一种面向公路工程的路面厚度测量方法及系统

专利名称：一种面向公路工程的路面厚度测量方法及系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410889593.5

专利申请（专利权）人：承德冀通公路工程有限责任公司
权利人地址：河北省承德市围场满族蒙古族自治县围场镇木兰南路232号

专利发明（设计）人：杨永福,王国峰,单大为,卢春江

专利摘要：本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种面向公路工程的路面厚度测量方法及系统。通过对路面探测采样得到的雷达信号数据的分析处理，具体分析雷达信号波形以及波峰等特征，得出阈值调节系数，再通过阈值调节系数进行自适应的小波阈值调整，进而对原始雷达信号进行去噪处理，将去噪处理后的雷达信号数据用于测量公路工程的路面厚度。本发明解决了由于采用固定小波阈值产生的去噪效果较差的问题，在保证不损伤原有雷达信号的情况下，尽可能采取较大的阈值来进行去噪，提高鲁棒性的同时还提高了对于噪声的去除效果。

主权利要求：
1.一种面向公路工程的路面厚度测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：获取对公路工程的路面进行雷达采样探测后得到的 道雷达信号数据；
将每一道雷达信号划分为 个区间波段；
根据所述雷达信号的采样顺序、每个区间波段中波峰位置处的传播时间和振幅大小，构建多个曲线，对所述多个曲线进行分析，得到结构干扰度；通过对不同路段的结构干扰度的处理，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数；
根据第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；遍历第 道雷达信号的 个区间波段，得到第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度；
根据所述结构干扰度评估系数和第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，得到第道雷达信号的阈值调节系数；基于所述第 道雷达信号的阈值调节系数对第 道雷达信号进行小波阈值去噪；遍历 道雷达信号，得到处理后的 道雷达信号数据；
基于所述处理后的 道雷达信号数据，对公路工程的路面厚度进行测量；
其中， ， ； 均为自然数；
根据所述雷达信号的采样顺序、每个区间波段中波峰位置处的传播时间和振幅大小，构建多个曲线，具体为：所述多个曲线包含 个振幅分布曲线和 个时间分布曲线；
以每一道雷达信号的采样顺序作为横坐标，以每一道雷达信号中第 个区间波段的波峰振幅大小作为纵坐标，构建第 个区间波段的振幅分布曲线，遍历 个区间波段，得到所述个振幅分布曲线；
以每一道雷达信号的采样顺序作为横坐标，以每一道雷达信号中第 个区间波段的波峰传播时间作为纵坐标，构建第 个区间波段的时间分布曲线，遍历 个区间波段，得到所述个时间分布曲线；
对所述多个曲线进行分析，得到当前路段的结构干扰度，具体包括：
分别获取每一序列的主成分方向，
计算当前序列每一序列点与当前序列的主成分方向的偏差值，将正负方向相同的偏差值所在的连续序列点作为偏差段；
基于所述多个曲线，对所述偏差段中所有序列点偏差值大小和偏差段中所有序列点数量进行处理，得到所述结构干扰度；
根据第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；具体包括：根据第 道雷达信号采样点与其余 道雷达信号采样点之间的间隔关系，以及第道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线之间的匹配相似度，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；
根据所述结构干扰度评估系数和第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，得到第道雷达信号的阈值调节系数；具体包括：基于所述第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度的获得方法，遍历 道雷达信号，得到每一道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，对每一道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度进行线性归一化，并进行求均累加后再次进行归一化后结合所述结构干扰度评估系数的补数，得到所述第 道雷达信号的阈值调节系数。
2.根据权利要求1所述的一种面向公路工程的路面厚度测量方法，其特征在于，对所述偏差段中所有序列点偏差值大小和偏差段中所有序列点数量进行处理，包括：计算所述偏差段中所有序列点的偏差值的标准差，并进行线性归一化；同时对所述偏差段中的序列点数量进行线性归一化。
3.根据权利要求1所述的一种面向公路工程的路面厚度测量方法，其特征在于，基于所述处理后的 道雷达信号数据，对公路工程的路面厚度进行测量，包括：获取所述处理后的 道雷达信号中不同区间波段波形的波峰信息，对公路工程的路面厚度进行测量；所述波峰信息包括波峰所对应的振幅大小以及传播时间。
4.根据权利要求1‑3任一所述的一种面向公路工程的路面厚度测量方法，其特征在于，通过所述雷达信号数据中每一道雷达信号里波峰出现的位置，将每一道雷达信号划分为个区间波段；所述 个区间波段为3个区间波段，分别为直接耦合波、面层反射波和基层/底基层反射波所对应的区间波段。
5.根据权利要求1‑3任一所述的一种面向公路工程的路面厚度测量方法，其特征在于，通过对不同路段的结构干扰度的处理，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数；具体包括：基于当前路段的 道雷达信号数据获得当前路段的结构干扰度，基于其余路段的历史雷达信号数据获得其余路段的结构干扰度；通过对当前路段的结构干扰度和其余路段的结构干扰度进行归一化，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数。
6.一种面向公路工程的路面厚度测量系统，其特征在于，采用权利要求1所述的一种面向公路工程的路面厚度测量方法，所述测量系统包括：预处理模块：用于获取对公路工程的路面进行雷达采样探测后得到的 道雷达信号数据；并将每一道雷达信号划分为 个区间波段；
结构干扰度处理模块：用于根据所述雷达信号的采样顺序、每个区间波段中波峰位置处的传播时间和振幅大小，构建多个曲线，对所述多个曲线进行分析，得到当前路段的结构干扰度；通过对不同路段的结构干扰度的处理，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数；
整体匹配度处理模块：用于根据第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；遍历第 道雷达信号的 个区间波段，得到第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度；
阈值调节模块：用于根据所述结构干扰度评估系数和第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，得到第 道雷达信号的阈值调节系数；基于所述第 道雷达信号的阈值调节系数对第 道雷达信号进行小波阈值去噪；遍历 道雷达信号，得到处理后的 道雷达信号数据；
路面厚度测量模块：用于基于所述处理后的 道雷达信号数据，对公路工程的路面厚度进行测量；
其中， ， ； 均为自然数；
根据所述雷达信号的采样顺序、每个区间波段中波峰位置处的传播时间和振幅大小，构建多个曲线，具体为：所述多个曲线包含 个振幅分布曲线和 个时间分布曲线；
以每一道雷达信号的采样顺序作为横坐标，以每一道雷达信号中第 个区间波段的波峰振幅大小作为纵坐标，构建第 个区间波段的振幅分布曲线，遍历 个区间波段，得到所述个振幅分布曲线；
以每一道雷达信号的采样顺序作为横坐标，以每一道雷达信号中第 个区间波段的波峰传播时间作为纵坐标，构建第 个区间波段的时间分布曲线，遍历 个区间波段，得到所述个时间分布曲线；
对所述多个曲线进行分析，得到当前路段的结构干扰度，具体包括：
分别获取每一序列的主成分方向，
计算当前序列每一序列点与当前序列的主成分方向的偏差值，将正负方向相同的偏差值所在的连续序列点作为偏差段；
基于所述多个曲线，对所述偏差段中所有序列点偏差值大小和偏差段中所有序列点数量进行处理，得到所述结构干扰度；
根据第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；具体包括：根据第 道雷达信号采样点与其余 道雷达信号采样点之间的间隔关系，以及第道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线之间的匹配相似度，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；
根据所述结构干扰度评估系数和第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，得到第道雷达信号的阈值调节系数；具体包括：基于所述第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度的获得方法，遍历 道雷达信号，得到每一道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，对每一道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度进行线性归一化，并进行求均累加后再次进行归一化后结合所述结构干扰度评估系数的补数，得到所述第 道雷达信号的阈值调节系数。 说明书 : 一种面向公路工程的路面厚度测量方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种面向公路工程的路面厚度测量方法及系统。背景技术[0002] 在公路工程中，准确测量路面的厚度对于评估道路的结构完整性以及预测其使用寿命是至关重要的。路面厚度的测量不仅关系到道路的安全性和耐久性，还直接影响道路维护和修复的成本。现有的路面厚度无损测量方式，通常是采用探地雷达，发生雷达电磁波穿透路面后，基于其反射回来的雷达信号进行分析处理，从而完成厚度测量的目标。但实际情况中，设备本身的性能限制，包括发射和接收硬件的精度，以及采样率等，都会对获得的信号质量产生影响，从而导致直接进行厚度测量的不准确，因此往往需要预先进行滤波去噪处理，而针对这类复杂信号，通常是采用信号分解加小波阈值去噪的方式。[0003] 但获取的雷达信号中，通常除了噪声干扰外，同样仍存在一些其余的异常信号如道路内部的空洞、缺陷裂缝等情况，这些路面内部问题同样也是路面测量中所需要检测发现的，因此常规的信号分解加小波阈值去噪的实现结果，采用固定的小波阈值时，若该阈值过大，则在去除噪声的同时，还可能会损伤这些表征道路实际质量问题的异常信号特征。但若该阈值较小则又可能导致去噪效果较差。发明内容[0004] 为了解决公路工程的路面厚度测量过程中，由于采用固定小波阈值产生的去噪效果较差以及，采用固定小波阈值产生的因道路实际质量问题的异常信号特征的损失的技术问题，本发明的目的在于提供一种面向公路工程的路面厚度测量方法及系统，对小波阈值自适应。所采用的技术方案具体如下：[0005] 第一方面，本发明提供了一种面向公路工程的路面厚度测量方法，所述测量方法包括：获取对公路工程的路面进行雷达采样探测后得到的 道雷达信号数据；将每一道雷达信号划分为 个区间波段；根据所述雷达信号的采样顺序、每个区间波段中波峰位置处的传播时间和振幅大小，构建多个曲线，对所述多个曲线进行分析，得到当前路段的结构干扰度；通过对不同路段的结构干扰度的处理，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数；根据第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；遍历第 道雷达信号的 个区间波段，得到第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度；根据所述结构干扰度评估系数和第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，得到第 道雷达信号的阈值调节系数；基于所述第 道雷达信号的阈值调节系数对第 道雷达信号进行小波阈值去噪；遍历 道雷达信号，得到处理后的 道雷达信号数据；基于所述处理后的 道雷达信号数据，对公路工程的路面厚度进行测量；其中， ， ； 均为自然数。[0006] 本发明通过对雷达信号的采样顺序、波形、波峰以及波峰位置处的传播时间和振幅大小等特征的深入分析，得出自适应当前公路工程的路面情况的阈值调节系数，并通过此阈值调节系数对原始的雷达信号数据进行去噪处理。相比于现有技术采用人工设定的经验小波阈值进行去噪处理的技术，本发明在除去噪声干扰的情况下，保留了路面下的质量问题所引起的波形异常。进保证了在不损伤原有雷达信号的情况下，尽可能采取较大的阈值来进行去噪，提高鲁棒性的同时还提高了对于噪声的去除效果。[0007] 进一步的，根据所述雷达信号的采样顺序、每个区间波段中波峰位置处的传播时间和振幅大小，构建多个曲线，具体为：所述多个曲线由 个振幅分布曲线和 个时间分布曲线构成；以每一道雷达信号的采样顺序作为横坐标，以每一道雷达信号中第 个区间波段的波峰振幅大小作为纵坐标，构建第 个区间波段的振幅分布曲线，遍历 个区间波段，得到所述 个振幅分布曲线；以每一道雷达信号的采样顺序作为横坐标，以每一道雷达信号中第个区间波段的波峰传播时间作为纵坐标，构建第 个区间波段的时间分布曲线，遍历 个区间波段，得到所述 个时间分布曲线。[0008] 进一步的，对所述多个曲线进行分析，得到当前路段的结构干扰度，具体包括：分别获取每一序列的主成分方向，计算当前序列每一序列点与当前序列的主成分方向的偏差值，将正负方向相同的偏差值所在的连续序列点作为偏差段；基于所述多个曲线，对所述偏差段中所有序列点偏差值大小和偏差段中所有序列点数量进行处理，得到所述结构干扰度。[0009] 进一步的，对所述偏差段中所有序列点偏差值大小和偏差段中所有序列点数量进行处理，包括：计算所述偏差段中所有序列点的偏差值的标准差，并进行线性归一化；同时对所述偏差段中的序列点数量进行线性归一化。[0010] 进一步的，根据第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；具体包括：根据第 道雷达信号采样点与其余 道雷达信号采样点之间的间隔关系，以及第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线之间的匹配相似度，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度。[0011] 进一步的，根据所述结构干扰度评估系数和第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，得到第 道雷达信号的阈值调节系数；具体包括：基于所述第 道雷达信号的个区间波段的整体匹配度的获得方法，遍历 道雷达信号，得到每一道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，对每一道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度进行线性归一化，并进行求均累加后再次进行归一化后结合所述结构干扰度评估系数的补数，得到所述第 道雷达信号的阈值调节系数。[0012] 进一步的，基于所述处理后的 道雷达信号数据，对公路工程的路面厚度进行测量，包括：获取所述处理后的 道雷达信号中不同区间波段波形的波峰信息，对公路工程的路面厚度进行测量；所述波峰信息包括波峰所对应的振幅大小以及传播时间。[0013] 进一步的，通过所述雷达信号数据中每一道雷达信号里波峰出现的位置，将每一道雷达信号划分为 个区间波段；所述 个区间波段为3个区间波段，分别为直接耦合波、面层反射波和基层/底基层反射波所对应的区间波段。[0014] 进一步的，通过对不同路段的结构干扰度的处理，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数；具体包括：基于当前路段的 道雷达信号数据获得当前路段的结构干扰度，基于其余路段的历史雷达信号数据获得其余路段的结构干扰度；通过对当前路段的结构干扰度和其余路段的结构干扰度进行归一化，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数。[0015] 第二方面本发明提供了一种面向公路工程的路面厚度测量系统，采用上述的任一种面向公路工程的路面厚度测量方法，所述测量系统包括：预处理模块：用于获取对公路工程的路面进行雷达采样探测后得到的 道雷达信号数据；并将每一道雷达信号划分为 个区间波段；结构干扰度处理模块：用于根据所述雷达信号的采样顺序、每个区间波段中波峰位置处的传播时间和振幅大小，构建多个曲线，对所述多个曲线进行分析，得到当前路段的结构干扰度；通过对不同路段的结构干扰度的处理，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数；整体匹配度处理模块：用于根据第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；遍历第 道雷达信号的 个区间波段，得到第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度；阈值调节模块：用于根据所述结构干扰度评估系数和第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，得到第 道雷达信号的阈值调节系数；基于所述第 道雷达信号的阈值调节系数对第 道雷达信号进行小波阈值去噪；遍历 道雷达信号，得到处理后的 道雷达信号数据；路面厚度测量模块：用于基于所述处理后的 道雷达信号数据，对公路工程的路面厚度进行测量；其中， ， ； 均为自然数。[0016] 本发明具有如下有益效果：[0017] 传统的路面厚度测量中，采集的多个雷达信号在去噪时，通常采用人工设定的经验小波阈值进行去噪处理，但除去噪声干扰外，其路面下的质量问题所引起的波形异常也可能会受到小波去噪的影响，但后者是需要保留的信息。因此本发明通过对连续采集的路面雷达信号进行不同区间波形的划分后，基于每一区间波段的波峰进行连续的分布序列构建，并基于该序列首先获得当前测量当前路段的结构干扰度，从而干扰对当前测量路段的整体质量进行预先评估。再对雷达信号之间的波形特征进行整体的区分，从而对每一雷达信号的质量好坏进行评价从而得到整体匹配度，再结合所述结构干扰度进行小波阈值自适应。进而在保证不损伤原有波形信号的情况下，尽可能采取较大的阈值来进行去噪，提高鲁棒性的同时还提高了对于噪声的去除效果。附图说明[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。[0019] 图1为本发明一个实施例所提供的一种面向公路工程的路面厚度测量方法中某道雷达信号各个区间波段及区间波段的波峰示意图；[0020] 图2为本发明一个实施例所提供的一种面向公路工程的路面厚度测量系统。具体实施方式[0021] 为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种面向公路工程的路面厚度测量方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。[0022] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。[0023] 下面结合附图具体地说明本发明所提供的一种面向公路工程的路面厚度测量方法的具体方案。[0024] 本发明的雷达信号是利用雷达信号波的反射特性，在穿透不同的介质时，表现为不同的波峰特征，再通过对波峰特征的相关分析，从而实现路面厚度的测量。具有雷达信号波相关特性其它类型也可以作为本发明信号载体，实现本发明目的。[0025] 实施例1：[0026] 本实施例1是一种面向公路工程的路面厚度测量方法，整体而言，首先，获取对公路工程的路面进行雷达采样探测后，得到的 道雷达信号数据。再将每一道雷达信号划分为 个区间波段。[0027] 然后，根据雷达信号的采样顺序、每个区间波段中波峰位置处的传播时间和振幅大小，构建多个曲线，对多个曲线进行分析，得到当前路段的结构干扰度。依据同样的方法，基于当前路段的 道雷达信号数据获得当前路段的结构干扰度，基于其余路段的历史雷达信号数据获得其余路段的结构干扰度；通过对当前路段的结构干扰度和其余路段的结构干扰度进行归一化，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数。[0028] 再根据第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；对第道雷达信号的所有 个区间波段，重复上面的步骤，得到第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度。[0029] 接着，根据结构干扰度评估系数和第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，得到第 道雷达信号的阈值调节系数；基于第 道雷达信号的阈值调节系数对第 道雷达信号进行小波阈值去噪；对所有的 道雷达信号都重复上面的步骤，得到处理后的 道雷达信号数据。[0030] 最后，基于处理后的 道雷达信号数据，对公路工程的路面厚度进行测量；此外，在本实施例中， ， ； 均为自然数。[0031] 雷达探测路面厚度的方式通常采用车载天线，同时采用接地耦合性天线随着车辆移动进行连续采样。每一次采样都会得到下方的雷达雷达信号。车载探测的道采样频率通常为1000道/S，观测车移动速度通常为100m/s，则每米内通常采集10道信号道即下方的雷达信号，且发射的雷达频率也为现有技术这里不加以定义。[0032] 本实施例将每一道雷达信号划分为3个区间波段，分别为直接耦合波、面层反射波和基层/底基层反射波所对应的区间波段。请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种面向公路工程的路面厚度测量方法中某道单独的雷达信号各个区间波段及区间波段的波峰示意图。但根据道路内部结构实际情况，或者根据测量需求的变化，可能有更多不同的区间波段划分方式。比如需要测量基层/底基层厚度，或者测量垫层位置等情况时，可适应性的区间波段划分。[0033] 采集的雷达信号中可以简单分为图1所示的三类波形即直接耦合波、面层反射波、基层/底基层反射波。其中直接耦合波是雷达天线直接与路面接触时产生的信号通常为信号的起始点。面层反射波则通常表征路面与下层材料之间的情况，即也是主要用于判断路面厚度的信号部分。基层以及底基层反射波则表征了路面下的基层以及更深一部分的基层情况。直接耦合波通常是从探地雷达到路面的部分，面层反射波是从路面到路面的下方就比如混凝土道路中的混凝土厚度。[0034] 基层是整个路面中承重的那一部分，而底基层是在基层的下方。基层一般是用于承载车辆的重量，达到卸力的作用，而底基层是增强基层承重荷载的功能。基层需有足够的水稳定，以免受到自然环境影响变形，而底基层对材料要求低于基层。由于本发明的目的在于测量路面的厚度，因此本实施例不严格区分基层和底基层，将两者合并称为基层/底基层。[0035] 直接耦合波、面层反射波、基层/底基层反射波这三种类型波形中主要通过面层反射波来进行路面厚度测量。由于交通情况的特殊性，其路面通常在长时间的使用下，其受到的车辆负荷情况通常相同，同时也由于地面的局部连贯性，通常并不会出现较为频繁的结构变化，即反映在信号中，其不同结构层对应的信号通常较为稳定。也因此基于该特性，可以对噪声的干扰情况基于控制变量法的思想进行分析，从而进行局部的噪声可能性的分析，进而基于该特征来对是否存在实际道路质量的情况进行分析，进而避免去噪的同时伤害到实际的道路质量信息。[0036] 在一种可能的实施例中，上述所说的多个曲线由 个振幅分布曲线和 个时间分布曲线构成；以每一道雷达信号的采样顺序作为横坐标，以每一道雷达信号中第 个区间波段的波峰振幅大小作为纵坐标，构建第 个区间波段的振幅分布曲线，遍历 个区间波段，得到个振幅分布曲线；以每一道雷达信号的采样顺序作为横坐标，以每一道雷达信号中第 个区间波段的波峰传播时间作为纵坐标，构建第 个区间波段的时间分布曲线，遍历 个区间波段，得到 个时间分布曲线。对多个曲线进行分析，得到结构干扰度，具体包括：分别获取每一序列的主成分方向，计算当前序列每一序列点与当前序列的主成分方向的偏差值，将正负方向相同的偏差值所在的连续序列点作为偏差段；基于多个曲线，对偏差段中所有序列点偏差值大小和偏差段中所有序列点数量进行处理，计算偏差段中所有序列点的偏差值的标准差，并进行线性归一化；同时对偏差段中的序列点数量进行线性归一化，得到结构干扰度。[0037] 基于上述结构干扰度的获得方法，对当前路段的 道雷达信号数据进行处理分析，获得当前路段的结构干扰度。同理，对其余路段的历史雷达信号数据进行处理分析，获得其余路段的结构干扰度；再通过对当前路段的结构干扰度和其余路段的结构干扰度进行归一化，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数。[0038] 以 ，进行阐述。首先基于预设天线的频率以及信号传播速度，对获取的每一道雷达信号进行区间划分，即每一雷达信号分别得到直接耦合波、面层反射波以及基层/底基层反射波三部分对应的区间波段。该雷达信号中，直接耦合波以及面层反射波以及后续的基层/底基层反射波信号中，波峰位置通常对应介电常数变化的时刻即某一界面，如空气到地面、或地面表层与深层的交界处也就是我们用于评估路面厚度的直接依据。[0039] 获取每一道雷达信号中，每一区间波段分别对应的波峰位置处的信息，分别获取该波峰位置处的传播时间以及振幅大小。基于每一道雷达信号的采集顺序作为横坐标，以每一道雷达信号的振幅和传播时间分别为纵坐标，分别构建振幅分布曲线和时间分布曲线。即此时振幅分布曲线和时间分布曲线分别有三条，对应上述提到的三个区间波段。那么每一道雷达信号三个区间波段对应的振幅分布曲线和时间分布曲线合计有六条。[0040] 探地雷达信号中，振幅反应的是每一结构中的介电常数情况如材料、温湿度等信息。反射时间则主要反映信号传播时间也就是厚度。在路面厚度检测中，其道路质量通常是较为正常的，因此所采集的多次雷达信号中，其路面厚度以及结构信息是不会发生较大的差异的，因此此时需要对当前这一段路的基础路况进行评估，从而基于基础路况来判定其波动属于实际异常的概率。[0041] 对于当前获取的6条序列，也就是3个区间波段对应的时间（振幅）分布曲线，首先通过主成分分析算法分别获取每一序列的主成分方向，这里以其中的面层反射波的振幅分布曲线序列进行示例说明，其余序列采用相同的方式。（其中主成分分析算法为公知技术，此处不多赘述）。[0042] 计算层反射波的振幅分布曲线序列中每一序列点与主成分方向的偏差值，从第一个序列点开始判断，判断偏差值是否正负相同，若相同则合并，将相同的连续序列点用偏差段指代。[0043] 计算该偏差段中所有序列点的偏差值的标准差并进行线性归一化。同时获取该偏差段中的序列点数量后同样进行线性归一化。[0044] 基于多个曲线的上述基础特征得到当前测量当前路段的结构干扰度 即：[0045][0046] 其中，表示当前路段的结构干扰度。 ，也就是3个区间波段对应的时间以及振幅分布曲线；分别是直接耦合波对应的时间分布曲线、直接耦合波对应的振幅分布曲线、面层反射波对应的时间分布曲线、面层反射波对应的振幅分布曲线、基层/底基层反射波对应的时间分布曲线、基层/底基层反射波对应的振幅分布曲线，共6个分布曲线构成6条序列。表示偏差段的总数量， ，表示偏差段序号。总共有 表征线性归一化后的第个序列中第 个偏差段的偏差值的标准差。 表示第 个序列中第 个偏差段的序列点数量的线性归一化值。 表示第 个序列中第 个偏差段的偏差值累加值。其中 主要用于表征当前测量路段的结构稳定性的基础值，该偏差值越大，此时认为当前路段可能本身存在质量结构问题，进而该路段的雷达信号可能本身更容易出现因结构导致的信号异常，即信号中更容易出现与噪声相似的特征。两个线性归一化的特征主要用于表征该偏差段的权重，这里首先认为标准差越大的偏差段其结构越差，更可能存在质量问题因此权重越大，但当偏差段中的序列点越多时，其反而又可能表征为趋势性的路面结构变化，而非出现结构异常或质量缺陷等。因此再基于该特征对前方的权重进行约束。最终当该特征即越大，则表征当前这一序列表征的路面结构可能较差。[0047] 表征第 个序列主成分方向的斜率，存在正负，但无论正负，其绝对值越大，其斜率越陡峭，因此此时认为该路段的结构质量相对越差，因此则该序列在参与该路段整体结构干扰度分析时的权重相对更高。[0048] 基于历史测量值即其余路段的雷达信号进行线性归一化用 指代，从而获得对于当前数据的结构干扰度评估系数。[0049] 上述内容基于每一区间波段的两条序列得到整体对于当前测量路段的道路结构质量评估，这一整体特征主要是用于下述内容对于每一区间波段的单一序列评价时的敏感度。[0050] 在一种可能的实施例中，根据第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；具体包括：根据第 道雷达信号采样点与其余 道雷达信号采样点之间的间隔关系，以及第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线之间的匹配相似度，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度。[0051] 在本实施例中以直接耦合波对应的区间波段内作为示例说明（其余区间波段同样的处理方式）。对其中第 道雷达信号的直接耦合波的波形曲线与其余 次采样点的雷达信号的直接耦合波的波形曲线进行DTW算法（动态时间规整算法）匹配，得到匹配相似度，并得到当前第 道雷达信号的与其余 次采样点的匹配度累加值，但进一步，由于上方提到的由于道路路面下的结构质量问题，可能会导致某些雷达信号之间的匹配度在参与第 道雷达信号的整体匹配度，并进而基于整体匹配度对该雷达信号进行异常度过大过小判定时不准确，因此这里在进行累加时还需基于两道雷达信号之间的参考价值给予对应的权重，从而得到更准确的第 道雷达信号的直接耦合波的整体匹配度即：[0052][0053] 其中 表征雷达信号 之间的DTW匹配度。 表征雷达信号 之间的采样点间隔数， 表示雷达信号 之间的偏差值差异。 ， 表示雷达信号总数量， 表示雷达信号序号， ，表示除第 道雷达信号以外的其他雷达信号序号，为自然常数。[0054] 首先这里认为采样点之间间隔越大，则表征越不可能存在因为距离较近导致两个采样点的道路质量结构为恰好处于同一质量问题下，也因此采用 的方式实现归一化，该归一化方式可以提高对于非常近的采样点的敏感度，而在超过大概五六个之后即反映在实际场景中可能间隔半米了，此时五六个之后的权重变化几乎不变，也就是提高了对于极近的采样点的权重约束。 是由于偏差值存在正负，这里认为偏差值的差异越大，则可能对应的这俩雷达信号所对应的实际道路质量差异越大，进而其得到的权重相对越小，因为这里我们更偏向认为在相同道路质量下的DTW匹配度具有更高的参考价值。[0055] 基于上方权重调整，此时得到的第 道雷达信号与其余 道雷达信号之间的整体匹配度主要表征，雷达信号的波形曲线中，其波峰的具体位置会导致波形的畸变，且波形的其余趋势部分的平整度以及局部的趋势同样也表征当前雷达雷达信号的质量或道路质量。该匹配度越高，则表征该雷达信号存在因道路实际质量问题导致的波形异常的概率相对较小，因此可以采用更高的滤波强度来去除噪声，而不用担心丢失原有信息。[0056] 在一种可能的实施例中，根据结构干扰度评估系数和第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，得到第 道雷达信号的阈值调节系数；具体包括：基于第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度的获得方法，遍历 道雷达信号，得到每一道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，对每一道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度进行线性归一化，并进行求均累加后再次进行归一化后结合结构干扰度评估系数的补数，得到第 道雷达信号的阈值调节系数。[0057] 基于获取的上述内容，分别得到第 道雷达信号的三个区间波段分别的整体匹配度，对该整体匹配度分别基于每一道雷达信号的相同区间波段进行线性归一化。基于归一化后的值进行求均累加后再次进行归一化后结合上方获得的结构干扰度评估系数得到当前第 道雷达信号在后续进行滤波操作时的阈值调节系数 ，具体公式包括：[0058][0059] 其中， ， ； 均为自然数， 表示雷达信号总数量， 表示雷达信号序号，表示区间波段总数量，表示区间波段序号，本实施例总共有3个区间波段，分别是直接耦合波、面层反射波和基层/底基层反射波分别所对应的区间波段。 表示第 道雷达信号中第 个区间波段的线性归一化后的整体匹配度， 表示上方得到的当前测量当前路段的结构干扰度评估系数。整体匹配度累加越大，则表征该雷达信号存在局部的由实际道路质量情况干扰导致的波形信号异常的可能性越小，则可以采用更高的小波阈值来进行去噪，而不同担心损伤原有信息。 表示当前路段更可能出现结构质量的评估值，也同样作为对于 该特征的敏感度，即同样大小的整体匹配度，在结构质量较好的路段中，出现实际结构质量问题的情况的可能性相对更小，两个特征为负相关，因此这里采用1减来改变逻辑方向。 为归一化函数。[0060] 此时得到的阈值调节系数 越大，则表征当前雷达信号存在实际结构质量问题的情况越小，则可采用更高的小波阈值而不怕损伤信息，因此这里可基于该阈值调节系数进行自适应的小波阈值调整。可以直接将该阈值调节系数作为实际的小波动态阈值，则动态调节范围为 ，也可设定调节范围，例如设定下限为0.4，则调节范围为即 即最小阈值为0.4。此时基于调整后的小波阈值对获取的每一道雷达信号进行小波阈值去噪。小波阈值去噪过程为现有公知技术，此处不再赘述。[0061] 在一种可能的实施例中，基于处理后的所有的 道雷达信号数据，对公路工程的路面厚度进行测量，包括：获取处理后的所有的 道雷达信号中不同区间波段波形的波峰信息，即直接耦合波、面层反射波等波形中波峰所对应的振幅大小以及传播时间，对公路工程的路面厚度进行测量。应用波峰对应的振幅以及传播时间等信息进行路面厚度测量的测量技术为现有公知技术，此处不再赘述。[0062] 实施例2：[0063] 如图2所示的一种面向公路工程的路面厚度测量系统，用于执行前述实施例1所示的一种面向公路工程的路面厚度测量方法，包括：[0064] 预处理模块：用于获取对公路工程的路面进行雷达采样探测后得到的 道雷达信号数据；并将每一道雷达信号划分为 个区间波段；本实施例将每一道雷达信号划分为3个区间波段，分别为直接耦合波、面层反射波和基层/底基层反射波所对应的区间波段。[0065] 结构干扰度处理模块：用于根据雷达信号的采样顺序、每个区间波段中波峰位置处的传播时间和振幅大小，构建多个曲线，对多个曲线进行分析，得到当前路段的结构干扰度。本实施例的多个曲线由 个振幅分布曲线和 个时间分布曲线构成；以每一道雷达信号的采样顺序作为横坐标，以每一道雷达信号中第 个区间波段的波峰振幅大小作为纵坐标，构建第 个区间波段的振幅分布曲线，遍历 个区间波段，得到 个振幅分布曲线；以每一道雷达信号的采样顺序作为横坐标，以每一道雷达信号中第 个区间波段的波峰传播时间作为纵坐标，构建第 个区间波段的时间分布曲线，遍历 个区间波段，得到 个时间分布曲线。对多个曲线进行分析，得到当前路段的结构干扰度，具体包括：分别获取每一序列的主成分方向，计算当前序列每一序列点与当前序列的主成分方向的偏差值，将正负方向相同的偏差值所在的连续序列点作为偏差段；基于多个曲线，对偏差段中所有序列点偏差值大小和偏差段中所有序列点数量进行处理，计算偏差段中所有序列点的偏差值的标准差，并进行线性归一化；同时对偏差段中的序列点数量进行线性归一化，得到结构干扰度。通过对不同路段的结构干扰度的处理，得到当前 道雷达信号数据的结构干扰度评估系数。[0066] 整体匹配度处理模块：用于根据第 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线和其余 道雷达信号的第 个区间波段的波形曲线，得到第 道雷达信号的第 个区间波段的整体匹配度；遍历第 道雷达信号的 个区间波段，得到第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度；[0067] 阈值调节模块：用于根据结构干扰度评估系数和第 道雷达信号的 个区间波段的整体匹配度，得到第 道雷达信号的阈值调节系数；基于第 道雷达信号的阈值调节系数对第 道雷达信号进行小波阈值去噪；遍历 道雷达信号，得到处理后的 道雷达信号数据；[0068] 路面厚度测量模块：用于基于处理后的 道雷达信号数据，对公路工程的路面厚度进行测量；其中， ， ； 均为自然数。[0069] 需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。[0070] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

专利地区：河北

专利申请日期：2024-07-04

专利公开日期：2024-10-01

专利公告号：2024-10-01