專利名稱：一種后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法，屬于紅外光譜應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的路面狀態(tài)檢測方法最多的是嵌入路面的接觸式檢測方法，使用復(fù)雜，需要把檢測器件切割路面埋入地下，一次埋入，不能取出，維護(hù)困難，破壞路面，限制了接觸式路面狀況檢測方法的應(yīng)用推廣；接觸式檢測過程中由于檢測器件長期受壓會沉陷于路面，從而使測量結(jié)果出現(xiàn)偏差，不能檢測真實路表狀況，接觸式路面狀況檢測方法檢測的是路面和覆蓋物底面的物質(zhì),不能真實反映機(jī)車接觸面的狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法，以解決目前接觸式路面狀況檢測方法由于檢測的是路面和覆蓋物底面的物質(zhì)，不能真實反應(yīng)機(jī)車接觸面的狀況的問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法，該檢測方法的步驟如下I).根據(jù)水吸收光譜、冰吸收光譜和雪散射光譜分別篩選各自對應(yīng)的紅外光波段；2).將篩選出各波段的紅外光分別通過發(fā)射透鏡照射目標(biāo)物路面，形成相對平行的照面；3).利用接收透鏡接收相對平行照明的反射光線，并將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電
信號;4).將接收到的三個信號的大小關(guān)系判斷覆蓋物的種類；5).根據(jù)判斷的覆蓋物種類利用相應(yīng)的厚度計算公式以計算覆蓋物厚度，從而判斷出照射目標(biāo)物的路面狀況。所述步驟I)中篩選出來的三個紅外光的波段分別為1280 1340nm、1400 1460nm 和 1500 1560nm。所述步驟5)中的厚度計算公式為Ln (os/dp) = ε d+k其中dp為干信號，os為有覆蓋物時的光信號，d為覆蓋物厚度，ε為吸光系數(shù)，k為常數(shù)，受路面條件影響。所述步驟5)在計算覆蓋物厚度時加入了干擾數(shù)據(jù)剔除算法，該算法利用分段統(tǒng)計方法實現(xiàn)，用于將由車輛行人引起的少量突變信號剔除。所述厚度計算公式中干信號dp是通過計算一定時間內(nèi)干燥路面反射的光信號的平均值得到的。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明基于水、冰、雪的紅外光譜特性實現(xiàn)了路面狀況的非接觸測量，首先將篩選出來的三個不同波長的紅外光通過發(fā)射透鏡照射目標(biāo)物形成照射面，然后接收經(jīng)過照射面反射及吸收和散射后的的光信號，根據(jù)信號的大小關(guān)系可以判別路面狀態(tài)，最后利用相應(yīng)的厚度計算公式計算覆蓋物的厚度，從而檢測出路面的狀況。與接觸式檢測方法相比，本發(fā)明實測面積大，數(shù)據(jù)更真實，目標(biāo)更直接，從而檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。


圖I是本發(fā)明后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法的檢測光路示意圖；圖2是本發(fā)明后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法的檢測原理示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明是基于水、冰、雪的紅外光譜特性實現(xiàn)了路面狀況的非接觸測量，一旦路面潮濕、積水、結(jié)冰、積雪，入射光由于照面表面反射及水分子和固體顆粒對光信號的吸收和散射共同作用，實測到的三個后向散射光信號表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，根據(jù)三個信號的大小關(guān)系可以判別路面狀態(tài)，根據(jù)判斷的覆蓋物種類進(jìn)入不同的厚度計算公式；然后根據(jù)物質(zhì)的吸光度可以計算覆蓋物厚度，測量理論基礎(chǔ)為修正的朗伯-比爾定律，本發(fā)明采用三波長測量能夠減小覆蓋物顆粒度等引起的測量誤差，比單波長進(jìn)行更精確的測量。其具體步驟如下I.根據(jù)水吸收光譜、冰吸收光譜、雪散射光譜篩選出三個波長為λ i = 1280 1340nm、λ 2=1400 1460nm和λ 3=1500 1560nm的紅外光，用于作為檢測路面狀況的紅外光源。2.將篩選出來的三個不同波長的紅外光通過發(fā)射透鏡照射目標(biāo)物，形成三個相對平行的照面，照面表面反射及水分子和固體顆粒對光信號進(jìn)行吸收和散射。3.利用接收透鏡接收三個相對平行照面的反射及水分子和固體顆粒對光信號的吸收和散射后的光線。4.根據(jù)接收到的三個信號的大小關(guān)系判斷覆蓋物的種類，實測到的后向散射信號的表現(xiàn)如下，其中水對三個波長的主要為反射和吸收，后向散射系數(shù)ε η> ε 13> ε 12 ;冰對三個波長的后向散射系數(shù)ε 21> ε 22> ε 23 ;雪對三個波長的后向散射系數(shù)ε 31> ε 32> ε 33 ;如表I所示，根據(jù)三個后向散射光信號與路面干燥時光信號的比值的大小及差值，定性分析路面狀況。表I
權(quán)利要求
1.一種后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法，其特征在于該檢測方法的步驟如下 1).根據(jù)水吸收光譜、冰吸收光譜和雪散射光譜分別篩選各自對應(yīng)的紅外光波段； 2).將篩選出各波段的紅外光分別通過發(fā)射透鏡照射目標(biāo)物路面，形成相對平行的照面； 3).利用接收透鏡接收相對平行照明的反射光線，并將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號; 4).將接收到的三個信號的大小關(guān)系判斷覆蓋物的種類； 5).根據(jù)判斷的覆蓋物種類利用相應(yīng)的厚度計算公式以計算覆蓋物厚度，從而判斷出照射目標(biāo)物的路面狀況。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法，其特征在于所述步驟I)中篩選出來的三個紅外光的波段分別為1280 1340nm、1400 1460nm和1500 1560nmo
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法，其特征在于所述步驟5)中的厚度計算公式為Ln (os/dp)=e d+k 其中dp為干信號，os為有覆蓋物時的光信號，d為覆蓋物厚度，e為吸光系數(shù)，k為常數(shù)，受路面條件影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法，其特征在于所述步驟5)在計算覆蓋物厚度時加入了干擾數(shù)據(jù)剔除算法，該算法利用分段統(tǒng)計方法實現(xiàn)，用于將由車輛行人引起的少量突變信號剔除。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法，其特征在于所述厚度計算公式中干信號dp是通過計算一定時間內(nèi)的干燥路面返回光信號的平均值得到的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種后向多波長紅外光譜非接觸式路面狀況檢測方法，屬于紅外光譜應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明基于水、冰、雪的紅外光譜特性實現(xiàn)了路面狀況的非接觸測量，首先將篩選出來的三個不同波長的紅外光通過發(fā)射透鏡照射目標(biāo)物形成照射面，然后接收經(jīng)過照射面反射及吸收和散射后的光信號，根據(jù)信號的大小關(guān)系可以判別路面狀態(tài)，最后利用相應(yīng)的厚度計算公式計算覆蓋物的厚度，從而檢測出路面的狀況。與接觸式檢測方法相比，本發(fā)明實測面積大，數(shù)據(jù)更真實，目標(biāo)更直接，從而檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。
文檔編號G01N21/25GK102967561SQ201210533298
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者王艷斌, 李秀紅, 吳志剛, 喬長城, 王柏林, 余國河, 冶林茂, 陳濤, 李鵬, 馬號兵, 張振強(qiáng), 裴巧萍, 黃小龍, 朱東紅, 韓振宇, 吳蘇, 李佳, 蘇振 申請人:河南中原光電測控技術(shù)有限公司