[发明专利]一种探地雷达和基于该探地雷达的跑道表面状况评估方法

说明书

本发明涉及一种用于跑道表面状态评估并预估跑道摩擦系数的探地雷达以及基于该探地雷达的跑道表面状态评估方法。本发明基于探地雷达向跑道发射电磁波，在电磁波的传播过程中，它会随着传播介质密度不同，介电常数不同，电性系数差异等原因，电磁波会在介质层交界处发生反射和折射，并且产生不同程度的衰减，通过接受反射回波，并对反射波的衰减表现进行信号处理，从而实现对跑道表面覆盖层的辨别，从而根据跑道表面覆盖层材质确定跑道的最大摩擦系数。

技术领域

本发明涉及一种飞机探地雷达，以及基于该探地雷达的跑道表面状况评估方法。

背景技术

在飞机的着陆或中止起飞过程中，通常需要刹车系统提供刹车力迫使飞机停止，飞机着陆距离的长短与飞机的刹车性能相关，而跑道的状态和跑道所能提供的最大摩擦力便是影响刹车性能最为直接的因素。当飞机的跑道覆盖有雨、积雪、冰、油液等污染物时，飞机跑道所能提供的摩擦力大大减小，会造成飞机轮胎的打滑抱死，刹车效率严重降低，严重时会造成飞机冲出跑道。此外溅起的污染物会造成飞机结构的损伤，发动机吸入污染物时还会造成发动机停车。

为解决上述问题，目前现有的方法包括：

加拿大CRFI方法、跑道摩擦测量设备测量、新提出的IRFI方法、基于观察到的跑道状况与当前的天气状况的来预测摩擦系数。

此外，CN108072406A专利提出一种方法，该方法包括安装车辆路况检测设备，构建评估计算函数，路面数据采集，车辆运行数据检测及状态评估等五个步骤。该发明通过构建评估计算函数计算测量滑移率、轮胎纵向力、车速，通过车辆运行数据监测发动机转速、输出功率等参数，根据车辆的受力分析计算出道面的摩擦系数，再通过状态评估模块进行车辆运行地面状态评估。

专利DE102017112073A1在测量前端安装远距离摄像系统，通过该系统拍摄前段的道面图像，再基于图像处理技术确定路面材料、路面地形、路面潮湿程度和污染程度，随后基于道路数据库获取不同道路状态的摩擦系数，实现道路摩擦系数的测量与预测。

专利DE102004018088A1提出一种包含温度传感器、超声波传感器和摄像机的路面检测系统，通过上述传感器获得路面数据，通过将路面数据过滤并与参考数据对比后，可以确定路面的不同状态，路面表面可以分类为混凝土，沥青，污物，草，沙或砾石及其状态(例如干，冰，雪覆盖，湿)。

专利US20140358396A1通过收集和存储包括制动液压系统、速度、刹车装置、扰流板、襟翼等用于飞机减速装置的数据，并将这些参数与许多物理参数(速度、减速率、温度、压力、风速)等存储于飞机的机载数据管理系统中，这些数据实时地传输到大功率计算机中，该计算机可以计算涉及飞机降落机动的所有相关物理过程。基于计算的物理过程可以计算着陆飞机的实际有效摩擦系数，这些参数可以和天气数据一起用于计算真实的飞机降落性能参数。基于此种方法，所有涉及机场地面操作和航空操作的人员均可以获得关于跑道表面摩擦和飞机制动作用的最准确和最新的信息。此外，相关专利基于智能算法进行道面摩擦系数的识别。

专利CN110910531B提出一种基于车载OBD的路面摩擦系数快速检测方法，该方法通过建立自进化神经网络模型并构建用于模型训练和进化的样本库，利用路况参数、车辆静态参数和车况参数，输出检测路段的路面摩擦系数。

专利US9434479B2通过收集飞机在不同跑道位置、不同滑移率下的摩擦系数，并将跑道摩擦系数关于跑道位置和滑移率的关系生成成地图，当飞机刹车时，根据飞机目前的状态，将跑道摩擦系数等信息体现发送至飞机以供使用。

专利US10147331B1提出一种评估跑道状态的方法，包括通过BCU监测飞机刹车过程，监测飞机的打滑状态，计算飞机的减速率，并基于此估算跑道的摩擦系数，其中摩擦系数与飞机减速度、气动阻力、飞机的反推力等参数有关，此外该方法还可以给予GPS数据生成跑道摩擦系数地图。