本发明专利技术涉及一种基于点‑线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，该方法包括：获取跑道轮迹线分布信息；在每条轮迹带布设一条分布式应变光纤，分布式应变光纤用于获取光的波长变化；在道面板中埋设应变计，应变计用于获得监测点位单点的动态应变数据；根据分布式应变光纤获得的光的波长变化与应变量转换计算公式，获得沿跑道纵向应变变化量，再推演跑道各点位道面应变响应值；最后依据道面应变响应值采用希尔伯特‑黄变化算法计算应变模态参数，通过应变模态参数‑结构参数的映射模型获取跑道全域结构参数。本发明专利技术方法采用点线融合的方式精准、实时获取跑道结构参数道面弹性模量，进而为跑道结构性能分析提供科学、有效的结构参数信息。
1、跑道是支撑飞机滑跑起降的重要基础平台，随着新一代大型飞机的升级，呈现出高速、重载的运行特征，加剧了跑道结构性能劣化和破坏。跑道结构参数如道面板弹性模量e作为跑道结构性能评价的关键参数，如何在不影响机场跑道正常运行下准确、实时获取全域跑道结构参数，对掌握跑道结构整体性能劣化趋势，保障跑道结构运行趋势具有重要意义。
2、目前针对跑道结构参数获取方法主要采用fwd现场检测法。通过fwd实测弯沉盆反演跑道结构参数即道面板弹性模量e和地基顶面反应模量k，该方法检测频次低，一般为10年7次，无法有效、及时获取跑道结构参数的变化情况，导致不能较好地反映跑道性能衰变。随着传感器、大数据等新兴技术的兴起，能在线监测结构性能的智能跑道技术成为当前的研究热点。其中，智能跑道多应用的点式监测技术虽可感知监测点位的高频振动数据如加速度、应变来反演结构参数，但无法表征跑道全域的结构性能。为获取全域的振动感知数据，部分智能跑道采用在面层内布设钢筋网，将振动光纤缠绕成光纤环依照设计的布设位置，采用绑扎带或钢丝捆扎将各光纤环固定在钢筋网等构件上。但由于采用光纤环形式限制，无法较好地对应光纤波长变化量与真实道面结构响应物理量(如应变)之间的关系。此外全域监测的insar技术虽可精准、实时获取全域道面表面高程起伏变化情况，但无法获取高频的位移、加速度等振动数据来反演跑道结构参数。
>1、本专利技术目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，该方法通过融合点式监测的精准性、全域监测感知范围广的优势，即可利用点式监测获取单点的结构参数绝对值、全域监测获取全域的结构参数相对值，采用点线融合的方式精准、实时获取跑道结构参数(道面弹性模量e)，进而为跑道结构性能分析提供科学、有效的结构参数信息。2、实现本专利技术目的采用的技术方案是一种基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，该方法包括：
3、获取跑道轮迹线分布信息；
4、在每条轮迹带布设一条分布式应变光纤，分布式应变光纤用于获取光的波长变化；
5、在道面板中埋设应变计，应变计用于获得监测点位单点的动态应变数据εi；
6、根据分布式应变光纤获得的光的波长变化与应变量转换计算公式，获得沿跑道纵向应变变化量δεk：
7、δεk＝aδλ+bδλt
8、a为应变系数，b为温度修正系数，δλ为应变光栅波长变化，δλt为温补光栅波长变化，k＝1,2,3…,n，n为沿光纤长度方向离散的点位数；
9、再依据式ε＝εi+δεk推演跑道各点位道面应变响应值；
10、最后依据道面应变响应值采用希尔伯特-黄变化算法计算应变模态参数，通过应变模态参数-结构参数的映射模型获取跑道全域结构参数。
11、在上述技术方案中，所述应变模态参数-结构参数的映射模型通过以下方法训练得到：将监测的应变模态数据结合机场建设和养护阶段检测储存的跑道结构参数数据形成数据集，将数据集以7：3的比例拆分为训练集和测试集，运用卷积神经网络训练应变模态参数-结构参数的映射模型，当测试准确度达规定要求时视为模型训练成功。
12、在上述技术方案中，获取跑道轮迹线分布信息包括：通过在跑道两侧布设激光轮迹仪系统，获取飞机横向偏移量统计信息，确定飞机起落架鼻轮、主起落架两后轮的轮迹带范围。
13、进一步地，在每条轮迹带布设一条分布式应变光纤包括：在基层内开挖宽50cm、深68cm的沟槽，光纤沿跑道水平纵向直线布设；每隔5m采用t型构建固定光纤，并采用管径为5cm的保护管进行保护。
14、进一步地，所述分布式应变光纤的测量精度≤15με，测量范围≥25km。
15、在上述技术方案中，在道面板中埋设应变计包括：布设在起飞、降落、转弯、填挖交界和交通量小五种类型特征断面，每个断面中在每块道面板板中、板角、板边处分别埋设1、1、2个应变计；根据应变计钢筋支架尺寸在基层顶面钻6个直径为20mm，深120mm的孔，孔内插入直径16mm、长130mm的螺纹钢筋；钢筋与孔之间的间隙采用水泥砂浆填充，钢筋支架与钢筋需进行绑扎和焊接。
16、进一步地，所述应变计为动态应变计，量程为±1500με，分辨率为0.1με。
17、在上述技术方案中，所述动态应变计采用光纤光栅与分布式应变光纤同沟同槽，通过组网传输光缆将数据汇集至灯光主站；所述应变计和分布式应变光纤均为光纤类信号直接通过接续盒将单芯传感信号与多芯光缆进行接续。
18、本专利技术采用点-线融合布设方法实时获取全域跑道结构参数，相比于传统人工fwd检测技术、现有点式和全域监测技术，具有高频、感知范围广、精度高优势，能够节省人力，在机场不停航情况下实时获取跑道结构参数，提高跑道管理与养护工作的效率；并有助于在发现结构参数发生突变情况下及时采取措施，保障跑道结构安全。具体来说，本专利技术具有以下优点：
19、1、实现跑道全域振动信息的实时稳定监测。利用应变计点式感知、分布式光纤全域感知跑道结构振动应变数据；采用点线融合的布设方案，应变计、分布式光纤同沟同槽，应用光缆可将应变感知数据远距离、稳定传输至机场灯光主站，并将应变数据保存至主机内。
20、2、实现跑道全域结构参数的实时准确获取。利用点式监测获取特征断面跑道结构参数绝对值，利用全域监测获取跑道全域结构参数变化相对值，以绝对值作为标定值，即可实时推演出跑道全域结构参数绝对值，可为后续跑道结构性能分析提供科学有效的结构信息。
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【技术保护点】
1.一种基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于，所述应变模态参数-结构参数的映射模型通过以下方法训练得到：将监测的应变模态数据结合机场建设和养护阶段检测储存的跑道结构参数数据形成数据集，将数据集以7：3的比例拆分为训练集和测试集，运用卷积神经网络训练应变模态参数-结构参数的映射模型，当测试准确度达规定要求时视为模型训练成功。
3.根据权利要求1所述基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于，获取跑道轮迹线分布信息包括：通过在跑道两侧布设激光轮迹仪系统，获取飞机横向偏移量统计信息，确定飞机起落架鼻轮、主起落架两后轮的轮迹带范围。
4.根据权利要求3所述基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于，在每条轮迹带布设一条分布式应变光纤包括：在基层内开挖宽50cm、深68cm的沟槽，光纤沿跑道水平纵向直线布设；每隔5m采用T型构件固定光纤，并采用管径为5cm的保护管进行保护。
5.根据权利要求4所述基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于：所述分布式应变光纤的测量精度≤15με，测量范围≥25km。
6.根据权利要求1所述基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于，在道面板中埋设应变计包括：布设在起飞、降落、转弯、填挖交界和交通量小五种类型特征断面，每个断面中在每块道面板板中、板角、板边处分别埋设1、1、2个应变计；根据应变计钢筋支架尺寸在基层顶面钻6个直径为20mm，深120mm的孔，孔内插入直径16mm、长130mm的螺纹钢筋；钢筋与孔之间的间隙采用水泥砂浆填充，钢筋支架与钢筋需进行绑扎和焊接。
7.根据权利要求6所述基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于：所述应变计为动态应变计，量程为±1500με，分辨率为0.1με。
8.根据权利要求1-7任一所述基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于：所述动态应变计采用光纤光栅与分布式应变光纤同沟同槽，通过组网传输光缆将数据汇集至灯光主站；所述应变计和分布式应变光纤均为光纤类信号直接通过接续盒将单芯传感信号与多芯光缆进行接续。
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【技术特征摘要】
1.一种基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于，所述应变模态参数-结构参数的映射模型通过以下方法训练得到：将监测的应变模态数据结合机场建设和养护阶段检测储存的跑道结构参数数据形成数据集，将数据集以7：3的比例拆分为训练集和测试集，运用卷积神经网络训练应变模态参数-结构参数的映射模型，当测试准确度达规定要求时视为模型训练成功。
3.根据权利要求1所述基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于，获取跑道轮迹线分布信息包括：通过在跑道两侧布设激光轮迹仪系统，获取飞机横向偏移量统计信息，确定飞机起落架鼻轮、主起落架两后轮的轮迹带范围。
4.根据权利要求3所述基于点-线融合布设的全域跑道结构参数实时获取方法，其特征在于，在每条轮迹带布设一条分布式应变光纤包括：在基层内开挖宽50cm、深68cm的沟槽，光纤沿跑道水平纵向直线布设；每隔5m采用t型构件固定光纤，并采用管径为5cm的保护管进行保护。
5.根据权利要求4所述基于点...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘诗福，凌建明，李沛霖，侯天新，邢馨元，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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