路面黑冰对交通安全具有极大的危害,然而有关黑冰探测的研究却很少。目前,国内高速公路上使用的实时气象采集设备基本以国外产品为主,且没有黑冰状态识别这一功能。针对这一现状,为适应公路路面状况实时监测的需求,本研究提出了一种新型的路面黑冰探测方法。该方法在实现黑冰探测的基本功能外,还能够探测干燥、潮湿、积水、结冰、积雪等多种路面气象状态,同时还能对积水厚度、结冰厚度、积雪厚度给出估算值。为下一步新型路面气象状态监测设备的开发打下坚实的理论技术基础。本研究提出的检测黑冰状态的新方法使用1310 nm,1430 nm和1550 nm三个波长作为探测波长,探测器接收不同路面气象状态下三个波长对应的背向散射功率,并通过归一化处理,将接收到的背向散射功率转换为归一化反射率。归一化反射率定义为某一特定路面状态下的背向散射光功率与干燥路面状态下的背向散射光功率之比。同一路面气象状态,不同探测器在不同路段探测到的背向散射功率差异较大,因此很难通过直接比较背向散射功率的大小进行状态判定。归一化反射率的提出很好地解决了这一难题,使不同情况下的探测结果可以在同一尺度下相互比较,从而总结出规律,实现对黑冰等路面状态的辨别。本研究中,黑冰等路面状态探测的理论依据分为两部分:第一部分是路面粗糙度对背向散射的影响。沥青路面上水、冰、雪等覆盖物的存在,会导致沥青路面的表面粗糙度发生变化,积雪路面的粗糙度最大,结冰、积水路面的粗糙度最小。黑冰路面的粗糙度介于结冰路面和干燥路面之间。粗糙度越大,背向散射强度越大。第二部分考虑水、冰、雪在波长1310 nm,1430 nm和1550 nm处吸收系数的差异性导致的背向散射强度的变化。以往的路面探测研究中,对结冰路面与潮湿路面的区分效果较差,采用具有不同吸收率的三个波长做探测波长,很容易对这两种状态做出区分。综合考虑不同气象状态下的粗糙度差异和吸收系数差异,能对黑冰等路面状态的背向散射情况做出预测。实验表明,理论预测与实验结果相符合。结冰状态下,1430 nm处的归一化反射率大于1550 nm处的归一化反射率;与之相反,积水状态下,1430 nm处的归一化反射率小于1550 nm处的归一化反射率。普通结冰状态归一化反射率所属范围为0.56（29）R_ice（1310）?0,0.48（29）R_ice（1430）?0,0.28（29）R_ice（1550）?0,超出该范围的结冰状态视为黑冰状态。干燥状态下三个波长的归一化反射率的大小都约等于1。积雪状态在波长1310 nm处的归一化反射率大于1。据此,干燥、积水、黑冰、结冰、积雪状态都有了判断依据。