使用红外传感器检测道路上的黑冰

一、用红外传感器探测路面黑冰（论文文献综述）

田芮珏,孙宁^[1]（2020）在《基于光学偏振的结冰黑冰检测系统》文中研究说明本文设计了一套基于光学偏振的结冰黑冰检测系统,由供电模块、温湿度传感器模块、主处理器模块、无线通信模块等组成。目前的偏振检测结冰黑冰无法区分结冰和积水造成误判,系统通过硬件设备检测道路的偏振和温湿度信息,通过数据处理,实现结冰和黑冰的检测。

马新旭^[2]（2020）在《三波长非接触式路面黑冰探测技术研究》文中认为路面黑冰对交通安全具有极大的危害,然而有关黑冰探测的研究却很少。目前,国内高速公路上使用的实时气象采集设备基本以国外产品为主,且没有黑冰状态识别这一功能。针对这一现状,为适应公路路面状况实时监测的需求,本研究提出了一种新型的路面黑冰探测方法。该方法在实现黑冰探测的基本功能外,还能够探测干燥、潮湿、积水、结冰、积雪等多种路面气象状态,同时还能对积水厚度、结冰厚度、积雪厚度给出估算值。为下一步新型路面气象状态监测设备的开发打下坚实的理论技术基础。本研究提出的检测黑冰状态的新方法使用1310 nm,1430 nm和1550 nm三个波长作为探测波长,探测器接收不同路面气象状态下三个波长对应的背向散射功率,并通过归一化处理,将接收到的背向散射功率转换为归一化反射率。归一化反射率定义为某一特定路面状态下的背向散射光功率与干燥路面状态下的背向散射光功率之比。同一路面气象状态,不同探测器在不同路段探测到的背向散射功率差异较大,因此很难通过直接比较背向散射功率的大小进行状态判定。归一化反射率的提出很好地解决了这一难题,使不同情况下的探测结果可以在同一尺度下相互比较,从而总结出规律,实现对黑冰等路面状态的辨别。本研究中,黑冰等路面状态探测的理论依据分为两部分:第一部分是路面粗糙度对背向散射的影响。沥青路面上水、冰、雪等覆盖物的存在,会导致沥青路面的表面粗糙度发生变化,积雪路面的粗糙度最大,结冰、积水路面的粗糙度最小。黑冰路面的粗糙度介于结冰路面和干燥路面之间。粗糙度越大,背向散射强度越大。第二部分考虑水、冰、雪在波长1310 nm,1430 nm和1550 nm处吸收系数的差异性导致的背向散射强度的变化。以往的路面探测研究中,对结冰路面与潮湿路面的区分效果较差,采用具有不同吸收率的三个波长做探测波长,很容易对这两种状态做出区分。综合考虑不同气象状态下的粗糙度差异和吸收系数差异,能对黑冰等路面状态的背向散射情况做出预测。实验表明,理论预测与实验结果相符合。结冰状态下,1430 nm处的归一化反射率大于1550 nm处的归一化反射率;与之相反,积水状态下,1430 nm处的归一化反射率小于1550 nm处的归一化反射率。普通结冰状态归一化反射率所属范围为0.56（29）Rice（1310）?0,0.48（29）Rice（1430）?0,0.28（29）Rice（1550）?0,超出该范围的结冰状态视为黑冰状态。干燥状态下三个波长的归一化反射率的大小都约等于1。积雪状态在波长1310 nm处的归一化反射率大于1。据此,干燥、积水、黑冰、结冰、积雪状态都有了判断依据。

许俊锋^[3]（2013）在《ITS数据网络构建及关键技术研究》文中研究表明随着大交通概念的提出、路网的逐步形成、新技术的涌现、服务理念的强化,我国交通信息化正由信息化的基础建设、单路段系统独立构建、面向监管的基本功能实现等向综合、联网和服务等方面转型。在此大框架下,如何构建适应于未来网络发展和兼容现有系统平台的交通信息化架构,以承担未来交通发展需求所带来的业务信息、用户实时性需求,特别是针对车路协同系统,保证车辆行驶的可监控、可指挥、可诱导成为时下研究的热点。论文结合省级科研项目《江苏省高速公路外场监控设备底层协议规范研究》和《江苏交通传感网技术体系与应用框架研究》,研究了ITS数据网络的概念和技术体系,展望了基于LDM3的ITS数据网络发展；讨论规范了外场设备底层数据对象、ITS数据网络的通信协议、以及网络通信平台架构和通信空间接口CALM:探讨了ITS数据网络信息汇聚融合、多终端协同网络控制平台；进而给出了“基于LDM3的路网大中心数据库”总体设计及数据库信息交互的总体方案。论文旨在构建ITS数据网络,实现人、车、路三位一体协调发展的有效方式,“大交通”概念下的政府交通政策的改变以及运用智能交通系统改善交通运输状况的成效。论文的贡献在于：1、提出了ITS数据网络概念,以数据网络的角度梳理了智能交通系统的构建；2、基于对ITS数据网络技术体系的讨论,展望了基于LDM3的ITS数据网络的发展；3、对外场设备的数据对象进行了规范,以在根本上解决设备更换性难题；4、给出了基于LDM3路网大数据中心的初期设计,及大数据中心数据库的信息交互的方案。

杨晶^[4]（2011）在《遥感式道面传感器交通自动气象站的发展趋势》文中研究指明城市交通网络是社会的支柱。保持交通畅通对社会经济至关重要。天气状况对交通的畅通和安全具有极大的影响。很多时候,恶劣天气,如:冰、雪,雾等是造成交通缓慢和事故的原因。为能预先得到警告并有所准备,使交通管理部门及道路管理部门更好地管理各种天气状况下的交通安全,一种针对城市快速路、高速公路或机场跑道专门设计可进行远程监测大雾、道面冰况、水层、湿滑状态等完善的道路气象信息系统（RWIS）,被称为交通自动站的新一代公路探测设备正在被广泛用于高速公路、城市快速路的天气、路况、能见度的监控。但是,随着交通自动站的普及,传统的埋入式道路交通自动站的维护成本,随着交通自动站的发展而逐年增加。以北京为例,北京自从2004底开始建设道路交通自动站,至今已经有传统的埋入式道面传感器交通自动站二十八个,在监控道路安全上起到了不可估量的作用,但由于高速路或快速路所承载的运输量不同,破损程度也不同,对于运输量严重超载,路面破损程度较快的路段,一般情况下两年就要大修或维修一次,基于以上原因,这几年期间,由于高速路的大修,维修等原因,一些路段道路交通自动站埋入式道面传感器被多次起出后再重新铺设,而有的传感器由于与施工单位沟通上的问题,还没有被起出,就已经被施工单位破坏了,既造成了资源的浪费及数据的缺损,同时也极大地增加了维护成本。五年间用于道路传感器因路面大修或扩建等原因,已经投入维护成本高达数十万元。而新近发展起来的遥感式道路交通自动站,分别采用了红外辐射及光谱测量原理作为道面温度传感器和道面状态传感器,为道路表面的温度测量和状态提供了一种非侵入式的方法。避免了对道路的破坏。红外辐射是一种高尖端的红外测温仪,即使在交通流量很高的情况下,它也能够测量真实的道路温度。它克服了通常在遥感温度测量中引起测量不准确的种种挑战。具有对道路表面的发射率引起的误差,以及对由于无云的天空（此现象被成为冷空效应）造成的大量辐射损耗引起的误差进行补偿的独特能力。而采用光谱分析测量技术的道面状态传感器可以精确的探知路面上的水、冰和雪的量。可以精确的报告道路表面状态。建立一个实际的道路湿滑指数。这个指数基于典型的路面和常用汽车轮胎而形成的道路摩擦系数形成高度的比例关系,该参数为交通管理部门最为关切的一个重要指标。文章较为详尽的阐述了遥感式道路交通自动站与传统的埋入式道路交通自动站各自的探测原理及特点,对道路交通自动站设备的了解和选型具有一定的指导意义。

高国龙^[5]（2003）在《用红外传感器探测路面黑冰》文中认为美国Sprague Controls公司研制出一种采用寻热导弹类技术的新型红外传感器,该传感器取名为Read-Watch,它能提示车辆驾驶员注意前方路面上的黑冰,以免发生交通事故。黑冰是路面上形成的一层几乎看不出的薄冰,它是造成单车事故及与天气有关的交通事故的主要原因

顾聚兴^[6]（2001）在《红外传感器让驾驶员提防黑冰》文中认为公路上的黑冰是一种棘手的东西。当你在快车道上高速行驶时,看起来似乎一切都很正常,但是前面弯道上的黑冰会使你的汽车突然进入螺旋状态。现在,有一种红外温度传感器能够提醒驾驶员注意这种以前看不出来的路上危机,并能帮助驾驶员决定什么时候减速,什么时候避开这种危机。大多数温度敏感装置探测的是周围空气的温度。但是空气与地表的温差可达20°F。美国Sprague控制系统公司（现已成为美国商用车辆系统视觉与安全集团公司的分公司）已研制出

二、用红外传感器探测路面黑冰（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、用红外传感器探测路面黑冰（论文提纲范文）

（1）基于光学偏振的结冰黑冰检测系统（论文提纲范文）

0 引言

1 系统设计

2 硬件电路设计

2.1 供电模块

2.2 处理器模块

2.3 无线通信模块

2.4 温湿度传感器模块

3 系统软件设计

4 结语

（2）三波长非接触式路面黑冰探测技术研究（论文提纲范文）

摘要

abstract

第1章绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 黑冰探测方法的进展与现状

1.2.1 非接触式探测法

1.2.2 接触式探测法

1.2.3 气象预测法

1.3 论文的主要研究内容与创新点

第2章表面散射的基本理论

2.1 反射率模型

2.2 微表面理论

2.2.1 高度分布模型

2.2.2 边坡分布模型

2.3 本章小结

第3章黑冰的特性与探测

3.1 道路黑冰的成因

3.2 黑冰的探测原理和方法

3.3 前期可行性试验

3.4 探测波长与入射角的选取

3.4.1 波长的选取

3.4.2 入射角度与背向散射强度的关系

3.5 实验设备

3.5.1 传感器系统结构示意图

3.5.2 实验设备及实验条件

3.6 探测过程中的防干扰方法

3.6.1 滤光和温度控制

3.6.2 半导体激光器光源的调制

3.6.3 光电探测器

3.6.4 弱信号放大和锁相放大解调

3.6.5 滑动平均

3.7 本章小结

第4章实验结果与分析

4.1 数据的归一化处理

4.2 各种材料的归一化反射率

4.3 黑冰和结冰状态

4.4 积水状态

4.5 积雪状态

4.6 不同路面状态的判断依据

4.7 本章小结

第5章总结与展望

5.1 工作总结

5.2 存在的问题与展望

参考文献

致谢

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

（3）ITS数据网络构建及关键技术研究（论文提纲范文）

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 背景意义

1.2 国外研究现状

1.2.1 美国NTCIP体系框架

1.2.2 欧盟Safespot系统

1.3 研究内容与结构安排

第二章 ITS数据网络技术体系

2.1 ITS数据网络技术体系架构

2.1.1 ITS数据网络功能模块

2.1.2 ITS数据网络分层结构

2.1.3 ITS数据网络数据分层及流向

2.2 ITS数据网络技术内涵

2.2.1 智能车载信息终端

2.2.2 道路环境感知

2.2.3 专网与移动通信平台

2.2.4 数据汇聚细化

2.2.5 信息协同服务及相关技术

2.3 基于LDM~3的ITS数据网络构想

2.3.1 LDM~3概述

2.3.2 LDM~3对象模型

2.3.3 LDM~3分层架构

第三章 ITS数据网络底层数据对象规范

3.1 环境检测器数据对象规范

3.1.1 概述

3.1.2 状态标记及条件状态符号

3.1.3 参考物理体系结构

3.1.4 数据交换及状态转换规范示例

3.1.5 数据对象定义及规范示例

3.2 监控摄像数据对象规范

3.2.1 CCTV坐标系统

3.2.2 CCTV体系结构

3.2.3 CCTV系列对象规范示例

3.2.4 CCTV定位对象规范示例

3.3 交通传感器数据对象规范

3.3.1 TSS物理结构

3.3.2 交通传感系统

3.3.3 用户需求/功能

3.3.4 TSS功能需求

3.3.5 TSS对话框和接口规范

3.3.6 TSS对象分类

3.3.7 设备数据收集对象规范示例

3.4 可变情报板数据对象规范

3.4.1 DMS对象定义

3.4.2 情报板配置和能力对象规范示例

3.4.3 VMS配置对象规范示例

3.4.4 多项配置对象规范示例

3.4.5 情报板控制对象规范示例

第四章 ITS数据网络平台与传输协议

4.1 网络通信平台架构

4.1.1 平台层次结构

4.1.2 网络通信平台模块

4.2 外场底层数据通信协议

4.2.1 简单运输管理框架(STMF)

4.2.2 管理信息结构(SMI)

4.2.3 交通运输管理信息库(TMIB)

4.2.4 简单网管协议(SNMP)

4.2.5 简单传输管理协议(STMP)

4.3 无线接入协议

4.3.1 IEEE 802.11

4.3.2 IEEE 802.16

4.4 交通网络通信空间接口CALM

4.4.1 CALM平台的协议层次调用

4.4.2 车辆、路侧、中心间通信

第五章 ITS数据网络信息汇聚融合

5.1 数据汇聚融合的必要性

5.2 交通数据融合细化模型

5.3 交通数据融合规范

5.3.1 数据融合范围

5.3.2 交通数据融合细化过程

5.4 数据汇聚与后台数据库构建

第六章多终端协同网络控制平台

6.1 面向信息协同的网络架构

6.2 跨层跨系统的合作与协同控制技术

6.2.1 分布多维环境感知与决策模型

6.2.2 支持多终端协同的接入网发现和选择

6.2.3 异构融合网络负载均衡与优化技术

6.2.4 跨层感知的无线资源分级调度模型

6.3 省域跨层智能交通运输信息云服务平台

6.3.1 区域物理分布

6.3.2 虚拟数据集中

6.3.3 数据解释信息共享

第七章基于LDM~3路网大数据中心设计方案

7.1 概述

7.2 基于LDM~3的交通服务

7.2.1 服务架构

7.2.2 服务模式

7.3 基于LDM~3大数据中心数据库总体设计

7.4 大数据中心数据库的信息交互

7.4.1 基于原语的数据源-源数据库的数据交互

7.4.2 基于DATEX及CORBA的的源、主题和推送数据库之间的数据交互

第八章总结与展望