一种基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法，包括：S1、基于InSAR测量技术获取近实时、全覆盖、高精度感知跑道表面三维高程数据；S2、在真实三维不平整的情况下，可开展典型机型起降滑跑精细化仿真，提高了飞机滑跑的安全性；S3、通过飞机振动响应评估跑道适航安全性，实现全域跑道滑跑安全的精确评估。本发明专利技术采用InSAR技术测量跑道表面变形，避免了传统方法无法提供全面、实时的道面数据信息，而可获取近实时、高精度、全方位的道面三维高程信息，实现跑道全时适航安全性评估。实现跑道全时适航安全性评估。实现跑道全时适航安全性评估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法


[0001]本专利技术涉及机场跑道工程领域，特别是涉及一种基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法。

技术介绍

[0002]民航安全事故60％发生在飞行区，其中接近一半为飞机冲出、偏出跑道事故，这些事故与跑道表面的适航性密切相关。不平整起伏的道面表面加剧飞机滑跑振动颠簸，增加飞行员操纵飞机的难度，降低飞机附着正应力而增加制动距离。我国超过一半机场建设于20 年前，目前主要采用5年/次的单测线评价平整度，及时性不足、全面性不够，难以全时保障飞行区运行安全。因此，需对现有技术加以改进。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法，包括：
[0005]S1、基于InSAR测量技术获取近实时、全覆盖、高精度感知跑道表面三维高程数据；
[0006]S2、在真实三维不平整的情况下，可开展典型机型起降滑跑精细化仿真，提高了飞机滑跑的安全性；
[0007]S3、通过飞机振动响应评估跑道适航安全性，实现全域跑道滑跑安全的精确评估。
[0008]步骤S1中具体包括如下步骤：
[0009]S1.1、获取跑道道面设计文件即初始道面三维高程数据，作为“存量”文件；
[0010]S1.2、由于InSAR的测量过程中，会受到大气、噪声等影响，因此需通过PS
‑
InSAR 解算相位模型，消除除地表形变引起的其他相位，获得地表形变相位；
[0011]S1.3、通过多次SAR图像的干涉测量，计算机场跑道表面的沉降和高程值。已知主、从影像位置、主影像卫星大地高、空间基线和侧视角，则可知跑道表面目标点在雷达视线方向上的位移Δr，并将位移矢量分解为高程变化值Δd和水平位移。位移Δr和高程变化量Δd的计算公式如下：
[0012][0013]Δd＝Δr*sinβ
[0014]式中，λ为雷达波长，Δφ
def
为地表形变相位，β为雷达视线方向与跑道道面水平方向的夹角；
[0015]S1.4、已知目标点的高程变化量即“增量”，依据初始高程采用“存量+增量”的方式获取目标点位变化后的高程值，具体计算公式如下：
[0016]D＝d0+Δd
[0017]式中，d0为初始高程值，Δd为高程变化值。
[0018]步骤S2中具体包括以下步骤：
[0019]S2.1、在ADAMS软件中输入面数据文件，后缀名为.rdf，并通过编辑文件在道面模型中输入InSAR测量的道面纵断面高程数据，建立对应的.rcf文件；
[0020]S2.2、选择机场代表机型，在三维建模软件CATIA中建立飞机机身、起落架、轮胎的几何模型；
[0021]S2.3、在ADAMS/Aircraft模块装配飞机全机，并设置仿真参数如速度、运动姿态、时长等进行仿真；
[0022]S2.4、仿真结束后，在result set窗格中查看振动响应量如动载系数、驾驶舱加速度、重心加速度等。
[0023]步骤S3中具体包括以下步骤：
[0024]S3.1、取四项仿真振动响应量即重心竖向加速度、驾驶舱竖向加速度、主起落架动载系数和前起落架动载系数，作为跑道适航安全评价的四大因素；
[0025]S3.2、安全性评价指标设定为SI，以四大因素按照一定权重计算而得，计算公式如下：
[0026][0027]式中，CGA0、PSA0、MGL0、NGL0为滑跑过程中飞机重心竖向加速度、驾驶舱竖向加速度、主起落架动载系数、前起落架动载系数；CGA、PSA、MGL
l
、MGL
r
、NGL为最不利情况下的仿真结果；为权重系数；
[0028]S3.3、依据安全性评价指标将机场跑道适航安全性划分为优、良、中、差四个等级。
[0029]在步骤S1中，基于Insar技术可以得到近实时、全覆盖、高精度感知跑道表面三维高程数据，使数据获得更便捷，还实现了跑道表面全范围、高精度、近实时的变形监测。
[0030]在所述步骤S2中，在真实近实时的三维不平整的情况下，可开展典型机型起降滑跑精细化仿真，保障了飞行区的运行安全，大大提高了飞机滑跑的安全性，也减轻了飞行员操纵飞机的难度。
[0031]在所述步骤S3中，通过飞机振动响应指标评估跑道适航安全性，实现全跑道道面滑跑安全的全面精确评估，为机场管控人员、驾驶员等提供参考判断依据。
[0032]相对于现有技术而言，本专利技术具有以下有益效果：
[0033]本专利技术所提供的基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法，采用InSAR技术测量跑道表面变形，避免了传统方法无法提供全面、实时的道面数据信息，而可获取近实时、高精度、全方位的道面三维高程信息，实现跑道全时适航安全性评估。
附图说明
[0034]图1为本专利技术中机场跑道InSAR监测形变的情况；
[0035]图2为本专利技术中虚拟样机全集模型装配流程；
[0036]图3为本专利技术中仿真结果显示窗口；
[0037]图4为本专利技术中仿真振动响应量重心处竖向加速度结果；
[0038]图5为本专利技术中可视化适航性评估指标沿跑道纵向变化。
具体实施方式
[0039]为了使本领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动成果前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0040]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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申请。
[0041]本实施例提供了一种基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法，包括：
[0042]S1、基于InSAR测量技术获取近实时、全覆盖、高精度感知跑道表面三维高程数据；
[0043]S2、在真实三维不平整的情况下，可开展典型机型起降滑跑精细化仿真，提高了飞机滑跑的安全性；
[0044]S3、通过飞机振动响应评估跑道适航安全性，实现全域跑道滑跑安全的精确评估。
[0045]其中，步骤S1具体包括如下步骤：
[0046]S1.1、获取跑道道面设计文件即初始道面三维高程数据，作为“存量”文件；
[0047]S1.2、由于InSAR的测量过程中，会受到大气、噪声等影响，因此需通过PS
‑
InSAR 解算相位模型，消除除地表形变引起的其他相位，获得地表形变相位；
[0048]S1.3、通过多次SAR图像的干涉测量，计算机场跑道表面的沉降和高程值。已知主、从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法，其特征在于，包括：S1、基于InSAR测量技术获取近实时、全覆盖、高精度感知跑道表面三维高程数据；S2、在真实三维不平整的情况下，可开展典型机型起降滑跑精细化仿真，提高了飞机滑跑的安全性；S3、通过飞机振动响应评估跑道适航安全性，实现全域跑道滑跑安全的精确评估。2.根据权利要求1所述的基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法，其特征在于，步骤S1中具体包括如下步骤：S1.1、获取跑道道面设计文件即初始道面三维高程数据，作为“存量”文件；S1.2、由于InSAR的测量过程中，会受到大气、噪声等影响，因此需通过PS
‑
InSAR解算相位模型，消除除地表形变引起的其他相位，获得地表形变相位；S1.3、通过多次SAR图像的干涉测量，计算机场跑道表面的沉降和高程值。已知主、从影像位置、主影像卫星大地高、空间基线和侧视角，则可知跑道表面目标点在雷达视线方向上的位移Δr，并将位移矢量分解为高程变化值Δd和水平位移。位移Δr和高程变化量Δd的计算公式如下：Δd＝Δr*sinβ式中，λ为雷达波长，Δφ
def
为地表形变相位，β为雷达视线方向与跑道道面水平方向的夹角；S1.4、已知目标点的高程变化量即“增量”，依据初始高程采用“存量+增量”的方式获取目标点位变化后的高程值，具体计算公式如下：D＝d0+Δd式中，d0为初始高程值，Δd为高程变化值。3.根据权利要求1所述的基于InSAR的全域跑道滑跑安全评估方法，其特征在于，步骤S2中具体包括以下步骤：S2.1、在ADAMS软件中输入面数据文件，后缀名为.rdf，并通过编辑文件在道面模型中输入InSAR测量的道面纵断面高程数据，建立对应的.rcf文件；S2.2、选择机场代表机型，在三维建模软件CATIA中建立飞机机身、起落架、轮胎的几何模型；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘诗福，陶泽峰，李沛霖，侯天新，徐利，
申请(专利权)人：上海济熠智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：