[发明专利]路面承载能力探测装置

权利要求书

1.一种路面承载能力实时探测系统，主要包括探地雷达（1）、发射天线（2）、接收天线（3）、显示模块（4）等，其特征在于，

所述发射天线（2）和接收天线（3）用于发射电磁波信号和接收反射信号；

所述探地雷达（1）包括主机控制器（11）、发射机（12）、接收机（15）、数据采集模块（13）、数据处理模块（14）；

所述主机控制器（11）用于发出控制指令；所述发射机（12）内设置有控制电路，用于向所述发射天线发出控制指令；所述接收机（15）内设置有高速采样电路，用于采集接收天线接收到的路面发射频率信号；

所述发射天线（2）和发射机（12）通过通信线路相连，所述主机控制器（11）、数据采集模块（13）通过相应管脚相连，所述接收机（15）、接收天线（3）通过通信线路相连；所述数据采集模块（13）还与数据处理模块（14）、显示模块（4）通过总线相连；

所述数据采集模块（13）用于采集所述接收天线（3）和接收机（15）输出的回波脉冲信号；所述数据采集模块（13）包括数模转换模块（16）和数据存储模块（17）；

所述数模转换模块（16）将信号从频率信号转化为图像模拟信号，所述数据存储模块（17）将数模转换模块（16）处理后的信号进行存储；

所述数据处理模块（14）接收数据存储模块（17）的数据，对数模转换后的图像信息数据进行图像处理，分析得出所需的道路结构特征；数据处理模块（14）包括道路结构数据处理模块（18）和路面承载能力分析模块（19）；

所述道路结构数据处理模块（18）用于对数据采集模块（13）传来的数据进行处理，形成道路面层结构及厚度、表面裂缝、砼层脱空、地基沉陷、平整度、构造深度等道路结构信息；

所述路面承载能力分析模块（19）用于对所述道路结构数据处理模块（18）输出的信息进行分析、判断，并综合得出路面承载能力分析结果。

2.根据权利要求1所述的路面承载能力实时探测系统，其特征在于，

还包括与所述显示模块（4）相连的车辆报警装置（20），；当所述数据处理模块得出前方路面的实时承载能力低于安全阀值时，所述车辆报警装置声光报警。

3.根据权利要求2所述的路面承载能力实时探测系统，其特征在于，

所述发射天线（2）与接收天线（3）在与所述发射机（12）或接收机（15）通信时，通过有线电缆或无线方式进行数据通信；

所述探地雷达（1）安装在车辆内部，采用LTD系列产品；

所述发射天线（2）和所述接收天线（3）分别安装在车辆外部车头左右两侧，采用空气耦合天线AL1000MHz。

4.一种路面承载能力实时探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据车辆结构初步确定所述雷达天线（1）的安装位置；

建立权利要求1-3所述的路面承载能力实时探测系统；

在所述探地雷达（1）中的主机控制器（11）内安装用于采集、处理雷达信号的软件并建模；

设计与构建道路基础数据库；

通过所述主机控制器（11）向发射机（12）发出控制信号，发射机（12）向发射天线（2）发出指令，发射天线（2）发射雷达电磁信号；

所述接收天线（3）接收经地面多层介质反射后的电磁信号，并传送给接收机（15）；

所述接收机（15）将电磁信号传送给数据采集模块（13）；

所述数据采集模块（13）中的数模转换模块（16）和数据存储模块（17）对数据进行预处理和储存；

所述数据采集模块（13）将预处理后的数据传送给所述数据处理模块（14）；

所述数据处理模块（14）通过分析来自地下介质的反射电磁波的动力学与运动学表征参数（如相位、振幅、频谱等），推测出地下介质的结构与物性特点，并在此基础上进行二次运算形成道路承载能力分析评价结果；

所述所述数据处理模块（14）将分析评价结果传送至所述显示模块（4）进行显示；

所述显示模块（4）在分析评价结果不满足车辆安全行驶条件时触发报警，使所述车辆报警装置（20）报警。

5.根据权利要求4所述的一种路面承载能力探测方法，其特征还在于，

所述数据处理模块（14）中的所述道路结构数据处理模块（18）的工作流程为：

判断是否传送来回波信号，当有回波信号传送，进行信号滤波；

确定滤波后信号的振幅，检测界面异常情况以及层界面情况；

得出各层介质传播时间及介电常数；

计算分析各层结构；

同时，对滤波后的信号进行速度测量计算，并作为计算分析各层结构的另一判据；

所述数据处理模块（14）中的所述路面承载能力分析模块（19）的工作流程为：

判断是否有道路结构数据处理模块传来的各层结构数据，当有结构数据传送，计算道路各层介质强度；

根据计算结果形成路面承载能力分析结果；

判断路面承载能力分析结果是否在安全范围内，并在显示模块（4）中显示。