EA 008399B1 20070427

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000008399b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

1. Сенсорное устройство для бесконтактного детектирования состояния поверхности, такой как дорожная поверхность, причем сенсорное устройство содержит

источник света для излучения света в направлении поверхности;

первый детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при отражении от указанной поверхности и генерации первых выходных данных в соответствии с его интенсивностью;

второй детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при отражении от указанной поверхности и генерации вторых выходных данных в соответствии с его интенсивностью, и

средство управления для приема и оценки принятых выходных данных из детекторов, на основании интенсивности диффузно отраженного и зеркально отраженного света,

отличающееся тем, что

сенсорное устройство включает в себя средство обработки данных для детектирования присутствия снега, льда или воды, основываясь на выходных данных указанных первого и второго детекторов, причем сенсорное устройство дополнительно содержит

первый линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света из источника света к поверхности для поляризации излученного света, и

второй линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света между указанной поверхностью и одним из первого детектора и второго детектора.

2. Сенсорное устройство по п.1, в котором источник света установлен для излучения света в направлении в пределах 10ш, предпочтительно в пределах 6ш от нормали к поверхности.

3. Сенсорное устройство по п.1 или 2, в котором направление поляризации второго фильтра является параллельным с направлением поляризации первого фильтра.

4. Сенсорное устройство по п.3, содержащее третий поляризационный фильтр, размещенный на пути света между указанной поверхностью и другим одним из первого и второго детектора, причем направление поляризации третьего фильтра является перпендикулярным к направлению поляризации первого и второго фильтра.

5. Сенсорное устройство по п.3 или 4, в котором первый и второй фильтр сформированы одним линейным поляризационным фильтром, причем между первым поляризационным фильтром и источником света размещен расщепитель луча для отклонения части отраженного от поверхности света в указанный детектор.

6. Сенсорное устройство по любому из пп.1, 2 или 4, дополнительно содержащее первый расщепитель луча, расположенный на пути света от первого линейного поляризационного фильтра к поверхности для отклонения части света, отраженного от поверхности по второму пути, и второй расщепитель луча, расположенный на втором пути для отклонения части света на втором пути в первый детектор и передачи части света на втором пути во второй детектор.

7. Сенсорное устройство по любому из пп.1-6, содержащее эталонный источник света, который выполнен с возможностью излучения света по существу в направлении и по пути, совпадающими с таковыми для первого источника света, причем эталонный источник света излучает свет с длиной волны, на которой указанные поляризационные фильтры устройства по существу не имеют эффекта, так что детектирование света из эталонного источника света первым и вторым детектором может быть использовано для верификации системы.

8. Сенсорное устройство по любому из пп.1-8, содержащее дополнительный источник света для излучения света в пределах области сильно поглощаемых водой инфракрасных длин волн в направлении поверхности и детектор поглощения для приема отражения указанного излученного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.

9. Сенсорное устройство по п.8, в котором дополнительный источник света излучает свет в пределах диапазона длин волн 930-979 нм.

10. Сенсорное устройство по любому из пп.1-9, дополнительно содержащее источник света для излучения света в направлении поверхности, причем путь света образует угол в пределах 15-70ш, предпочтительно в пределах 25-60ш, от нормали к поверхности, и детектор обратного отражения, размещенный для приема обратного отражения указанного излученного света на указанном пути и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.

11. Сенсорное устройство по любому из пп.1-10, дополнительно содержащее источник света для излучения полихроматического света в направлении к поверхности и по меньшей мере два детектора области, причем каждый из них выполнен с возможностью детектирования области длин волн отражения указанного излученного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.

12. Сенсорное устройство по п.11, содержащее по меньшей мере три указанных детектора области, причем каждый из них выполнен с возможностью детектирования области длин волн отражения указанного излученного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.

13. Сенсорное устройство по п.11 или 12, в котором каждая из указанных областей длин волн содержит область в пределах области видимых длин волн.

14. Сенсорное устройство по любому из пп.1-13 для установки в транспортном средстве, дополнительно содержащее датчик шума для приема шума от транспортного средства, движущегося по дороге, и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.

15. Применение сенсорного устройства для бесконтактного детектирования наличия воды, снега и льда на поверхности, причем сенсорное устройство содержит

источник света для излучения света в направлении поверхности;

средство управления для приема и оценки принятых выходных данных из детекторов на основании интенсивности диффузно отраженного и зеркально отраженного света,

отличающееся тем, что

сенсорное устройство дополнительно содержит

16. Применение по п.15, в котором сенсорное устройство установлено на транспортном средстве.

17. Применение по п.15 или 16, в котором источник света выполнен с возможностью излучения света в направлении в пределах 20ш от нормали к поверхности.

18. Применение по любому из пп.15-17, в котором сенсорное устройство дополнительно содержит технические признаки по любому из пп.2-14.

19. Сенсорное устройство бесконтактного детектирования состояния поверхности, такой как дорожная поверхность, содержащее

источник света для излучения света в направлении поверхности,

средство управления для приема и оценки принятых выходных данных от детекторов на основании величины диффузно отраженного и зеркально отраженного света,

отличающееся тем, что

устройство дополнительно содержит один или несколько элементов для детектирования состояния поверхности, выбранных из группы, содержащей

источник инфракрасного света для излучения света в диапазоне длин волн 930-970 нм в направлении поверхности, и детектор поглощения для приема отражения указанного излученного инфракрасного света и выдачи соответствующих выходных данных в устройство управления;

источник света для излучения света в направлении поверхности, причем путь света образует угол в пределах 15-70ш, предпочтительно в пределах 25-60ш с нормалью к поверхности, и детектор обратного отражения, выполненный с возможностью приема обратного отражения указанного излученного света на указанном пути и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления;

источник света для излучения полихроматического света в направлении поверхности и по меньшей мере два детектора областей, предпочтительно по меньшей мере три детектора областей, причем каждый из них выполнен с возможностью детектирования области длин волн указанного отраженного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления; и

датчик шума для приема шума от транспортного средства, движущегося по дороге, на котором размещено устройство, и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.

20. Сенсорное устройство бесконтактного детектирования состояния дорожной поверхности, причем сенсорное устройство содержит

источник света для излучения света в направлении поверхности;

отличающееся тем, что

сенсорное устройство дополнительно содержит

второй линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света между указанной поверхностью и одним из первого детектора и второго детектора, и

дополнительный источник света для излучения света в пределах области инфракрасных длин волн, сильно поглощаемых водой, в направлении поверхности, и детектор поглощения для приема отражения указанного излученного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.

21. Сенсорное устройство по п.20, в котором указанный дополнительный источник света излучает свет в диапазоне длин волн 930-970 нм.

22. Сенсорное устройство по п.20 или 21, в котором источник света выполнен с возможностью излучения света в направлении в пределах 20ш от нормали к поверхности.

23. Сенсорное устройство по любому из пп.20-22, которое дополнительно содержит технические признаки по любому из пп.2-7 и 10-14.

24. Устройство детектирования состояния дорожной поверхности для установки в транспортном средстве, содержащее

сенсорное устройство, имеющее источник излучения, направленного в сторону дорожной поверхности, и по меньшей мере один детектор для детектирования излучения, отраженного от дорожной поверхности, и обеспечения соответствующих выходных данных, и средство обработки данных для обработки выходных данных по меньшей мере из одного детектора для определения состояния поверхности дороги и обеспечения соответствующих выходных данных,

передающее средство для получения указанных выходных данных из сенсорного устройства и выполнения на основании этого беспроводной передачи данных состояния дорожной поверхности в приемник, внешний по отношению к транспортному средству,

отличающееся тем, что

устройство дополнительно содержит беспроводное принимающее средство, выполненное с возможностью приема радиопередач данных из передающих средств устройств, аналогичных указанному устройству, и

средство выдачи данных для получения входных данных из принимающего средства и представления на основании этого выходных данных, воспринимаемых водителем транспортного средства.

25. Устройство по п.24, содержащее

средство определения местоположения для генерации данных о местоположении для оценки текущего местоположения устройства,

причем передающее средство выполнено с возможностью передачи указанных данных о местоположении.

26. Устройство по п.24 или 25, в котором средство выдачи данных дополнительно выполнено с возможностью получения входных данных из сенсорного устройства и представления на основе этого выходных данных, воспринимаемых водителем транспортного средства.

27. Устройство детектирования состояния дорожной поверхности по любому из пп.24-26, в котором сенсорное устройство содержит признаки устройства по любому из пп.1-14.

28. Система содержащая

множество устройств согласно любому из пп.24-26 и 27, причем каждое установлено на отдельном транспортном средстве, и

множество стационарных средств детектирования для бесконтактного детектирования состояния дорожной поверхности и предоставления соответственных выходных данных в передающее средство, предназначенное для получения указанных выходных данных и выполнения на основании этого беспроводной передачи данных состояния дорожной поверхности в приемники указанных устройств.

29. Система по п.28, содержащая множество стационарных информационных компонентов, имеющих принимающее средство, выполненное с возможностью приема данных радиопередачи из устройств, установленных на транспортных средствах, а также стационарных средствах детектирования, и содержащее устройства визуальной связи, размещенные вдоль дорог для распространения информации в устройства транспортных средств на указанной дороге на основании указанных принятых данных состояния дорожной поверхности.

30. Устройство по любому одному из пп.1-14 или 19-27, предназначенное для установки на транспортном средстве и дополнительно содержащее средство промывания для периодического промывания источника излучения и по меньшей мере одного детектора.

31. Устройство по п.30, в котором указанное средство промывания соединено с системой омывателя ветрового стекла транспортного средства и работает параллельно с ней.

32. Устройство детектирования состояния дорожной поверхности, предназначенное для установки на транспортном средстве для бесконтактного детектирования состояния дорожной поверхности и обеспечения соответствующих выходных данных, содержащее источник излучения, направленного в сторону дорожной поверхности, и по меньшей мере один детектор для детектирования излучения, отраженного от дорожной поверхности, и обеспечения соответствующих выходных данных, отличающееся тем, что по меньшей мере один детектор средства содержит средство прерывания для обеспечения возможности временного прохода излучения в детектор в течение периода от 1/10 до 1/50000 с, предпочтительно от 1/50 до 1/10000 с.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:
Сенсорное устройство для бесконтактного детектирования состояния поверхности, такой как дорожная поверхность, причем сенсорное устройство содержит

источник света для излучения света в направлении поверхности;

отличающееся тем, что

источник света для излучения света в направлении поверхности;

отличающееся тем, что

сенсорное устройство дополнительно содержит

16. Применение по п.15, в котором сенсорное устройство установлено на транспортном средстве.

источник света для излучения света в направлении поверхности,

отличающееся тем, что

источник света для излучения света в направлении поверхности;

отличающееся тем, что

сенсорное устройство дополнительно содержит

отличающееся тем, что

25. Устройство по п.24, содержащее

причем передающее средство выполнено с возможностью передачи указанных данных о местоположении.

28. Система содержащая

008399
Настоящее изобретение относится к детектированию свойств или состояния поверхности, в частности к детектированию воды, снега и льда, и более конкретно относится к детектированию свойств или состояния поверхности дороги при помощи средства детектирования, установленного на индивидуальных транспортных средствах. Детектированное состояние согласно одному из аспектов настоящего изобретения передается из транспортного средства, предпочтительно вместе с данными о местоположении транспортного средства, для использования водителями других транспортных средств в качестве информации о состоянии дороги.
Уровень техники
Детекторы для определения состояния дорожной поверхности хорошо известны в данной области техники, включая стационарные детекторы, размещенные по сторонам и над поверхностью дорог, детекторы, размещенные под дорожной поверхностью, а также детекторы, размещенные на транспортных средствах.
Простой принцип бесконтактного измерения раскрыт в патенте США 4274091, Decker, в котором в сторону дорожной поверхности при помощи средства излучения света с дисковым прерывателем направляют набор световых импульсов и измеряют интенсивность отраженного света при помощи одного приемника. Амплитуда сигнала, измеренная приемником, указывает на наличие или отсутствие льда на дорожной поверхности.
Другой принцип раскрыт в патенте США 4690553, Fukamizu и др., в котором излучатель инфракрасного света направляет луч в сторону дорожной поверхности, а два приемника размещены с возможностью измерения зеркально отраженного света и рассеянно или диффузно отраженного света, соответственно. Отношение выходного сигнала из двух приемников предоставляет информацию о состоянии дорожной поверхности. Использование отражения инфракрасного света для измерения состояния дорожной поверхности также известно, например, из DE 2712199, ЕР 0005696 и DE 3023444.
Другие принципы включают использование акустических волн, например, как раскрыто в заявке на патент Японии JP 03-110408, Hiroshi и Masami. Использование микроволнового излучения раскрыто, например, в патенте США 5652522, Kates и Butler и в патенте США 3836846, Overall и deKoning, использование микроволнового излучения в комбинации с лучом лазерного излучения раскрыто, например, в заявке на патент Японии JP 06-307838, Takahary, использование множества диапазонов длин волн инфракрасного света раскрыто в патенте США 5218206 и в патенте США 5962853.
Все раскрытые и другие аналогичные принципы измерения могут быть использованы для устройства и системы настоящего изобретения. Каждая из различных схем расположения датчиков имеет свои недостатки. Датчики, размещенные по сторонам дороги и над дорожной поверхностью, должны размещаться примерно на 4,5 м выше дорожной поверхности для того, чтобы они могли пропускать все типы транспортных средств, а воздух между датчиком и дорожной поверхностью может быть загрязнен частицами, поднятыми с дорожной поверхности проходящими транспортными средствами, в частности, если дорожная поверхность сырая или покрыта коркой льда или снега, и, следовательно, в погодных условиях, при которых предупреждения о скользких условиях на дороге являются важными, надежность датчика является низкой. Датчики, встроенные в дорожную поверхность и измеряющие ее состояние снизу через прозрачную крышку, подвержены загрязнению верхней поверхности крышки и образованию царапин, что нарушает работу датчика. Датчики, установленные на транспортном средстве, выполняют измерения, располагаясь в непосредственной близости над дорожной поверхностью, но предоставляют информацию о состоянии дорожной поверхности только в месте нахождения транспортного средства, что часто бывает слишком поздно для принятия мер водителем транспортного средства, в частности, при меняющемся состоянии дорожной поверхности, и при погодных условиях, при которых только локальные области дорожной поверхности являются скользкими.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства определения состояния дорожной поверхности с высокой надежностью в релевантных погодных условиях и предоставление релевантных данных водителям транспортных средств до въезда в область, состояние которой определено.
Эта задача решается настоящим изобретением посредством оборудования транспортного средства сенсорным устройством дорожной поверхности для установки на транспортном средстве, содержащем средство детектирования для бесконтактного детектирования состояния поверхности дорожной поверхности и предоставления выходных данных, как описано выше, причем устройство дополнительно содержит передающее средство для приема указанных выходных данных из средства детектирования и выполнения беспроводной передачи основанных на этом данных о состоянии дорожной поверхности в приемник, внешний по отношению к транспортному средству, беспроводное средство приема, выполненное с возможностью приема радиопередачи данных из передающих средств устройств, аналогичных данному устройству, т.е. стационарных или размещенных на других транспортных средствах, и средство вывода данных для приема входных данных из принимающего средства и предоставления на основании этого выходных данных, воспринимаемых водителем транспортного средства.
При таком подходе может быть обеспечена система множества мобильных датчиков, которые размещены очень близко к части дорожной поверхности, по которой перемещаются транспортные средства,
- 1 -
008399
и, следовательно, они могут определять релевантное состояние дорожной поверхности из наиболее выгодного положения. Такие очень надежные данные передаются и принимаются таким образом, что система как целое содержит надежные данные для, по меньшей мере, части дорожной поверхности некоторой области и может распределять эти данные без необходимости в центральном стационарном модуле, как описано в ЕР 0720137, для обработки переданных данных и передачи результатов в отдельные модули в транспортных средствах.
Другая проблема известных датчиков состояния поверхности для установки, например, на транспортном средстве заключается в том, что они очень чувствительны к расстоянию между датчиком и поверхностью, поскольку свет, излучаемый в направлении поверхности, образует угол с нормалью к поверхности. Также в случае датчиков, детектирующих зеркально отраженный свет и рассеянный или диффузно отраженный свет, определенное вертикальное расстояние между детекторами двух типов отраженного света необходимо для обеспечения пространственного разделения между ними, и при этом сенсорное устройство не может быть выполнено компактным.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение сенсорного устройства, которое преодолевает вышеперечисленные известные проблемы и недостатки.
Это достигается при помощи сенсорного устройства согласно одному из аспектов настоящего изобретения, при котором оно реализовано таким образом, что факт того, что поляризованный свет, который является зеркально отраженным, сохраняет свою поляризацию, при этом поляризованный свет, который является диффузно отраженным, становится в значительной степени деполяризованным, может применяться для разделения двух типов отражения и, таким образом, обеспечения намного более компактного сенсорного устройства, в котором свет может излучаться под углом, близким к перпендикуляру к дорожной поверхности или параллельно ему.
Также, сенсорное устройство, основанное на детектировании зеркально отраженного света, а также диффузно отраженного света, страдает недостатком, заключающимся в том, что вода, а также лед усиливают зеркальное отражение, и распределение между двумя типами отражения является довольно неопределенным, и, таким образом, задачей настоящего изобретения также является обеспечение сенсорного устройства, в котором уменьшается указанная неопределенность. Это обеспечивается в аспекте настоящего изобретения, заключающемся в том, что такое устройство комбинируется с одним или несколькими другими измерительными устройствами, которые сами по себе являются простыми и не способны обеспечить надежные данные состояния поверхности, но которые в комбинации с устройством детектирования зеркально и диффузно отраженного света могут генерировать надежные данные о состоянии поверхности.
Другие преимущества настоящего изобретения, предпочтительные варианты осуществления и их модификации, а также соответствующие преимущества раскрыты ниже.
Раскрытие изобретения
Таким образом, настоящее изобретение относится в первом аспекте к устройству детектирования состояния дорожной поверхности для установки в транспортном средстве, содержащему сенсорное устройство, имеющее источник излучения, направленный в сторону дорожной поверхности и по меньшей мере один детектор для детектирования излучения, отраженного от дорожной поверхности, и обеспечивающий соответствующие выходные данные, и средство обработки данных для обработки выходных данных по меньшей мере из одного детектора для определения состояния поверхности дороги и обеспечения соответствующих выходных данных, передающее средство для приема указанных выходных данных из сенсорного устройства и выполнения беспроводной передачи основанных на этом данных о состоянии дорожной поверхности в приемник, внешний по отношению к транспортному средству, причем устройство дополнительно содержит беспроводное принимающее средство, выполненное с возможностью приема радиопередач данных из передающего средства устройства, аналогичного указанному устройству, и средство выдачи данных для приема входных данных из принимающего средства и представления на основании этого выходных данных, воспринимаемых водителем транспортного средства.
Как обсуждалось выше, излучение может быть акустическим или электромагнитным, или их комбинацией, предпочтительным является использование излучения в инфракрасной области, поскольку излучение и рассеяние в инфракрасной области, в частности, является чувствительным к присутствию частиц льда.
Другой предпочтительный вариант осуществления включает в себя множество приемников, таких как линейная или двумерная CCD (устройство с зарядовой связью) камера или другое устройство типа камеры, в котором выполняется анализ образца выходных данных из приемников.
Передатчик может быть радиопередатчиком любого типа, но предпочтительным является использование общедоступной беспроводной сети передачи данных, например, используемой для сотовых телефонов и для передачи данных, такой как GSM (глобальная система мобильной связи) или GPRS (система радиосвязи с пакетной передачей данных общего назначения).
Устройство совместно с устройствами в одном или нескольких транспортных средствах на одной и той же дороге или в одной и той же области или необязательное стационарное устройство формируют сеть для сбора и распределения данных состояния дорожной поверхности, причем качество выходных
- 2 -
008399
данных из сети будет улучшаться с каждым дополнительным участником. Также необходимо отметить, что сбор данных является непрерывным и что полезные данные собирают из транспортных средств, которые движутся медленно или стоят, что часто происходит в ситуации, когда дороги являются скользкими.
Предпочтительным является то, что транспортное средство содержит устройство определения местоположения для генерации данных местоположения для оценки текущего местоположения устройства, и что передающее средство выполнено с возможностью передачи указанных данных местоположения. Таким образом, объединение данных состояния дорожной поверхности и данных местоположения может быть выполнено сразу. Еще один способ использования данных о местоположении заключается в фильтрации данных из других устройств системы для получения данных для приема и отображения, релевантных для конкретного устройства. Такая фильтрация может происходить локально в самом устройстве, которое, например, принимает данные от всех аналогичных устройств, или фильтрация может осуществляться централизованно на основе данных о местоположении, принятых из устройств. Более того, также является предпочтительным генерация времени определения данных состояния дорожной поверхности и связывание его с указанными данными.
Средство определения положения может быть одним из нескольких различных известных средств определения местоположения, таких как средство для генерации указанных данных о местоположении на основании обмена данными с беспроводной сетью, сформированной множеством стационарных приемопередающих станций. Другое известное средство определения местоположения содержит средство оценки местоположения на основе спутниковых данных, такое как GPS (глобальная система позиционирования). В качестве альтернативы местоположение может определяться системой, внешней по отношению устройству, например, основанной на триангуляции из нескольких приемопередающих станций беспроводной сети передачи данных.
Переданные из устройства данные могут быть приняты и использованы множеством разных способов, которые обсуждались ранее. Однако предпочтительным является то, что устройство содержит беспроводное принимающее средство и средство вывода данных для приема входных данных из указанного принимающего средства и предоставления на основании этого выходных данных, воспринимаемых водителем транспортного средства. Принимающее средство может принимать данные из других аналогичных средств или из центрального стационарного передатчика, который принимает и передает данные из множества таких устройств. Другое преимущество, обеспечиваемое использованием беспроводного принимающего средства, заключается в том, что устройство и система могут быть использованы для передачи информации из, например, полицейских учреждений или дорожного управления для водителей транспортных средств, предпочтительно находящихся в конкретной области или движущихся в сторону конкретного участка дороги. Водитель также может принимать из сети релевантную информацию, даже если устройство транспортного средства вышло за пределы или слишком забито грязью для нормального функционирования.
Средство вывода данных может быть дополнительно выполнено с возможностью приема входных данных из средства детектирования и представления на основе этого выходных данных, воспринимаемых водителем транспортного средства.
Другая отличительная особенность устройства предпочтительно заключается в том, что передающее средство устройства выполнено с возможностью передачи рабочих данных транспортного средства, таких как указание на критическую неисправность, выходных данных из системы антиблокировочной тормозной системы (ABS) транспортного средства и/или выходных данных из акселерометра транспортного средства. Целью этого является предоставление другим водителям предупреждений о ситуациях, которые указывают на скользкие условия или чрезвычайные ситуации. Система распределения данных из ABS или аналогичных систем транспортного средства в другие транспортные средства раскрыта в заявке на патент Японии JP 2001-10704, Yukio и Hiroshi, причем раскрытая система и многие ее компоненты могут быть использованы в качестве дополнения к системе настоящего изобретения. Однако, поскольку система JP 2001-10704 предоставляет сигналы, только если колесо транспортного средства действительно проскальзывает относительно дорожной поверхности, это не может заменить систему настоящего изобретения, которая обеспечивает данные текущего состояния дорожной поверхности, независимо от проскальзывания колеса транспортного средства по поверхности, а также из транспортного средства, движущегося медленно или стоящего, что часто происходит при скользких дорожных условиях.
Помимо этого, настоящее изобретение относится к системе, содержащей множество устройств, как раскрыто выше, каждое из которых установлено на отдельном транспортном средстве.
Является предпочтительным то, что система содержит средство определения местоположения для определения местоположения каждого из указанных транспортных средств. Данные о местоположении могут быть получены из отдельных устройств или могут быть получены из центральной системы, например, с помощью триангуляции, основываясь на нескольких приемопередающих станциях беспроводной сети передачи данных. Триангуляция может быть выполнена устройствами в транспортных средствах или при помощи стационарной системы.
- 3 -
008399
Средство распределения принятых данных может предпочтительно содержать беспроводное средство передачи данных для передачи данных, например, в приемники транспортных средств и/или в приемники стационарных знаков, расположенных вдоль дорог.
Средство распределения принятых данных в одном из вариантов осуществления может быть выполнено с возможностью распределения ассоциированных данных местоположения вместе с данными состояния дорожной поверхности, связанных с ними, таким образом, чтобы фильтрация распределенных данных выполнялась на стороне приемника. Средство распределения принятых данных дополнительно или в качестве альтернативы может быть выполнено с возможностью распределения данных, предназначенных для принимающего средства отдельных устройств согласно данным о местоположении указанных отдельных устройств.
Система может дополнительно содержать стационарные средства детектирования, расположенные вдоль дорог для бесконтактного детектирования состояния дорожной поверхности и предоставления соответствующих выходных данных, причем выходные данные распределяют при помощи средств распределения аналогично принимаемым данным.
Средство распределения принятых данных содержит множество устройств визуальной связи, например знаки со средствами отображения, размещенные вдоль дорог, для распределения информации в устройства транспортных средств на указанных дорогах на основании принятых данных состояния дорожной поверхности.
Согласно второму аспекту настоящее изобретение относится к сенсорному устройству для бесконтактного детектирования состояния поверхности, такой как дорожная поверхность, причем система содержит
источник света для излучения света в направлении поверхности;
первый детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излучения при отражении от указанной поверхности и генерации первых выходных данных в соответствии с его интенсивностью;
второй детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излучения при отражении от указанной поверхности и генерации вторых выходных данных в соответствии с его интенсивностью, и
средство управления для приема и оценки принятых выходных сигналов из детекторов, на основании интенсивности диффузно отраженного и зеркально отраженного света, причем сенсорное устройство дополнительно содержит
первый линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света из источника света к указанной поверхности для поляризации излученного света, и
второй линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света между указанной поверхностью и одним из первого детектора и второго детектора.
Таким образом, используя факт, заключающийся в том, что поляризованный свет, который является зеркально отраженным, сохраняет свою поляризацию, в то время как поляризованный свет, который является диффузно отраженным, становится в значительной мере деполяризованным, разделяют два типа отражения и, таким образом, обеспечивают намного более компактное сенсорное устройство, в котором свет может излучаться под углом, близким к перпендикуляру к дорожной поверхности или параллельно ему. Свет может излучаться в направлении, по существу, перпендикулярном, т.е. в пределах 15-20° от нормали к поверхности, предпочтительно в пределах 10° от нормали к поверхности, например в пределах 6°, и пути отраженного света в детекторы могут быть настолько близко расположенными, насколько это требуется конкретным вариантом осуществления, и даже могут совпадать друг с другом, а также с путем излученного света. Следовательно, сенсорное устройство может быть очень компактным, что предоставляет возможность для более легкой установки, регулировки и обслуживания устройства на транспортном средстве. Помимо этого может быть уменьшена чувствительность сенсорного устройства в отношении изменения расстояния от устройства до дорожной поверхности.
В одном из вариантов осуществления направление поляризации второго фильтра параллельно направлению поляризации первого фильтра. Более конкретно, в одном из вариантов осуществления первый и второй фильтры могут быть одним и тем же фильтром, как показано ниже со ссылкой на чертежи. В таком варианте осуществления между первым поляризационным фильтром и источником света размещен расщепитель луча для отклонения части света, отраженного от поверхности, в указанный детектор. Однако второй фильтр может быть перпендикулярным к направлению поляризации первого фильтра таким образом, что детектор принимает зеркальное отражение плюс примерно половину диффузного отражения.
Помимо этого сенсорное устройство может содержать третий поляризационный фильтр, размещенный на пути света между указанной поверхностью и одним из первого детектора и второго детектора, причем направление поляризации первого фильтра является перпендикулярным к направлению поляризации первого и второго фильтра. В такой предпочтительной ситуации один детектор принимает зеркальное отражение плюс примерно половину диффузного отражения, в то время как другой детектор принимает только диффузное отражение.
В конкретном варианте осуществления пути излученного и отраженного света совпадают, и сен
- 4 -
008399
сорное устройство содержит первый расщепитель луча, размещенный на пути света от первого поляризационного фильтра к поверхности для отклонения по второму пути части света, отраженного от поверхности, включая зеркально отраженный свет, а также диффузно отраженный свет, и второй расщепитель луча, размещенный на втором пути для отклонения части света во втором пути в первый детектор и передачи части света во втором пути во второй детектор. Первый и второй расщепители луча должны быть, по существу, нечувствительными к поляризации света.
Преимущественно может быть использован эталонный источник света, который выполнен с возможностью излучения света, по существ, в направлении и по пути света от первого источника света, причем эталонный источник света излучает свет с длиной волны, например инфракрасный свет, на которой указанные поляризационные фильтры устройства по существу не действуют так, что детектирование света из эталонного источника света первым и вторым детектором может быть использовано для проверки системы.
Для усиления различия между зеркальным отражением от воды и льда сенсорное устройство может дополнительно содержать источник света для излучения света в диапазоне длин волн 930-970 нм в направлении поверхности и детектор поглощения для приема отражения указанного излученного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления. В указанном диапазоне длин волн поглощение инфракрасного света водой является высоким, в частности, в районе 950 нм, но не настолько высоким, как в районе 1450 нм. Однако стоимость оборудования для измерения поглощения в районе 950 нм составляет только часть стоимости оборудования для измерения поглощения в районе 1450 нм, а при использовании в комбинации с описанным сенсорным устройством надежность измерения поглощения в районе 950 нм является достаточной для получения надежных результатов состояния поверхности.
Кроме того, сенсорное устройство может быть объединено с устройством обратного отражения, содержащим источник света для излучения света в направлении поверхности, причем путь света имеет угол в пределах 15-70°, предпочтительно в пределах 25-60°, относительно нормали к поверхности, и детектор обратного отражения размещен для приема обратного отражения указанного излученного света в указанном пути и соответственно генерирует выходные данные в средство управления. Датчик обратного отражения используется для детектирования кристаллов льда на поверхности, т.е. в основном для детектирования наличия снега или гололеда.
В другом варианте осуществления сенсорное устройство может быть объединено с сенсорным устройством для цветового деления отраженного полихроматического света, содержащего источник полихроматического видимого света, такого как белый свет, и два или предпочтительно три детектора для детектирования интенсивности света в различных областях длин волн, отраженного света, предпочтительно в красной, зеленой и синей областях, и предоставления выходных данных в средство управления. Результаты могут быть использованы для верификации измерений зеркально и диффузно отраженного света, а также могут быть использованы для корректировки таких измерений, в соответствии с особенностями поверхности, которые определены посредством цветового деления, например сформирована ли поверхность из бетона или асфальта, окрашена и т.д. Каждая из областей длин волн предпочтительно содержит область в пределах видимой области длин волн.
В другом варианте осуществления сенсорное устройство может быть объединено с датчиком шума для приема шума от транспортного средства, движущегося вдоль дороги, и предоставления соответствующих выходных данных в средство управления. Анализ шума, принятого, например, при помощи микрофона, выполняется средством управления, причем пример того, как может проводиться такой анализ, раскрыт в патенте США № 5852243, Chang и др.
Сенсорное устройство дорожной поверхности согласно первому аспекту настоящего изобретения может иметь сенсорное устройство согласно второму аспекту настоящего изобретения.
Настоящее изобретение дополнительно относится к средству детектирования дорожной поверхности, предназначенному для установки на транспортном средстве для бесконтактного детектирования состояния дорожной поверхности и предоставления соответствующих выходных данных, содержащему передатчик излучения в направлении дорожной поверхности и по меньшей мере один приемник для приема излучения, возвращающегося от поверхности, и предоставления соответствующих выходных данных, причем средство детектирования содержит средство промывания для передатчика и по меньшей мере одного приемника для их периодического промывания. Такое средство детектирования может быть использовано с устройством и системой, раскрытыми ранее. Задачей средства промывания является улучшение надежности детектирования путем удаления грязи, которая препятствует работе передатчика и приемника в оптимальном визуальном контакте с дорожной поверхностью. Средство промывания может быть активировано устройством наблюдения, которое наблюдает за работой средства детектирования. В частности, предпочтительным является то, что указанное средство промывания соединено и работает параллельно с системой промывания ветрового стекла транспортного средства. Таким образом, водитель транспортного средства работает в качестве устройства наблюдения, поскольку ветровое стекло загрязняется примерно с той же скоростью и в тех же условиях, которые соответствуют условиям, в которых находится средство детектирования.
Для достоверности и надежности устройства является важным то, что выдача данных выполняется,
- 5 -
008399
по существу, постоянно, и устройство предпочтительно содержит схему самоконтроля, которая обеспечивает выходной сигнал "НЕИСПРАВНОСТЬ", если устройство не работает соответствующим образом. Указанный сигнал может быть использован для управления работой отдельного средства промывания для периодического промывания передатчика и по меньшей мере одного приемника.
Помимо этого настоящее изобретение относится к средству детектирования дорожной поверхности, предназначенному для установки на транспортном средстве для бесконтактного детектирования состояния дорожной поверхности и предоставления соответствующих выходных данных, содержащему передатчик излучения, направленного в сторону дорожной поверхности, и по меньшей мере один приемник для приема излучения, возвращающегося от дорожной поверхности, и предоставления соответствующих выходных данных, причем по меньшей мере один приемник средства детектирования содержит средство прерывания для обеспечения возможности временного прохода излучения в приемник в течение периода 1/10-1/50000 с, предпочтительно 1/50-1/10000 с. Такое средство детектирования может быть использовано с устройством, системой и средством детектирования, раскрытыми ранее. Цель предоставления приемника со средством прерывания заключается в усилении контрастности отражения и/или рассеяния, принимаемого от дороги при движении транспортного средства на высокой скорости. Аналогичное усиление контрастности не достигается при помощи пульсирующей работы передатчика излучения, известной в данной области техники.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставляется сенсорное устройство, такое как устройство настоящего изобретения, раскрытое ранее, для бесконтактного детектирования состояния поверхности, такой как дорожная поверхность, причем система содержит
источник света для излучения света в направлении поверхности,
первый детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при его отражении от указанной поверхности и генерации первых выходных данных в соответствии с его интенсивностью,
второй детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при его отражении от указанной поверхности и генерации вторых выходных данных в соответствии с его интенсивностью, и
средство управления для приема и оценки принятых выходных данных от детекторов на основании интенсивности диффузно отраженного и зеркально отраженного света, причем устройство дополнительно содержит один или несколько элементов для детектирования состояния поверхности, выбранных из группы, содержащей
источник инфракрасного света для излучения света в диапазоне длин волн 930-970 нм в направлении поверхности и детектор поглощения для приема отражения указанного излученного инфракрасного света и выдачи соответствующих выходных данных в устройство управления,
источник света для излучения света в направлении поверхности, причем путь света образует угол в пределах 15-70°, предпочтительно в пределах 25-60° с нормалью к поверхности, и
детектор обратного отражения, выполненный с возможностью приема обратного отражения указанного излученного света по указанному пути и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления,
источник света для излучения полихроматического света в направлении поверхности, и детекторы по меньшей мере двух областей, предпочтительно детекторы по меньшей мере трех областей, выполненные с возможностью детектирования каждой области длин волн отражения указанного излученного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления, и
датчик шума для приема шума от транспортного средства, на котором размещено указанное устройство, движущегося вдоль дороги, и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты совместно с прилагаемыми чертежами с целью иллюстрации настоящего изобретения без ограничения объема настоящего изобретения.
Фиг. 1 представляет собой блок-схему системы с устройством в транспортном средстве и центральной стационарной частью;
на фиг. 2 показано средство промывки;
на фиг. 3 - первая конфигурация сенсорного устройства согласно настоящему изобретению;
на фиг. 4 - вторая конфигурация сенсорного устройства согласно настоящему изобретению;
на фиг. 5 - третья конфигурация сенсорного устройства согласно настоящему изобретению;
на фиг. 6 - четвертая конфигурация сенсорного устройства согласно настоящему изобретению;
на фиг. 7 - датчик обратного отражения согласно аспекту настоящего изобретения и
на фиг. 8 - сенсорное устройство с цветовым разделением согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Система, показанная на фиг. 1, содержит устройство 1 для установки в транспортном средстве, содержащее стандартное устройство 2 GPS, используемое, например, в навигационной системе, модуль 3 отображения, который также может использоваться для других целей, например для навигационной сис
- 6 -
008399
темы, радиоприемник 4 для приема ТМС и стандартное сенсорное устройство 5, соединенное с устройством 2 GPS и модулем 3 отображения через беспроводное соединение 6 обмена данными Bluetooth. Стандартное сенсорное устройство 5 также может использоваться в стационарных придорожных измерительных станциях 5. Радиопередатчик 7 стандартного сенсорного устройства 5 производит передачу данных состояния дорожной поверхности, полученных из средства 8 детектирования дорожной поверхности, из устройства 2 GPS и других возможных источников 9, таких как ABS, в стационарную часть 10 системы, а также с аналогичными устройствами 1, установленными на других транспортных средствах, посредством передачи данных в виде пакетов данных по общему каналу связи. Непосредственный взаимный обмен данными между аналогичными устройствами 1 обычно может быть ограничен по расстоянию, но данные, наиболее интересные для водителя данного транспортного средства, обычно представляют собой данные, полученные соседними транспортными средствами, и в одном упрощенном варианте осуществления системы стационарная часть 10 не устанавливается, причем взаимный обмен данными между устройствами 1 осуществляется только посредством непосредственного обмена данными, а не через стационарную часть 10.
Стационарная часть 10 включает в себя центральный модуль 11, который принимает данные из устройств 1 в транспортных средствах, из стационарных устройств 5 и из различных источников 12, таких как департамент полиции и метеорологический институт, предоставляющий прогноз погоды. Данные распределяют по множеству пользователей 13, таких как придорожные знаки, радиоприемники 4 в транспортных средствах, домашние страницы в Интернет и т. п.
Могут быть использованы альтернативные варианты различных частей системы, описанные ранее. Устройство 2 GPS может быть заменено системой оценки местоположения на основе радиопередатчика 7 и триангуляции из множества приемопередающих станций, формирующих систему обмена данными, с которыми связан радиопередатчик 7. Триангуляция может быть выполнена устройством 1 или стационарной частью 10 системы. Другой альтернативный вариант оценки местоположения заключается в осуществлении радиосвязи ближнего действия между устройством 1 и множеством стационарных станций, расположенных по обочинам дорог, например знаков, для предоставления водителям проходящих транспортных средств предупреждения о наличии льда на дорожной поверхности впереди. Связь ближнего действия может быть использована для обмена данными состояния дорожной поверхности со стационарной системой и одновременно для обеспечения информации о местоположении транспортного средства при получении данных.
Устройство 4 радиосвязи, которое используется для получения данных о состоянии дорожной поверхности из стационарной части 10 системы, может быть заменено радиоприемником, например мобильным телефоном, который постоянно принимает данные о состоянии дороги, передаваемые либо другими устройствами других транспортных средств, либо стационарной системой, и фильтрует данные, основываясь на данных о местоположении, включенных в принятые данные, и данных о местоположении транспортного средства, принятых из системы оценки местоположения устройства. В качестве альтернативы, данные состояния дорожной поверхности могут быть отфильтрованы в стационарной части 10 системы, основываясь на данных о местоположении транспортного средства, принятых из устройства 1, и в устройство 1 передаются только релевантные данные состояния дорожной поверхности с уникальным идентификатором пользователя, причем приемник фильтрует принятые данные на основе идентификатора пользователя, включенного в принятые данные. Затем принятые релевантные данные представляют водителю, предпочтительно посредством модуля 3 отображения и/или аудиосигнала в случае, если существует необходимость предупреждения водителя о состоянии дороги.
На фиг. 2 соответственно показано средство 8 детектирования дорожной поверхности, установленное на транспортном средстве для бесконтактного детектирования состояния дорожной поверхности и предоставления выходных данных. Средство 8 детектирования содержит передатчик излучения, направленного в сторону дорожной поверхности, и по меньшей мере один приемник для приема излучения, возвращающегося от дорожной поверхности, и предоставления соответствующих выходных данных. Средство 8 детектирования содержит средство 14 промывания для передатчика и по меньшей мере для одного приемника для периодического его промывания, содержащее Y-отвод 15 в трубе 16, соединяющей насос системы омывателя ветрового стекла транспортного средства и сопла для распределения чистящей жидкости по ветровому стеклу. Вторая труба 17 направляет часть этой жидкости в сопло 18, которое промывает средство 8 детектирования каждый раз, когда водитель транспортного средства приводит в действие систему омывателя ветрового стекла.
Различные варианты осуществления сенсорного устройства согласно настоящему изобретению показаны на фиг. 3-6. Все они содержат источник 19 света, который излучает свет в видимой области в направлении поверхности 20, в частности, поверхности дороги, и два детектора 21, 22 для детектирования отражения излученного света от поверхности 20 и предоставления соответствующих выходных данных в модуль 23 управления, линейный поляризационный фильтр 24, расположенный между источником 19 света и поверхностью 20 таким образом, что свет, который падает на поверхность 20, поляризуется, и линейный поляризационный фильтр 25, расположенный перед одним из детекторов 21, 22 таким образом, что изменение выходных данных из детекторов 21, 22 связано с изменением интенсивности зер
- 7 -
008399
кально отраженного света и диффузно отраженного света от поверхности 20, поскольку зеркально отраженный свет сохраняет свою исходную поляризацию, тогда как диффузно отраженный свет становится, по существу, деполяризованным. Таким образом, источник 19 света и детекторы 21, 22 могут быть расположены очень близко друг к другу, и угол между входящим и отраженным светом обычно находится в пределах 0-15°, а угол между входящим светом и нормалью к поверхности обычно может находиться в пределах 0-6°. Углы на чертежах увеличены для более ясной иллюстрации принципов. Таким образом, датчик является не чувствительным к вертикальному расстоянию между датчиком и дорожной поверхностью 20, следовательно, один и тот же датчик может быть установлен в транспортных средствах разного типа, при этом качество выходных данных не будет ухудшаться за счет изменения в вертикальном расстоянии во время работы транспортного средства.
Сенсорное устройство, показанное на фиг. 3, имеет очень простую конфигурацию, в которой источник 19 света и два детектора 21, 22 установлены бок о бок таким образом, что свет для каждого из трех указанных элементов следует по отдельному пути. Однако из-за небольших углов между путями два детектора 21, 22 будут подвергаться воздействию, по существу, зеркально отраженного света и диффуз-но отраженного света одинаковой интенсивности. Линейный поляризационный фильтр 25 расположен на пути отраженного света в один из детекторов 21, причем фильтр 25 имеет направление поляризации, перпендикулярное направлению поляризации фильтра 24, расположенного перед источником 19 света таким образом, что детектор 21 будет принимать диффузно отраженный свет и выдавать соответствующие выходные данные в средство 23 управления в то время как другой детектор 22 будет принимать зеркально отраженный свет, а также диффузно отраженный свет и выдавать соответствующие выходные данные в средство 23 управления. Разница между двумя указанными выходными данными будет представлять собой измерение интенсивности зеркально отраженного света. Конфигурация может быть улучшена другим линейным поляризационным фильтром 26, размещенным перед другим детектором 22, с направлением поляризации, параллельным направлению поляризации фильтра 24 перед источником 19 света, как показано на фиг. 4. Таким образом, другой детектор 22 будет принимать зеркально отраженный свет плюс только примерно половину диффузно отраженного света и соответственно генерировать выходные данные в устройство 23 управления. Таким образом, изменение амплитуды выходных данных из другого детектора 22 вследствие наличия зеркального отражения будет усилено, что улучшит отношение сигнал-к-шуму устройства.
В варианте осуществления сенсорного устройства, показанном на фиг. 4, конфигурация улучшена наличием двух дополнительных отличительных особенностей, а именно, источника 27 инфракрасного света, используемого в качестве эталонного света для верификации функционирования системы, и микрофона 28 для приема шума от транспортного средства, движущегося по дороге, и предоставления соответствующих выходных данных в средство управления. Обе особенности могут быть реализованы либо по отдельности, либо в комбинации, в каждом из показанных вариантов осуществления настоящего изобретения, а также в других его вариантах осуществления. Источник 27 инфракрасного эталонного света установлен для излучения света, по существу, вдоль пути первого источника 19 света при помощи расщепителя 29 луча, размещенного на этом пути. Поляризационные фильтры 24, 25, 26 по существу не влияют на инфракрасный свет так, что детектирование света из источника эталонного света первым и вторым детектором может быть использовано для верификации функционирования системы, корректировки уменьшенной передачи света, например, вследствие загрязнения линз или прозрачных покрытий и т. п. В предпочтительном варианте осуществления источник 27 инфракрасного эталонного света излучает в диапазоне длин волн 930-970 нм, в котором находится одна из областей длин волн, в которой вода поглощает излучение, и источник 27 света может быть использован для спектроскопического измерения наличия жидкой воды на поверхности, что в комбинации с измерением диффузно и зеркально отраженного света может дать точную оценку состояния поверхности дороги. Путем измерения изменений в интенсивности такого эталонного света посредством детекторов 21, 22 с отключенным первым источником 19 света, может быть выполнено детектирование наличия воды на дорожной поверхности, и, таким образом, средство 23 управления может различать зеркальное отражение от воды и ото льда, который в гораздо меньшей степени поглощает инфракрасный свет.
Анализ шума, принятого микрофоном 28, осуществляется средством 23 управления, и пример того, как может проводиться такой анализ, раскрыт в патенте США № 5852243, Chang и др. Этот анализ используется аналогично как дополнение к измерению диффузно и зеркально отраженного света для установления различия между наличием льда или воды на дорожной поверхности.
На фиг. 5 показана другая конфигурация сенсорного устройства, в которой только один линейный поляризационный фильтр 24, 25 используется для света, излучаемого источником 19 света в направлении одного из детекторов 22. Источник 19 света направлен перпендикулярно в направлении к поверхности 20, и расщепитель 29 луча размещен на пути отраженного света в направлении детектора 22, который в такой конфигурации является идентичным пути света из источника 19 света в направлении поверхности 20. На фиг. 6 добавлен другой расщепитель 30 луча для разделения света от первого расщепителя 29 луча для двух детекторов 21, 22 с тем, чтобы весь свет в сенсорное устройство и из него мог быть пропущен через небольшое отверстие или тонкую трубку, которую легко поддерживать чистой, и можно было по
- 8 -
008399
существу полностью исключить чувствительность к расстоянию между сенсорным устройством и поверхностью 20.
Два других устройства, которые могут быть использованы как дополнение к измерению диффузно и зеркально отраженного света для установления различия между наличием льда или воды на дорожной поверхности, показаны на фиг. 7 и 8.
На фиг. 7 показан датчик обратного отражения, содержащий источник 31 света, который излучает свет под углом 45° в направлении поверхности, и детектор 32, выполненный с возможностью приема обратно отраженного света при помощи расщепителя 33 луча и предоставления соответствующих выходных данных в средство управления. Датчик обратного отражения используется для детектирования кристаллов льда на поверхности, т.е., в основном для обнаружения наличия снега или гололеда.
На фиг. 8 показано сенсорное устройство с цветовым разделением отраженного полихроматического света, содержащее источник 34 полихроматического видимого, например белого, света, и три детектора 35, 36, 37 для детектирования интенсивности света соответственно в красной, зеленой и синей областях отраженного света, и предоставления выходных данных в средство 23 управления. Результаты могут быть использованы для верификации измерений диффузно и зеркально отраженного света, а также могут быть использованы для корректировки этих измерений, связанных с особенностями поверхности, детектирование которых выполняют при помощи цветового разделения, например сделана ли поверхность из бетона или асфальта, окрашена ли и т.п.
Все варианты осуществления показаны на чертежах, и для специалистов в данной области техники будет очевидно добавление конструктивных деталей, прозрачного покрытия оптики и т. п.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Сенсорное устройство для бесконтактного детектирования состояния поверхности, такой как дорожная поверхность, причем сенсорное устройство содержит
источник света для излучения света в направлении поверхности;
первый детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при отражении от указанной поверхности и генерации первых выходных данных в соответствии с его интенсивностью;
второй детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при отражении от указанной поверхности и генерации вторых выходных данных в соответствии с его интенсивностью, и
средство управления для приема и оценки принятых выходных данных из детекторов, на основании интенсивности диффузно отраженного и зеркально отраженного света, отличающееся тем, что
сенсорное устройство включает в себя средство обработки данных для детектирования присутствия снега, льда или воды, основываясь на выходных данных указанных первого и второго детекторов, причем сенсорное устройство дополнительно содержит
первый линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света из источника света к поверхности для поляризации излученного света, и
второй линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света между указанной поверхностью и одним из первого детектора и второго детектора.
2. Сенсорное устройство по п.1, в котором источник света установлен для излучения света в направлении в пределах 10°, предпочтительно в пределах 6° от нормали к поверхности.
3. Сенсорное устройство по п.1 или 2, в котором направление поляризации второго фильтра является параллельным с направлением поляризации первого фильтра.
4. Сенсорное устройство по п.3, содержащее третий поляризационный фильтр, размещенный на пути света между указанной поверхностью и другим одним из первого и второго детектора, причем направление поляризации третьего фильтра является перпендикулярным к направлению поляризации первого и второго фильтра.
5. Сенсорное устройство по п.3 или 4, в котором первый и второй фильтр сформированы одним линейным поляризационным фильтром, причем между первым поляризационным фильтром и источником света размещен расщепитель луча для отклонения части отраженного от поверхности света в указанный детектор.
6. Сенсорное устройство по любому из пп.1, 2 или 4, дополнительно содержащее первый расщепитель луча, расположенный на пути света от первого линейного поляризационного фильтра к поверхности для отклонения части света, отраженного от поверхности по второму пути, и второй расщепитель луча, расположенный на втором пути для отклонения части света на втором пути в первый детектор и передачи части света на втором пути во второй детектор.
7. Сенсорное устройство по любому из пп.1-6, содержащее эталонный источник света, который выполнен с возможностью излучения света по существу в направлении и по пути, совпадающими с таковыми для первого источника света, причем эталонный источник света излучает свет с длиной волны, на
- 9 -
008399
которой указанные поляризационные фильтры устройства по существу не имеют эффекта, так что детектирование света из эталонного источника света первым и вторым детектором может быть использовано для верификации системы.
8. Сенсорное устройство по любому из пп.1-8, содержащее дополнительный источник света для излучения света в пределах области сильно поглощаемых водой инфракрасных длин волн в направлении поверхности и детектор поглощения для приема отражения указанного излученного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.
9. Сенсорное устройство по п.8, в котором дополнительный источник света излучает свет в пределах диапазона длин волн 930-979 нм.
10. Сенсорное устройство по любому из пп.1-9, дополнительно содержащее источник света для излучения света в направлении поверхности, причем путь света образует угол в пределах 15-70°, предпочтительно в пределах 25-60°, от нормали к поверхности, и детектор обратного отражения, размещенный для приема обратного отражения указанного излученного света на указанном пути и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.
11. Сенсорное устройство по любому из пп.1-10, дополнительно содержащее источник света для излучения полихроматического света в направлении к поверхности и по меньшей мере два детектора области, причем каждый из них выполнен с возможностью детектирования области длин волн отражения указанного излученного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.
12. Сенсорное устройство по п.11, содержащее по меньшей мере три указанных детектора области, причем каждый из них выполнен с возможностью детектирования области длин волн отражения указанного излученного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.
13. Сенсорное устройство по п.11 или 12, в котором каждая из указанных областей длин волн содержит область в пределах области видимых длин волн.
14. Сенсорное устройство по любому из пп.1-13 для установки в транспортном средстве, дополнительно содержащее датчик шума для приема шума от транспортного средства, движущегося по дороге, и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.
15. Применение сенсорного устройства для бесконтактного детектирования наличия воды, снега и льда на поверхности, причем сенсорное устройство содержит
источник света для излучения света в направлении поверхности;
первый детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при отражении от указанной поверхности и генерации первых выходных данных в соответствии с его интенсивностью;
второй детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при отражении от указанной поверхности и генерации вторых выходных данных в соответствии с его интенсивностью, и
средство управления для приема и оценки принятых выходных данных из детекторов на основании интенсивности диффузно отраженного и зеркально отраженного света, отличающееся тем, что
сенсорное устройство дополнительно содержит
первый линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света из источника света к поверхности для поляризации излученного света, и
второй линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света между указанной поверхностью и одним из первого детектора и второго детектора.
16. Применение по п.15, в котором сенсорное устройство установлено на транспортном средстве.
17. Применение по п.15 или 16, в котором источник света выполнен с возможностью излучения света в направлении в пределах 20° от нормали к поверхности.
18. Применение по любому из пп.15-17, в котором сенсорное устройство дополнительно содержит технические признаки по любому из пп.2-14.
19. Сенсорное устройство бесконтактного детектирования состояния поверхности, такой как дорожная поверхность, содержащее
источник света для излучения света в направлении поверхности,
первый детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при отражении от указанной поверхности и генерации первых выходных данных в соответствии с его интенсивностью,
второй детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при отражении от указанной поверхности и генерации вторых выходных данных в соответствии с его интенсивностью, и
средство управления для приема и оценки принятых выходных данных от детекторов на основании величины диффузно отраженного и зеркально отраженного света, отличающееся тем, что
устройство дополнительно содержит один или несколько элементов для детектирования состояния поверхности, выбранных из группы, содержащей
- 10 -
008399
источник инфракрасного света для излучения света в диапазоне длин волн 930-970 нм в направлении поверхности, и детектор поглощения для приема отражения указанного излученного инфракрасного света и выдачи соответствующих выходных данных в устройство управления;
источник света для излучения света в направлении поверхности, причем путь света образует угол в пределах 15-70°, предпочтительно в пределах 25-60° с нормалью к поверхности, и детектор обратного отражения, выполненный с возможностью приема обратного отражения указанного излученного света на указанном пути и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления;
источник света для излучения полихроматического света в направлении поверхности и по меньшей мере два детектора областей, предпочтительно по меньшей мере три детектора областей, причем каждый из них выполнен с возможностью детектирования области длин волн указанного отраженного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления; и
датчик шума для приема шума от транспортного средства, движущегося по дороге, на котором размещено устройство, и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.
20. Сенсорное устройство бесконтактного детектирования состояния дорожной поверхности, причем сенсорное устройство содержит
источник света для излучения света в направлении поверхности;
первый детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при отражении от указанной поверхности и генерации первых выходных данных в соответствии с его интенсивностью;
второй детектор, выполненный с возможностью приема части указанного излученного света при отражении от указанной поверхности и генерации вторых выходных данных в соответствии с его интенсивностью, и
средство управления для приема и оценки принятых выходных данных из детекторов на основании интенсивности диффузно отраженного и зеркально отраженного света, отличающееся тем, что
сенсорное устройство дополнительно содержит
первый линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света из источника света к поверхности для поляризации излученного света, и
второй линейный поляризационный фильтр, размещенный на пути света между указанной поверхностью и одним из первого детектора и второго детектора, и
дополнительный источник света для излучения света в пределах области инфракрасных длин волн, сильно поглощаемых водой, в направлении поверхности, и детектор поглощения для приема отражения указанного излученного света и выдачи соответствующих выходных данных в средство управления.
21. Сенсорное устройство по п.20, в котором указанный дополнительный источник света излучает свет в диапазоне длин волн 930-970 нм.
22. Сенсорное устройство по п.20 или 21, в котором источник света выполнен с возможностью излучения света в направлении в пределах 20° от нормали к поверхности.
23. Сенсорное устройство по любому из пп.20-22, которое дополнительно содержит технические признаки по любому из пп.2-7 и 10-14.
24. Устройство детектирования состояния дорожной поверхности для установки в транспортном средстве, содержащее
сенсорное устройство, имеющее источник излучения, направленного в сторону дорожной поверхности, и по меньшей мере один детектор для детектирования излучения, отраженного от дорожной поверхности, и обеспечения соответствующих выходных данных, и средство обработки данных для обработки выходных данных по меньшей мере из одного детектора для определения состояния поверхности дороги и обеспечения соответствующих выходных данных,
передающее средство для получения указанных выходных данных из сенсорного устройства и выполнения на основании этого беспроводной передачи данных состояния дорожной поверхности в приемник, внешний по отношению к транспортному средству,
отличающееся тем, что
устройство дополнительно содержит беспроводное принимающее средство, выполненное с возможностью приема радиопередач данных из передающих средств устройств, аналогичных указанному устройству, и
средство выдачи данных для получения входных данных из принимающего средства и представления на основании этого выходных данных, воспринимаемых водителем транспортного средства.
25. Устройство по п.24, содержащее
средство определения местоположения для генерации данных о местоположении для оценки текущего местоположения устройства,
причем передающее средство выполнено с возможностью передачи указанных данных о местоположении.
26. Устройство по п.24 или 25, в котором средство выдачи данных дополнительно выполнено с возможностью получения входных данных из сенсорного устройства и представления на основе этого
- 11 -
008399
выходных данных, воспринимаемых водителем транспортного средства.
27. Устройство детектирования состояния дорожной поверхности по любому из пп.24-26, в котором сенсорное устройство содержит признаки устройства по любому из пп.1-14.
28. Система содержащая
множество устройств согласно любому из пп.24-26 и 27, причем каждое установлено на отдельном транспортном средстве, и
множество стационарных средств детектирования для бесконтактного детектирования состояния дорожной поверхности и предоставления соответственных выходных данных в передающее средство, предназначенное для получения указанных выходных данных и выполнения на основании этого беспроводной передачи данных состояния дорожной поверхности в приемники указанных устройств.
29. Система по п.28, содержащая множество стационарных информационных компонентов, имеющих принимающее средство, выполненное с возможностью приема данных радиопередачи из устройств, установленных на транспортных средствах, а также стационарных средствах детектирования, и содержащее устройства визуальной связи, размещенные вдоль дорог для распространения информации в устройства транспортных средств на указанной дороге на основании указанных принятых данных состояния дорожной поверхности.
30. Устройство по любому одному из пп.1-14 или 19-27, предназначенное для установки на транспортном средстве и дополнительно содержащее средство промывания для периодического промывания источника излучения и по меньшей мере одного детектора.
31. Устройство по п.30, в котором указанное средство промывания соединено с системой омывателя ветрового стекла транспортного средства и работает параллельно с ней.
32. Устройство детектирования состояния дорожной поверхности, предназначенное для установки на транспортном средстве для бесконтактного детектирования состояния дорожной поверхности и обеспечения соответствующих выходных данных, содержащее источник излучения, направленного в сторону дорожной поверхности, и по меньшей мере один детектор для детектирования излучения, отраженного от дорожной поверхности, и обеспечения соответствующих выходных данных, отличающееся тем, что по меньшей мере один детектор средства содержит средство прерывания для обеспечения возможности временного прохода излучения в детектор в течение периода от 1/10 до 1/50000 с, предпочтительно от 1/50 до 1/10000 с.
у - ^Сотовый телефон *
Фиг. 1
- 12 -
008399
2/5
Фиг. 4
- 13 -
008399
- 14 -
008399
Фиг. 8
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
- 15 -