BR112016009205B1 - Sistema de detecção de gelo e água super-resfriada - Google Patents

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Abstract

sistema de detecção de gelo e água super-resfriada. sistema para detectar gelo ou gotículas grandes super-refrigeradas dentro de uma área de interesse tendo um sistema de detecção medindo a radiância ou refletância da área de interesse quando exposto à radiação de infravermelho de onda curta tendo um comprimento de onda na faixa de cerca de 2,05 µm a cerca de 2,30 µm. o sistema de detecção mede a radiância ou refletância em uma primeira banda tendo um comprimento de onda na faixa de cerca de 2,05 µm a cerca de 2,15 µm e emitindo um primeiro sinal de banda, e ainda mede a radiância ou refletância em uma segunda banda tendo um comprimento de onda na faixa de cerca de 2,15 µm a cerca de 2,30 µm e emitindo um segundo sinal de banda. uma unidade de processamento determina uma razão do primeiro sinal de banda e do segundo sinal de banda e compara a razão a uma razão crítica predeterminada e emite um sinal de determinação indicando a presença de gelo ou gotículas de água super-refrigeradas.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
[0001] Este pedido reivindica prioridade para o Pedido de Utilidade US n° 14/277.082, depositado em 14 de maio de 2014 e também reivindica prioridade para o Pedido Provisório US n° 61/895.040, depositado em 24 de outubro de 2013. As divulgações totais dos pedidos acima são incorporadas no presente documento por referência.
CAMPO
[0002] A presente divulgação refere-se a um sistema ótico capaz de detectar gelo sobre uma variedade de superfícies, tais como pontes, estradas, calçadas, ferrovias, pistas, para uso com veículos terrestres, mas também capaz de detectar gotas de água super-resfriadas que congelam quando impactam as superfícies de veículos aéreos, tais como aeronaves, veículos aéreos não tripulados (UAVs) e outros objetos de interesse.
ANTECEDENTES E SUMÁRIO
[0003] Esta seção proporciona antecedentes relacionados à presente divulgação que não são necessariamente o estado atual da técnica. Esta seção também proporciona um sumário geral da divulgação, e não é uma divulgação abrangente de seu escopo total ou de todos os seus aspectos.
[0004] A detecção de gelo e de condições de congelamento de água associadas a formação de gelo, é um fator importante na maximização da segurança de vários meios de transporte. Se sabe que o acúmulo de gelo em superfícies pode elevar a ocorrência de acidentes automobilísticos, danos pessoais resultantes de falhas e transtornos nas atividades de transporte, e outras atividades humanas.
[0005] Em conexão com o percurso de um veículo, o gelo em estrada pode ocorrer em formas que são difíceis até para um motorista prudente detectar. Tal gelo - frequentemente referido como “gelo escorregadio” ou “gelo preto” - é geralmente translúcido. Similarmente, em conexão a aeronaves, condições de congelamento de gotas de nuvens podem frequentemente ocorrer em formas que são difíceis para um piloto perceber. A formação de gelo em aeronaves pode ocorrer em quase todas as regiões do globo, e em qualquer estação do ano, tornando a detecção um fator importante para a segurança de voo.
[0006] Infelizmente, existem poucos sistemas capazes de detectar confiavelmente a presença de gelo ou condições de formação de gelo e prover um alerta associado, em veículos terrestres, tais como carros, caminhões, trens, movedores de pessoas automatizados, trilhos, monotrilhos, metrôs, ônibus, motocicletas, bicicletas, e veículos similares. Existe uma falta surpreendente de sistemas apropriados para detectar e avisar aos usuários da presença de gelo sobre superfícies, tais como estradas, pontes, ferrovias, calçadas ou mesmo pistas de rolagem (tal como em conexão com operações de aeronave no solo). De fato, a detecção de gelo na maioria dos veículos inclui meramente uma notificação de que a temperatura do ar esta próxima da temperatura do ponto de congelamento da água. No entanto, infelizmente, isto não é tipicamente indicativo de presença de gelo na superfície que pode afetar a segurança e/ou a dirigibilidade de um veículo. Isto leva invariavelmente a um alto número de acidentes e fatalidades devido ao fato de motoristas e operadores não perceber as condições de deterioração ou receber alertas falsos que são ultimamente desconsiderados pelo motorista ou operador. Em termos de veículos aéreos, tais como aeronaves, helicópteros, UAVs, e veículos similares, sistemas adicionais estão disponíveis, mas cada um sofre de um número de desvantagens.
[0007] Abordagens do estado da técnica para detectar gelo escorregadio sobre superfícies, tais como estradas, usam um formador de imagem capaz de medir a polarização da luz refletida pelo gelo escorregadio. No entanto, deve ser entendido que embora a luz seja polarizada quando refletida por materiais dielétricos, tal como gelo, o gelo não o único material dielétrico que polariza luz. De fato, os reflexos por gelo, água e/ou simplesmente por outras superfícies lisas também podem causar polarização, que pode levar a falso relato da presença de gelo. Portanto, a polarização não é capaz de distinguir entre os possíveis tipos de materiais dielétricos que refletem a luz. Consequentemente, ela não pode ser usada para detectar a presença de gelo inequivocamente. Por exemplo, a Patente US no 2008/0129541A1 refere-se a um sistema de alerta da presença de gelo escorregadio capaz de monitorar a estrada em frente de um veículo. Uma ou duas câmeras são usadas para formar imagem da mesma cena e duas polarizações ortogonais. Quando uma única câmera é usada, um divisor de polarização é usado para separar a luz refletida em duas polarizações ortogonais. A determinação possível (mas ambígua) da existência de gelo escorregadio adiante do veículo é detectada medindo a polarização da luz refletida. No entanto, novamente, este sistema é incapaz de distinguir se a polarização detectada é devido a presença de gelo ou algum outro material.
[0008] Alguns sistemas de detecção de gelo são baseados em medições in situ e somente para aplicações aéreas. Por exemplo, a Patente US no 7.104.502 é para um sistema capaz de detectar o acúmulo de gelo medindo as variações na frequência de vibração de um montante (strut) exposta ao fluxo de ar sobre uma aeronave. O montante contém pelo menos um aspecto que permite que o gelo se acumule sobre a mesma, a uma taxa mais alta do que em outras partes da aeronave. Outro exemplo, a Patente US no 7.370.525 refere-se a um sistema de dois canais que detecta o acúmulo de gelo de gelo em uma aeronave. O sistema ilumina a superfície da aeronave com luz polarizada linearmente. Os condutores de luz com sensibilidade de polarização alinhados à luz transmitida, e com sensibilidade de polarização ortogonal à mesma, adquirem a luz refletida para traz (backscattered light). A razão das intensidades da luz nos dois condutores é usada para detectar a presença de gelo.
[0009] Além do mais, a Patente US no 6.269.320 descreve um detector de gotícula grande super-resfriada “Supercooled Large Droplets” (SLD). Este sistema usa mudança nos padrões de fluxo de camada limites para detectar SLD. Ele é capaz de distinguir entre a presença de gotas de água que causam congelamento produzido por nuvem regular e congelamento produzido por SLD. No entanto, este sistema detecta gelo apenas após ele se acumular sobre as superfícies de uma aeronave e assim não dá avisos antes que uma situação de perigo ocorra. Em particular, ele não detecta gotas de água líquida super-resfriadas no espaço aéreo em volta das aeronaves.
[00010] Em alguns casos, as técnicas para distinguir entre água líquida e gotas de gelo no espaço aéreo ao redor de uma aeronave medem a despolarização da luz de feixe de laser polarizado refletida pelas partículas de gelo. A Patente US no 6.819.265 refere-se a um sistema de detecção de gelo capaz de monitorar o espaço aéreo adiante de uma aeronave. O sistema contém uma fonte de laser, elementos óticos para direcionar o feixe de laser à frente do espaço aéreo adiante da aeronave e receber a luz de laser refletida pelos alvos, elementos óticos para separar a luz de laser recebida em vários comprimentos de onda e direcionar a mesma para os detectores de luz e um processador para conduzir os cálculos necessários para gerar avisos. A Patente US no 7.986.408 refere-se a um sistema ativo aéreo que emprega polarizações tanto lineares como circulares para detectar gotas de água e partículas de gelo no espaço aéreo adiante de uma aeronave.
[00011] De acordo com os princípios dos presentes ensinamentos, um sistema de detecção de gelo e de água super- resfriada é provido que supera as desvantagens das técnicas anteriores. Na maioria das concretizações dos presentes ensinamentos, o sistema detecta gelo inequivocamente fazendo medições de radiância multi-espectrais. Em algumas concretizações, o sistema pode ser passivo, mas uma fonte de luz pode ser incluída, detectores e/ou uma câmera de infravermelho de onda curta (SWIR) com dois filtros, uma unidade de processador de dados (DPU) e interfaces com monitores, sistemas de segurança e/ou sistemas de voo fornecem uma indicação de congelamento e uma resposta ao mesmo.
[00012] Ainda mais, em algumas aplicações aéreas convencionais, a detecção de condições de congelamento no espaço aéreo adiante de uma aeronave necessita de sistemas capazes de distinguir entre gotas de água super-resfriadas e partículas de gelo. Consequentemente, em algumas concretizações dos presentes ensinamentos, o sistema proposto é capaz de detectar gotas de água super-resfriadas e partículas de gelo em uma área de interesse do espaço aéreo, e de estimar o tamanho de gotas de água super- resfriadas potencialmente perigosas. Esta concretização aumenta a segurança da aviação adicionando a capacidade de detectar condições de congelamento e Gotas Grandes Super- resfriadas (SLD) a telas de instrumentos de voo (flight displays) tais como “Enhanced Vision Systems” (EVS).
[00013] Outras áreas de aplicabilidade se tornarão evidentes a partir da descrição provida no presente documento. A descrição e exemplos específicos neste sumário são pretendidos para fins de ilustração somente e não são destinados a limitar o escopo da presente divulgação.
DESENHOS
[00014] Os desenhos descritos no presente documento são somente para fins ilustrativos de concretizações selecionadas e não todas as implementações possíveis. Eles não são destinados a limitar o escopo da presente divulgação.
[00015] A figura 1 é um gráfico mostrando a parte imaginária do índice de refração complexo de água líquida e gelo, indicando que medições de refletância (ou simplesmente radiância como justificado abaixo) em bandas espectrais de infravermelho de onda curta (SWIR) entre cerca de 2,00 e 2,15 μm e entre cerca de 2,15 e 2,30 μm podem ser usadas para distinguir gotas de água líquida de partículas de gelo.
[00016] A figura 2A é um esboço da distribuição de probabilidade ilustrando que a razão de radiância (y) pode ser usada para distinguir gotas de água de partículas de gelo.
[00017] A figura 2B mostra razões de radiância derivadas de medições de uma nuvem convectiva indicando que as regiões de água líquida podem ser distinguidas de regiões de partículas de gelo, baseadas nos cálculos de y, a razão das refletâncias espectrais a 2,10 μm e 2,30 μm.
[00018] A figura 3A é um diagrama de Twomey indicando que a refletância relativa de cerca de 2,2 μm (R) pode ser usada para estimar o tamanho (raio) de gotas de nuvem.
[00019] A figura 3B é um diagrama de Nakajima-King indicando que os valores de refletância (ou valores de radiância) nas bandas espectrais de absorção e não absorção podem ser usadas para determinar o tamanho das gotas de nuvem.
[00020] A figura 4 é um fluxograma de um algoritmo para determinar a presença de gotas de água líquida super- resfriadas.
[00021] A figura 5A é um fluxograma de um algoritmo para determinar a presença de gotas de água super-resfriadas.
[00022] A figura 5B é um fluxograma de um algoritmo para determinar a presença de SLD quando uma precisão maior é desejável.
[00023] A figura 6 é uma descrição de um algoritmo para determinar a presença de gelo em pistas, estradas e outras superfícies de interesse.
[00024] A figura 7A é um diagrama de bloco do sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada de acordo com algumas concretizações dos presentes ensinamentos.
[00025] A figura 7B é um diagrama de bloco do sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada de acordo com algumas das concretizações dos presentes ensinamentos.
[00026] A figura 8A ilustra o sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada para uso em conexão com aplicações aéreas.
[00027] A figura 8B ilustra o sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada para uso em conexão com aplicações terrestres.
[00028] A figura 8C ilustra um sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada simplificado.
[00029] Números de referência correspondentes indicam partes correspondentes por todas as várias vistas dos desenhos.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[00030] Concretizações exemplares serão descritas agora mais totalmente com referência aos desenhos anexos. Concretizações exemplares são providas de modo que esta divulgação será minuciosa, e transportará totalmente o escopo para os que são peritos na técnica. Numerosos detalhes específicos são descritos tais como exemplos de dispositivos de componentes específicos e métodos, para fornecer um entendimento minucioso das concretizações da presente divulgação. Será evidente aos peritos na técnica que os detalhes específicos não precisam ser empregados, que as concretizações exemplares podem ser incorporadas de diversas formas diferentes e que nem devem ser interpretadas para limitar o escopo da divulgação. Em algumas concretizações exemplares, processos bem conhecidos, estruturas de dispositivos bem conhecidas e tecnologias bem conhecidas não são descritos em detalhe.
[00031] A terminologia usada no presente documento é para o fim de descrever concretizações exemplares particulares somente e não é destinada a ser limitante. Como usado no presente documento, as formas singulares “um”, “uma”, e “o, a” podem ser destinadas a incluir as formas plurais também, a menos que o contexto indique claramente ao contrário. Os termos “compreende”, “compreendendo”, “incluindo” e “tendo”, são inclusivos e, portanto, especificam a presença de aspectos, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não impedem a presença ou adição de um ou mais aspectos, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos destes. As etapas do método, processos e operações descritos no presente documento não devem ser interpretadas como necessariamente requerendo seu cumprimento na ordem particular discutida ou ilustrada, a menos que especificamente identificada como uma ordem de cumprimento. Também deve ser entendido que etapas adicionais ou alternativas podem ser empregadas.
[00032] Quando um elemento ou camada é referido como estando “ligado”, “engatado em”, “ou acoplado a” outro elemento ou camada, pode estar diretamente ligado, engatado, conectado ou acoplado ao outro elemento ou camada, ou elementos ou camadas intervenientes podem estar presentes. Em contraste, quando um elemento é referido como estando “diretamente ligado a”, “diretamente engatado em”, ou “diretamente acoplado a” outro elemento ou camada, pode não haver nenhum elemento ou etapa interveniente presente. Outras palavras usadas para descrever a razão entre elementos devem ser interpretadas em um modo semelhante (por exemplo, “entre” versus “diretamente entre”, “adjacente” versus “diretamente adjacente”, etc.). Como usado no presente documento, o termo “e/ou” inclui qualquer uma e todas as combinações de um ou mais dos termos listados associados.
[00033] Embora os termos primeiro, segundo e terceiro, etc. possam ser usados no presente documento para descrever vários elementos, componentes, regiões, camadas e/ou seções, estes elementos, componentes, regiões, camadas e/ou seções não devem ser limitados por estes termos. Estes termos somente podem ser usados para distinguir um elemento, componente, região, camada ou seção de outra região, camada ou seção. Termos tais como “primeiro”, “segundo” e outros termos numéricos quando usados no presente documento não implicam em uma sequência ou ordem a menos que claramente indicado pelo contexto. Assim, um primeiro elemento, componente, região, camada ou seção discutidos abaixo podem ser denominados um segundo elemento, componente, região, camada ou seção sem sair dos ensinamentos das concretizações exemplares.
[00034] Termos espacialmente relativos, tais como “interno”, “externo”, “debaixo”, “abaixo”, “inferior”, “acima”, “superior” e semelhantes, podem ser usados no presente documento para facilidade de descrição para descrever um elemento ou relação de característica a outro(s) elemento(s) ou característica(s) como ilustrado nas figuras; os termos espacialmente relativos podem ser pretendidos para englobar orientações diferentes do dispositivo em uso ou operação além da orientação descrita nas figuras. Por exemplo, se o dispositivo nas figuras está virado, os elementos descritos como “abaixo” ou “debaixo” outros elementos ou aspectos podem então ser orientados “acima” de outros elementos ou aspectos. Assim, o termo exemplar “abaixo” pode englobar tanto uma orientação de acima como de abaixo. O dispositivo pode ser de outro modo orientado (girado 90 graus ou em outras orientações” e os descritores espacialmente relativos usados no presente documento interpretados em conformidade.
[00035] De acordo com os princípios dos presentes ensinamentos, um sistema de detecção de gelo e de água super- resfriada 10 é provido tendo uma fonte de luz 12, pelo menos um detector 14, uma unidade de processamento de dados (DPU) 16, e um sistema de saída 18. Estes componentes serão descritos em maior detalhe no presente documento. No entanto, deve ser entendido que os presentes ensinamentos fornecem utilidade em uma ampla variedade de aplicações incluindo aplicações terrestres e aéreas. Mais particularmente, e sem limitação, os presentes ensinamentos são bem apropriados para uso em aplicações terrestres incluindo detectar gelo sobre pontes, estradas, ferrovias, rampas, calçadas, entradas de edifício, lajes de edifício, garagens e áreas de estacionamento, pistas e vias de circulação, marinas, conveses de barcos, plataformas e qualquer outra superfície sujeita a congelamento. Deve ser entendido que tais aplicações baseadas no solo podem monitorar ainda em locais ou regiões fixas, tais como pontes, edifícios, garagens, estradas ou locais similares. Além do mais, os presentes ensinamentos podem ser incorporados em um número de veículos terrestres, tais como, mas não limitados a carros, caminhões, trens, movedores de pessoas automatizados, contentores (rail), monocarris (monorails), metrôs, ônibus, motocicletas, bicicletas, aeronave (rolagem), e veículos similares, e locais de infraestrutura baseados no solo, tais como postes, edifícios, locais elevados, barreiras de estrada, e semelhante.
[00036] Deve ser entendido ainda que os presentes ensinamentos possam ser incorporados em um número de veículos aéreos, tais como, mas não limitados a, aeronaves incluindo motores, turbinas, propulsores, hélices, entradas de ar, superfícies de controle, asas, estabilizadores e outros componentes de aeronave; helicópteros; UAVs; dirigíveis; balões (por exemplo, balões de tempo) e outros objetos de interesse.
[00037] Em todas as aplicações, o local de montagem particular não é necessariamente crucial, contanto que a iluminação apropriada e o desempenho de detecção sejam mantidos. Portanto, os presentes ensinamentos não devem ser considerados como estando limitados a qualquer local de montagem particular em veículos terrestres, infraestrutura baseada no solo ou veículos baseados no ar. Princípios Fundamentais
[00038] Desde o início, é importante entender vários princípios fundamentais que são empregados como parte dos presentes ensinamentos. Para este fim, deve ser entendido que água líquida e gelo demonstram características fundamentais quando expostos à luz, em particular nas bandas espectrais de infravermelho de onda curta (SWIR). Para os fins da presente discussão, estas bandas espectrais de SWIR estão tipicamente na faixa de cerca de 2,05 a 2,30 μm (faixa de espectro de interesse). Geralmente, 2,05 μm tem sido determinado como sendo um limite inferior nesta região do espectro devido ao fato de que a atmosfera tende a absorver uma porção maior da luz abaixo de 2,05 μm, deste modo afetando negativamente a eficácia de detecção. No entanto, em comprimentos de onda entre cerca de 2,05 e 2,30 μm a absorção atmosférica é insignificante e as propriedades de absorção de água líquida e gelo demonstram características previsíveis (Kuo et al., 1993; Martins et al., 2007) que permitem a detecção de gelo e água líquida como ilustrado na figura 1. Como discutido abaixo, as bandas espectrais de infravermelho de onda curta (SWIR) entre cerca de 2,05 e cerca de 2,15 μm e entre cerca de 2,15 e 2,30 μm podem ser usadas para distinguir gotas de água líquida de partículas de gelo inequivocamente. Esta faixa (2,05 - 2,30 μm) é geralmente referido como uma “janela de vapor de água”.
[00039] Sob estudo cuidadoso da figura 1, será notado que uma transição ou convergência ocorre a cerca de 2,15 μm onde as características de absorção de água líquida invertem em relação às características de absorção de gelo. Deste modo, a comparação da absorção de água líquida e gelo nesta janela de vapor de água ou faixa de espectro de interesse (cerca de 2,05 μm a cerca de 2,30 μm), usando especificamente medições de refletância e radiância obtidas de lados opostos deste ponto de transição ou convergência (cerca de 2,15 μm), permite detectar/determinar a presença de água líquida ou gelo inequivocamente. Assim, medindo a radiância/refletância em comprimentos de onda em lados opostos deste ponto de convergência, pode determinar a presença de água líquida e gelo em uma razão da radiância/refletância medida. Idealmente, estas regiões nos lados opostos do ponto de cruzamento fornecem bandas espectrais ótimas levando à detecção inequívoca - a saber, uma primeira banda espectral ótima de cerca de 2,05 a 2,15 μm (a seguir referida como a banda de 2,10 μm) e outra banda espectral ótima de cerca de 2,20 a 2,30 μm (a seguir referida como a banda de 2,25 μm).
[00040] Deve ser entendido que embora os presentes ensinamentos sejam direcionados à medição de radiância, medições de refletância podem ser usadas similarmente. No entanto, deve ser notado que as medições de radiância (em vez de medições de refletância) são mais simples de se medir e tipicamente suficientes para aplicações práticas porque os alvos de interesse típicos são iluminados com fontes de luz contendo variações de energia relativamente pequenas ou conhecidas entre 2,05 e 2,30 μm (por exemplo, nuvens ou superfícies iluminadas por luz solar direta ou indireta, ou iluminadas por uma fonte de luz conhecida). Portanto, os presentes ensinamentos não devem ser considerados como sendo limitados somente a medições de radiância uma vez que medições de refletância também são antecipadas.
[00041] Com referência à figura 2A, um esboço de distribuição de probabilidade é fornecido ilustrando que a razão de radiância (y) pode ser usada para distinguir gotas de água de partículas de gelo. Em algumas concretizações, a razão de radiância de cerca de 0,40 indica a presença de partas de gelo e uma razão de radiância de 0,85 indica a presença de gotas de água. Como será discutido no presente documento, a razão exata pode ser irrelevante contanto que a razão de radiância seja maior do que ou menor do que o valor da razão crítica predeterminada. O gelo causa uma razão de radiância relativamente baixa que permite que o mesmo seja detectado quando depositado sobre materiais tais como solos, concreto, e asfalto, por exemplo. Com referência à figura 2B, as razões de radiância são ilustradas em conexão com medições de regiões indicando nuvem convectiva de água líquida e partículas de gelo, baseadas nos cálculos de y, a razão das refletâncias espectrais a 2,10 μm e 2,30 μm.
[00042] Voltando agora à figura 3A, um diagrama de Twomey é provido indicando que os valores de refletância (ou valores de radiância) podem ser usados para determinar o tamanho de gotas de nuvem ou de chuva. Isto pode ser obtido porque, fixando a espessura ótica de nuvem (T) a refletância a cerca de 2,2 μm (R) diminui com o tamanho de gotícula de nuvem na taxa de aproximadamente (k re)1/2, onde k é o coeficiente de absorção (a parte imaginária do índice de refração) de água e re é o raio (eficaz) de gotícula de nuvem (Twomey e Seton, 1980). A dependência de refletância de nuvem ao tamanho da gotícula é causada pelo fato de que a absorção por água líquida aumenta em relação à difusão com os aumentos no tamanho das gotas. Para nuvens espessas, o efeito de trocas na espessura ótica de nuvem é insignificante. Portanto, a razão entre refletância e raio de gotas de nuvem fornecido pelo diagrama de Twomey é uma aproximação excelente para nuvens espessas (nuvens de espessura ótica grande). As medições em outros comprimentos de onda de absorção também podem ser usadas para determinar o raio (eficaz) de gotas de nuvem, por exemplo, em torno de 3,7 μm. A determinação do tamanho de gotas de nuvem pode ser refinada usando medições de radiância em um comprimento de onda de não absorção como descrito no presente documento.
[00043] A figura 3B ilustra um “diagrama de Nakajima- King” indicando que os valores de refletância (ou valores de radiância) nas bandas espectrais de absorção e de não absorção podem ser usadas para determinar o tamanho das gotas de nuvem (Martins et al., 2007), mesmo quando as espessuras óticas são variáveis ou pequenas tal como em garoa leve ou chuva. As medições nos comprimentos de onda de não absorção também atenuam os efeitos de variações na iluminação tal como sombreamento. A chuva ocorre geralmente quando re > 1015 μm, mas gotas grandes super-resfriadas ou “Supercooled Large Droplets” (SLD) podem ter um raio de até 2,5 mm. Aeronaves certificadas para voos em condições de formação de gelo podem lidar com gotas de raio de até cerca de 25 μm. Infelizmente, as gotas grandes não são incomuns em nuvens convectivas.
[00044] Durante operação, gotas de água e partículas de gelo podem ser detectadas em/sobre superfícies de aeronaves e/ou no espaço aéreo (imediatamente adjacente a uma aeronave quando nas nuvens e mais adiante de uma aeronave quando a aeronave está voando fora das nuvens). Para este fim, como será discutido no presente documento, o sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada 10 pode compreender uma câmera ou detector 14 apontada para frente para fazer medições da radiância nas duas bandas espectrais mencionadas acima. Em algumas concretizações, um sensor in situ para fazer medições da temperatura externa pode ainda ser usado. Algoritmos são fornecidos para detectar gotas de água líquida super-resfriada e estimar o tamanho das gotas como descrito nas figuras 4, 5A e 5B.
[00045] Durante operações noturnas, tais como aplicações aéreas, as nuvens no espaço aéreo imediatamente adiante de uma aeronave podem ser iluminadas com fontes de luz contendo o espectro desejado. Em algumas concretizações, as fontes de luz 12 podem ser usadas para iluminar o espaço aéreo em torno da aeronave enquanto a radiância pode ser medida através do detector 14. Nas concretizações mais complexas, as nuvens no espaço aéreo milhas adiante da aeronave podem ser iluminadas com feixes de laser contendo o espectro desejado. No entanto, tal complexidade pode não ser necessária na maior parte das aplicações porque as concretizações mais simples dos presentes ensinamentos podem ser usadas para detectar perigos de formação de gelo antes do acúmulo de gelo ocorrer e, portanto, a aeronave pode ser manobrada e se afastar seguramente das áreas de congelamento. Descrição do Sistema
[00046] Em algumas concretizações, como referenciado no presente documento, a fonte de luz 12 pode compreender qualquer fonte que é capaz de emitir luz (ou seja energia de radiação) dentro de uma banda de espectro de luz predeterminada. Conforme descrito aqui, deseja-se realizar a detecção em uma banda de espectro de luz, ou uma combinação de bandas de espectro de luz nas bandas espectrais de infravermelho de onda curta (SWIR), incluindo a faixa de cerca de 2,05 μm a cerca de 2,30 μm. Mais particularmente, em algumas concretizações, a fonte de luz 12 pode emitir luz em uma banda espectral única cobrindo a faixa de interesse de cerca de 2,05 μm a 2,30 μm. No entanto, em algumas concretizações, a fonte de luz 12 pode emitir luz cobrindo duas ou mais bandas espectrais, tal como cerca de 2,05 μm a cerca de 2,15 μm e uma segunda banda espectral de cerca de 2,15 μm a cerca de 2,30 μm (ou cerca de 2,20 μm a cerca de 2,30 μm).
[00047] Ainda mais, em algumas concretizações, a fonte de luz 12 pode compreender qualquer fonte de luz capaz de emitir luz nas bandas espectrais de infravermelho de onda curta (SWIR), incluindo lasers, luzes de halogênio, luzes de infravermelho, diodos de emissão de luz, e semelhantes. Também deve ser entendido que fontes de luz alternativas podem ser usadas, tais como fontes de luz de ocorrência natural (por exemplo, luz solar). Portanto, deve ser reconhecido que em algumas concretizações os presentes ensinamentos não necessitam de uma fonte de luz fornecida ou de outro modo energizada, mas pode confiar na luz solar ou outras fontes de luz de ocorrência natural ou fornecidas separadamente.
[00048] Em algumas concretizações, o detector 14 pode compreender qualquer detector apropriado ou sistema de câmera/formação de imagem capaz de detectar e/ou monitorar radiância e/ou refletância em bandas espectrais que permitem a detecção de água líquida e/ou gelo. Deve ser entendido que em algumas concretizações, o detector 14 pode ser baseado na tecnologia de Índio Gálio Arsenieto (InGaAs), ou pode incluir ou empregar fotodetectores, fotodiodos, detectores piroelétricos, detectores de pilha termoelétrica, fotocondutores e outros sensores, detectores ou câmeras. Em algumas concretizações, o detector 14 pode compreender um detector único, câmera ou outro dispositivo para medir radiância e/ou refletância. No entanto, em algumas concretizações, o detector 14 pode compreender dois ou mais detectores, câmeras, ou outros dispositivos que são, cada, apropriados para medir radiância e/ou refletância para uma faixa de espectro específica que é menor do que a faixa de interesse do espectro total. Em outras palavras, um primeiro detector pode ser usado para detectar radiância e/ou refletância em conexão com o espectro na faixa de cerca de 2,05 μm a cerca de 2,15 μm enquanto um segundo detector pode ser usado para detectar radiância e/ou refletância em conexão com o espectro na faixa de cerca de 2,20 μm a cerca de 2,30 μm. Este arranjo pode permitir que monitoramento e/ou detecção ocorram simultaneamente quando usado com uma fonte de luz 12 que emite a faixa espectral de interesse. Em algumas concretizações, o detector 14 pode compreender uma ou mais câmeras ou detectores tendo um sistema de filtro 20 que emprega uma pluralidade de filtros para limitar a detecção de comprimentos de onda recebidos a uma banda espectral predeterminada. Isto é, um filtro pode ser usado para permitir que luz em associação com a faixa de cerca de 2,05 μm a cerca de 2,15 μm seja detectada enquanto um segundo filtro pode ser usado para permitir que luz em associação com a faixa de cerca de 2,20 μm a cerca de 2,30 μm seja detectada. Independentemente do método de medir e/ou de monitorar a luz refletida/recebida, o detector 14 emite um sinal de detector representativo à radiância/refletância medida.
[00049] Em algumas concretizações, a unidade de processamento de dados 16 pode compreender qualquer unidade de processamento apropriada capaz de determinar uma razão de radiância medida na primeira banda espectral e na segunda banda espectral em resposta ao sinal do detector. A unidade de processamento de dados 16 pode compreender uma unidade de processamento central (CPU), em algumas concretizações, ou pode ainda ser simplesmente implementada através de projeto de hardware. A unidade de processamento de dados 16 pode implementar ainda os algoritmos descritos no presente documento e emitir um sinal de saída.
[00050] Finalmente, o sinal de saída pode ser recebido pelo dispositivo de saída 19 e em algumas concretizações, ainda processado em conexão com outros sistemas de veículo, tais como telas de alerta (alert displays), controle de tração, ABS, equipamento de degelo ou anti-gelo ou outros sistemas ou avisos.
[00051] Com referência particular às figuras 8A, 8B, o sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada 10 é ilustrado de acordo com algumas concretizações dos presentes ensinamentos. O sistema de detecção de gelo e de água super- resfriada 10 é ilustrado para uso particular em conexão com a detecção de água líquida super-resfriada e SLD por aeronaves, helicópteros e UAVs. O sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada 10 pode ser implementado facilmente em sistemas de voo como câmeras de sistemas EVS cobrindo a banda espectral de cerca de 2,05 - 2,30 μm. Em tais concretizações, somente filtros nas bandas espectrais de 2,10 μm e 2,25 μm e software de processamento de imagens são necessários para a implementação do sistema. Estes dois filtros podem ser implementados em um esquema de quadricula ou em faixas. Isto possibilita que a refletância nas duas bandas espectrais de interesse ser medida em pixels próximos, evitando a necessidade de partes moveis ou câmeras múltiplas. Isto permite a implementação do algoritmo de detecção de gelo/água enquanto mantendo as funções atuais de EVS, somente com uma pequena degradação na resolução da imagem. Em algumas concretizações, filtros podem ser usados para obter as medições de múltiplos espectros em pequenas porções das imagens sem afetar o resto da imagem. Portanto, a água líquida super-resfriada e SLDs podem ser detectadas facilmente implementando os algoritmos descritos nas figuras 4, 5A e/ou 5B em sistemas de EVS existentes.
[00052] Deve ser entendido que o detector 14 pode ser montado em qualquer lugar no veículo, incluindo o cone do nariz de uma aeronave. O detector 14 pode ser montado externa ou internamente ao veículo. No entanto, deve ser reconhecido que quaisquer coberturas ou janelas protetoras 30 colocadas na frente do detector 14 devem permitir a transmissão do espectro de radiância de interesse (por exemplo, devem ser transparentes a infravermelho de onda curta). Os sensores de temperatura, termostatos e/ou aquecedores podem ser usados com as coberturas ou janelas para assegurar a transmissão apropriada.
[00053] Com referência particular à figura 8B, o sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada 10 é ilustrado para uso particular em conexão com veículos terrestres. Em algumas concretizações, a fonte de luz 12 pode ser montada sob uma extremidade frontal do veículo e o detector 14 correspondente pode ser montado em uma posição complementar para detectar a radiância/refletância da fonte de luz da superfície de interesse. Deste modo, a frente do veículo pode ser usada para maximizar o ângulo (medido a partir do zênite) de incidência (e reflexo) sobre a superfície. Isto é feito para maximizar a refletância porque ela é feita para maximizar a refletância porque aumenta com o ângulo de incidência.
[00054] Em algumas concretizações, a fonte de luz 12 pode ser montada ao longo da borda de uma roda ou outro painel lateral e detector 14 pode ser montado em um painel lateral ou espelho retrovisor, enquanto maximizando a refletância. Ainda mais, em algumas concretizações, o sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada 10 pode ser usado para detectar gelo adiante do veículo (em vez de debaixo ou ao lado do veículo). Deste modo, a fonte de luz e o detector 14 podem ser montados em uma posição elevada e projetados para frente do veículo.
[00055] O reflexo especular pode ser determinado formando imagem da área de interesse adiante do veículo com uma câmera auxiliar. Se a radiância de uma área da imagem for significativamente mais alta (por exemplo, alguns desvios padrão acima) do que o valor médio, estes pixels de imagem “brilhantes” são sinalizados como contendo o reflexo especular, uma indicação de gelo escorregadio. Outros critérios estatísticos também podem ser usados para determinar reflexo especular. Se os critérios para reflexo especular são satisfeitos e gelo é detectado em qualquer lugar em torno do veículo (y>ycrit) os pixels de imagem contendo reflexo especular são sinalizados como contendo gelo escorregadio. Isto permite que as áreas adiante do veículo que provavelmente contêm gelo escorregadio sejam mapeadas, exibidas e esta informação ser usada pelos sistemas de segurança e/ou pelo condutor.
[00056] Com particular referência à figura 8C, o sistema de detecção de gelo e de água super-resfriada 10 pode compreender tanto a fonte de luz 12 como o detector 14 sendo montados no retrovisor externo do veículo. O sistema é assim otimizado para simplicidade na detecção tanto de reflexo especular como de refletância. Como descrito no presente documento, as medições da temperatura do ar ou solo podem ser usadas para ainda atenuar alarmes falsos.
Métodos de Aplicação Baseadas no Solo
[00057] Em algumas concretizações, um método e/ou algoritmo é provido para detectar gelo escorregadio em conexão com aplicações baseadas no solo. Como ilustrado na figura 6, o método pode compreender as etapas de: 1. Uma câmera ou detectores 14 de SWIR com filtros espectrais entre cerca de 2,05 e cerca de 2,15 μm são usados para medir a radiância da área de interesse a cerca de 2,10 μm (R2,10 μm). 2. Uma câmera ou detectores 14 de SWIR com filtros espectrais entre cerca de 2,2 e 2,3 μm são usados para medir a radiância da área de interesse a cerca de 2,25 μm (R2,25 μm). 3. Se desejável, a área de interesse adiante de um veículo ou uma infraestrutura tem a imagem formada em uma banda espectral visível ou outra (por exemplo, na banda visível). 4. As medições centradas em 2,10 μm (R2,10 μm) e 2,25 μm (R2,25 μm) são então usadas para produzir valores únicos ou uma imagem da razão de radiância y (nos pixels maiores do que as imagens originais se filtros quadriculados são usados). As áreas em que a razão de radiância y é menor do que um valor crítico (ycrit) pré-estabelecido de aproximadamente 0,6 (um valor mais exato e/ou ajustado dinamicamente deve ser determinado após calibração do sistema) são sinalizados como contendo gelo. Uma vez que os valores podem ser usados para determinar que gelo está provavelmente presente (deste modo movendo para as próximas etapas abaixo), ausência de detecção de gelo ou onde a razão de radiância y é maior do que o valor crítico pré- estabelecido ycrit sugere que nenhum aviso deve ser dado. 5. Em algumas concretizações, as medições de refletância podem ser usadas para determinar a ocorrência de reflexo especular. Por exemplo, isto pode ser obtido determinando se a refletância de uma área única no campo de visão de um detector ou de pixels de imagem únicos é grande o suficiente (R > Rcrit) para ser indicativo de reflexo especular. 6. Em algumas concretizações, a temperatura do solo (Tg) pode ser medida por um sensor de infravermelho ou estimada baseada nas medições de temperatura por um sensor exposto ao fluxo de ar. Se gelo e reflexo especular são detectados e Tg < Tcrit ~ 0°C, um aviso visual e/ou audível indicando a presença de condições de gelo pode ser produzido.
Métodos de Aplicações Aéreas
[00058] De acordo com algumas concretizações, como ilustrado nas figuras 4, 7B e 8A, os presentes ensinamentos fornecem um sistema e método para detectar gotas de água super-resfriadas que congelam ao atingir as superfícies de aeronaves (por exemplo, aviões, helicópteros, dirigíveis, UAVs) e outros objetos de interesse. Os presentes ensinamentos fornecem um sistema para detectar perigos de congelamento no espaço aéreo adiante de aeronaves detectando a presença de gotas de água líquida super-resfriadas neste espaço aéreo, e estimando o tamanho destas gotas. Como discutido no presente documento, os presentes ensinamentos usam medições de radiância nas duas bandas espectrais indicadas nas figuras 1, 2A, 2B, 3A e 3B para estimar a presença de gotas de água super-resfriada no espaço aéreo adiante da aeronave. Os presentes ensinamentos fornecem um sistema que alerta um piloto humano ou um piloto automático de perigos de congelamento quando gotas de água líquida são detectadas no espaço aéreo imediatamente adiante da aeronave e a temperatura está abaixo do valor de congelamento.
[00059] Deve ser entendido que os métodos descritos no presente documento não estão limitados à ordem exata em que eles são descritos porque, em muitos casos, a ordem específica de operação pode ser flexível.
[00060] Em algumas concretizações, o presente sistema pode quantificar o nível de perigo estimando o tamanho das gotas de água líquida super-resfriada. O tamanho das gotas é estimado baseado na radiância em uma banda espectral em torno de 2,2 μm (ou outra banda espectral de absorção tal como em torno de 3,7 μm) e relações analíticas ou tabelas de pesquisa tais como as construídas baseadas nas relações descritas nas figuras 3A e 3B. As medições da radiância em uma banda espectral de não absorção, por exemplo, em torno de 0,67 μm, podem fornecer uma estimativa mais precisa do tamanho de gotas de nuvem.
[00061] Um algoritmo para detectar água líquida super- resfriada é descrito na figura 4. Ele compreende as seguintes etapas: 1. Uma câmera ou detectores de SWIR com filtros espectrais entre cerca de 2,05 e 2,15 μm são usadas para medir a radiância da área adiante da aeronave em torno de 2,10 μm (R2,10 μm). 2. Uma câmera ou detectores de SWIR com filtros espectrais entre cerca de 2,2 e 2,3 μm são usados para medir a radiância da área adiante da aeronave em torno de 2,25 μm (R2,25 μm). 3. Estas duas medições são então usadas para produzir valores únicos ou uma imagem da razão de radiância y (em pixels maiores do que as imagens originais se filtros quadriculados são usados). As áreas em que a razão de radiância y é maior do que ou igual aos valores críticos pré-estabelecidos Ycrit ~ 0,6 (um valor mais preciso e/ou dinamicamente ajustado é determinado após calibração do sistema) são sinalizadas como contendo gotas de água líquida. 4. A temperatura do ar (T) ao nível de voo é medida por um sensor como um termopar exposto ao fluxo de ar ou qualquer outro método apropriado. Se a temperatura é menor ou igual a um valor crítico pré-estabelecido Tcrit ~ 0°C as áreas sinalizadas como contendo gotas de água líquida são identificadas como contendo gotas de água líquida super- resfriada. Imagens destas áreas podem ser coloridas como desejado quando exibidas (por exemplo, em um EVS). 5. Quando a aeronave aborda áreas sinalizadas como contendo gotas de água super-resfriada, o sistema dá um aviso e ativa os sistemas de segurança se desejável.
[00062] Os presentes ensinamentos também fornecem um sistema para estimar o tamanho das gotas de água. A estimativa do tamanho das gotas é baseada nas medições de radiância e tabelas de consulta (look up tables) ou relações analíticas construídas com base nas relações descritas nas figuras 3A e 3B. Algoritmos para estimar o tamanho de gotas (raio eficaz) de nuvem são descritos nas figuras 5A e 5B. No entanto, deve ser notado que o algoritmo da figura 5A pode ser melhorado incluindo medições de radiância em comprimentos de onda de não absorção (por exemplo, visíveis), pelo que esta medição pode então ser usada como uma referência para corrigir os valores de radiância usados no cálculo do raio eficaz das gotas como descrito na figura 5B. O algoritmo da figura 5A compreende as etapas de: 1. Uma câmera ou detectores de SWIR com filtros espectrais entre cerca de 2,05 e 2,15 μm são usados para medir a radiância da área adiante da aeronave em torno de 2,10 μm (R2,10 μm). 2. Uma câmera ou detectores de SWIR com filtros espectrais entre cerca de 2,2 e 2,3 μm são usados para medir a radiância da área adiante da aeronave em torno de 2,25 μm (R2,25 μm). 3. Estas duas medições são usadas para produzir valores únicos ou uma imagem da razão de radiância y (em pixels maiores do que as imagens originais se filtros quadriculados são usados). As áreas em que a razão de radiância y é maior do que ou igual a um valor crítico pré-estabelecido Ycrit ~ 0,6 (um valor mais preciso e/ou ajustado dinamicamente deve ser determinado após calibração do sistema) são sinalizados como contendo gotas de água líquida. 4. O raio eficaz das gotas (re) é então calculado baseado nas medições de radiância a 2,25 μm (R2,25 μm) e na relação de Twomey apresentada na figura 3A. 5. A temperatura do ar (T) ao nível de voo é medida por um termopar exposto ao fluxo de ar ou qualquer outro método. As áreas em que Ta < Tcrit ~ 0oC e re > rcrit ss 25 μm (ou um valor re mais preciso determinado após calibração do sistema) são sinalizadas como provavelmente contendo SLD e coloridas como desejado quando exibidas (por exemplo, em um Monitor de Múltiplas Funções, MFD). As áreas com valores de Ta < Tcrit ~ 0oC e re >> rcrit ~ 25 μm indicam condições extremamente perigosas e podem ser sinalizadas como tais.
[00063] Um algoritmo mais sofisticado para detectar gotas grandes de água super-resfriada (SLD) é descrito na figura 5B. O algoritmo compreende as etapas de: 1. Uma câmera ou detectores com filtros espectrais entre cerca de 2,05 e 2,15 μm são usados para medir a radiância da área adiante da aeronave em torno de 2,10 μm (R2,10 μm). 2. Uma câmera ou detectores com filtros espectrais entre cerca de 2,2 e 2,3 μm são usados para medir a radiância da área adiante da aeronave em torno de 2,25 μm (R2,25 μm). 3. Uma câmera ou detectores visíveis (ou cobrindo outra banda espectral de não absorção) com filtros espectrais em torno de 0,67 μm (ou outra banda de não absorção) são usados para medir a radiância da área adiante da aeronave em torno de 0,67 μm (R0,67 μm). 4. As medições a 2,10 micro μm (R2,10 μm) e 2,25 μm (R2,25 μm) são usadas para produzir valores únicos ou uma imagem da razão de radiância y (em pixels maiores do que as imagens originais se filtros quadriculados são usados). As áreas em que a razão de radiância y é maior do que ou igual um valor crítico pré-estabelecido Ycrit ~ 0,6 (um valor mais preciso e/ou ajustado dinamicamente é determinado após calibração do sistema) são sinalizadas como contendo gotas de água líquida. 5. O raio eficaz das gotas (re) é então calculado com base nas medições de radiância a 0,67 μm (R0,67 μm) e 2,25 μm (R2,25 μm) e a relação de Nakajima-King apresentada na figura 3B. 6. A temperatura do ar (T) ao nível de voo pode ser medida por um termopar exposto ao fluxo de ar ou qualquer outro método apropriado. As áreas em que Ta < Tcrit ~ 0oC e re > rcrit ss 25 μm (ou um valor re mais preciso determinado após calibração do sistema) são sinalizadas como provavelmente contendo SLD e coloridas como desejado quando exibidas (por exemplo, em um MFD). As áreas com os valores de Ta < Tcrit ~ 0o C e re >> rcrit ss 25 μm indicam condições extremamente perigosas e podem ser sinalizadas como tais. Um AVISO visual e/ou audível é produzido.
[00064] Em algumas concretizações, um AVISO pode ser produzido quando gotas de água líquida super-resfriadas ou misturas de gotas de água e partículas de gelo são detectadas, enquanto um ALERTA pode ser produzido quando SLD são detectados.
[00065] Deve ser entendido que embora certos aspectos foram descritos em conexão com uma aplicação particular (por exemplo, aplicações aéreas), isto não deve ser considerado como limitando tais certos aspectos somente a aplicação particular, uma vez que tais certos aspectos podem ser igualmente aplicáveis a aplicações alternativas (por exemplo, aplicações terrestres em veículos ou infraestrutura).
[00066] A descrição acima das concretizações foi fornecida para fins de ilustração e descrição. Ela não pretende ser exaustiva ou limitar a divulgação. Os elementos ou aspectos individuais de uma concretização particular não são geralmente limitados a essa concretização particular, mas, onde aplicáveis, são intercambiáveis e podem ser usados em uma concretização selecionada, mesmo se não especificamente mostrados ou descritos. Os mesmos também podem variar de muitos modos. Tais variações não devem ser consideradas como separadas da divulgação, e todas essas modificações são pretendidas ser incluídas dentro do escopo da divulgação.

Claims (20)

1. Sistema para detectar gelo e/ou água dentro de uma área de interesse caracterizado por compreender: um sistema de detecção que mede a radiância ou refletância da área de interesse quando exposto à radiação de infravermelho de onda curta (SWIR) tendo um comprimento de onda na faixa de 2,05 μm a 2,30 μm, dito sistema de detecção medindo dita radiância ou refletância em uma primeira banda tendo um comprimento de onda na faixa de 2,05 μm a 2,15 μm e emitindo um primeiro sinal de banda, dito sistema de detecção medindo a radiância ou refletância em uma segunda banda tendo um comprimento de onda na faixa de 2,15 μm a 2,30 μm e emitindo um segundo sinal de banda; e uma unidade de processamento determinando uma razão entre o dito primeiro sinal de banda e o dito segundo sinal de banda, dita unidade de processamento comparando a dita razão às faixas de razão críticas predeterminadas e emitindo um sinal de determinação indicando a presença de gelo quando dita razão está dentro de uma primeira faixa de ditas faixas de razão crítica predeterminadas e a presença de água quando dita razão está dentro de uma segunda faixa de ditas faixas de razão críticas predeterminadas.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: um sistema de medição de temperatura determinando a temperatura da área de interesse e emitindo um sinal de temperatura, em que dita unidade de processamento comparando dito sinal de temperatura a uma faixa de temperatura crítica predeterminada e emitindo dito sinal de determinação em resposta à mesma.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento determina a existência de reflexo especular na área de interesse, dita unidade de processamento emitindo dito sinal de determinação em resposta a dito reflexo especular.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: uma câmera auxiliar formando imagem da área de interesse e emitindo uma saída de câmera auxiliar, em que dita unidade de processamento determina a existência de reflexo especular na área de interesse baseada em dita saída de câmera auxiliar, dita unidade de processamento emitindo dito sinal de determinação em resposta a dito reflexo especular.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita unidade de processamento calcula um raio eficaz de gotas de água detectadas dentro da área de interesse e emite dito sinal de determinação em resposta ao mesmo.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: um segundo sistema de detecção medindo a radiância ou refletância em uma banda espectral não absorvente em um faixa de 0,5 μm a 0,7 μm e emitindo um sinal de um segundo sistema de detecção, em que dita unidade de processamento usa dito sinal de um segundo sistema de detecção, dito primeiro sinal de banda e dito segundo sinal de banda para calcular um raio eficaz de gotas de água detectado dentro da área de interesse e emitir dito sinal de determinação em resposta ao mesmo.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: um segundo sistema de detecção medindo a radiância ou refletância em uma banda espectral de absorção em uma faixa de 3,0 μm a 5,0 μm e emitindo um sinal de um segundo sistema de detecção, em que dita unidade de processamento usa dito sinal de um segundo sistema de detecção, dito primeiro sinal de banda e dito segundo sinal de banda para calcular um raio eficaz de gotas de água detectadas dentro da área de interesse e emitir dito sinal de determinação em resposta ao mesmo.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito sistema de detecção compreende um ou mais detectores, cada um dos ditos um ou mais detectores sendo sensível à dita radiação de infravermelho de onda curta (SWIR) tendo dito comprimento de onda na faixa de 2,05 μm a 2,30 μm.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que dito um ou mais detectores compreendem pelo menos dois detectores, um primeiro de ditos pelo menos dois detectores sendo sensível a uma primeira faixa de espectro de dita faixa de 2,05 μm a 2,30 μm e um segundo de ditos pelo menos dois detectores sendo sensível a uma segunda faixa de espectro de dita faixa de 2,05 μm a 2,30 μm, dita primeira faixa de espectro e dita segunda faixa de espectro sendo pelo menos parcialmente diferentes.
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito sistema de detecção compreende pelo menos uma câmera, a dita pelo menos uma câmera sendo sensível à dita radiação de infravermelho de onda curta (SWIR) tendo dito comprimento de onda na faixa de 2,05 μm a 2,30 μm.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que dito sistema de detecção compreende ainda dois ou mais filtros espectrais operáveis acoplados à dita pelo menos uma câmera, um primeiro de ditos dois ou mais filtros espectrais sendo sensível a uma primeira faixa de espectro de dita faixa de 2,05 μm a 2,30 μm e um segundo de ditos pelo menos dois detectores sendo sensível a uma segunda faixa de espectro de dita faixa de 2,05 μm a 2,30 μm, dita primeira faixa de espectro e dita segunda faixa de espectro sendo pelo menos parcialmente diferentes.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: um sistema de exibição de dados exibindo um indício em resposta a dito sinal de determinação.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: um sistema de degelo ou anti-formação de gelo de um veículo aéreo sendo responsivo a dito sinal de determinação.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: um sistema de controle de voo de um veículo aéreo sendo responsivo a dito sinal de determinação.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: um sistema de controle de freio de um veículo terrestre sendo responsivo a dito sinal de determinação.
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: uma fonte de luz emitindo energia de luz em um comprimento de onda na faixa de 2,05 μm a 2,30 μm, dita fonte de luz iluminando a área de interesse.
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que dita fonte de luz é selecionada a partir do grupo consistindo em um laser, luz de halogênio, luz de infravermelho e diodo de emissão de luz.
18. Método para detectar gelo em uma área de interesse caracterizado por compreender: medir uma primeira radiância da área de interesse em uma primeira banda espectral na faixa de 2,05 μm a 2,15 μm; medir uma segunda radiância da área de interesse em uma segunda banda espectral na faixa de 2,15 μm a 2,30 μm; calcular uma razão de radiância de dita primeira radiância e dita segunda radiância; e determinar se dita razão de radiância está dentro de uma faixa de razão de radiância crítica predeterminada, se dita razão de radiância está dentro de dita faixa de razão de radiância crítica predeterminada então determinar se um reflexo especular está presente pela determinação se dita primeira radiância é maior do que uma radiância crítica predeterminada e emitir um aviso de presença de gelo.
19. Método para detectar gotas de água líquidas super- resfriadas em uma área de interesse caracterizado por compreender: medir uma primeira radiância da área de interesse em uma primeira banda espectral na faixa de 2,05 μm a 2,15 μm; medir uma segunda radiância da área de interesse em uma segunda banda espectral na faixa de 2,15 μm a 2,30 μm; calcular uma razão de radiância de dita primeira radiância e dita segunda radiância; e determinar se dita razão de radiância está dentro de uma faixa de razão de radiância crítica predeterminada, se dita razão de radiância estiver dentro de dita faixa de razão de radiância crítica predeterminada então medir a temperatura da área de interesse e determinar se dita temperatura está dentro de uma faixa de temperatura crítica predeterminada e emitir um aviso de presença de gotas de água líquida super-resfriada.
20. Método para detectar gotas grandes super-resfriadas dentro de uma área de interesse caracterizado por compreender: medir uma primeira radiância da área de interesse em uma primeira banda espectral na faixa de 2,05 μm a 2,15 μm; medir uma segunda radiância da área de interesse em uma segunda banda espectral na faixa de 2,15 μm a 2,30 μm; calcular uma razão de radiância de dita primeira radiância e dita segunda radiância; e determinar se dita razão de radiância é maior do que uma razão de radiância crítica predeterminada, se dita razão de radiância estiver dentro de dita faixa de razão de radiância crítica predeterminada e então calcular um raio eficaz de gotas e determinar se dito raio eficaz de gotas é maior do que o raio de gotas crítico predeterminado e emitir aviso de presença de gotas grandes super-resfriadas.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH711170A1 (de) 2015-06-08 2016-12-15 Fachhochschule Nordwestschweiz Fhnw Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Aerosolpartikeln.
JP6361631B2 (ja) * 2015-10-29 2018-07-25 Smk株式会社 車載センサ、車両用灯具及び車両
US10336465B2 (en) 2016-01-08 2019-07-02 The Regents Of The University Of Michigan Ice crystals and volcanic ash detection system
US10132971B2 (en) * 2016-03-04 2018-11-20 Magna Electronics Inc. Vehicle camera with multiple spectral filters
US20170283077A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Goodrich Corporation Pneumatic de-icer with sensor for supercooled large droplet icing detection
US20170293814A1 (en) * 2016-04-07 2017-10-12 Ford Global Technologies, Llc System and Method for Inspecting Road Surfaces
CN105973835B (zh) * 2016-05-27 2019-05-07 中国民航大学 一种红外多光谱残冰检测多幅成像环境差异消除装置
US9975547B2 (en) * 2016-08-03 2018-05-22 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for automatically detecting and responding to dangerous road conditions
US10197486B2 (en) * 2017-04-30 2019-02-05 Behrouz Mataei Pavement drainage evaluation system
CN107132278B (zh) * 2017-06-07 2023-04-07 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种多圆柱阵列结冰探测方法
US20190068880A1 (en) * 2017-08-25 2019-02-28 Rosemount Aerospace Inc. Image optimization by aircraft exterior camera system
US20210372919A1 (en) * 2017-09-19 2021-12-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Black-ice and standing-water detection system
US10647282B2 (en) 2017-11-06 2020-05-12 Magna Electronics Inc. Vehicle vision system with undercarriage cameras
US10759517B2 (en) * 2017-12-12 2020-09-01 The Boeing Company System and method for modifying the location of water impingement limits on an airfoil
US10613069B2 (en) * 2017-12-24 2020-04-07 Elgar Yekani Motlagh Measuring the percentage of the forest cover
US10621865B2 (en) * 2018-03-29 2020-04-14 The Regents Of The University Of Michigan Road condition monitoring system
US10508952B1 (en) 2018-10-31 2019-12-17 The Regents Of The University Of Michigan Optimum spectral bands for active vision systems
BR112021005319B1 (pt) * 2018-10-31 2024-01-23 The Regents Of The University Of Michigan Bandas espectrais otimizadas para sistemas de visão ativo
KR20210098725A (ko) 2020-02-03 2021-08-11 삼성전자주식회사 적외선 검출 소자 및 이를 포함하는 적외선 검출 시스템
CN113859574B (zh) * 2020-06-30 2024-01-05 北京振兴计量测试研究所 一种飞行状态下无人机光学载荷性能检测装置及方法
CN112046761B (zh) * 2020-08-04 2021-10-15 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 一种基于统计检验和滤波的飞机结冰在线探测方法
CN111976996B (zh) * 2020-08-26 2022-02-18 四川大学 一种无人机机翼分区防冰方法
CN112985753B (zh) * 2021-05-06 2021-10-19 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 一种用于风洞试验的冰形参数化方法
CN115407420A (zh) * 2022-07-15 2022-11-29 中国第一汽车股份有限公司 一种汽车风窗表面检测系统和方法

Family Cites Families (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4274091A (en) * 1978-03-09 1981-06-16 Decker Peter W Road surface ice detector and method for vehicles
US4441363A (en) 1981-07-08 1984-04-10 Utah State University Foundation Apparatus and method for measuring concentrations of supercooled liquid water
JPS62152914A (ja) * 1985-12-26 1987-07-07 Nippon Soken Inc 走行路面状態検出装置
US4804849A (en) 1987-01-16 1989-02-14 Biospherical Instruments Inc. Method and apparatus for determining concentrations of chlorophyll and the rate of primary production in water
US4819480A (en) 1988-01-25 1989-04-11 Geoscience, Ltd. Means and techniques useful in detecting ice on aircraft surfaces
JPH0238174A (ja) * 1988-07-29 1990-02-07 Aisin Seiki Co Ltd 路面状態検出装置および車上制御装置
US4965573A (en) 1988-10-03 1990-10-23 Delco Electronics Corporation Forward looking windshear detection system
US5005015A (en) * 1989-08-07 1991-04-02 General Electric Company Ice detection system
DE4008280A1 (de) * 1990-03-15 1991-09-19 Tzn Forschung & Entwicklung Verfahren zur ermittlung des fahrbahnoberflaechenzustandes
US5028929A (en) 1990-04-30 1991-07-02 University Corporation For Atmospheric Research Icing hazard detection for aircraft
JP2945230B2 (ja) * 1993-02-25 1999-09-06 三菱電機株式会社 路面状態検知装置
US5497100A (en) 1994-10-17 1996-03-05 Hughes Aircraft Company Surface condition sensing system
US5796344A (en) * 1995-03-21 1998-08-18 Sprague Controls, Inc. Imminent icing condition enunciator
US6166657A (en) 1995-03-21 2000-12-26 Commercial Vehicle Systems, Inc. Imminent icing condition enunciator
US5596320A (en) 1995-04-28 1997-01-21 Optical Sensor Consultants Inc. System for detection of ice, water, glycol solution, and other chemical species
US6535141B1 (en) 1996-06-07 2003-03-18 John A. Doherty Vehicle mounted travel surface and weather condition monitoring system
US7839301B2 (en) 1995-06-08 2010-11-23 Western Strategic Products, Llc Surface condition sensing and treatment systems, and associated methods
US7400267B1 (en) 1995-06-08 2008-07-15 Western Strategic Products, Llc Methods for determining need for treating a vehicle travel surface
CA2182257A1 (en) * 1995-07-28 1997-01-29 Donald Beverly Giles Method and apparatus for detecting ice and packed snow
US6384611B1 (en) 1996-11-18 2002-05-07 The B. F. Goodrich Company Ice thickness detector
FR2768122B1 (fr) 1997-09-09 1999-11-19 Sextant Avionique Dispositif optique de detection de conditions givrantes sur aeronef
US5905570A (en) 1997-09-18 1999-05-18 Department Of Water And Power City Of Los Angeles Remote electro-optical sensor system for water quality monitoring
DE19816004A1 (de) 1998-04-09 1999-10-14 Daimler Chrysler Ag Anordnung zur Fahrbahnzustandserkennung
US6161075A (en) 1998-07-09 2000-12-12 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method for determining the accuracy of measured environmental data parameters
US6269320B1 (en) 1998-11-19 2001-07-31 Rosemount Aerospace, Inc. Supercooled large droplet ice detector
US6166645A (en) * 1999-01-13 2000-12-26 Blaney; Kevin Road surface friction detector and method for vehicles
WO2000071971A1 (en) 1999-05-24 2000-11-30 Luxtron Corporation Optical techniques for measuring layer thicknesses
US6430996B1 (en) * 1999-11-09 2002-08-13 Mark Anderson Probe and integrated ice detection and air data system
US7337065B2 (en) * 2001-01-23 2008-02-26 Spectral Sciences, Inc. Methods for atmospheric correction of solar-wavelength hyperspectral imagery over land
US6528790B2 (en) * 2001-05-03 2003-03-04 Bethlehem Steel Corporation Method and apparatus for detecting water on a surface of an object
EP1450155A1 (en) 2001-11-19 2004-08-25 The Circle for the Promotion of Science and Engineering Method for thermal analysis and system for thermal analysis
US6713764B2 (en) 2002-02-13 2004-03-30 The United States Of America As Represented By The Department Of Interior Field based spectral radiometer
US6731225B2 (en) * 2002-02-14 2004-05-04 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for detecting and measuring thickness of ice on aircraft
US6921898B1 (en) 2002-06-20 2005-07-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Bi-directional reflectance distribution function determination by large scale field measurement
US6819265B2 (en) * 2002-08-22 2004-11-16 Rosemount Aerospace Inc. Advanced warning ice detection system for aircraft
SE524878C2 (sv) 2002-10-10 2004-10-19 Ulf Elman Anordning, metod och system för att bestämma en vägytas tillstånd med våglängdsmodulerad spektrometri
EP1396425A1 (en) 2003-03-10 2004-03-10 Auxitrol SA Large spectrum icing conditions detector
ATE375585T1 (de) 2003-03-14 2007-10-15 Liwas Aps Einrichtung zur detektion eines strassenoberflächenzustands
US7119891B2 (en) 2003-05-22 2006-10-10 White Brian N Detecting substances in drinking water reservoirs
DE60329634D1 (de) 2003-08-20 2009-11-19 Boeing Co Verfahren und systeme zur erkennung von vereisungsbedingungen
US7616888B2 (en) * 2003-11-06 2009-11-10 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and system for measuring optical properties of a medium using digital communication processing techniques
CA2547359C (en) 2003-11-26 2012-11-27 Florida Environmental Research Institute, Inc. Spectral imaging system
US7265846B2 (en) * 2004-02-03 2007-09-04 Sensors Unlimited, Inc. Methods for detecting ice and liquid water on surfaces
US20050230553A1 (en) 2004-03-31 2005-10-20 Rosemount Aerospace Inc. Ice detector for improved ice detection at near freezing condition
US7104502B2 (en) 2004-03-31 2006-09-12 Rosemount Aerospace Inc. Ice detector for improved ice detection at near freezing condition
US7100427B2 (en) 2004-05-07 2006-09-05 Sensicore, Inc. Multi-sensor system for fluid monitoring with selective exposure of sensors
JP4157078B2 (ja) 2004-07-30 2008-09-24 シャープ株式会社 路面状態計測方法及び路面状態計測装置
CN100551777C (zh) 2004-10-08 2009-10-21 贝尔直升机泰克斯特龙公司 用于自动飞行和风切变状况的控制系统
WO2006135849A2 (en) 2005-06-10 2006-12-21 Sensicore, Inc. Systems and methods for fluid quality sensing, data sharing and data visualization
US20070074415A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Gagnon Robert E Method and apparatus for layer thickness measurement
US8102542B2 (en) * 2005-09-30 2012-01-24 National Research Council Of Canada Method and apparatus for layer thickness measurement
US7301478B1 (en) 2006-03-03 2007-11-27 Overland Safety Technologies Corporation Vehicle safety warning device
US7370525B1 (en) 2006-10-31 2008-05-13 Swan International Sensors Pty. Ltd. Inflight ice detection system
US20080129541A1 (en) * 2006-12-01 2008-06-05 Magna Electronics Black ice detection and warning system
WO2009149394A1 (en) 2008-06-06 2009-12-10 Monsanto Technology Llc Generating agricultural information products using remote sensing
US7986408B2 (en) * 2008-11-05 2011-07-26 Rosemount Aerospace Inc. Apparatus and method for in-flight detection of airborne water droplets and ice crystals
ATE504823T1 (de) 2008-12-09 2011-04-15 Fiat Ricerche OPTISCHE VORRICHTUNG FÜR KRAFTFAHRZEUGE ZUM ERKENNEN DES ZUSTANDS DER STRAßENDECKE
US8325338B1 (en) 2009-08-02 2012-12-04 The Blue Sky Group Detection of aircraft icing
GB2475553A (en) 2009-11-24 2011-05-25 Qinetiq Ltd A sensor arrangement for determining the rate of ice formation
US8517601B2 (en) * 2010-09-10 2013-08-27 Ultra Electronics Limited Ice detection system and method
US8462354B2 (en) 2010-10-12 2013-06-11 Lumen International Inc. Aircraft icing detector
US8796627B2 (en) 2010-12-07 2014-08-05 Techwell Consulting Llc Apparatus and method for detecting the presence of water on a remote surface
FR2970946B1 (fr) * 2011-01-31 2017-04-28 Intertechnique Sa Dispositif et procede de detection de givre depose sur une surface d'un avion
US8338785B2 (en) * 2011-04-29 2012-12-25 Rosemount Aerospace Inc. Apparatus and method for detecting aircraft icing conditions
WO2012170953A2 (en) 2011-06-10 2012-12-13 Flir Systems, Inc. Systems and methods for intelligent monitoring of thoroughfares using thermal imaging
US20120327410A1 (en) 2011-06-23 2012-12-27 Cvg Management Corporation Non-contact media detection system using reflection/absoption spectroscopy
US8831884B2 (en) * 2011-10-25 2014-09-09 Rosemount Aerospace Inc. Methods of determining water droplet size distributions of clouds
US9013332B2 (en) 2012-01-05 2015-04-21 The Boeing Company Laser-based supercooled large drop icing condition detection system
WO2013130268A1 (en) 2012-02-14 2013-09-06 Analytical Instrument Systems, Inc. Web-based multi-sensor/instrument control system

Also Published As

Publication number Publication date
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EP3061077A4 (en) 2017-06-28
US9297755B2 (en) 2016-03-29
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CN105793691A (zh) 2016-07-20
WO2015060899A1 (en) 2015-04-30

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