[发明专利]一种路面气象状态探测方法以及路面气象状态传感器

权利要求书

1.一种路面气象状态探测方法，包括以下环节：

（1）在路面中埋设传感器外桶，传感器外桶的顶部开口处设置透明盖板，在传感器外桶内设置激光光源、光学镜组、楔形棱镜以及图像传感器；

（2）激光光源通过所述光学镜组分出两路激光光束，并且这两路激光光束分别以不同的入射角入射至透明盖板下表面，这两路激光光束均有一部分反射，另一部分经折射到达透明盖板上表面；设两路激光光束经折射到达透明盖板上表面的入射角分别为α、β，则步骤（1）中设置的光学镜组能够确保α小于水-透明盖板界面的全反射临界角，大于冰-透明盖板界面的全反射临界角，β小于冰-透明盖板界面的全反射临界角；

（3）当路面有积水时，到达透明盖板上表面的两路激光光束均有一部分反射，另一部分经折射进入水层，在水层与空气的界面处反射折回，再依次经透明盖板、楔形棱镜投射在图像传感器上；此时图像传感器上探测到4个光点；

当路面覆盖冰层时，到达透明盖板上表面的两路激光光束中，入射角为α的一路发生全反射，另一路有一部分反射，另一部分经折射进入冰层，在冰层与空气的界面处反射折回；再依次经透明盖板、楔形棱镜投射在图像传感器上；此时图像传感器上探测到3个光点；

当路面干燥时，到达透明盖板上表面的两路激光光束均反射折回，再依次经透明盖板、楔形棱镜投射在图像传感器上；此时图像传感器上探测到2个光点；

（4）反射折回的各路激光光束经过楔形棱镜后间距被扩大；对于入射角β所属一路的激光光束，通过测量其在图像传感器上形成的两个光斑的距离，计算出水层/冰层的厚度。

2.一种路面气象状态传感器，其特征在于：包括埋入路面的传感器外桶，在传感器外桶的顶部开口处设置有与路面平接的透明盖板，在传感器外桶内依次设置有激光光源、光学镜组、楔形棱镜以及图像传感器；激光光源通过所述光学镜组分出两路激光光束，并且这两路激光光束分别以不同的入射角入射至透明盖板下表面，这两路激光光束均有一部分反射，另一部分经折射到达透明盖板上表面；设两路激光光束经折射到达透明盖板上表面的入射角分别为α、β，则步骤（1）中设置的光学镜组能够确保α小于水-透明盖板界面的全反射临界角，大于冰-透明盖板界面的全反射临界角，β小于冰-透明盖板界面的全反射临界角；楔形棱镜的斜面面向透明盖板下表面，接收来自各个界面向下的反射光束，图像传感器位于楔形棱镜下方用以接收激光光束，图像传感器的输出端还连接有数据处理模块。

3.根据权利要求2所述的路面气象状态传感器，其特征在于：所述光学镜组由第一反射镜、半透半反镜、第二反射镜、第三反射镜，激光光源通过半透半反镜分出透射光路和反射光路，其中透射光路上依次设置所述第一反射镜、第二反射镜，反射光路上设置所述第三反射镜，来自第二反射镜到达透明盖板上表面的激光光束的入射角为β，来自第三反射镜到达透明盖板上表面的激光光束的入射角为α。

4.根据权利要求2所述的路面气象状态传感器，其特征在于：所述数据处理模块设置于传感器外桶内，并安装于一个电路板上，激光光源的电源模块也安装于该电路板上。

5.根据权利要求2所述的路面气象状态传感器，其特征在于：所述激光光源采用1-2微米波段的光源。