[發明專利]基于數據驅動-力學模型融合的道面結構性能分析方法及系統

有效

• 申請號: 202110184436.0
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112906270B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 田雨;凌建明;趙鴻鐸;項鵬;劉樂
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 武漢智盛唯佳知識產權代理事務所(普通合伙) 42236
• 代理人: 胡紅林

本發明涉及基于數據驅動?力學模型融合的道面結構性能分析方法及系統，該方法包括：建立基于感知信息的機場剛性道面力學模型，以及建立全尺寸飛機虛擬樣機的模型；采集飛機起飛和降落過程中的對道面的作用力數據，將所述作用力數據輸入所述機場剛性道面力學模型，通過所述飛機虛擬樣機模型在機場剛性道面力學模型中模擬對道面的作用，獲得模擬道面結構的變化數據；根據模擬道面結構的變化數據，得到道面的空間力學響應和結構性能指標參數，如道面的空間力學響應和結構性能指標參數達到安全閾值，則發出警報。本發明能夠準確分析出機場道面的結構數據，并根據該結構數據研判出道面的安全狀況。

技術領域

本發明涉及機場道面結構性能分析，具體地指基于數據驅動-力學模型融合的道面結構性能分析方法及系統。

背景技術

機場跑道的剛性道面是全球機場的主要道面形式，占我國機場道面總面積的90％以上，并將長期占據主導地位。開展可靠和準確的結構性能評價是保障飛行區運行安全和道面長效耐久的基礎，目前，現有技術中對機場道路公開了以下技術方案：

公布號為CN109975139A的中國發明專利申請公開了一種機場跑道路面結構的抗沖擊韌性檢測裝置及檢測方法，該技術方案通過抗沖擊韌性檢測裝置模擬對機場跑道路面產生的沖擊力，并利用重力勢能公式算出不同重力下對機場跑道路面產生的沖擊力，從而實現對機場跑道路面結構的抗沖擊韌性檢測，該檢測方案只能檢測道路在模擬的沖擊力作用下，從宏觀視覺的角度觀察地面造成的凹痕深度和損壞程度，然而無法從微觀的角度檢測判斷道路的內部物理結構的性能變化情況。

公布號為CN107341455A的中國發明專利申請公開了一種對夜間機場跑道路面上外來物的區域多特征的檢測方法及檢測裝置，該專利申請通過移動車載攜帶FOD檢測裝置、激光器和CCD相機，實現對夜間機場跑道路面上外來物的快速檢測，可以有效的解決夜間機場跑道上光線不足、光線變化、光強不均所帶來的噪聲干擾和機場跑道路面出現的“突鼓”、“裂縫”所引起CCD相機和紅色激光線的震動干擾，但是該方案只能判斷道路的路況，例如道路上的異物、障礙物等，而無法檢測檢測道路主體結構的物理結構和性能狀態。

公布號為CN101982835A的中國發明專利申請公開了一種SAR圖像機場道路邊緣檢測水平集方法，該方法解決了SAR圖像中斑點噪聲對圖像邊緣檢測的影響，通過該方法只能通過圖像檢測機場道路的邊緣狀況，無法獲得機場道路主體結構的物理結構和性能狀態。

公布號為CN111985324A的中國發明專利申請公開了一種結合全卷積回歸神經網絡和條件隨機場的道路檢測辦法，該方案通過采集行車記錄儀視頻，對采集的視頻結合全卷積回歸神經網絡和條件隨機場實現對道路的檢測，該方案只能解決因極端光照條件而造成的孔洞及邊緣不平滑的問題，從而提高道路檢測精度，無法獲得機場道路主體結構的物理結構和性能狀態。

此外，國內外還存在一些道路的評價方法多基于力學模型或室內外試驗，受到模型簡化、理想假設、室內外試驗樣本數量有限等因素的制約，難以應對現場復雜的運行環境及荷載特征，從而影響道面結構性能評價的準確性和可靠性。

因此，如何準確檢測、分析和判斷道面主體內部的物理結構，為保障機場道面的安全提供更為精準的數據成為亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足而提供基于數據驅動-力學模型融合的道面結構性能分析方法及系統，通過本方法能夠準確分析出機場道面的結構數據，并根據該結構數據研判出道面的安全狀況。

實現本發明目的采用的技術方案是一種基于數據驅動-力學模型融合的道面結構性能分析方法，該方法包括：

建立基于感知信息的機場剛性道面力學模型，以及建立全尺寸飛機虛擬樣機的模型；

采集飛機起飛和降落過程中的對道面的作用力數據，將所述作用力數據輸入所述機場剛性道面力學模型，通過所述飛機虛擬樣機模型在機場剛性道面力學模型中模擬對道面的作用，獲得模擬道面結構的變化數據；