一种基于探地雷达的道路检测方法及系统与流程

本发明涉及道路检测的领域，尤其是涉及一种基于探地雷达的道路检测方法及系统。

背景技术：

1、基于探地雷达的道路检测是指利用探地雷达向路面发射高频电磁波，根据反射波的时延、振幅、相位等信息，探测道路结构层厚度、内部缺陷及地下埋设物的一种无损检测技术。

2、目前，探地雷达在道路检测中主要通过识别反射信号的振幅异常来发现疑似病害区域。当路面下方存在脱空、层间剥离或结构裂缝等内部损伤时，损伤界面处介电常数的突变会产生强反射信号；同样，当路面表面附着有金属类异物时，金属的高电导率也会产生极强的全反射信号。

3、而由于两种情况下雷达均表现为区域性信号强度异常，常规探地雷达检测无法可靠区分该异常是源于路面内部的结构性损伤还是路面表面的金属异物附着，进而降低道路检测的准确性，有待改进。

技术实现思路

1、为了提高道路检测的准确性，本发明提供一种基于探地雷达的道路检测方法及系统。

2、第一方面，本发明提供一种基于探地雷达的道路检测方法，采用如下的技术方案：

3、一种基于探地雷达的道路检测方法，包括：

4、采集路面区域的雷达反射信号；

5、基于雷达反射信号以确定区域信号强度；

6、当区域信号强度超出预设的标准区域强度时，将对应区域标记为异常区域，并在异常区域表面施加预定厚度的水膜，同步施加预设频率的机械微振动；

7、在水膜存在且振动持续状态下，采集异常区域的异常反射信号；

8、基于异常反射信号以确定振幅波动分量；

9、依据振幅波动分量以生成波动强度指标；

10、当波动强度指标不高于预设的指标阈值时，判定异常为表层金属异物；

11、当波动强度指标高于预设的指标阈值时，判定异常为内部结构损伤。

12、通过采用上述技术方案，在检测到雷达反射信号强度超标的异常区域后，通过在异常区域表面施加预定厚度水膜并同步施加机械微振动，采集振动状态下的异常反射信号并提取振幅波动分量，生成波动强度指标；表层金属异物对振动响应不敏感，反射信号振幅波动小，而内部结构损伤在振动作用下会使反射信号产生显著波动，据此实现表层金属异物与内部结构损伤的快速、无损鉴别，提高了道路检测的准确性和效率。

13、可选的，还包括指标阈值的调节方法：

14、在水膜存在且振动持续状态下，向异常区域发射校准雷达脉冲，并采集校准雷达反射信号；

15、基于校准雷达反射信号以确定水膜反射接收时差；

16、基于水膜反射接收时差以得到水膜实际厚度；

17、依据水膜实际厚度与预定厚度以修正指标阈值。

18、通过采用上述技术方案，利用发射校准雷达脉冲接收水膜反射信号，根据时差计算水膜实际厚度，并依据实际厚度与预定厚度的偏差修正指标阈值，消除水膜厚度误差对波动强度指标判断的影响，提高异常类型判定的自适应性。

19、可选的，还包括水膜与振动的同步校准方法：

20、在水膜存在且振动持续状态下，基于振幅波动分量以确定振动响应相位以及水膜上表面的反射相位；

21、将反射相位与振动响应相位进行比对以得到相位锁定偏差；

22、当相位锁定偏差超出预设的锁定范围时，基于相位锁定偏差以计算振动触发补偿量；

23、依据振动触发补偿量以确定调整触发时机；

24、依据调整触发时机以触发后续施加的机械微振动，使水膜与振动恢复同步。

25、通过采用上述技术方案，根据振幅波动分量提取振动响应相位与水膜反射相位，计算相位锁定偏差并补偿振动触发时机，使后续机械微振动与水膜振动保持同步，避免因相位失配导致振幅波动分量失真，增强检测信号的稳定性和可靠性。

26、可选的，还包括在异常区域表面施加预定厚度的水膜之前的异常区域检测方法：

27、基于雷达反射信号以确定路面介电常数值；

28、当路面介电常数值落入预设的水膜介电常数区间时，判定异常区域已存在未知厚度水膜，向异常区域撒布漂浮粉末，并施加预设频率的机械微振动；

29、采集多帧雷达反射信号；

30、基于多帧雷达反射信号以得到差分图像；

31、依据差分图像以计算空间熵值；

32、当空间熵值不高于预设的熵值阈值时，判定漂浮粉末呈整体平移运动，判定异常为表层金属异物；

33、当空间熵值高于预设的熵值阈值时，判定漂浮粉末呈差异性散开运动，判定异常为内部结构损伤。

34、通过采用上述技术方案，当检测到异常区域已存在未知厚度水膜时，撒布漂浮粉末并施加振动，利用雷达差分图像计算空间熵值，根据粉末呈整体平移或差异性散开的运动模式判断异常类型，无需额外施加水膜即可实现快速鉴别，提高检测效率。

35、可选的，还包括环境振动干扰的排除方法：

36、在撒布漂浮粉末之前，采集已存在未知厚度水膜的异常区域的多帧基准反射信号；

37、基于多帧基准反射信号以得到基准差分图像；

38、基于基准差分图像以计算基准空间熵值；

39、依据空间熵值和基准空间熵值以得到差分熵增量；

40、依据差分熵增量以确定漂浮粉末的运动模式。

41、通过采用上述技术方案，在撒粉前采集基准反射信号得到基准空间熵值，与撒粉振动后的空间熵值计算差分熵增量，消除环境背景振动干扰对粉末运动模式判断的影响，提高异常类型判定的抗干扰能力和准确性。

42、可选的，还包括漂浮粉末的撒布控制方法：

43、基于路面介电常数值以确定目标撒粉量；

44、基于目标撒粉量以确定热气温度、单次脉冲气量以及脉冲频率；

45、依据目标撒粉量控制粉末撒布装置向异常区域撒布漂浮粉末，并在撒布完成后，依据热气温度、单次脉冲气量以及脉冲频率控制热喷气装置向异常区域水膜下方脉冲式注入热气；

46、采集粉末覆盖反射信号；

47、基于粉末覆盖反射信号以确定铺展均匀度；

48、当铺展均匀度达到预设的均匀度阈值时，停止注入热气。

49、通过采用上述技术方案，根据路面介电常数值确定目标撒粉量，控制热气温度、脉冲气量与频率向水膜下方注入热气，促进粉末均匀铺展并采集反射信号验证铺展效果，实现粉末撒布的定量化与自适应控制，提高检测的一致性和重复性。

50、可选的，还包括表层金属异物的处理方法：

51、当判定异常为表层金属异物后，对异常区域进行再次雷达探测，采集碾压前确证反射信号；

52、基于碾压前确证反射信号以确定碾压前信号强度；

53、基于碾压前信号强度以确定碾压压力与碾压次数；

54、依据碾压压力与碾压次数以控制滚轮装置对异常区域进行碾压，并在碾压后对同一位置进行再次雷达探测，采集碾压后确证反射信号；

55、基于碾压后确证反射信号以确定碾压后信号强度；

56、当碾压后信号强度低于预设的确证阈值时，判定原异常由表层金属异物引起，异物已被粉碎清除。

57、通过采用上述技术方案，对判定为金属异物的区域进行碾压前雷达探测以确定碾压压力与次数，碾压后再探测信号强度，若强度低于阈值则确认异物被粉碎清除，实现金属异物的就地处理与效果验证，避免需人工拾取或二次作业，提高路面清理效率。

58、可选的，还包括碎片残留的清除方法：

59、基于碾压后信号强度与确证阈值以确定碎片残留量；

60、依据碎片残留量以确定吸附时长与吸附负压值；

61、依据吸附时长与吸附负压值控制负压吸附装置对碾压区域进行吸附收集。

62、通过采用上述技术方案，根据碾压后信号强度与确证阈值的差值估算碎片残留量，确定吸附时长与负压值，控制负压吸附装置对碾压区域进行吸附收集，实现金属异物粉碎后的残留清除，保障路面整洁与行车安全。

63、可选的，还包括判定结果的可靠性自校验方法：

64、依据异常反射信号以确定信号信噪比；

65、基于振幅波动分量以确定频率锁定度；

66、结合波动强度指标、信号信噪比以及频率锁定度以计算判定置信度指数；

67、当判定置信度指数低于预设的置信度阈值时，将当前判定结果标记为存疑，并上报提示。

68、通过采用上述技术方案，综合波动强度指标、信号信噪比及频率锁定度计算判定置信度指数，当置信度低于阈值时将结果标记为存疑并上报提示，为检测人员提供可靠性参考，避免因信号质量差导致误判，提高检测结果的可信度。

69、第二方面，本技术提供一种基于探地雷达的道路检测系统，采用如下的技术方案：

70、一种基于探地雷达的道路检测系统，包括：

71、采集模块，用于采集雷达反射信号和异常反射信号；

72、存储器，用于存储实现一种基于探地雷达的道路检测方法的程序；

73、处理器，用于加载执行存储器中所存储的程序。

74、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

75、1.在检测到雷达反射信号强度超标的异常区域后，通过在异常区域表面施加预定厚度水膜并同步施加机械微振动，采集振动状态下的异常反射信号并提取振幅波动分量，生成波动强度指标；表层金属异物对振动响应不敏感，反射信号振幅波动小，而内部结构损伤在振动作用下会使反射信号产生显著波动，据此实现表层金属异物与内部结构损伤的快速、无损鉴别，提高了道路检测的准确性和效率；

76、2.当检测到异常区域已存在未知厚度水膜时，撒布漂浮粉末并施加振动，利用雷达差分图像计算空间熵值，根据粉末呈整体平移或差异性散开的运动模式判断异常类型，无需额外施加水膜即可实现快速鉴别，提高检测效率；

77、3.对判定为金属异物的区域进行碾压前雷达探测以确定碾压压力与次数，碾压后再探测信号强度，若强度低于阈值则确认异物被粉碎清除，实现金属异物的就地处理与效果验证，避免需人工拾取或二次作业，提高路面清理效率。