，包括以下步骤：

9、步骤一、将雷达安装架设置在机场跑道的两侧，采用阵列式布局，保证对跑道的覆盖范围，再将fod雷达、探地雷达系统设置在雷达安装架上；

10、步骤二、通过视频监测模块拍摄机场跑道图像，通过毫米波雷达监测跑道异物情况，通过振动监测模块检测飞机落地时的振动信息，图像信息、雷达监测信息和振动信息均传输给fod控制单元进行预处理，预处理过程包括采集、滤波、降噪和校准中的一种或者多种；

11、步骤三、通过探地雷达监测机场跑道地下的损坏情况，探测的信息传输给探地雷达控制单元预处理处理；

12、步骤四、主控制单元将fod雷达和探地雷达系传输来的信息进行综合，发送给机场管理部门；

13、步骤五、机场管理部门根据主控制单元发送的信息，进行及时的决策和处理。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明可以对于fod雷达和探地雷达系统所采集到的信号建立机场跑道浅层特性的分析，分析不同工况下机场道面结构的静动态响应特性；实时获取机场道面因各种激励而产生的变化，并利用对其产生的激励响应特性所得到的信号分析进行实时检测并输出检测结果。

16、2、本发明采用多元化微波测量技术与方法能够通过在不接触机场道面的情况下准确测量机场道面结构的动态响应与道面的pcn反演，为民航领域机场道面的安全评估与健康监测提供了一种系统和方法。

17、3、本发明对来自探地雷达系统和fod雷达的有效数据进行降噪、数据校准和一般预处理，以确保数据具有兼容的格式，再提取并确定数据中的相关特征值或数组属性，对探地雷达和fod雷达数据的空间和时间方面进行对齐和标定；先将特征提取之前将两个雷达的原始数据进行整合的传感器级融合；再将每个雷达系统独立制定的结果或决策进行整合的决策级融合，最后直接结合来自两个来源的特征进行直观上的数据集融合。

技术特征：

1.一种多元融合机场跑道智能监测分析系统，其特征在于：包括多个fod雷达(10)、多个探地雷达系统(20)和主控制单元(30)，所述fod雷达(10)用于监测跑道表面异物情况，所述探地雷达系统(20)用于监测跑道地下损伤情况，主控制单元(30)将接收到的fod雷达(10)和探地雷达系统(20)监测的信息进行处理融合，发送给机场管理部门。

2.根据权利要求1所述的一种多元融合机场跑道智能监测分析系统，其特征在于：所述fod雷达(10)包括fod控制单元、振动监测模块、多个视频监测模块、多个毫米波雷达和通信模块，所述视频监测模块、毫米波雷达和振动监测模块与fod控制单元连接，所述通信模块与fod控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的基于微波感知的智能机场跑道监测分析方法，其特征在于：所述探地雷达系统(20)包括探地雷达控制单元和多个探地雷达，所述探地雷达与探地雷达控制单元连接，所述探地雷达控制单元与通信模块连接。

4.根据权利要求2所述的一种多元融合机场跑道智能监测分析系统，其特征在于：所述通信单元包括无线通信模块和有线通信模块中的一种或者两种。

5.根据权利要求3所述的一种多元融合机场跑道智能监测分析系统，其特征在于：还包括用于安装fod雷达(10)和探地雷达系统(20)的雷达安装架(40)，所述雷达安装架(40)包括平台一(401)、设置与平台一(401)下部的平台二(402)和多个支撑柱(403)，所述平台一(401)和平台二(402)分别与支撑柱(403)连接，所述平台一(401)用于安装fod雷达(10)，所述平台二(402)用于安装探地雷达系统(20)。

6.根据权利要求5所述的一种多元融合机场跑道智能监测分析系统，其特征在于：所述平台一(401)包括旋转平台(4011)、调整电机(4012)和固定平台(4013)，所述视频监测模块和毫米波雷达设置在旋转平台(4011)的上部，所述调整电机(4012)的输出轴与旋转平台(4011)下部连接，所述调整电机(4012)设置在固定平台(4013)内侧，所述振动监测模块设置在固定平台(4013)的下部，所述固定平台(4013)与支撑柱(403)连接。

7.一种多元融合机场跑道智能监测分析方法，使用权利要求6所述的一种多元融合机场跑道智能监测分析系统，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及机场跑道监测技术领域，具体为一种多元融合机场跑道智能监测分析系统以及方法，包括多个FOD雷达、多个探地雷达系统和主控制单元，所述FOD雷达用于监测跑道表面异物情况，所述探地雷达系统用于监测跑道地下损伤情况，主控制单元将接收到的FOD雷达和探地雷达系统监测的信息进行处理融合，发送给机场管理部门；利用FOD雷达和探地雷达系统同时监测机场跑道表面异物和跑道地面内部的损伤。本发明可以通过非接触式的雷达监测技术，将两个雷达系统的数据进行融合处理，便于对机场跑道进行安全评估和健康监测。

技术研发人员：李双宝,王晓虎,彭文伶
受保护的技术使用者：中国民航大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11