WO1991014170A1 - Verfahren zur ermittlung des fahrbahnoberflächenzustandes - Google Patents

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WO1991014170A1
WO1991014170A1 PCT/EP1990/002035 EP9002035W WO9114170A1 WO 1991014170 A1 WO1991014170 A1 WO 1991014170A1 EP 9002035 W EP9002035 W EP 9002035W WO 9114170 A1 WO9114170 A1 WO 9114170A1
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light
radiation
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Klemens Schmitt
Walter Schaube
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TZN FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSZENTRUM UNTERLüSS GMBH
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    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths

Definitions

  • the invention relates to a device for the contactless determination of the road surface condition according to the preamble of claim 1.
  • the wavelength of the measuring light pulses lies in an absorption maximum of the ice in the wavelength ranges 790 to 810 nm, 890 to 920 nm, 1020 to 1060 nm or 1260 to 1290 nm.
  • the second laser diode emits comparison beam pulses, the wavelength of which is close to the absorber - Maxima of the ice lie, but should not be influenced by ice, water or steam.
  • DE 30 23 444-A1 discloses a device which sends IR radiation in the range from 1400 to 2500 nm, in which snow has a lower reflectivity than a dry road surface, to the road surface by means of a light projector. Three modified arrangements are suggested for a road condition assessment:
  • a geometry is based on an IR radiation source in the range from 1400 to 2500 nm and uses two sensors in the IR range, the first of which detects mirror-reflected light and the second of the scattered-reflected light on the surface. The temperature is also measured using a thermometer.
  • thermometer In the second geometry, the thermometer is dispensed with and light in the visible spectral range and in the IR range between 1400 and 2500 nm is radiated onto the surface. Two sensors are used to measure the reflected radiation in the visible and in the IR range.
  • the third geometry also uses a light source for evaluation, which emits IR radiation in the range from 1400 to 2500 nm and visible light in the range from 500 to 1090 nm. It has an IR scattered light detector, as well as a scattered light detector in the visible range, a mirror light detector in the visible range and a temperature measuring device.
  • the signals measured with the individual sensors are compared with stored patterns of reference signals in a judgment unit in order to specify the road condition.
  • the determination of the surface condition (dry, wet, icy) of a carriageway is of outstanding importance for traffic safety.
  • the devices disclosed in DE 30 23 444-A1 which also use broadband IR radiation, are very complex with regard to the required signal pattern comparison devices. In particular, a comparison is made with previously stored signal patterns.
  • the first embodiment classified there in which IR radiation in the wavelength range from 1400 to 2500 nm is used, allows a differentiation between a wet or icy road condition only by means of an additional temperature measurement.
  • the further embodiments also contain light components in the visible range from 500 to 1090 nm, which are detected as scattered light and as specularly reflected light by separate detectors. This can u. U. Cross-sensitivities caused by sunlight.
  • the device according to DE 27 12 199-B1 and EP 0005696-A1 uses two pulsed light sources (laser diodes), but only one detector, so that the measurement can only be carried out sequentially. Since the wavelength selection takes place before it hits the surface and the radiation is not filtered at the input of the detector, interference from the radiation of further light sources can also occur here. This should be avoided by irradiating comparison beam pulses. However, the wavelength of these pulses is chosen so that the reflection is not specifically influenced by ice or water. Accordingly, it should be a wavelength at which ice and water have the same reflectivity, which is also as independent as possible of different layer thicknesses. The wavelength of the measuring light pulses lies in an absorption maximum of the ice.
  • the absorption maxima of ice and water differ only slightly in the preferred wavelength range, so that sufficient wavelength stability of the measuring light pulses must be guaranteed. This is critical in the case of laser diodes, since they have a not insignificant wavelength drift as a function of the temperature. Accordingly, cost-intensive temperature stabilization is necessary for the use of laser diodes.
  • the invention has for its object to develop a structurally simple and inexpensive device that differentiates contactless between the three surface states wet, dry and iced with high reliability.
  • the object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1.
  • Fig.lb show devices for the detection of reflected radiation in the IR range, consisting of light source, receiver and signal processing unit;
  • FIG. 2 shows the reflectivity of water as a function of the wavelength in the range from 2000 to 3200 nm with layer thicknesses of 1.0 mm, 1.5 mm and 2.0 mm;
  • 3 shows the reflectivity of ice as a function of the wavelength in the range from 2000 to 3200 nm with layer thicknesses of 1.0 m, 1.5 mm and 2.0 mm.
  • 10 denotes a light source housing in which there is an IR radiation source 11 (for example a halogen lamp), a curved reflector mirror 12 and a modulator 14.
  • An optical filter 13 e.g. long pass edge filter or interference filter
  • the light source housing 10 is closed with a window 15 which is transparent to IR radiation.
  • the receiver 20 of the system consists of two interference filters 21, 22, two lenses 23, 24 and two detectors 25, 26.
  • the receiver 20 is also provided with a window 16 in order to protect the components, for example, against contamination by splash water.
  • the outputs of the detectors 25, 26 are connected to a signal processor 30 via two signal lines 27, 28. This is in turn connected to a signal output interface 31.
  • FIG. 1 a shows another device for detecting the IR radiation reflected on the road surface 40.
  • the light source housing 10 shown with the corresponding components corresponds to that in FIG. 1.
  • the receiver 20 ' is modified in such a way that the lenses 23, 24 are dispensed with in this arrangement. After entering the window 16 ', the reflected IR radiation falls on a focusing mirror or reflector 29, in the focal point of which are the two detectors 25', 26 'with upstream interference filters 21', 22 *.
  • FIG. 1b shows a further exemplary embodiment for the wavelength-selective detection of the IR radiation reflected from the road surface 40.
  • the light source housing 10 with the components not shown here corresponds in turn to the arrangements according to FIGS. 1 and 1a.
  • the receiver 20 ′′ has a window 16 * ′ and a parabolic mirror 61, in the focal point of which an aperture 62 is arranged.
  • the radiation is spectrally broken down by a reflection grating 63 and focused via a focusing mirror 64 on diaphragms 65, 66 with sensors 25 ′′, 26 ′′ located behind it.
  • the signal processor 30 and the signal output interface 31 are provided for further signal processing.
  • the reflectivity R in% of water against the wavelength in nm 50 denotes the reflectivity of water with a layer thickness of 2.0 mm, 51 and 52 correspond to the reflectivity with layer thicknesses of 1.5 and 1.0 mm.
  • 56 denotes the central wavelength of the interference filter 22, 22 'at 2900 nm.
  • the spectral width 58 of the interference filter 22, 22' is 50 nm.
  • 57 denotes the central wavelength of the interference filter 21, 21 'at 3050 nm, with a spectral width 59 of the interference filter 21, 21 'of likewise 50 nm.
  • FIG. 3 shows the reflectivity R in% of ice as a function of the wavelength.
  • 53, 54, 55 indicate layer thicknesses of 2.0 mm, 1.5 mm and 1.0 mm.
  • the central wavelengths and spectral widths shown correspond to those in FIG. 2.
  • the broadband radiation emitted by the light source 11 is bundled via a curved reflector mirror 12 and directed onto the surface to be examined (eg road surface 40).
  • the spectrum of the radiation can already be preselected by means of an optical filter 13 attached to the output of the source 11 (for example a long-pass edge filter or an interference filter). This ensures that the illuminated road surface 40 is not heated up to an unacceptably high degree by the radiation from the source 11.
  • the spectral preselection can also be carried out by a mirror assignment (for example IR reflecting).
  • the radiation is modulated in time by a modulator or chopper 14.
  • the radiation reflected by the road surface 40 is spectrally limited in the receiver 20 by two interference filters 21, 22 and focused on the detectors 25, 26 via two lenses 23, 24. Alternatively, the radiation can also be filtered between the lenses 23, 24 and the detectors 25, 26. As in the arrangement in FIG. 1 a, in which the IR radiation is focused via a curved mirror 29 onto the two detectors 25 *, 26 'with upstream interference filters 21 *, 22', that smaller interference filters 21 ', 22' can be used and thus a cost saving is possible. Instead of the one focusing reflector 29, two separate, not shown, focusing reflectors 29 of smaller diameter can optionally be arranged, in the focal points of which the respective interference filter / detector combinations 21 25 * and 22 '/ 26' are arranged. These components can be fixed by means of a retaining bracket, not shown, which is fastened on the inside of the housing of the receiver 20 '.
  • the interference filters 21, 22; 21 ', 22' are transparent for two different wavelengths ⁇ j and ⁇ j with a bandwidth of the transmission range of ⁇ i and ⁇ .
  • no interference filters 21, 22; 21 ', 22' used for wavelength selection.
  • the light reflected from the road 40 is radiated from the parabolic mirror 61 through the aperture 62 arranged in its focal point onto a reflection grating 63.
  • the light reflected by the grating 63 is wavelength-dependent as a function of the angle and is focused via the mirror 64 onto the diaphragms 65, 66, behind which the detectors 25 '*; 26 '' are arranged.
  • the wavelengths ⁇ ⁇ and ⁇ j are detected by the local arrangement of the diaphragms 55, 56 and the detectors 25 ′′, 26 ′ *. These are arranged relative to the grating 63 such that only light in the wavelength range ⁇ ⁇ for the central wavelength ⁇ ⁇ strikes the detector 25 '* through the aperture 65 or in the range ⁇ j through the aperture 66 on the detector 26''.
  • the arrangement according to FIG. 1b has the advantage that interference filters 21, 22; 21 *, 22 'can be dispensed with.
  • the maximum transmission of interference filters is usually only 50%.
  • the use of a reflection grating 63 and mirror 64 allows the light yield to be doubled, since their reflection losses are very low, so that the power of the IR radiation source 11 can advantageously be halved, and thus the operating costs are reduced.
  • the detectors 25, 26; 25 ', 26'; 25 **, 26 * ' are designed such that the output voltages U ⁇ and Uj are proportional to the radiation power received at the wavelengths ⁇ • £ and ⁇ j.
  • the signal voltages U ⁇ , Uj can be corresponding to the sensitivity characteristics of the detectors 25, 26; 25 ', 26'; 25 '', 26 * 'and the spectral emission characteristics of the IR source 11 are individually amplified and then fed to the signal processor 30.
  • the ratio of the signal voltages U ⁇ and Uj is formed in the signal processor 30.
  • the value of the quotient U ⁇ / U depends on the state of the irradiated surface.
  • the voltage quotient determined in the signal processor 30 is assigned to one of the three states dry, wet, iced up. A signal corresponding to the state can then be generated, which is sent to the signal output interface 31. With this output signal z. B. generate an acoustic or optical signal that clearly corresponds to the surface condition wet, dry or icy.
  • ⁇ i 3050 nm
  • ⁇ j 2900 nm
  • ⁇ i and ⁇ j are in the middle of the 50 nm wide transmission range.
  • U ⁇ / Uj values When the system is calibrated, which gives a Ui / Uj value of about 1 on a dry surface, U ⁇ / Uj values of about 2.0 are obtained on wet surfaces of various water film thicknesses and U ⁇ / on ice-covered surfaces. Uj values that are greater than 5 (between 5 and 20).
  • FIGS. 2 and 3 show the measured reflection in wet and icy road samples with different water or ice layer thicknesses.
  • the angle ⁇ 41 was approximately 15 ° in the measurements, and a halogen lamp was used as the light source.
  • FIGS. 2 and 3 the slopes of the reflection curves differ in the range from 2700 nm to 3200 nm for water and ice. The rising flank of the curve is shifted into the long-wave range by about 100 nm in ice. Measurements show that there are no other equivalent changes in the reflection factor within the wavelength range from 400 nm to 3500 nm.
  • ⁇ ⁇ and ⁇ j values with corresponding ⁇ and ⁇ j values can be selected with the aid of FIGS. 2 and 3, for which a UjVUj signal value likewise results, which clearly assigns them to the surface states dry, wet and icy.
  • the quotient formation of the signal voltages U ⁇ and Uj has the advantage that the system operates reliably even when the absolute values of Ui and Uj vary over a wide range, as is the case, for example, in FIG. B. is the case with different Eis ⁇ layer thicknesses (see Fig. 3). From FIG. 2 and FIG. 3 it follows for the wavelength range ⁇ > 2700 nm that the reflection values at ⁇ and ⁇ j increase or decrease by almost the same factor at different ice and water layer thicknesses.
  • the narrow-band filtering of the radiation takes place only at the input of the detectors 25, 26; 25 ', 26'; 25 '', 26 '' This offers the advantage that light falls on the Detectors of additional radiation sources (eg sun radiation) also on the transmission wavelengths ⁇ i and ⁇ j of the interference filters 21, 22; 21 ', 22' or is limited to the angle-dependent wavelength-selected radiation.
  • the interference of the measuring system by this radiation can be assumed to be low for measuring wavelengths that are greater than 2700 nm.
  • the system described here for two measuring wavelengths ⁇ ⁇ and ⁇ j can be expanded analogously to three or more measuring wavelengths.
  • the measuring wavelengths lie in a wavelength range in which the reflection behavior shows a spectral dependence on the surface condition, i. H.
  • the surface state can be characterized with a high degree of certainty based on the formed quotient of the signal voltages U ⁇ and Uj.
  • the reliability of detection is not impaired by different water layer or ice layer thicknesses.

Abstract

Durch Reflexionsmessung von Licht im Infrarotbereich wird berührungslos der Fahrbahnoberflächenzustand hinsichtlich Trockenheit, Nässe oder Vereisung ermittelt. Das reflektierte Licht wird selektiv in mindestens zwei Wellenlängenbereichen (58, 59) von einem Empfänger (20) gleichzeitig gemessen, wobei die Nachweiswellenlängenbereiche (58, 59) eine spektrale Abhängigkeit vom Oberflächenzustand haben. Durch Quotientenbildung der detektierten Signale ist eine eindeutige Aussage über den jeweiligen Fahrbahnoberflächenzustand möglich.

Description

Verfahren zur Ermittlung des Fahrbahnoberflächenzustandes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslo¬ sen Ermittlung des Fahrbahnoberflächenzustandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, Vorrichtungen zum Warnen vor Straßenglätte zu konstruieren, die die Reflexion von Strahlung ausnut¬ zen. Dies kann zum einen durch Aussenden von Strahlung im Mikrowellenbereich unter Ausnutzen der unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten von Wasser und Eis geschehen (vgl. DE 29 12 645-A1) , zum anderen aber auch durch die Re¬ flexion von Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) (vgl. DE 27 12 199-B1, EP 0005696-A1 und DE 30 23 444-A1) .
DE 27 12 199-B1 und EP 0005696-A1 offenbaren eine Vorrich¬ tung zum Warnen vor Straßenglätte, in der IR-Strahlung, die von zwei Laserdioden erzeugt wird, über IR-Lichtleiter in die Nähe der Fahrbahnoberfläche gesendet wird und von dort wiederum über IR-Lichtleiter in den gemeinsamen Emp¬ fänger geleitet wird.
Die Wellenlänge der Meßlichtimpulse liegt dabei in einem Absorptionsmaximum des Eises in den Wellenlängenbereichen 790 bis 810 nm, 890 bis 920 nm, 1020 bis 1060 nm oder 1260 bis 1290 nm. Die zweite Laserdiode strahlt Vergleichs¬ strahlimpulse ab, deren Wellenlänge in der Nähe der Absorp- tionsmaxima des Eises liegen, jedoch weder von Eis noch von Wasser bzw. Wasserdampf beeinflußt werden sollen. DE 30 23 444-A1 offenbart eine Vorrichtung, die mittels ei¬ nes Lichtwerfers IR-Strahlung im Bereich von 1400 bis 2500 nm, in dem Schnee ein geringeres Reflexionsvermögen als eine trockene Straßenoberfläche aufweist, auf die Fahrbahn¬ oberfläche sendet. Für eine Straßenzustandsbeurteilung werden drei modifizierte Anordnungen vorgeschlagen:
Eine Geometrie geht von einer IR-Strahlungsquelle im Be¬ reich von 1400 bis 2500 nm aus und benutzt zwei Sensoren im IR-Bereich, von denen der erste spiegelreflektiertes Licht und der zweite streureflektiertes Licht an der Ober¬ fläche nachweist. Weiterhin wird die Temperatur mittels eines Thermometers gemessen.
Bei der zweiten Geometrie wird auf das Thermometer verzich¬ tet und Licht im sichtbaren Spektralbereich und im IR-Be¬ reich zwischen 1400 und 2500 nm wird auf die Oberfläche ge¬ strahlt. Zwei Sensoren dienen zur Messung der reflektier¬ ten Strahlung im sichtbaren und im IR-Bereich.
Die dritte Geometrie benutzt zur Beurteilung ebenfalls eine Lichtquelle, die IR-Strahlung im Bereich von 1400 bis 2500 nm und sichtbares Licht im Bereich von 500 bis 1090 nm emittiert. Sie verfügt über einen IR-Streulichtdetek- tor, sowie einen Streulichtdetektor im sichtbaren Bereich, einen Spiegellichtdetektor im sichtbaren Bereich und eine Temperaturmeßeinrichtung.
Bei allen drei Geometrien werden über logische Schaltungen die mit den einzelnen Sensoren gemessenen Signale in einer Beurteilungseinheit mit gespeicherten Mustern von Referenz¬ signalen verglichen, um den Straßenzustand zu spezifizie¬ ren. Die Ermittlung des Oberflächenzustandes (trocken, naß, ver¬ eist) einer Fahrbahn hat eine herausragende Bedeutung für die Verkehrssicherheit.
Es gibt bereits Sensorsysteme, die einen Kontakt des Sen¬ sors mit der zu untersuchenden Oberfläche erfordern, sowie berührungslos arbeitende Systeme, die auf einer Reflexions¬ messung basieren. Die vorhandenen Lösungen sind konstruk¬ tiv aufwendig und teuer, und die Nachweissicherheit der Systeme ist begrenzt.
Die in DE 30 23 444-A1 offenbarten Vorrichtungen, in denen auch breitbandig eingestrahlte IR-Strahlung genutzt wird, sind bezüglich der benötigten Signalmustervergleichsein¬ richtungen sehr aufwendig. Insbesondere wird ein Vergleich mit zuvor abgespeicherten Signalmustern vorgenommen.
Die erste dort klassifizierte Ausführungsform, bei der IR-Strahlung im Wellenlängenbereich von 1400 bis 2500 nm benutzt wird, erlaubt eine Differenzierung zwischen einem nassen oder vereisten Straßenzustand nur durch eine zuätz- liche Temperaturmessung. Die weiteren Ausführungsformen beinhalten neben Einstrahlung von Licht im IR-Bereich von 1400 bis 2500 nm auch Lichtanteile im sichtbaren Bereich von 500 bis 1090 nm, die als Streulicht und als spiegel¬ reflektiertes Licht von separaten Detektoren nachgewiesen werden. Dadurch können u. U. Querempfindlichkeiten durch Sonnenlichteinstrahlung auftreten.
Die Vorrichtung gemäß DE 27 12 199-B1 und EP 0005696-A1 verwendet zwei gepulste Lichtquellen (Laserdioden) , aber nur einen Detektor, so daß die Messung nur sequentiell erfolgen kann. Da die Wellenlängenselektion bereits vor dem Auftreffen auf die Oberfläche erfolgt und eine Filterung der Strah¬ lung am Eingang des Detektors nicht erfolgt, können auch hier Störungen durch die Strahlung weiterer Lichtquellen auftreten. Dies soll durch Einstrahlen von Vergleichs¬ strahlimpulsen vermieden werden. Die Wellenlänge dieser Im¬ pulse ist aber so gewählt, daß die Reflexion weder durch Eis noch durch Wasser spezifisch beeinflußt wird. Dabei müßte es sich demnach um eine Wellenlänge handeln, bei der Eis und Wasser gleiches Reflexionsvermögen aufweisen, das zudem noch möglichst unabhängig ist von verschiedenen Schichtdicken. Die Wellenlänge der Meßlichtimpulse liegt in einem Absorptionsmaximum des Eises. Allerdings unter¬ scheiden sich die Absorptionsmaxima von Eis und Wasser in dem vorzugsweise benutzten Wellenlängenbereich nur gering¬ fügig, so daß eine ausreichende Wellenlängenstabilität der Meßlichtimpulse gewährleistet sein muß. Dies ist bei Laser¬ dioden kritisch, da sie eine nicht unerhebliche Wellenlän- gendrift, in Abhängigkeit von der Temperatur, aufweisen. Für den Einsatz von Laserdioden ist demnach eine kostenin¬ tensive Temperaturstabilisierung notwendig.
In den Vorrichtungen nach EP 0005691-A1 und DE 27 12 199-B1 werden zusätzlich Filter in den Strahlen¬ gang gebracht. Dies hat bei starker Drift aber zur Folge, daß nur noch minimale bzw. keine Lichtintensität zur Re¬ flexion an der Oberfläche verfügbar ist. Weiterhin kann es bei uneinheitlicher Drift der beiden Dioden zu einer Ver¬ fälschung der resultierenden Signalpegel kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache und kostengünstige Vorrichtung zu entwickeln, die berührungslos zwischen den drei Oberflächenzuständen naß, trocken und vereist mit hoher Nachweissicherheit differen¬ ziert. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche offenbaren besonders vorteilhafte Aus¬ gestaltungen der Erfindung.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Ausführungs¬ beispielen und anhand von Figuren beschrieben.
Fig.l, la und
Fig.lb zeigen Vorrichtungen zum Nachweis von reflek¬ tierter Strahlung im IR-Bereich, bestehend aus Lichtquelle, Empfänger und Signalverarbeitungs¬ einheit;
Fig. 2 zeigt das Reflexionsvermögen von Wasser in Abhän¬ gigkeit von der Wellenlänge im Bereich von 2000 bis 3200 nm bei Schichtdicken von 1,0 mm, 1,5 mm und 2,0 mm;
Fig. 3 zeigt das Reflexionsvermögen von Eis in Abhän¬ gigkeit von der Wellenlänge im Bereich von 2000 bis 3200 nm bei Schichtdicken von 1,0 m, 1,5 mm und 2,0 mm.
In Fig. 1 kennzeichnet 10 ein Lichtquellengehäuse, in dem sich eine IR-Strahlungsquelle 11 (z. B. eine Halogenlam¬ pe) , ein gekrümmter Reflektorspiegel 12 und ein Modula¬ tor 14 befinden. Ein optisches Filter 13 (z. B. Langpaß- Kantenfilter oder Interferenzfilter) kann am Ausgang der Quelle angebracht werden. Um Verunreinigungen der opti¬ schen Bauelemente zu verhindern, wird das Lichtquellenge¬ häuse 10 mit einem IR-Strahlung durchlässigen Fenster 15 verschlossen. Der Empfänger 20 des Systems besteht aus zwei Interferenz¬ filtern 21, 22, zwei Linsen 23, 24 und zwei Detektoren 25, 26.
Auch der Empfänger 20 wird mit einem Fenster 16 versehen, um die Bauelemente beispielsweise gegen Verschmutzung durch Spritzwasser zu schützen.
Die Ausgänge der Detektoren 25, 26 sind über zwei Signal¬ leitungen 27, 28 mit einem Signalprozessor 30 verbunden. Dieser ist wiederum mit einer Signalausgabeschnittstelle 31 verbunden.
Die Fig. la zeigt eine weitere Vorrichtung zum Nachweis der an der Fahrbahnoberfläche 40 reflektierten IR-Strah¬ lung. Das dargestellte Lichtquellengehäuse 10 mit den ent¬ sprechenden Bauteilen entspricht dem in der Fig. 1. Der Empfänger 20' ist dahingehend modifiziert, daß bei dieser Anordnung auf die Linsen 23, 24 verzichtet wird. Die re¬ flektierte IR-Strahlung fällt nach Eintritt durch das Fen¬ ster 16' auf einen fokussierenden Spiegel oder Reflektor 29, in dessen Brennpunkt sich die beiden Detektoren 25', 26' mit vorgeschalteten Interferenzfiltern 21', 22* befin¬ den.
Die Figur lb zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zum wellenlängenselektiven Nachweis, der von der Fahrbahnober¬ fläche 40 reflektierten IR-Strahlung. Das Lichtquellenge¬ häuse 10 mit den hier nicht dargestellten Bauteilen ent¬ spricht wiederum den Anordnungen gemäß der Figuren 1 und la. Der Empfänger 20'' weist ein Fenster 16*' und einen Pa¬ rabolspiegel 61 auf, in dessen Brennpunkt eine Blende 62 angeordnet ist. Die Strahlung wird durch ein Reflektions- gitter 63 spektral zerlegt und über einen Fokussierspiegel 64 auf Blenden 65, 66 mit dahinterliegenden Sensoren 25'', 26' ' fokussiert. Zur weiteren Signalverarbeitung sind, wie bei den Anordnun¬ gen gemäß der Figuren 1 und la, der Signalprozessor 30 und die Signalausgabeschnittstelle 31 vorgesehen. Lichtquellen¬ gehäuse 10 und Empfänger 20, 20', 20'' sind unter einem Winkel α 41 gegen die Normale der zu untersuchenden Fahr¬ bahnoberfläche 40 angeordnet. Zweckmäßig ist die Wahl klei¬ ner Winkel (α < 30°). Größere Winkel sind möglich bei ei¬ ner entsprechenden Berücksichtigung des sich mit dem Win¬ kel α ändernden Wertes des Reflexionskoeffizienten.
In Fig. 2 ist das Reflexionsvermögen R in % von Wasser ge¬ gen die Wellenlänge in nm aufgetragen. 50 kennzeichnet das Reflexionsvermögen von Wasser bei einer Schichtdicke von 2,0 mm, 51 und 52 entsprechen dem Reflexionsvermögen bei Schichtdicken von 1,5 bzw. 1,0 mm. 56 kennzeichnet die Zen¬ tralwellenlänge des Interferenzfilters 22, 22' bei 2900 nm. Die spektrale Breite 58 des Interferenzfilters 22, 22' beträgt 50 nm. 57 kennzeichnet die Zentralwellenlänge des Interferenzfilters 21, 21' bei 3050 nm, mit einer spektra¬ len Breite 59 des Interferenzfilters 21, 21' von ebenfalls 50 nm.
Fig. 3 zeigt das Reflexionsvermögen R in % von Eis in Ab¬ hängigkeit von der Wellenlänge. 53, 54, 55 kennzeichnen Schichtdicken von 2,0 mm, 1,5 mm und 1,0 mm. Die einge¬ zeichneten Zentralwellenlängen und spektralen Breiten ent¬ sprechen denen in Fig. 2.
Die von der Lichtquelle 11 emittierte breitbandige Strah¬ lung wird über einen gekrümmten Reflektorspiegel 12 gebün¬ delt und auf die zu untersuchende Fläche (z. B. Fahrbahn¬ oberfläche 40) gelenkt. Durch ein am Ausgang der Quelle 11 angebrachtes optisches Filter 13 (z. B. Langpaß-Kantenfilter oder Interferenzfil¬ ter) kann das Spektrum der Strahlung bereits vorselektiert werden. Hierdurch wird erreicht, daß die ausgeleuchtete Fahrbahnoberfläche 40 durch die Strahlung der Quelle 11 nicht unzulässig stark aufgeheizt wird.Die spektrale Vorse¬ lektion kann auch durch eine Spiegelbelegung (z. B. IR-re- flektierend) erfolgen. Die Strahlung wird durch einen Modu¬ lator oder Chopper 14 zeitlich moduliert.
Die von der Fahrbahnoberfläche 40 reflektierte Strahlung wird im Empfänger 20 durch zwei Interferenzfilter 21, 22 spektral begrenzt und über zwei Linsen 23, 24 auf die De¬ tektoren 25, 26 fokussiert. Alternativ kann die Filterung der Strahlung auch zwischen den Linsen 23, 24 und den De¬ tektoren 25, 26 erfolgen. Dies hat wie bei der Anordnung in der Fig. la, in der die IR-Strahlung über einen gekrümm¬ ten Spiegel 29 auf die beiden Detektoren 25*, 26' mit vor¬ geschalteten Interferenzfiltern 21*, 22' fokussiert wird, den Vorteil, daß kleinere Interferenzfilter 21', 22' ver¬ wendet werden können und somit eine Kostenersparnis mög¬ lich ist. Anstelle des einen fokussierenden Reflektors 29 können wahlweise auch zwei separate, nicht dargestellte, fokussierende Reflektoren 29 kleineren Durchmessers ange¬ ordnet sein, in deren Brennpunkten die jeweiligen Interfe¬ renzfilter/Detektorkombinationen 21 25* und 22'/26' ange¬ ordnet sind. Die Fixierung dieser Bauelemente kann mittels eines nicht dargestellten Haltebügels, der innen am Gehäu¬ se des Empfängers 20' befestigt ist, erfolgen.
Die Interferenzfilter 21, 22; 21', 22' sind für zwei ver¬ schiedene Wellenlängen λ j und λ j transparent bei einer Bandbreite des Transmissionsbereiches von Δλ i bzw. Δλ . Bei der Anordnung gemäß der Figur lb werden keine Interfe¬ renzfilter 21, 22; 21', 22' zur Wellenlängenselektion ein¬ gesetzt. Statt dessen wird das von der Fahrbahn 40 reflek¬ tierte Licht von dem Parabolspiegel 61 durch die in dessen Brennpunkt angeordnete Blende 62 auf ein Reflektionsgitter 63 gestrahlt. Das von dem Gitter 63 reflektierte Licht ist winkelabhängig wellenlängenselektiert und wird über den Spiegel 64 auf die Blenden 65, 66 fokussiert, hinter denen die Detektoren 25'*; 26' ' angeordnet sind. Die Detektion der Wellenlängen λ^ und λj erfolgt bei die¬ sem Ausführungsbeispiel durch die örtliche Anordnung der Blenden 55, 56 und der Detektoren 25'', 26'*. Diese werden relativ zu dem Gitter 63 so angeordnet, daß nur Licht im Wellenlängenbereich Δλ^ für die zentrale Wellenlänge λ^ durch die Blende 65 auf den Detektor 25'* auftrifft bzw. im Bereich Δλj durch die Blende 66 auf den Detektor 26''.
Gegenüber den in den Figuren 1 und la gezeigten Empfängern 20, 20' hat die Anordnung gemäß der Figur lb den Vorteil, daß auf Interferenzfilter 21, 22; 21* , 22' verzichtet wer¬ den kann. Die maximale Transmission von Interferenzfiltern beträgt üblicherweise lediglich 50 %. Die Verwendung eines Reflexionsgitters 63 und Spiegels 64 erlaubt demgegenüber eine Verdoppelung der Lichtausbeute, da deren Reflexions¬ verluste sehr gering sind, so daß vorteilhaf erweise die Leistung der IR-Strahlungsquelle 11 halbiert werden kann, und somit die Betriebskosten gesenkt werden.
Die Detektoren 25, 26; 25', 26'; 25**, 26*' sind so ausge¬ legt, daß die Ausgangsspannungen U^ und Uj, proportional der bei den Wellenlängen λ •£ bzw. λ j empfangenen Strah¬ lungsleistung sind. Die Signalspannungen U^, Uj können ent¬ sprechend der Empfindlichkeitscharakteristiken der Detekto¬ ren 25, 26; 25', 26'; 25'', 26* 'und der spektralen Emis¬ sionscharakteristik der IR-Quelle 11 individuell verstärkt und anschließend dem Signalprozessor 30 zugeführt werden. Erfindungsgemäß wird im Signalprozessor 30 das Verhältnis der Signalspannungen U^ und Uj , gebildet. Der Wert des Quo¬ tienten U^/U hängt vom Zustand der bestrahlten Oberfläche ab.Der im Signalprozessor 30 ermittelte Spannungsquotient wird einem der drei Zustände trocken, naß, vereist, zuge¬ ordnet. Anschließend kann ein dem Zustand entsprechendes Signal erzeugt werden, das zur Signalausgabeschnittstelle 31 geleitet wird. Mit diesem Ausgangssignal läßt sich z. B. ein akustisches oder optisches Signal erzeugen, das dem Oberflächenzustand naß, trocken oder vereist, eindeutig entspricht.
Bei dem hier aufgeführten Beispiel werden die folgenden spektralen Werte zugrundegelegtr,
χ i = 3050 nm, λ j = 2900 nm, Δλ i = Δλ j = 50 nm.
λ i und λ j liegen jeweils in der Mitte des 50 nm breiten Transmissionsbereiches.
Bei einer Kalibrierung des Systems, welche bei trockener Oberfläche einen Ui/Uj-Wert von etwa 1 ergibt, erhält man bei nassen Oberflächen verschiedener Wasserfilmdicken U^/Uj-Werte von etwa 2,0 und bei vereisten Oberflächen ver¬ schiedener Eisschichtdicken U^/Uj-Werte, die größer sind als 5 (zwischen 5 und 20) .
Diese Zahlenwerte wurden aus den Reflexionsspektren Fig. 2 und Fig. 3 gewonnen, die die gemessene Reflexion bei nas¬ sen und vereisten Straßenproben mit verschiedenen Wasser¬ bzw. Eisschichtdicken zeigen. Der Winkel α 41 betrug bei den Messungen etwa 15°, als Lichtquelle wurde eine Halogen¬ lampe verwendet. Aus Fig. 2 und Fig. 3 ist zu entnehmen, daß die Steigungen der Reflexionskurven im Bereich von 2700 nm bis 3200 nm für Wasser und Eis verschieden sind. Die ansteigende Flan¬ ke der Kurve ist bei Eis um etwa 100 nm ins Langwellige verschoben. Messungen zeigen, daß weitere äquivalente Än¬ derungen des Reflexionsfaktors innerhalb des Wellenlän¬ genbereiches von 400 nm bis 3500 nm nicht vorhanden sind. Neben den hier angegebenen Zahlenwerten können anhand von Fig. 2 und Fig. 3 weitere geeignete λ ^ und λj-Werte mit korrespondierenden Δλ - und Δλj-Werten gewählt werden, für die ebenfalls ein UjVUj-Signalwert resultiert, der eine eindeutige Zuordnung zu den Oberflächenzuständen trocken, naß und vereist ermöglicht.
Die Quotientenbildung der Signalspannungen U^ und Uj hat den Vorteil, daß das System auch dann zuverlässig arbei¬ tet, wenn die Absolutwerte von Ui und Uj über einen gro¬ ßen Bereich variieren, wie es z. B. bei verschiedenen Eis¬ schichtdicken der Fall ist (vgl.Fig. 3). Aus Fig. 2 und Fig. 3 folgt für den Wellenlängenbereich λ> 2700 nm, daß die Reflexionswerte bei ^ und λj bei verschiedenen Eis- und Wasserschichtdicken nahezu um den gleichen Faktor zu¬ nehmen bzw. abnehmen.
Eine Variation in der Leistung der Lichtquelle 11, die bei¬ de Detektoren 25, 26; 25', 26'; 25'', 26*' gleichzeitig in¬ direkt beleuchtet, sowie verschiedene Anordnungen von Strahlungsquelle 11 und Empfänger 20, 20' ,20*' werden eben¬ falls durch die Bildung des Quotienten U^/Uj weitgehend kompensiert.
Die schmalbandige Filterung der Strahlung erfolgt erst am Eingang der Detektoren 25, 26; 25', 26'; 25'', 26'' Dies bietet den Vorteil, daß ein Lichteinfall auf die Detektoren von zusätzlichen Strahlungsquellen (z. B. Son¬ neneinstrahlung) ebenfalls auf die Transmissionswellenlän¬ gen λi und λj der Interferenzfilter 21, 22; 21', 22' bzw. auf die winkelabhängig wellenlängenselektierte Strahlung beschränkt ist. Die Störung des Meßsystems durch diese Strahlung kann für Meßwellenlängen, die größer als 2700 nm sind, als gering angenommen werden.
Das hier für zwei Meßwellenlängen λ^ und λj beschriebene System läßt sich analog auch auf drei oder mehr Meßwellen¬ längen erweitern.
Somit hat man gegenüber dem Stand der Technik die Vortei¬ le, daß Störungen durch Fremdlicht vernachlässigbar sind. Da die Meßwellenlängen in einem Wellenlängenbereich lie¬ gen, in dem das Reflexionsverhalten eine spektrale Abhän¬ gigkeit vom Oberflächenzustand zeigt, d. h. im Wellenlän¬ genbereich von 2700 bis 3200 nm, kann anhand des gebilde¬ ten Quotienten der Signalspannungen U^ und Uj mit hoher Nachweissicherheit der Oberflächenzustand charakterisiert werden. Die Nachweissicherheit wird dabei nicht durch un¬ terschiedliche Wasserschicht- bzw. Eisschicht- dicken be¬ einträchtigt.
Eine mögliche Eisbildung wird nicht durch eine Einstrah¬ lung zu hoher Lichtintensität unterbunden, da die Strah¬ lung durch Vorselektion durch ein optisches Filter 13 be¬ reits abgeschwächt wird. Weiterhin besteht die Möglich¬ keit, das Licht nur in Intervallen auf die zu untersuchen¬ de Fahrbahnoberfläche 40 zu lenken (z. B. durch eine beweg¬ liche Blende) . Bezuqszeichenliste
Lichtquellengehäuse IR-Strahlungsquelle gekrümmter Reflektorspiegel optisches Filter Modulator Fenster Fenster Empfänger Interferenzfilter i Interferenzfilter j Linse i Linse j Detektor i Detektor j Signalleitung i Signalleitung j fokussierender Reflektor Signalprozessor Signalausgabeschnittstelle Fahrbahnoberfläche Einfallswinkel
Reflexionsvermögen Wasser 2 mm Reflexionsvermögen Wasser 1,5 mm Reflexionsvermögen Wasser 1 mm Reflexionsvermögen Eis 2 mm Reflexionsvermögen Eis 1,5 mm Reflexionsvermögen Eis 1 mm Zentralwellenlänge j Zentralwellenlänge i Spektrale Breite j Spektrale Breite i Parabolspiegel Blende Reflexionsgitter Spiegel Blende i Blende j

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur berührungslosen Ermittlung des Fahrbahn- oberflächenzustandes hinsichtlich Trockenheit, Nässe oder Vereisung durch Reflexionsmessung von Licht im Infrarotbereich, g e k e n n z e i c h n e, t d u r c h die Merkmale:
a) die zu untersuchende Oberfläche wird mit einer breitbandigen Lichtquelle (11) beleuchtet,
b) das reflektierte Licht wird selektiv in mindestens zwei Wellenlängenbereichen (58, 59) gleichzeitig gemessen, wobei die Nachweiswellenlängenbereiche (58, 59) eine spektrale Abhängigkeit vom Oberflächen¬ zustand haben,
c) es wird das Verhältnis der in den einzelnen Spektral¬ bereichen (58, 59) empfangenen Leistungen gebildet.
d) die beiden Nachweiswellenl ngenbereiche (58, 59) wer¬ den so gewählt, daß das Verhältnis der Signalspannun¬ gen für eine nasse Oberfläche, unabhängig von der Schichtdicke in einem bestimmten Wertebereich liegt, und für eine vereiste Oberfläche ein Verhältnis vor¬ liegt, das mindestens doppelt so groß ist, wie das Verhältnis für eine nasse Oberfläche.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die schmalbandigen Nachweiswel¬ lenlängenbereiche (58, 59) des Empfängers (20, 20', 20*') im Spektralbereich von 2700 nm bis 3200 nm liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß eine breitbandige Licht¬ quelle (11) mit einem vorgeschalteten Modulator (14) versehen wird und ein Empfänger (20, 20') mehrere Senso¬ ren (25, 26; 25", 26') und Interferenzfilter (21, 22; 21*, 22') aufweist, die in jeweils unterschiedlichen Wellenlängenbereichen ihre maximale Transmission aufwei¬ sen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß das reflektierte Licht in dem Empfänger (20'') über ein Reflexionsgitter (63) winkelabhängig wellenlängenselektiert nachgewiesen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum wellenlängen¬ selektiven Nachweis das von der Fahrbahn (40) reflek¬ tierte Licht über einen Parabolspiegel (61) durch eine sich in dessen Brennpunkt befindliche Blende (62) auf das Reflexionsgitter (63) reflektiert wird und die von dem Gitter (63) winkelabhängig wellenlängenselektierte Strahlung über einen Spiegel (64) auf Blenden (65, 66) mit Sensoren (25'', 26'') fokussiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Signalprozessor (30) hinter den Empfänger (20, 20', 20'') geschaltet wird, zur Quotientenbildung der Signalspannungen.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001004659A1 (de) * 1999-07-09 2001-01-18 Daimlerchrysler Ag Multisensorielle, vorausschauende strassenzustandserkennung
DE102016216928A1 (de) 2016-09-07 2018-03-08 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Beschaffenheit Fahrbahnoberfläche
WO2019048037A1 (de) 2017-09-06 2019-03-14 Boschung Mecatronic Ag Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines vor glätte auf einer fahrbahn warnenden signals

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4202691A1 (de) * 1992-01-31 1993-08-05 Karsten Brandt Verfahren und geraet zum ermitteln von witterungsbedingten strassenzustaenden
DE4213221C2 (de) * 1992-04-22 2001-05-17 Porsche Ag Verfahren zur Erfassung der Benetzung einer Fahrbahnoberfläche
JPH06129982A (ja) * 1992-10-16 1994-05-13 Hamamatsu Photonics Kk 水の相状態測定方法及びそれを用いた水の相状態測定装置
DE4300896C1 (de) * 1993-01-15 1994-04-21 Holger Dipl Ing Oldenettel Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrbahnoberflächenzustandes
US5652655A (en) * 1993-06-29 1997-07-29 Omron Corporation Road surface discriminator and apparatus applying same
US5921501A (en) * 1993-07-14 1999-07-13 Northrop Grumman Corporation Aircraft ice detecting system
US5484121A (en) * 1993-11-12 1996-01-16 Padawer; Jacques Icing detector for aircraft surfaces
US5557261A (en) * 1994-05-06 1996-09-17 Nichols Research Corporation Ice monitoring and detection system
US5500530A (en) * 1994-10-31 1996-03-19 Spar Aerospace Limited Electro-optic ice detection
DE19504579A1 (de) * 1995-02-11 1996-08-14 Boehringer Mannheim Gmbh Apparatur zur Detektion von Flüssigkeitsoberflächen
DE19506550A1 (de) * 1995-02-24 1996-08-29 Inst Chemo Biosensorik Verfahren zur verzugsfreien Feststellung von und zur Warnung vor durch Glättebildung bedingte Gefahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US6166657A (en) * 1995-03-21 2000-12-26 Commercial Vehicle Systems, Inc. Imminent icing condition enunciator
US5796344A (en) * 1995-03-21 1998-08-18 Sprague Controls, Inc. Imminent icing condition enunciator
DE19608535A1 (de) * 1996-03-06 1997-09-11 Tobias Kippenberg Vorrichtung zum Erkennen von auf der Straße befindlichem Eis
DE19616176A1 (de) * 1996-04-12 1997-10-16 Inst Chemo Biosensorik Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Eigenschaften bewegter Objekte
US5823474A (en) * 1996-09-05 1998-10-20 Sunlase, Inc. Aircraft ice detection and de-icing using lasers
US5739534A (en) * 1996-11-18 1998-04-14 Raytheon Corporation Methods and apparatus for detecting fluids
FR2764382B1 (fr) * 1997-06-05 2004-07-30 Sfim Ind Procede pour la detection de la presence de givre, de glace ou de neige, notamment a la surface d'un aeronef, tel qu'un avion au sol
DE19728725B4 (de) * 1997-07-04 2006-06-08 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Verschmutzungsgrads von Fahrzeugen
EP0898148A3 (de) * 1997-08-20 2000-04-26 DaimlerChrysler AG Verfahren zur Bestimmung des Zustands einer Fahrbahnoberfläche
DE19736138A1 (de) * 1997-08-20 1999-04-08 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer Fahrbahnoberfläche
ATE215217T1 (de) 1997-09-09 2002-04-15 Boschung Mecatronic Ag Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines signals in abhängigkeit eines flüssigkeitsfilmes auf einer fläche
DE19749331A1 (de) * 1997-11-07 1999-05-20 Kostal Leopold Gmbh & Co Kg Verfahren zum Detektieren von auf einer Windschutzscheibe befindlichen Objekten sowie Vorrichtung
GB2334097C (en) * 1998-02-06 2005-09-14 British Gas Plc Method and apparatus to detect the presence of water on a surface
DE19816004A1 (de) 1998-04-09 1999-10-14 Daimler Chrysler Ag Anordnung zur Fahrbahnzustandserkennung
US6206299B1 (en) 1998-04-17 2001-03-27 Commercial Vehicle Systems, Inc. Traction enhancing deployment system
US6206325B1 (en) 1998-09-18 2001-03-27 Sunlase, Inc. Onboard aircraft de-icing using lasers
US6166645A (en) * 1999-01-13 2000-12-26 Blaney; Kevin Road surface friction detector and method for vehicles
US6100528A (en) * 1999-01-19 2000-08-08 Wilt; Robert Analytical quantification and process control
GB2367616B (en) * 1999-06-23 2004-06-16 Patrick Toomey Water detection and source identification methods for structures using electromagnetic radiation spectroscopy
US6222454B1 (en) * 1999-07-01 2001-04-24 Goal Electronics Inc. Non-contacting temperature sensing device
US6891960B2 (en) * 2000-08-12 2005-05-10 Facet Technology System for road sign sheeting classification
US6528790B2 (en) * 2001-05-03 2003-03-04 Bethlehem Steel Corporation Method and apparatus for detecting water on a surface of an object
US6794650B2 (en) * 2001-05-10 2004-09-21 Ensco, Inc. Method and apparatus for monitoring surface condition of a bowling lane
SE524878C2 (sv) * 2002-10-10 2004-10-19 Ulf Elman Anordning, metod och system för att bestämma en vägytas tillstånd med våglängdsmodulerad spektrometri
US7652584B2 (en) * 2003-03-14 2010-01-26 Liwas Aps Device for detection of surface condition data
JP3892407B2 (ja) 2003-03-25 2007-03-14 富士通株式会社 撮影装置
DE10353001A1 (de) * 2003-11-13 2005-06-16 Conti Temic Microelectronic Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Objekterkennung für eine Kraftfahrzeug-Sicherheitseinrichtung
US7265846B2 (en) * 2004-02-03 2007-09-04 Sensors Unlimited, Inc. Methods for detecting ice and liquid water on surfaces
EP1635163B1 (de) * 2004-09-09 2017-05-31 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Beschaffenheit einer Oberfläche einer Fahrbahn
ITTO20050223A1 (it) * 2005-04-05 2006-10-06 Ht Idea S R L Dispositivo e procedimento di misurazione dello spessore di uno strato di una sostanza o un materiale depositato su un tratto stradale, e sistema di monitoraggio comprendente tale dispositivo.
US7324001B2 (en) * 2005-08-29 2008-01-29 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force System and method for detecting and discriminating between water and ice formation on objects
ATE504823T1 (de) 2008-12-09 2011-04-15 Fiat Ricerche OPTISCHE VORRICHTUNG FÜR KRAFTFAHRZEUGE ZUM ERKENNEN DES ZUSTANDS DER STRAßENDECKE
KR20120050451A (ko) * 2009-07-17 2012-05-18 콘티넨탈 엔지니어링 서비시스 게엠베하 자동차들의 마찰 계수 분류를 위한 레이저-기반 방법
EP2336749B1 (de) * 2009-12-21 2015-09-02 C.R.F. Società Consortile per Azioni Optisches Detektionssystem für Kraftfahrzeuge mit mehreren Funktionen, einschließlich Detektion des Fahrbahnzustands
DE102011015510A1 (de) * 2010-06-30 2012-01-05 Wabco Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Traktionshilfe eines Fahrzeuges
DE102011015457A1 (de) * 2010-06-30 2012-01-05 Wabco Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Fahrzeugbewegung
ES2377372B1 (es) * 2010-07-19 2013-01-29 Universidad Carlos Iii De Madrid Dispositivo para la medida del estado de la calzada.
WO2012078192A1 (en) 2010-12-07 2012-06-14 Rockwell Thomas L Apparatus and method for detecting the presence of water on a remote surface
JP5677263B2 (ja) * 2011-10-07 2015-02-25 日立アプライアンス株式会社 誘導加熱調理器
US9297755B2 (en) * 2013-10-24 2016-03-29 The Regents Of The University Of Michigan Ice and supercooled water detection system
BR112016009206B1 (pt) 2013-10-24 2022-03-29 The Regents Of The University Of Michigan Sistema de detecção de gelo e água
US9593939B1 (en) * 2013-12-30 2017-03-14 Flextronics Ap, Llc Glue thickness inspection (GTI)
DE102014106939A1 (de) * 2014-05-16 2015-11-19 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Elektronische Baugruppe zum Beleuchten eines einen Detektionsbereich eines Sensors markierenden Zielbereiches
DE102014212032A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Detektieren einer Fahrbahn und entsprechendes Detektionssystem
CN104477090A (zh) * 2014-11-19 2015-04-01 柳州航盛科技有限公司 车辆在复杂路况下行车安全系统
JP6369408B2 (ja) * 2015-07-16 2018-08-08 トヨタ自動車株式会社 路面の冠水推定装置
CN107923596B (zh) * 2015-09-03 2020-12-04 株式会社小糸制作所 水加热装置以及使用了该水加热装置的灯具
US10336465B2 (en) 2016-01-08 2019-07-02 The Regents Of The University Of Michigan Ice crystals and volcanic ash detection system
US10197486B2 (en) * 2017-04-30 2019-02-05 Behrouz Mataei Pavement drainage evaluation system
JP7056905B2 (ja) * 2017-10-27 2022-04-19 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 モニタリングシステム、情報処理方法、及びプログラム
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
DE102019205903A1 (de) * 2019-04-25 2020-10-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer festen Zustandsform von Wasser auf einer Fahrbahnoberfläche
JP7382038B2 (ja) * 2019-11-28 2023-11-16 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 情報処理システム、情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム
JP7256499B2 (ja) * 2019-12-09 2023-04-12 国立大学法人福井大学 路面水膜厚の測定方法及び測定装置
DE102020203293B4 (de) * 2020-03-13 2022-09-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Eine Vorrichtung zum Erkennen von Wasser auf einer Oberfläche und ein Verfahren zum Erkennen von Wasser auf einer Oberfläche

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2712199B1 (de) * 1977-03-19 1978-09-14 Peter Dipl-Ing Dr-Ing Decker Vorrichtung zum Warnen von Strassenglaette
US4274091A (en) * 1978-03-09 1981-06-16 Decker Peter W Road surface ice detector and method for vehicles
DE2912645C2 (de) * 1979-03-30 1982-07-15 Georg Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8152 Feldkirchen-Westerham Spinner Vorrichtung zum Warnen vor Straßenglätte
DE3023444C2 (de) * 1979-06-29 1985-07-11 Omron Tateisi Electronics Co., Kyoto Einrichtung zur Ermittlung des witterungsbedingten Straßenzustandes
GB2158939A (en) * 1984-05-15 1985-11-20 Plessey Co Plc Monitoring condition of surface
DE3640539A1 (de) * 1986-11-27 1988-06-16 Werner Dipl Ing Schwartz Glatteis-warn-vorrichtung
DE3816416A1 (de) * 1988-05-13 1989-11-16 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und vorrichtung zum erfassen des wetterbedingten glaettezustands eines fahrbahnbelag

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2274091A (en) * 1938-04-23 1942-02-24 Douglas Aircraft Co Inc Bucking tool
US3873927A (en) * 1973-11-05 1975-03-25 Surface Systems System for detecting wet and icy surface conditions
JPS6015015B2 (ja) * 1979-06-29 1985-04-17 株式会社 レオ技研 路面水分検知装置
US4345840A (en) * 1980-04-08 1982-08-24 California Institute Of Technology Method and apparatus for instantaneous band ratioing in a reflectance radiometer
US4996430A (en) * 1989-10-02 1991-02-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Object detection using two channel active optical sensors

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2712199B1 (de) * 1977-03-19 1978-09-14 Peter Dipl-Ing Dr-Ing Decker Vorrichtung zum Warnen von Strassenglaette
EP0005696A1 (de) * 1977-03-19 1979-12-12 Peter Dr.-Ing. Decker Vorrichtung zum Warnen vor Strassenglätte
US4274091A (en) * 1978-03-09 1981-06-16 Decker Peter W Road surface ice detector and method for vehicles
DE2912645C2 (de) * 1979-03-30 1982-07-15 Georg Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8152 Feldkirchen-Westerham Spinner Vorrichtung zum Warnen vor Straßenglätte
DE3023444C2 (de) * 1979-06-29 1985-07-11 Omron Tateisi Electronics Co., Kyoto Einrichtung zur Ermittlung des witterungsbedingten Straßenzustandes
GB2158939A (en) * 1984-05-15 1985-11-20 Plessey Co Plc Monitoring condition of surface
DE3640539A1 (de) * 1986-11-27 1988-06-16 Werner Dipl Ing Schwartz Glatteis-warn-vorrichtung
DE3816416A1 (de) * 1988-05-13 1989-11-16 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und vorrichtung zum erfassen des wetterbedingten glaettezustands eines fahrbahnbelag

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001004659A1 (de) * 1999-07-09 2001-01-18 Daimlerchrysler Ag Multisensorielle, vorausschauende strassenzustandserkennung
DE102016216928A1 (de) 2016-09-07 2018-03-08 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Beschaffenheit Fahrbahnoberfläche
WO2019048037A1 (de) 2017-09-06 2019-03-14 Boschung Mecatronic Ag Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines vor glätte auf einer fahrbahn warnenden signals
RU2744962C1 (ru) * 2017-09-06 2021-03-17 Бошунг Мекатроник Аг Способ и устройство генерации сигнала предупреждения о гололеде на дорожном полотне
US11299164B2 (en) 2017-09-06 2022-04-12 Boschung Mecatronic Ag Method and device for generating a signal warning of slipperiness on a roadway

Also Published As

Publication number Publication date
US5218206A (en) 1993-06-08
JPH0723868B2 (ja) 1995-03-15
JPH04505808A (ja) 1992-10-08
EP0472668A1 (de) 1992-03-04
DE4008280A1 (de) 1991-09-19
DE59006716D1 (de) 1994-09-08
EP0472668B1 (de) 1994-08-03

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