Selbst die kompetentesten Autofahrer sind bei Nässe einem erhöhten Aquaplaning-Risiko ausgesetzt, und die Landung eines Flugzeugs auf einer vereisten Landebahn kann Hunderte von Menschenleben in Gefahr bringen. Die Hauptursache vieler Unfälle ist eine plötzliche Änderung des Reibungswiderstands. Die Meteorologie ermöglicht ziemlich genaue, wenn auch nicht völlig unfehlbare Wettervorhersagen. So sind wir ganz gut in der Lage, einen Tag am Strand zu planen, und können einschätzen, ob wir für alle Fälle einen warmen Pullover einpacken sollten und wann wir uns lieber ins Strandcafé setzen sollten, um dem Regen zu entgehen.
SWIR-LEDs besitzen die einzigartige Fähigkeit, die verschiedenen Aggregatzustände von Wasser durch den Unterschied im Absorptionsverhältnis zwischen 1400 nm und 1600 nm zu erkennen. Da Eis mehr SWIR-Strahlung absorbiert als Wasser, können Straßenzustandssysteme Zustände wahrnehmen, die visuell nur schwer zu erkennen sind, z. B. Klar- oder Glatteis.
Wenn die daraus resultierenden Daten in eine Analysesoftware eingespeist werden, ist es sogar möglich, das potenzielle Risiko von Schleudern und Aquaplaning vorherzusagen. Vom Standpunkt der allgemeinen Instandhaltung aus können diese Systeme jedoch kommunale „Smart City“-Protokolle auslösen, die den Einsatz von Streufahrzeugen, die Enteisung und ein effektives Verkehrsmanagement regeln.
Wie werden die SWIR-LEDs von Ushio bei der Erfassung des Straßenzustands eingesetzt?
Mehrere SWIR-Wellenlängen werden von LEDs auf die Fahrbahnoberfläche aufgestrahlt, wobei die Reflexionsintensität der einzelnen Wellenlängen von Photodetektoren gemessen wird. Die Photodetektoren können in dasselbe Ushio Epitex Package wie die LEDs integriert werden oder unweit davon in einem eigenen Package untergebracht werden. Die wichtigsten Wellenlängen für diese Anwendung liegen innerhalb der Absorptionsbanden von Wasser und Eis, etwa bei 1450 nm und 1500 nm.
Sowohl 1450 nm als auch 1500 nm werden von flüssigem Wasser absorbiert, wobei 1450 nm einen höheren Absorptionsgrad aufweist. Im Falle von Eis hingegen werden sowohl 1450 nm als auch 1500 nm absorbiert, wobei hier wiederum die Wellenlänge von 1500 nm stärker absorbiert wird. Anhand des Verhältnisses zwischen den verschiedenen Absorptionsgraden lässt sich feststellen, ob es sich bei dem Zielobjekt um Wasser oder Eis handelt.
Eine dritte Wellenlänge, die weder von Wasser noch von Eis absorbiert wird (z. B. 1100 nm), wird als Bezugsgröße für die von der Straße selbst reflektierte Lichtmenge benötigt.
Anhand der relativen Intensität des reflektierten Lichts lässt sich der Zustand der Fahrbahnoberfläche genau bestimmen. Um die Intensität jeder Wellenlänge zu messen, werden mehrere Ushio Epitex Photodetektoren mit wellenlängenspezifischen Bandpassfiltern ausgestattet.
Alternativ kann auch ein einziger Photodetektor verwendet werden, allerdings nur, wenn die einzelnen Wellenlängen nicht gleichzeitig, sondern nacheinander emittiert werden. Anhand des zeitlichen Ablaufs der Beleuchtungssequenz kann dann ermittelt werden, welche Wellenlänge in jedem Sensorbild reflektiert wird.
Nach erfolgreicher Datenerfassung werden die empfangenen Informationen mit einem Algorithmus verarbeitet, um den Zustand der Fahrbahnoberfläche zu bestimmen.
Kontaktieren Sie Ushio über Lösungen zur Erfassung des Straßenzustands
Wenn Sie eine Anfrage bezüglich der Eignung der SWIR-LEDs von Ushio für Ihre Anwendungen zur Erfassung des Straßenzustands stellen möchten, wenden Sie sich bitte über den folgenden Link an die regionalen Experten von Ushio:
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