本发明公开了一种基于矩阵超声波探测自适应虚铺厚度的3D摊铺系统,包括有:摊铺机械,包括有熨平板,及安装于熨平板两侧的平衡梁;探测设备,包括有至少六台超声波探测器,且分别设置于摊铺机械的前中后端位置;定位设备,用于同步各超声波探测器探测值与探测器平面位置的关联关系,包括有GPS定位装置;控制端,通过各探测器当前位置信息同步匹配获取对应位置的设计面高程和上一结构层施工成果面高程,实现自适应动态变化计算虚铺控制参数,并基于虚铺控制参数发送指令驱动摊铺机械;该基于矩阵超声波探测自适应虚铺厚度的3D摊铺系统自动化检测、精度高、动态连续检测。