非接触式双波长激光路面气象传感方法研究

道路湿滑程度是表征公路交通安全的重要指标,路面气象传感技术能准确检测道路积水和结冰的情况,进而定量分析临界滑水速度和路面附着系数等湿滑参数,通过实时调整车速甚至封闭道路,可有效预防交通事故。非接触式路面气象传感方法具有精度高、不破坏路基和安装灵活等特点,是目前的研究热点,但核心技术仍被国外垄断,设备价格十分昂贵。基于积水、结冰路面的红外反射光谱特征,利用1310 nm与1550 nm激光的反射光强,研究了一套水膜厚度检测及冰水状态判别的数学模型和探测方法。以此为基础建立了路面气象传感系统,并对系统的光学结构进行了仿真优化。实验结果表明,该系统的测量距离可达3～5 m,水膜厚度在9 mm下的测量误差小于0.1 mm,系统能够精准判别路面干燥、积水和结冰等气象状态,具备良好的实用价值。