KR20220124641A - Road condition detection method and apparatus - Google Patents

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Abstract

A road condition detection method and an apparatus thereof are disclosed. The road condition detection method includes steps of: (a) irradiating a plurality of first laser beams having different wavelengths onto a target road and receiving reflected first laser beams; (b) transmitting microwave light to vibrate water molecules present on the target road onto the target road; (c) irradiating a plurality of second laser beams having different wavelengths onto the target road and receiving reflected second laser beams; and (d) detecting a surface condition of the target road by analyzing the reflected first laser beams and the reflected second laser beams. The present invention is to provide the road condition detection method and the apparatus thereof capable of accurately detecting road surface conditions using laser backscattering generated by vibration of water molecules on the road.

Description

도로 상태 검출 방법 및 그 장치{Road condition detection method and apparatus}Road condition detection method and apparatus

본 발명은 도로 상태 검출 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for detecting a road condition and an apparatus therefor.

블랙아이스를 검출하는 대표적인 종래 기술로는 NIR 스펙트럼을 이용한 방법이 있다. NIR 스펙트럼 기반 블랙아이스 검출 방법은 NIR(Near Infrared) 중 물, 얼음, 눈이 매질인 경우 흡수도(absorption)의 차이를 보이는 파장(0.6μm, 1.6μm, 2.15μm)을 이용하는 것이다.As a representative prior art for detecting black ice, there is a method using an NIR spectrum. The NIR spectrum-based black ice detection method uses wavelengths (0.6 μm, 1.6 μm, and 2.15 μm) showing differences in absorption when water, ice, and snow are the media among NIR (Near Infrared).

물과 얼음이 근 적외선과 중 적외선에 서로 다른 반사 스펙트럼을 보이는 것을 이용하거나 물에 민감한 흡수도를 보이는 1.5μm와 1.9μm의 감소분을 측정하여 검출하는 방식이다. It is a method of detecting water and ice by using the fact that water and ice show different reflection spectra in the near-infrared and mid-infrared rays, or by measuring the decrease of 1.5 μm and 1.9 μm, which show water-sensitive absorption.

그러나, 종래의 NIR 스펙트럼 기반 블랙아이스 검출 방법은 밤 또는 조명이 낮은 경우 성능이 떨어지는 문제점이 있으며, 이를 극복하기 위해 할로겐(Halogen)를 사용하나 거리 제약이 있어 실제 적용이 어려운 문제점이 있다. However, the conventional method for detecting black ice based on the NIR spectrum has a problem in that the performance is deteriorated at night or when the lighting is low.

본 발명은 도로 상태 검출 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention is to provide a road condition detection method and an apparatus therefor.

또한, 본 발명은 도로상의 물분자진동에 의해 발생한 레이저 백스캐터링을 이용하여 도로 표면 상태를 정확하게 검출할 수 있는 도로 상태 검출 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to provide a road condition detection method and apparatus capable of accurately detecting a road surface condition using laser backscattering generated by vibration of water molecules on the road.

본 발명의 일 측면에 따르면, 도로상의 물분자진동에 의해 발생한 레이저 백스캐터링을 이용하여 도로 표면 상태를 정확하게 검출할 수 있는 도로 상태 검출 방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a road condition detection method capable of accurately detecting a road surface condition using laser backscattering generated by vibration of water molecules on the road.

본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 서로 다른 파장의 복수의 제1 레이저 빔을 타겟 도로상에 조사하여 반사된 제1 레이저 빔을 수신하는 단계; (b) 상기 타겟 도로상에 존재하는 물 분자를 진동시키기 위한 마이크로웨이브 광을 상기 타겟 도로상에 전송하는 단계; (c) 상기 서로 다른 파장의 복수의 제2 레이저 빔을 상기 타겟 도로상에 조사하여 반사된 제2 레이저 빔을 수신하는 단계; 및 (d) 상기 반사된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔을 분석하여 상기 타겟 도로 표면 상태를 검출하는 단계를 포함하는 도로 상태 검출 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, (a) receiving a first laser beam reflected by irradiating a plurality of first laser beams of different wavelengths on a target road; (b) transmitting microwave light for vibrating water molecules present on the target road on the target road; (c) receiving a second laser beam reflected by irradiating a plurality of second laser beams of different wavelengths onto the target road; and (d) analyzing the reflected first laser beam and the reflected second laser beam to detect the state of the target road surface.

상기 타겟 도로 표면 상태는 건조한 도로, 젖은 도로, 눈덮인 도로 및 블랙아이스 유무이다. The target road surface state is a dry road, a wet road, a snowy road, and the presence or absence of black ice.

상기 (a) 및 상기 (c) 단계에서, 상기 반사된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔을 수평 편광시키고 수직 편광시켜 수신할 수 있다. In steps (a) and (c), the reflected first laser beam and the reflected second laser beam may be horizontally polarized and vertically polarized for reception.

상기 수직 편광기와 상기 수평 편광기를 통과하여 수신된 상기 반사된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔의 분광 특성을 이용하여 상기 타겟 도로 표면 상태가 검출될 수 있다. The surface state of the target road may be detected using spectral characteristics of the reflected first laser beam and the reflected second laser beam received through the vertical polarizer and the horizontal polarizer.

상기 서로 다른 파장의 복수의 레이저 빔과 상기 서로 다른 파장의 복수의 제2 레이저 빔은 물분자 흡수력이 높은 0.6μm, 1.6μm, 2.15μm 또는 980nm, 1310 nm, 1550nm의 레이저 빔이되, 상기 마이크로웨이브 광은 물분자 진동을 야기하는 0.8GHz, 1GHz, 2.45GHz,5GHz, 8GHz, 12GHz, 18GHz 주파수의 마이크로웨이브이다. The plurality of laser beams of different wavelengths and the plurality of second laser beams of different wavelengths are laser beams of 0.6 μm, 1.6 μm, 2.15 μm, or 980 nm, 1310 nm, and 1550 nm having high water molecule absorption power, and the micro Wave light is a microwave with frequencies of 0.8 GHz, 1 GHz, 2.45 GHz, 5 GHz, 8 GHz, 12 GHz, and 18 GHz that causes water molecule vibration.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 도로상의 물분자진동에 의해 발생한 레이저 백스캐터링을 이용하여 도로 표면 상태를 정확하게 검출할 수 있는 도로 상태 검출 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a road condition detection apparatus capable of accurately detecting a road surface condition using laser backscattering generated by vibration of water molecules on the road.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 센서; 타겟 도로상에 존재하는 물 분자를 진동시키기 위한 마이크로웨이브 광을 상기 타겟 도로상에 전송하는 송신기; 및 상기 송신기에 의해 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해지기 이전과 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해진 이후 상기 레이저 센서를 통해 서로 다른 파장의 복수의 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 상기 타겟 도로상에 조사하여 백스캐터링된 제1 반사파와 제2 반사파를 분석하여 상기 타겟 도로 표면 상태를 검출하는 프로세서를 포함하는 도로 상태 검출 장치가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a laser sensor; a transmitter for transmitting microwave light for vibrating water molecules present on the target road on the target road; and a plurality of first and second laser beams of different wavelengths through the laser sensor before the microwave light is applied on the target road by the transmitter and after the microwave light is applied on the target road. The apparatus for detecting a road condition may include a processor configured to detect a surface condition of the target road by analyzing the first reflected wave and the second reflected wave backscattered by irradiating the target road.

상기 레이저 센서는, 상기 제1 반사파와 상기 제2 반사파를 각각 수평 편광시키고, 수직 편광시켜 수신할 수 있다. The laser sensor may receive the first reflected wave and the second reflected wave by horizontally polarizing and vertically polarizing the waves, respectively.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 파장의 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저 소스; 제2 파장의 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저 소스; 제3 파장의 레이저 빔을 조사하는 제3 레이저 소스; 백스캐터링된 제1 반사파를 수신하는 제1 수광부; 백스캐터링된 제2 반사파를 수신하는 제2 수광부; 타겟 도로상에 존재하는 물 분자를 진동시키기 위한 마이크로웨이브 광을 상기 타겟 도로상에 전송하는 마이크로웨이브 광을 송신하는 송신기; 및 상기 송신기에 의해 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해지기 이전과 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해진 이후 상기 제1 레이저 소스 내지 상기 제3 레이저 소스를 통해 각각 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 조사하도록 제어하고, 상기 제1 수광부와 상기 제2 수광부를 통해 수신되는 백스캐터링된 제1 반사파와 상기 제2 반사파를 분석하여 상기 타겟 도로 표면 상태를 검출하는 프로세서를 포함하는 도로 상태 검출 장치가 제공될 수도 있다. According to another embodiment of the present invention, a first laser source for irradiating a laser beam of a first wavelength; a second laser source irradiating a laser beam of a second wavelength; a third laser source irradiating a laser beam of a third wavelength; a first light receiving unit for receiving the backscattered first reflected wave; a second light receiving unit for receiving the backscattered second reflected wave; a transmitter for transmitting microwave light to transmit microwave light for vibrating water molecules existing on the target road on the target road; and a first laser beam and a second laser beam, respectively, through the first to third laser sources before the microwave light is applied on the target road by the transmitter and after the microwave light is applied on the target road and a processor controlling the laser beam to be irradiated, and analyzing the backscattered first reflected wave and the second reflected wave received through the first light receiving unit and the second light receiving unit to detect the target road surface condition. A device may be provided.

상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부 중 어느 하나의 전단에는 수직 편광기가 위치되며, 상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부 중 다른 하나의 전단에는 수평 편광기가 위치되되, 상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부는 수직 편광되고 수평 편광된 제1 반사파와 제2 반사파를 수신할 수 있다. A vertical polarizer is positioned at a front end of any one of the first light receiving unit and the second light receiving unit, and a horizontal polarizer is positioned at a front end of the other of the first light receiving unit and the second light receiving unit, the first light receiving unit and the second light receiving unit The light receiving unit may receive the vertically polarized and horizontally polarized first and second reflected waves.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 타겟 도로상에 존재하는 물 분자를 진동시키기 위한 마이크로웨이브 광을 상기 타겟 도로상에 전송하는 송신기; 제1 파장 내지 제3 파장의 레이저 빔을 조사하되, 상기 송신기에 의해 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해지기 이전과 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해진 이후 각각 제1 파장 내지 제3 파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저 소스; 및 상기 송신기에 의해 상기 타겟 도로상에 마이크로웨이브 광이 가해지기 이전과 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해진 이후 상기 레이저 소스에 의해 각각 조사된 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔의 백스캐터링된 제1 반사파와 제2 반사파를 획득한 후 분석하여 타겟 도로 표면 상태를 검출하는 카메라를 포함하는 도로 상태 검출 장치가 제공될 수도 있다. According to another embodiment of the present invention, a transmitter for transmitting microwave light for vibrating water molecules existing on the target road on the target road; A laser beam of first to third wavelengths is irradiated, but before the microwave light is applied on the target road by the transmitter and after the microwave light is applied on the target road, first to third wavelengths, respectively a laser source for irradiating a laser beam of; and backscattering of the first laser beam and the second laser beam respectively irradiated by the laser source before the microwave light is applied on the target road by the transmitter and after the microwave light is applied on the target road A road condition detection apparatus including a camera for detecting a target road surface condition by acquiring and analyzing the first reflected wave and the second reflected wave may be provided.

상기 카메라는 레이저 소스에 의해 각각 조사된 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔의 백스캐터링된 제1 반사파와 제2 반사파를 수평 편광시키고 수직 편광시켜 획득할 수 있다. The camera may be acquired by horizontally polarizing the backscattered first and second reflected waves of the first and second laser beams respectively irradiated by the laser source and vertically polarizing them.

상기 카메라는 복수일 수 있다. The camera may be plural.

본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 도로상의 물분자진동에 의해 발생한 레이저 백스캐터링을 이용하여 도로 표면 상태를 정확하게 검출할 수 있는 이점이 있다. By providing a road condition detection method and apparatus according to an embodiment of the present invention, there is an advantage in that the road surface condition can be accurately detected using laser backscattering generated by vibration of water molecules on the road.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 시스템(100)을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 상태 검출 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도. 1 is a diagram illustrating a road condition detection system 100 according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a road condition detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a road condition detection method according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an apparatus for detecting a road condition according to another embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. .

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 시스템(100)을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a road condition detection system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 장치(130)는 주행 중 도로 상태를 검출하여 운전자에게 위험한 도로 상태를 알릴 수 있도록 차량에 탑재될 수 있다. 도 1에는 도로 상태 검출 장치(130)가 차량의 전면 상부에 위치되는 것으로 도시되어 있으나, 도로 상태 검출 장치(130)의 부착 위치가 이로 제한되는 것은 아니며, 전방의 도로 상태 검출이 용이한 위치로 제한 없이 적용될 수 있다. As shown in FIG. 1 , the road condition detection apparatus 130 according to an embodiment of the present invention may be mounted on a vehicle to detect a road condition while driving and notify the driver of a dangerous road condition. 1, the road condition detecting device 130 is illustrated as being located on the front upper portion of the vehicle, but the attachment position of the road condition detecting device 130 is not limited thereto, and the road condition detection device 130 is located in a position where it is easy to detect the front road condition. It can be applied without limitation.

예를 들어, 타겟 도로(101)상에 블랙아이스(102)가 존재하는 상황을 가정하기로 한다. 도로 상태 검출 장치(130)는 주행 중 도로(101)상에 물분자 흡수력이 높은 서로 다른 3개 파장의 레이저 빔(110a)를 전송하고, 반사되는 반사파(110b)를 수신하여 도로 상태(예를 들어, 블랙아이스, 건조한 도로, 젖은 도로, 눈덮인 도로)를 검출할 수 있다.For example, it is assumed that black ice 102 exists on the target road 101 . The road condition detection device 130 transmits laser beams 110a of three different wavelengths having high water molecule absorption power on the road 101 while driving, and receives the reflected wave 110b to receive the road condition (eg, For example, black ice, dry roads, wet roads, snowy roads) can be detected.

이때, 타겟 도로(101)상에 서로 다른 시점에 서로 다른 파장을 가지는 복수의 레이저 빔을 전송하여 반사파를 각각 수신하되, 서로 다른 시점 사이에 마이크로웨이브 광을 타겟 도로상에 전송하여 타겟 도로상에 존재하는 물분자를 진동시킬 수 있다.At this time, a plurality of laser beams having different wavelengths are transmitted on the target road 101 at different times to receive reflected waves, respectively, but microwave light is transmitted on the target road between different times to be on the target road. It can vibrate existing water molecules.

즉, 도로 상태 검출 장치(130)는 마이크로웨이브 광(120)을 타겟 도로에 전송하기 이전 시점(제1 시점)과 마이크로웨이브 광을 타겟 도로에 전송 중이거나 전송하고 있는 상태에서(편의상 제2 시점)에 각각 로 다른 파장을 가지는 복수의 레이저 빔을 전송하여 반사파를 각각 수신할 수 있다. That is, the road condition detection device 130 transmits the microwave light 120 to the target road at a time point before (first time point) and while transmitting or transmitting the microwave light to the target road (second time point for convenience). ) by transmitting a plurality of laser beams each having a different wavelength to each of the reflected waves can be received.

마이크로웨이브 광이 타겟 도로에 입사됨에 따라 타겟 도로(또는 타겟 도로 상의 블랙아이스(물분자))가 진동하게 되며, 이로 인해 마이크로웨이브 광을 송신하기 전의 물분자의 전기 쌍극자가 랜덤한 방향으로 배치될 때의 레이저 백스캐터링과 마이크로웨이브 광을 가한 이후 물분자의 전기 쌍극자 방향이 일정하게 배열되는 경우 레이저 백스캐터링이 다른 특성을 가지게 된다. As the microwave light is incident on the target road, the target road (or black ice (water molecules) on the target road) vibrates. When the direction of the electric dipole of water molecules is uniformly arranged after the laser backscattering and microwave light is applied, the laser backscattering has different characteristics.

본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 장치(130)는 마이크로웨이브 광을 송신하기 전의 물분자의 전기 쌍극자가 랜덤한 방향으로 배치될 때의 레이저 백스캐터링과 마이크로웨이브 광을 가한 이후 물분자의 전기 쌍극자 방향이 일정하게 배열되는 경우 레이저 백스캐터링이 다른 특성을 이용하여 타겟 도로의 블랙아이스 유무를 정확하게 검출할 수 있다. The road condition detection apparatus 130 according to an embodiment of the present invention provides laser backscattering when electric dipoles of water molecules are arranged in a random direction before transmitting microwave light, and laser backscattering of water molecules after applying microwave light. When the electric dipole directions are uniformly arranged, laser backscattering can accurately detect the presence or absence of black ice on the target road using different characteristics.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 2 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an apparatus for detecting a road condition according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 장치(130)는 레이저 센서(210), 송신기(220), 메모리(230) 및 프로세서(240)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 2 , the road condition detection apparatus 130 according to an embodiment of the present invention includes a laser sensor 210 , a transmitter 220 , a memory 230 , and a processor 240 .

레이저 센서(210)는 서로 다른 파장의 복수의 레이저 빔을 타겟 도로상에 조사한 후 반사된 반사파를 수신하기 위한 수단이다.The laser sensor 210 is a means for receiving a reflected wave after irradiating a plurality of laser beams of different wavelengths on a target road.

이때, 레이저 센서(210)는 프로세서(240)의 제어에 따라 제1 시점과 제2 시점에 각각 서로 다른 파장의 복수의 레이저 빔을 타겟 도로상에 조사하여 반사되는 반사파를 수신할 수 있다. 여기서, 제1 시점과 제2 시점은 서로 상이한 시점이다. 즉, 레이저 센서(210)는 프로세서(240)의 제어에 따라 서로 상이한 시점에 타겟에 서로 다른 파장을 가지는 복수의 레이저 빔을 조사할 수 있다. In this case, the laser sensor 210 may receive a reflected wave by irradiating a plurality of laser beams having different wavelengths on the target road at a first time point and a second time point under the control of the processor 240 . Here, the first time point and the second time point are different time points. That is, the laser sensor 210 may irradiate a plurality of laser beams having different wavelengths to the target at different time points under the control of the processor 240 .

보다 상세하게, 레이저 센서(210)는 프로세서(240)의 제어에 따라 송신기(220)에 의해 마이크로웨이브가 타겟 도로에 전송되기 이전 시점인 제1 시점과 송신기(220)에 의해 마이크로웨이브가 타겟 도로에 전송된 이후 시점인 제2 시점에 각각 서로 다른 파장을 가지는 복수의 레이저 빔을 각각 전송하여 반사파를 각각 수신할 수 있다. In more detail, the laser sensor 210 is a first time point before the microwave is transmitted to the target road by the transmitter 220 under the control of the processor 240 and the microwave is transmitted to the target road by the transmitter 220 A plurality of laser beams each having a different wavelength may be transmitted at a second time point after being transmitted to each of the reflected waves.

편의상 이하에서는 송신기(220)에 의해 마이크로웨이브가 타겟 도로에 전송되기 이전 시점인 제1 시점에 타겟 도로에 송신된 레이저 빔을 제1 레이저 빔이라 하며, 제1 레이저 빔의 반사된 신호를 제1 반사파라 칭하기로 한다. 또한, 송신기(220)에 의해 마이크로웨이브가 타겟 도로에 전송된 이후 시점인 제2 시점에 타겟 도로에 송신된 레이저 빔을 제2 레이저 빔이라 칭하며, 제2 레이저 빔이 반사된 신호를 제2 반사파라 칭하기로 한다. For convenience, hereinafter, the laser beam transmitted to the target road at a first time point before the microwave is transmitted to the target road by the transmitter 220 is referred to as a first laser beam, and the reflected signal of the first laser beam is referred to as the first Let's call it a reflected wave. In addition, the laser beam transmitted to the target road at a second time point after the microwave is transmitted to the target road by the transmitter 220 is referred to as a second laser beam, and the second laser beam reflects the reflected signal. Let's call it Para.

예를 들어, 레이저 센서(210)는 물분자에 흡수력이 높은 3개의 파장을 가지는 레이저 빔을 제1 및 제2 레이저 빔으로 타겟 도로에 전송할 수 있다. For example, the laser sensor 210 may transmit a laser beam having three wavelengths having high absorption power to water molecules as first and second laser beams to a target road.

즉, 레이저 센서(210)는 타겟 도로상에 물분자에 흡수력이 높은 3개의 파장(즉, 0.6μm, 1.6μm, 2.15μm 또는 980nm, 1310 nm, 1550nm)을 가지는 제1 레이저 빔을 각각 전송할 수 있다.That is, the laser sensor 210 can transmit a first laser beam each having three wavelengths (ie, 0.6 μm, 1.6 μm, 2.15 μm, or 980 nm, 1310 nm, 1550 nm) having high absorption power to water molecules on the target road. have.

이어, 레이저 센서(210)는 제1 레이저 빔이 타겟 도로에서 반사되는 제1 반사파를 각각 수신할 수 있다. 이때, 레이저 센서(210)는 제1 반사파를 수평 편광 및 수직 편광시켜 수신할 수 있다. Next, the laser sensor 210 may receive the first reflected waves from which the first laser beam is reflected from the target road, respectively. In this case, the laser sensor 210 may receive the first reflected wave by horizontally polarizing and vertically polarizing the first reflected wave.

또한, 레이저 센서(210)는 프로세서(240)의 제어에 따라 마이크로웨이브 광에 의해 타겟 도로상에 송신하여 타겟 도로상에 존재하는 블랙아이스의 물분자를 진동시킨 이후 제2 시점에 타겟 도로상에 물분자에 흡수력이 높은 3개의 파장을 가지는 레이저 빔을 전송하여 반사되는 제2 반사파를 수신할 수 있다. In addition, the laser sensor 210 transmits on the target road by microwave light under the control of the processor 240 to vibrate the water molecules of black ice present on the target road, and then on the target road at a second time point. A second reflected wave reflected by transmitting a laser beam having three wavelengths having high absorption power to the water molecule may be received.

이때, 레이저 센서(210)는 제2 반사파를 수평 편광 및 수직 편광시켜 수신할 수 있다. In this case, the laser sensor 210 may receive the second reflected wave by horizontally polarizing and vertically polarizing it.

송신기(220)는 프로세서(240)의 제어에 따라 타겟 도로상에 마이크로웨이브 광을 송신한다. 여기서, 마이크로웨이브 광은 1GHz ~ 300HGz 대역일 수 있다. 마이크로웨이브는 물분자의 전기 쌍극자 방향을 입사주파수와 일치시켜(즉 위상 지연을 발생시키고), 물분자의 진동을 야기시킬 수 있다. The transmitter 220 transmits the microwave light on the target road under the control of the processor 240 . Here, the microwave light may be in a band of 1 GHz to 300 HGz. Microwaves can cause the water molecules to vibrate by matching the direction of the electric dipole of the water molecule with the incident frequency (ie, generating a phase delay).

물분자는 비대칭적 분자구조를 가지며, 이는 전기 쌍극자를 형성하여 외부에서 가해진 전계에 따라 그 방향을 일치시키는 특성을 가지고 있다. A water molecule has an asymmetric molecular structure, which forms an electric dipole to match the direction according to an externally applied electric field.

약0.8GHz, 1GHz, 2.45GHz,5GHz, 8GHz, 12GHz, 18GHz 마이크로웨이브 광의 극성 변화는 쌍극자인 물분자의 위상 지연과 함께 물분자를 진동시키며, 물분자간의 마찰이 흡수된 에너지를 열 에너지로 변환시킬 수 있다. 얼음의 스펙트럼 흡수 특성은 물과 유사하며, 3400

Figure pat00001
(2.941μm), 3220
Figure pat00002
(3.105μm) and 1620
Figure pat00003
(6.17μm)에서 피크 특성을 보인다.The polarity change of about 0.8GHz, 1GHz, 2.45GHz,5GHz, 8GHz, 12GHz, 18GHz microwave light vibrates water molecules with the phase delay of water molecules, which are dipoles, and the friction between water molecules converts absorbed energy into thermal energy can do it The spectral absorption properties of ice are similar to those of water, 3400
Figure pat00001
(2.941μm), 3220
Figure pat00002
(3.105μm) and 1620
Figure pat00003
(6.17 μm) shows a peak characteristic.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 물분자 진동에 의해 발생하는 레이저 백스캐터링을 이용하여 도로 상태를 검출할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the road condition may be detected using laser backscattering generated by such vibrations of water molecules.

메모리(230)는 본 발명의 일 실시예에 따른 물분자 진동을 이용한 레이저 백스캐터링을 이용한 도로 상태 검출 방법을 수행하기 위해 필요한 다양한 명령어(프로그램 코드)를 저장한다. The memory 230 stores various instructions (program codes) necessary to perform the road condition detection method using laser backscattering using water molecule vibration according to an embodiment of the present invention.

프로세서(240)는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 장치(130)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 레이저 센서(210), 송신기(220), 메모리(230) 등)을 제어하기 위한 수단이다. The processor 240 controls internal components (eg, the laser sensor 210 , the transmitter 220 , the memory 230 , etc.) of the road condition detection device 130 according to an embodiment of the present invention. is a means for

또한, 프로세서(240)는 레이저 센서(210)를 제어하여 제1 시점에 타겟 도로상에 서로 다른 파장을 가지는 복수의 제1 레이저 빔을 송신하고, 타겟 도로에서 반사된 제1 반사파를 수신하도록 제어할 수 있다. In addition, the processor 240 controls the laser sensor 210 to transmit a plurality of first laser beams having different wavelengths on the target road at a first time point and receive a first reflected wave reflected from the target road. can do.

이어, 프로세서(240)는 송신기(220)를 제어하여 마이크로웨이브 광을 타겟 도로에 송신할 수 있다. 해당 마이크로웨이브 광이 타겟 도로에 입사됨에 따라 타겟 도로(또는 타겟 도로에 존재하는 블랙아이스)가 진동할 수 있다. Then, the processor 240 may control the transmitter 220 to transmit the microwave light to the target road. As the microwave light is incident on the target road, the target road (or black ice present in the target road) may vibrate.

프로세서(240)는 마이크로웨이브 광이 타겟 도로를 진동시킨 이후 레이저 센서(210)를 제어하여 타겟 도로상에 서로 다른 파장을 가지는 복수의 제2 레이저 빔을 송신하고, 타겟 도로에서 반사된 제2 반사파를 수신하도록 제어할 수 있다. After the microwave light vibrates the target road, the processor 240 controls the laser sensor 210 to transmit a plurality of second laser beams having different wavelengths on the target road, and a second reflected wave reflected from the target road. can be controlled to receive

프로세서(240)는 제1 반사파와 제2 반사파를 이용하여 타겟 도로의 상태(즉, 블랙아이스 유무, 건조한 도로, 젖은 도로, 눈덮인 도로)를 검출할 수 있다. The processor 240 may detect the state of the target road (ie, the presence or absence of black ice, a dry road, a wet road, or a snowy road) using the first reflected wave and the second reflected wave.

보다 상세하게, 제1 반사파와 제2 반사파는 전술한 바와 같이, 각각 수평 편광되고, 수직 편광된 신호일 수 있다. In more detail, the first reflected wave and the second reflected wave may be horizontally polarized and vertically polarized signals, respectively, as described above.

프로세서(240)는 2개의 편광을 가지는 3개의 파장의 레이저 빔을 타겟 도로상에 마이크로웨이브 광이 가해지기 전과 가해진 이후(보다 상세하게는 마이크로웨이브 광이 타겟 도로에 가해지는 동안)의 두가지 진동 상태에 따른 12가지 상태의 신호를 이용하여 도로 상태를 판단(검출)할 수 있다. The processor 240 generates a laser beam of three wavelengths having two polarizations in two vibration states before and after the microwave light is applied on the target road (more specifically, while the microwave light is applied to the target road). It is possible to determine (detect) the road condition using signals of 12 states according to

다시 정리하면, 프로세서(240)는 마이크로웨이브 광을 송신하기 전의 물분자의 전기 쌍극자가 랜덤한 방향으로 배치될 때의 레이저 백스캐터링과 마이크로웨이브 광을 가한 이후 물분자의 전기 쌍극자 방향이 일정하게 배열되는 경우 레이저 백스캐터링이 다른 특성을 이용하여 도로 상태의 정확도를 높일 수 있다. In other words, the processor 240 performs laser backscattering when the electric dipoles of water molecules are arranged in a random direction before transmitting the microwave light, and the direction of the electric dipoles of the water molecules after the microwave light is applied. If possible, laser backscattering can use other characteristics to increase the accuracy of road conditions.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 상태 검출 방법을 나타낸 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a road condition detection method according to an embodiment of the present invention.

단계 310에서 도로 상태 검출 장치(130)는 서로 다른 파장을 가지는 제1 레이저 빔을 타겟 도로에 전송하고, 반사된 제1 반사파를 수신한다. 여기서, 제1 반사파는 수직 편광되고, 수평 편광될 수 있다. In step 310 , the road condition detecting apparatus 130 transmits first laser beams having different wavelengths to the target road and receives the reflected first reflected waves. Here, the first reflected wave may be vertically polarized and horizontally polarized.

도로 상태 검출 장치(130)는 물분자에 흡수력이 좋은 서로 다른 파장을 가지는 복수의 레이저 빔을 타겟 도로에 전송할 수 있다. 예를 들어, 즉, 0.6μm, 1.6μm, 2.15μm 또는 980nm, 1310 nm, 1550nm 대역의 제1 레이저 빔이 전송될 수 있다. 이때, 도로 상태 검출 장치(130)는 하나의 레이저 소스를 이용하여 서로 다른 파장을 가지는 제1 레이저 빔을 전송할 수도 있으며, 서로 다른 파장의 레이저 빔을 전송하는 복수의 레이저 소스를 이용하여 제1 레이저 빔을 전송할 수도 있다. The road condition detecting apparatus 130 may transmit a plurality of laser beams having different wavelengths having good absorption power to water molecules to the target road. For example, that is, the first laser beam of 0.6 μm, 1.6 μm, 2.15 μm, or 980 nm, 1310 nm, and 1550 nm bands may be transmitted. In this case, the road condition detecting apparatus 130 may transmit first laser beams having different wavelengths using one laser source, and the first laser beams using a plurality of laser sources transmitting laser beams having different wavelengths. A beam may be transmitted.

즉, 제1 파장에 대한 제1 레이저 광이 반사된 반사파의 수평 편광된 제1-1 반사파와 수직 편광된 제1-2 반사파가 수신되며, 제2 파장에 대한 제1 레이저 광이 반사된 반사파의 수평 편광된 제1-3 반사파와 수직 편광된 제1-4 반사파가 수신되며, 제3 파장에 대한 제1 레이저 광이 반사된 반사파의 수평 편광된 제1-5 반사파와 수직 편광된 제1-6 반사파가 각각 수신될 수 있다. That is, the horizontally polarized 1-1 reflected wave and the vertically polarized 1-2 reflected wave of the reflected wave from which the first laser light for the first wavelength is reflected are received, and the reflected wave from which the first laser light for the second wavelength is reflected The horizontally polarized 1-3 reflected waves and vertically polarized 1-4 reflected waves of -6 reflected waves can each be received.

다시 정리하면, 서로 다른 3개의 파장을 가지는 3개의 레이저 빔이 타겟 도로에 전송된 후 레이저 백스캐터링된 반사파가 수신되되, 2개의 편광을 가지는 3개 파장의 제1 반사파가 수신될 수 있다. In other words, after three laser beams having three different wavelengths are transmitted to a target road, a laser backscattered reflected wave is received, and a first reflected wave of three wavelengths having two polarizations may be received.

이어, 단계 315에서 도로 상태 검출 장치(130)는 타겟 도로 또는 물분자 진동을 위해 타겟 도로에 마이크로웨이브 광을 송신한다. Next, in step 315, the road condition detecting device 130 transmits microwave light to the target road or the target road for vibration of water molecules.

여기서, 마이크로웨이브 광은 1GHz 내지 100GHz 대역일 수 있다. 전술한 바와 같이, 물분자는 비대칭적 분자 구조를 가지며 이는 전기 쌍극자를 형성하여 외부에서 가해진 전계에 따라 그 방향을 일치시키는 특성이 있다. Here, the microwave light may be in a band of 1 GHz to 100 GHz. As described above, a water molecule has an asymmetric molecular structure, which forms an electric dipole and matches its direction according to an externally applied electric field.

또한, 1GHz 내지 100GHz 대역의 마이크로웨이브 광의 극성 변화는 쌍극자인 물분자를 위상지연과 함께 진동시키며 분자간의 마찰이 흡수된 에너지를 열에너지로 변환시킨다. In addition, the change in the polarity of microwave light in the 1 GHz to 100 GHz band vibrates the water molecules, which are dipoles, with phase delay, and the friction between molecules converts absorbed energy into thermal energy.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 1GHz 내지 100GHz 대역의 마이크로웨이브 광을 송신하는 것을 가정하기로 한다. 바람직하게는, 마이크로웨이브광은 0.8GHz, 1GHz, 2.45GHz,5GHz, 8GHz, 12GHz, 18GHz 주파수일 수 있다. Therefore, in an embodiment of the present invention, it is assumed that microwave light in a band of 1 GHz to 100 GHz is transmitted. Preferably, the microwave light may have a frequency of 0.8 GHz, 1 GHz, 2.45 GHz, 5 GHz, 8 GHz, 12 GHz, or 18 GHz.

단계 320에서 도로 상태 검출 장치(130)는 마이크로웨이브 광이 타겟 도로에 송신하여 타겟 도로 또는 물분자를 진동시키는 동안, 서로 다른 파장을 가지는 제2 레이저 빔을 타겟 도로에 전송하고, 반사된 제2 반사파를 수신한다. 여기서, 제2 반사파는 수직 편광되고, 수평 편광될 수 있다.In step 320, the road condition detection device 130 transmits a second laser beam having a different wavelength to the target road while the microwave light is transmitted to the target road to vibrate the target road or water molecules, and the reflected second receive the reflected wave. Here, the second reflected wave may be vertically polarized and horizontally polarized.

이는 전술한 바와 같이, 제1 파장에 대한 제2 레이저 광이 반사된 반사파의 수평 편광된 제2-1 반사파와 수직 편광된 제2-2 반사파가 수신되며, 제2 파장에 대한 제2 레이저 광이 반사된 반사파의 수평 편광된 제2-3 반사파와 수직 편광된 제2-4 반사파가 수신되며, 제3 파장에 대한 제2 레이저 광이 반사된 반사파의 수평 편광된 제2-5 반사파와 수직 편광된 제2-6 반사파가 각각 수신될 수 있다. As described above, the horizontally polarized 2-1 reflected wave and the vertically polarized 2-2 reflected wave of the reflected wave from which the second laser light for the first wavelength is reflected are received, and the second laser light for the second wavelength is received. The horizontally polarized 2-3th reflected wave and the vertically polarized 2-4th reflected wave of the reflected wave are received, and the second laser light for the third wavelength is perpendicular to the horizontally polarized 2-5th reflected wave of the reflected wave. Each of the polarized second to sixth reflected waves may be received.

즉, 서로 다른 3개의 파장을 가지는 3개의 레이저 빔이 타겟 도로에 전송된 후 레이저 백스캐터링된 반사파가 수신되되, 2개의 편광을 가지는 3개 파장의 제2 반사파가 수신될 수 있다.That is, after three laser beams having three different wavelengths are transmitted to a target road, a laser backscattered reflected wave is received, and a second reflected wave of three wavelengths having two polarizations may be received.

단계 325에서 도로 상태 검출 장치(130)는 제1 반사파와 제2 반사파를 이용하여 도로 상태를 검출한다. In step 325, the road condition detecting apparatus 130 detects the road condition using the first reflected wave and the second reflected wave.

즉, 도로 상태 검출 장치(130)는 2개의 편광을 가지는 3개의 파장의 레이저 빔을 타겟 도로상에 마이크로웨이브 광이 가해지기 전과 가해진 이후(보다 상세하게는 마이크로웨이브 광이 타겟 도로에 가해지는 동안)의 두가지 진동 상태에 따른 12가지 상태의 신호를 이용하여 도로 상태를 판단(검출)할 수 있다. That is, the road condition detection device 130 transmits a laser beam of three wavelengths having two polarizations before and after the microwave light is applied on the target road (more specifically, while the microwave light is applied to the target road) ), it is possible to determine (detect) the road condition using the signals of 12 states according to the two vibration states.

도로 상태 검출 장치(130)는 마이크로웨이브 광을 송신하기 전의 물분자의 전기 쌍극자가 랜덤한 방향으로 배치될 때의 레이저 백스캐터링과 마이크로웨이브 광을 가한 이후 물분자의 전기 쌍극자 방향이 일정하게 배열되는 경우 레이저 백스캐터링이 다른 특성을 이용하여 도로 상태의 정확도를 높일 수 있다.The road condition detection device 130 performs laser backscattering when the electric dipoles of water molecules are arranged in a random direction before transmitting the microwave light, and the electric dipole directions of water molecules after the microwave light is applied. In this case, laser backscattering can use other characteristics to increase the accuracy of road conditions.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 상태 검출 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 4 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an apparatus for detecting a road condition according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 상태 검출 장치(400)는 제1 레이저 소스(410a), 제2 레이저 소스(410b), 제3 레이저 소스(410c), 제1 센서(420a), 제2 센서(420b), 송신기(430), 메모리(440) 및 프로세서(450)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 4 , the road condition detecting apparatus 400 according to another embodiment of the present invention includes a first laser source 410a, a second laser source 410b, a third laser source 410c, and a first sensor ( 420a ), a second sensor 420b , a transmitter 430 , a memory 440 and a processor 450 .

제1 레이저 소스(410a)는 제1 파장의 레이저 빔을 송신한다. The first laser source 410a transmits a laser beam of a first wavelength.

제2 레이저 소스(410b)는 제2 파장의 레이저 빔을 송신한다. The second laser source 410b transmits a laser beam of a second wavelength.

제3 레이저 소스(410c)는 제3 파장의 레이저 빔을 송신한다.The third laser source 410c transmits a laser beam of a third wavelength.

여기서, 제1 파장 내지 제3 파장은 서로 상이한 파장으로, 물분자 흡수력이 높은 파장으로, 0.6μm, 1.6μm, 2.15μm 또는 980nm, 1310 nm, 1550nm일 수 있다. Here, the first to third wavelengths are different from each other, and may be 0.6 μm, 1.6 μm, 2.15 μm, or 980 nm, 1310 nm, or 1550 nm as a wavelength having high water absorption power.

제1 센서(420a)는 제1 레이저 소스(410a) 내지 제3 레이저 소스(410c)에 의해 송신된 레이저 빔이 백스캐터링된 반사파를 수신한다. The first sensor 420a receives a reflected wave in which the laser beam transmitted by the first laser source 410a to the third laser source 410c is backscattered.

예를 들어, 제1 센서(420a)는 수광 모듈이거나 카메라일 수 있다. For example, the first sensor 420a may be a light receiving module or a camera.

제2 센서(420b)는 제1 레이저 소스(410a) 내지 제3 레이저 소스(410c)에 의해 송신된 레이저 빔이 백스캐터링된 반사파를 수신한다. The second sensor 420b receives a reflected wave in which the laser beam transmitted by the first laser source 410a to the third laser source 410c is backscattered.

예를 들어, 제2 센서(420b)는 수광 모듈이거나 카메라일 수 있다. For example, the second sensor 420b may be a light receiving module or a camera.

제1 센서(420a)와 제2 센서(420b)는 제1 레이저 소스(410a) 내지 제3 레이저 소스(410c)에 의해 송신된 레이저 빔이 백스캐터링된 반사파를 수신하나 서로 다르게 편광된 신호일 수 있다. The first sensor 420a and the second sensor 420b receive a reflected wave in which the laser beam transmitted by the first laser source 410a to the third laser source 410c is backscattered, but may be differently polarized signals. .

예를 들어, 제1 센서(420a)는 수직 편광된 반사파를 수신하고, 제2 센서(420b)는 수평 편광된 반사파를 수신할 수 있다. 제1 센서(420a) 및 제2 센서(420b)는 반사파를 수신한 후 수직 편광시키거나 수평 편광시킬 수 있다. For example, the first sensor 420a may receive a vertically polarized reflected wave, and the second sensor 420b may receive a horizontally polarized reflected wave. After receiving the reflected wave, the first sensor 420a and the second sensor 420b may vertically polarize or horizontally polarize the reflected wave.

다른 예를 들어, 제1 센서(420a)와 제2 센서(420b)의 전단에 서로 다른 편광기가 배열될 수도 있다. 즉, 제1 센서(420a)의 전단에는 수직 편광기가 배열되고, 제2 센서(420b)의 전단에는 수평 편광기가 배열될 수도 있다. 이에 따라, 제1 센서(420a)는 수직 편광된 반사파를 수신하고, 제2 센서(420b)는 수평 편광된 반사파를 수신할 수 있다. As another example, different polarizers may be arranged in front of the first sensor 420a and the second sensor 420b. That is, a vertical polarizer may be arranged at a front end of the first sensor 420a and a horizontal polarizer may be arranged at a front end of the second sensor 420b. Accordingly, the first sensor 420a may receive the vertically polarized reflected wave, and the second sensor 420b may receive the horizontally polarized reflected wave.

다른 예를 들어, 센서는 카메라일 수도 있다. 이와 같은 경우, 센서가 상기 타겟 도로상에 마이크로웨이브 광이 가해지기 이전과 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해진 이후 상기 레이저 소스에 의해 각각 조사된 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔의 백스캐터링된 제1 반사파와 제2 반사파를 획득한 후 분석하여 타겟 도로 표면 상태를 검출할 수도 있다. As another example, the sensor may be a camera. In this case, the sensor performs backscattering of the first laser beam and the second laser beam respectively irradiated by the laser source before the microwave light is applied on the target road and after the microwave light is applied on the target road. The first reflected wave and the second reflected wave may be acquired and analyzed to detect the surface state of the target road.

송신기(430)는 프로세서(240)의 제어에 따라 타겟 도로상에 마이크로웨이브 광을 송신한다. 이는 도 1에서 전술한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. The transmitter 430 transmits the microwave light on the target road under the control of the processor 240 . Since this is the same as that described above in FIG. 1 , the overlapping description will be omitted.

메모리(440)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 물분자 진동 특성과 레이저 백스캐터링을 이용하여 도로 상태를 검출하는 방법을 수행하기 위한 다양한 명령어(프로그램 코드)를 저장한다. The memory 440 stores various instructions (program codes) for performing a method of detecting a road condition using a water molecule vibration characteristic and laser backscattering according to another embodiment of the present invention.

프로세서(450)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 상태 검출 장치(130)는 제1 레이저 소스(410a), 제2 레이저 소스(410b), 제3 레이저 소스(410c), 제1 센서(420a), 제2 센서(420b), 송신기(430), 메모리(440) 등)을 제어하기 위한 수단이다.The processor 450 includes the road condition detection apparatus 130 according to another embodiment of the present invention, including a first laser source 410a, a second laser source 410b, a third laser source 410c, and a first sensor 420a. ), the second sensor 420b, the transmitter 430, the memory 440, etc.).

또한, 프로세서(450)는 제1 시점에 제1 레이저 소스(410a) 내지 제3 레이저 소스(410c)가 서로 다른 파장을 가지는 제1 레이저 빔을 타겟 도로상에 송신하도록 제어할 수 있다. Also, the processor 450 may control the first laser source 410a to the third laser source 410c to transmit first laser beams having different wavelengths on the target road at a first time point.

제1 센서(420a)와 제2 센서(420b)는 타겟 도로상에서 백스캐터링된 제1 반사파를 각각 수신할 수 있다. 여기서, 제1 센서(420a)와 제2 센서(420b)를 서로 다른 편광 특성을 가지는 제1 반사파를 수신할 수 있다. The first sensor 420a and the second sensor 420b may receive the first reflected wave backscattered on the target road, respectively. Here, the first sensor 420a and the second sensor 420b may receive the first reflected wave having different polarization characteristics.

이어, 프로세서(450)는 타겟 도로상에 마이크로웨이브 광을 송신하도록 송신기(430)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 마이크로웨이브 광이 타겟 도로상에 입사되며, 이로 인해 타겟 도로 또는/및 타겟 도로상에 존재하는 물분자가 진동하게 된다. Then, the processor 450 may control the transmitter 430 to transmit the microwave light on the target road. Accordingly, the microwave light is incident on the target road, which causes the target road and/or water molecules present on the target road to vibrate.

프로세서(450)는 송신기(430)에 의해 타겟 도로상에 마이크로웨이브 광이 송신된 이후, 제1 레이저 소스(410a) 내지 제3 레이저 소스(410c)가 서로 다른 파장을 가지는 제2 레이저 빔을 타겟 도로상에 송신하도록 제어하고, 제1 센서(420a)와 제2 센서(420b)를 통해 서로 다른 편광 특성을 가지는 제2 반사파를 수신할 수 있다. After the microwave light is transmitted on the target road by the transmitter 430, the processor 450 targets a second laser beam having a different wavelength from the first laser source 410a to the third laser source 410c. It is controlled to transmit on the road, and the second reflected wave having different polarization characteristics may be received through the first sensor 420a and the second sensor 420b.

프로세서(450)는 제1 반사파와 제2 반사파를 이용하여 도로 상태를 검출할 수 있다. 즉, 프로세서(450)는 전술한 바와 같이, 2개의 편광을 가지는 3개의 파장의 레이저 빔을 타겟 도로상에 마이크로웨이브 광이 가해지기 전과 가해진 이후(보다 상세하게는 마이크로웨이브 광이 타겟 도로에 가해지는 동안)의 두가지 진동 상태에 따른 12가지 상태의 신호를 이용하여 도로 상태를 판단(검출)할 수 있다. The processor 450 may detect a road condition using the first reflected wave and the second reflected wave. That is, as described above, the processor 450 applies a laser beam of three wavelengths having two polarizations before and after the microwave light is applied on the target road (more specifically, the microwave light is applied to the target road) It is possible to determine (detect) the road condition by using the signals of 12 states according to the two vibration states (during falling).

프로세서(450)는 마이크로웨이브 광을 송신하기 전의 물분자의 전기 쌍극자가 랜덤한 방향으로 배치될 때의 레이저 백스캐터링과 마이크로웨이브 광을 가한 이후 물분자의 전기 쌍극자 방향이 일정하게 배열되는 경우 레이저 백스캐터링이 다른 특성을 이용하여 도로 상태의 정확도를 높일 수 있다.The processor 450 performs laser backscattering when the electric dipoles of water molecules are arranged in a random direction before transmitting the microwave light, and laser backscattering when the electric dipole directions of water molecules are uniformly arranged after applying the microwave light. Catering can use different characteristics to increase the accuracy of road conditions.

본 발명의 실시 예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.The apparatus and method according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the computer readable medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the computer software field. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks. - Includes magneto-optical media and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Up to now, the present invention has been looked at focusing on the embodiments thereof. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

130: 도로 상태 검출 장치
210: 레이저 센서
220: 송신기
230: 메모리
240: 프로세서130: road condition detection device
210: laser sensor
220: transmitter
230: memory
240: processor

Claims (12)

(a) 서로 다른 파장의 복수의 제1 레이저 빔을 타겟 도로상에 조사하여 반사된 제1 레이저 빔을 수신하는 단계;
(b) 상기 타겟 도로상에 존재하는 물 분자를 진동시키기 위한 마이크로웨이브 광을 상기 타겟 도로상에 전송하는 단계;
(c) 상기 서로 다른 파장의 복수의 제2 레이저 빔을 상기 타겟 도로상에 조사하여 반사된 제2 레이저 빔을 수신하는 단계; 및
(d) 상기 반사된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔을 분석하여 상기 타겟 도로 표면 상태를 검출하는 단계를 포함하는 도로 상태 검출 방법.
(a) receiving a first laser beam reflected by irradiating a plurality of first laser beams of different wavelengths onto a target road;
(b) transmitting microwave light for vibrating water molecules present on the target road on the target road;
(c) receiving a second laser beam reflected by irradiating a plurality of second laser beams of different wavelengths onto the target road; and
(d) analyzing the reflected first laser beam and the reflected second laser beam to detect the target road surface condition.
 제1 항에 있어서,
상기 타겟 도로 표면 상태는 건조한 도로, 젖은 도로, 눈덮인 도로 및 블랙아이스 유무인 것을 특징으로 하는 도로 상태 검출 방법.
The method of claim 1,
The target road surface condition is a road condition detection method, characterized in that dry road, wet road, snowy road and presence or absence of black ice.
 제1 항에 있어서,
상기 (a) 및 상기 (c) 단계에서,
상기 반사된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔을 수평 편광시키고 수직 편광시켜 수신하는 것을 특징으로 하는 도로 상태 검출 방법.
The method of claim 1,
In the steps (a) and (c),
The method for detecting a road condition, characterized in that the first and second reflected laser beams are horizontally polarized and vertically polarized for reception.
 제3 항에 있어서,
상기 수직 편광기와 상기 수평 편광기를 통과하여 수신된 상기 반사된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔의 분광 특성을 이용하여 상기 타겟 도로 표면 상태가 검출되는 것을 특징으로 하는 도로 상태 검출 방법.
4. The method of claim 3,
and the target road surface condition is detected using spectral characteristics of the reflected first laser beam and the reflected second laser beam received through the vertical polarizer and the horizontal polarizer.
 제1 항에 있어서,
상기 서로 다른 파장의 복수의 레이저 빔과 상기 서로 다른 파장의 복수의 제2 레이저 빔은 물분자 흡수력이 높은 0.6μm, 1.6μm, 2.15μm 또는 980nm, 1310 nm, 1550nm의 레이저 빔이되,
상기 마이크로웨이브 광은 물분자 진동을 야기하는 0.8GHz, 1GHz, 2.45GHz,5GHz, 8GHz, 12GHz, 18GHz 주파수의 마이크로웨이브인 것을 특징으로 하는 도로 상태 검출 방법.
The method of claim 1,
The plurality of laser beams of different wavelengths and the plurality of second laser beams of different wavelengths are laser beams of 0.6 μm, 1.6 μm, 2.15 μm, or 980 nm, 1310 nm, 1550 nm having high water molecule absorption power,
The microwave light is a road condition detection method, characterized in that the microwaves of 0.8 GHz, 1 GHz, 2.45 GHz, 5 GHz, 8 GHz, 12 GHz, and 18 GHz frequencies causing water molecule vibration.
 레이저 센서;
타겟 도로상에 존재하는 물 분자를 진동시키기 위한 마이크로웨이브 광을 상기 타겟 도로상에 전송하는 송신기; 및
상기 송신기에 의해 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해지기 이전과 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해진 이후 상기 레이저 센서를 통해 서로 다른 파장의 복수의 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 상기 타겟 도로상에 조사하여 백스캐터링된 제1 반사파와 제2 반사파를 분석하여 상기 타겟 도로 표면 상태를 검출하는 프로세서를 포함하는 도로 상태 검출 장치.
laser sensor;
a transmitter for transmitting microwave light for vibrating water molecules present on the target road on the target road; and
Before the microwave light is applied on the target road by the transmitter and after the microwave light is applied on the target road, a plurality of first and second laser beams of different wavelengths are transmitted through the laser sensor. and a processor configured to detect a surface condition of the target road by analyzing the first and second reflected waves backscattered by irradiating the target road.
 제6 항에 있어서,
상기 레이저 센서는,
상기 제1 반사파와 상기 제2 반사파를 각각 수평 편광시키고, 수직 편광시켜 수신하는 것을 특징으로 하는 도로 상태 검출 장치.
7. The method of claim 6,
The laser sensor is
The road condition detecting device, characterized in that the first reflected wave and the second reflected wave are horizontally polarized and vertically polarized, respectively.
 제1 파장의 레이저 빔을 조사하는 제1 레이저 소스;
제2 파장의 레이저 빔을 조사하는 제2 레이저 소스;
제3 파장의 레이저 빔을 조사하는 제3 레이저 소스;
백스캐터링된 제1 반사파를 수신하는 제1 수광부;
백스캐터링된 제2 반사파를 수신하는 제2 수광부;
타겟 도로상에 존재하는 물 분자를 진동시키기 위한 마이크로웨이브 광을 상기 타겟 도로상에 전송하는 마이크로웨이브 광을 송신하는 송신기; 및
상기 송신기에 의해 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해지기 이전과 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해진 이후 상기 제1 레이저 소스 내지 상기 제3 레이저 소스를 통해 각각 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 조사하도록 제어하고, 상기 제1 수광부와 상기 제2 수광부를 통해 수신되는 백스캐터링된 제1 반사파와 상기 제2 반사파를 분석하여 상기 타겟 도로 표면 상태를 검출하는 프로세서를 포함하는 도로 상태 검출 장치.
a first laser source irradiating a laser beam of a first wavelength;
a second laser source irradiating a laser beam of a second wavelength;
a third laser source irradiating a laser beam of a third wavelength;
a first light receiving unit for receiving the backscattered first reflected wave;
a second light receiving unit for receiving the backscattered second reflected wave;
a transmitter for transmitting microwave light to transmit microwave light for vibrating water molecules existing on the target road on the target road; and
Before the microwave light is applied on the target road by the transmitter and after the microwave light is applied on the target road, the first laser beam and the second laser beam through the first to third laser sources, respectively A road condition detection device comprising: a processor controlling the beam to be irradiated, and analyzing the backscattered first reflected wave and the second reflected wave received through the first light receiving unit and the second light receiving unit to detect the target road surface condition .
 제8 항에 있어서,
상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부 중 어느 하나의 전단에는 수직 편광기가 위치되며,
상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부 중 다른 하나의 전단에는 수평 편광기가 위치되되,
상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부는 수직 편광되고 수평 편광된 제1 반사파와 제2 반사파를 수신하는 것을 특징으로 하는 도로 상태 검출 장치.
9. The method of claim 8,
A vertical polarizer is positioned at the front end of any one of the first light receiving unit and the second light receiving unit,
A horizontal polarizer is positioned at the front end of the other one of the first light receiving unit and the second light receiving unit,
and the first light receiving unit and the second light receiving unit receive first and second reflected waves that are vertically polarized and horizontally polarized.
 타겟 도로상에 존재하는 물 분자를 진동시키기 위한 마이크로웨이브 광을 상기 타겟 도로상에 전송하는 송신기;
제1 파장 내지 제3 파장의 레이저 빔을 조사하되, 상기 송신기에 의해 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해지기 이전과 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해진 이후 각각 제1 파장 내지 제3 파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저 소스; 및
상기 송신기에 의해 상기 타겟 도로상에 마이크로웨이브 광이 가해지기 이전과 상기 타겟 도로상에 마이크웨이브 광이 가해진 이후 상기 레이저 소스에 의해 각각 조사된 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔의 백스캐터링된 제1 반사파와 제2 반사파를 획득한 후 분석하여 타겟 도로 표면 상태를 검출하는 카메라를 포함하는 도로 상태 검출 장치.
a transmitter for transmitting microwave light for vibrating water molecules present on the target road on the target road;
A laser beam of first to third wavelengths is irradiated, but before the microwave light is applied on the target road by the transmitter and after the microwave light is applied on the target road, first to third wavelengths, respectively a laser source for irradiating a laser beam of; and
Backscattered first laser beams and second laser beams respectively irradiated by the laser source before the microwave light is applied on the target road by the transmitter and after the microwave light is applied on the target road A road condition detection device, comprising: a camera configured to acquire and analyze a first reflected wave and a second reflected wave to detect a target road surface condition.
 제10 항에 있어서,
상기 카메라는 레이저 소스에 의해 각각 조사된 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔의 백스캐터링된 제1 반사파와 제2 반사파를 수평 편광시키고 수직 편광시켜 획득하는 것을 특징으로 하는 도로 상태 검출 장치.
11. The method of claim 10,
wherein the camera horizontally polarizes and vertically polarizes the backscattered first and second reflected waves of the first and second laser beams respectively irradiated by the laser source.
 제10 항에 있어서,
상기 카메라는 복수인 것을 특징으로 하는 도로 상태 검출 장치.11. The method of claim 10,
The road condition detection device, characterized in that the plurality of cameras.
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