一种路面层间状况雷达正演模型建立方法技术

本发明专利技术提供了一种路面层间状况雷达正演模型建立方法，包括，步骤S1：基于时域有限差分原理，根据实际工程的路面结构类型，通过Reflex建立原始路面结构模型，步骤S2：基于步骤1的原始路面结构模型，建立不同路面层间脱空厚度的结构模型以及不同结构层底部孔隙率的结构模型，步骤S3：根据测试需要选择探地雷达天线频率，输入雷达波参数，模拟雷达波入射，步骤S4：对建立的结构模型进行Yee式网格化，模拟雷达数据采集，得到可用于正演计算的雷达模型，步骤S5：运行S5得到正演模型，获取雷达灰度图像。与现有技术相比，本发明专利技术理论上更为严谨，并且更接近于工程实际，能够有效解决现有探地雷达技术在沥青路面层间状况检测、分析方面的问题。

A forward modeling method of radar for pavement interlayer condition

【技术实现步骤摘要】
一种路面层间状况雷达正演模型建立方法
本专利技术涉及路面雷达检测数据处理
，具体而言，涉及一种沥青路面层间状况雷达正演模型建立方法。
技术介绍
探地雷达作为一种高效、快速、连续、无损的路面检测设备，其应用技术的研究自八十年代以来一直是国际上的热门课题。目前的研究成果大多局限于路面结构层厚度、含水量、压实度、水泥板脱空等方面的检测。有关探地雷达在沥青路面结构层病害检测方面的研究不是很多，尤其是在沥青路面层间状况检测方面的研究更少，并且对于雷达检测路面层间状况图谱的分析方法尚不统一，缺乏定性、定量的判别标准，往往是根据检测者的经验判断，建立在严密理论模型基础上的数据分析系统尚处于空白状态。有鉴于上述缺陷，本专利技术提供一种路面层间状况雷达正演模型建立方法，根据雷达电磁波在路面介质中的传播特性，利用路面介质的介电性能、结构层基本参数和雷达入射波来模拟沥青路面层间出现不同厚度的水充脱空、气充脱空及结构层底部孔隙多时的雷达回波信号，获取对应的雷达图谱，为检测者提供判别依据，提高对于探地雷达在沥青路面层间状况检测图谱分析上的精度。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种理论严谨、分析精准的路面层间状况雷达正演模型建立方法，旨在解决
技术介绍
中所提到的技术问题。本专利技术提出了一种路面层间状况雷达正演模型建立方法，包括如下步骤：步骤S1：基于时域有限差分原理，根据实际工程的路面结构类型，通过Reflex建立原始路面结构模型；步骤S2：基于步骤1的原始路面结构模型，建立不同路面层间脱空厚度的结构模型以及不同结构层底部孔隙率的结构模型；步骤S3：根据测试需要选择探地雷达天线频率，输入雷达波参数，模拟雷达波入射；步骤S4：对建立的结构模型进行Yee式网格化，模拟雷达数据采集，得到可用于正演计算的雷达模型；步骤S5：运行S5得到正演模型，获取雷达灰度图像。进一步地，路面层间状况为沥青路面路面层间状况。进一步地，所述步骤1中，在根据实际工程的沥青路面结构类型建立原始路面结构模型时，需要设置模型横向、纵向区域长度，限定模型区域，设置结构层材质、结构层层厚，将各结构层层厚根据限定的模型纵向区域长度按照等比例缩放，形成与实际路面结构层相当的等效层位数据。进一步地，设置结构层材质包括面层材质、基层材质、底基层材质；设置结构层层厚包括面层层厚、基层层厚、底基层层厚。进一步地，还包括结构层材质其他参数的设置，具体包括介电常数、相对磁导率、电导率。进一步地，所述步骤2中，基于原始路面结构模型建立不同沥青路面层间脱空厚度的结构模型时，需要设置脱空层位、脱空厚度、脱空形状、脱空材质；所述脱空层位包括面层与基层之间、基层与基层之间、基层与底基层之间；所述脱空材质包括气充脱空材质、水充脱空材质，脱空材质参数设置时，具体包括介电常数、相对磁导率、电导率。进一步地，所述步骤2中，基于原始路面结构模型建立不同不密实程度的结构模型时，还需要设置不密实层位、不密实厚度、不密实形状、不密实材质；所述不密实层位包括面层与基层之间、基层与基层之间、基层与底基层之间；所述不密实材质为非均质材质，不密实材质参数设置时，具体包括介电常数、相对磁导率、电导率。进一步地，不密实材质的介电常数通过孔隙率计算公式(1)反算得到，具体计算公式如下：式中：εac为沥青混合料的介电常数、εs为骨料的介电常数、εas为沥青的介电常数、εair为空气的介电常数、θs为骨料的体积比、θas为沥青的体积比、θair为空气的体积比。进一步地，所述步骤S4，所述Yee式网格化包括设置Yee式yell元胞。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术提供的雷达正演模型建立方法理论上更为严谨，并且更接近于工程实际，能够有效解决现有探地雷达技术在沥青路面层间状况检测、分析方面的问题。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的路面层间状况雷达正演模型建立方法的流程示意图；附图2为沥青路面原始路面结构建模图；附图3为沥青路面层间不同厚度的气充脱空建模图；附图4为沥青路面层间结构层底部不同孔隙率建模图；附图5为沥青路面原始路面结构建模后的灰度图；附图6为沥青路面层间不同厚度的气充脱空建模后的灰度图；附图7为沥青路面层间结构层底部不同孔隙率建模后的灰度图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术实施例以沥青路面为例，具体雷达正演模型建立过程如下：一种路面层间状况雷达正演模型建立方法，包括如下步骤：步骤S1：基于时域有限差分原理，根据实际工程的路面结构类型，通过Reflex建立原始路面结构模型；步骤S2：基于步骤1的原始路面结构模型，建立不同路面层间脱空厚度的结构模型以及不同结构层底部孔隙率的结构模型；步骤S3：根据测试需要选择探地雷达天线频率，输入雷达波参数，模拟雷达波入射；步骤S4：对建立的结构模型进行Yee式网格化，模拟雷达数据采集，得到可用于正演计算的雷达模型；步骤S5：运行S5得到正演模型，获取雷达灰度图像。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术提供的雷达正演模型建立方法填补了沥青路面层间状况检测、分析方面的空白，理论上更为严谨，并且更接近于工程实际，能够有效解决现有探地雷达技术在沥青路面层间状况检测、分析方面的问题。上述步骤S1中，在根据实际工程的沥青路面结构类型建立原始路面结构模型时，需要设置模型横向、纵向区域长度，限定模型区域，设置结构层材质、结构层层厚，将各结构层层厚根据限定的模型纵向区域长度按照等比例缩放，形成与实际路面结构层相当的等效层位数据，具体地，设置结构层材质包括面层材质、基层材质、底基层材质，设置结构层层厚包括面层层厚、基层层厚、底基层层厚。然后设置材质参数，具体包括介电常数、相对磁导率、电导率。上述步骤S2中，基于原始路面结构模型建立不同沥青路面层间脱空厚度的结构模型时，需要设置脱空层位、脱空厚度、脱空形状、脱空材质，脱空层位包括面层与基层之间、基层与基层之间、基层与底基层之间，脱空厚度包括0.5cm、1cm、1.5cm、2cm、2.5cm、3cm、4cm及8cm等任意厚度，脱空形状包括长条形、椭圆形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种路面层间状况雷达正演模型建立方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：基于时域有限差分原理，根据实际工程的路面结构类型，通过Reflex建立原始路面结构模型；/n步骤S2：基于步骤1的原始路面结构模型，建立不同路面层间脱空厚度的结构模型以及不同结构层底部孔隙率的结构模型；/n步骤S3：根据测试需要选择探地雷达天线频率，输入雷达波参数，模拟雷达波入射；/n步骤S4：对建立的结构模型进行Yee式网格化，模拟雷达数据采集，得到可用于正演计算的雷达模型；/n步骤S5：运行S5得到正演模型，获取雷达灰度图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种路面层间状况雷达正演模型建立方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：基于时域有限差分原理，根据实际工程的路面结构类型，通过Reflex建立原始路面结构模型；
步骤S2：基于步骤1的原始路面结构模型，建立不同路面层间脱空厚度的结构模型以及不同结构层底部孔隙率的结构模型；
步骤S3：根据测试需要选择探地雷达天线频率，输入雷达波参数，模拟雷达波入射；
步骤S4：对建立的结构模型进行Yee式网格化，模拟雷达数据采集，得到可用于正演计算的雷达模型；
步骤S5：运行S5得到正演模型，获取雷达灰度图像。


2.根据权利要求1所述的路面层间状况雷达正演模型建立方法，其特征在于，路面层间状况为沥青路面路面层间状况。


3.根据权利要求1或2所述的路面层间状况雷达正演模型建立方法，其特征在于，所述步骤1中，在根据实际工程的沥青路面结构类型建立原始路面结构模型时，需要设置模型横向、纵向区域长度，限定模型区域，设置结构层材质、结构层层厚，将各结构层层厚根据限定的模型纵向区域长度按照等比例缩放，形成与实际路面结构层相当的等效层位数据。


4.根据权利要求3所述的路面层间状况雷达正演模型建立方法，其特征在于，设置结构层材质包括面层材质、基层材质、底基层材质；设置结构层层厚包括面层层厚、基层层厚、底基层层厚。


5.根据权利要求4所述的路面层间状况雷达正演模型建立方法，其特征在于，还包括结构层材质其他参数的设置，具体包括介电常数、相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志祥，金光来，臧国帅，刘海婷，蔡文龙，
申请(专利权)人：江苏中路工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32