一、設計摘要：
　　大氣中包含空氣分子、凝結核、煙塵、霧以及雪花等降水粒子單元，這些大大小小的粒子包括水或霧等對陽光與天氣的散射是決定大氣透明度最重要的因素。所謂大氣散射是入射的光波遇到大氣里大小不等的粒子，這些粒子將入射光波的一部分“攔截”下來，使這些光波改變方向并以粒子為核心按一定的規律向四周發射出去，其結果顯然是使原來入射方向的光強減弱。沿水平方向觀察遠處目標物時，將受到太陽的直射光，天空云層以及地面的漫射光影響，它們被大氣層的氣溶膠粒子散射，使觀察者感到大氣中好象是有一層遮幕，降低了目標物和背靜間的對比，從而減少了觀察者能看見目標物的距離。這就使我們能夠觀測到物體的視距出現了遠和近的變化，從而形成了能見度。
　　能見度的概念最早來源于氣象部門，所以在沒有特殊說明的情況下，通常所稱的能見度就是指氣象能見度。能見度通常是視力正常的人在白天無云的天空背景下能夠辨認出一個視角為0.50~5。的黑色目標物體輪廓和形體的最大距離。在夜間則是在黑色背景下能夠辨認出一定強度的燈光的最大距離。從上述定義可以知道能見度取決于人眼的生理特性，目標物和背景的光學性質，以及人與目標物間的大氣的物理性質。
　　在我國高速公路在促進國民經濟快速發展的同時，不斷攀升的高速公路交通事故發生率和死亡率也給經濟的高速發展、社會的持續穩定和人民的生命財產安全帶來了諸多的不利影響。高速公路本以高速、便捷、高容量及高安全性著稱，一般發達國家的高速公路的交通事故總數和死亡率只有普通公路的1/3到1/2。但在我國由于高速公路由于發展較晚，相關安全和預警措施不完善等原因，致使我國高速公路的交通事故的發生率比普通公路高2到3倍。據公安部網站消息，2008年，全國共發生交通事故265204起，造成73484人死亡、304919人受傷，直接財產損失10.1億元。據統計，在所有高速公路的交通事故中，因雨霧等惡劣天氣影響造成的交通事故就占1/4左右，霧天高速公路地事故率時平常地10倍。就是說低能見度環境是造成高速公路交通事故的一個非常重要的因素。因此，對高速公路沿線的天氣尤其是能見度情況進行全程全天候的實時監控，隨時預警低能見度特別是隨機霧團、瞬時雨雪、沙塵等短時低能見度天氣，對交通運輸有著非常重要的意義。
　　本系統利用光的折射原理，發射近紅外光并接收其在環境中的折射光，對比前后兩次的光能量的大小來得出能見度。該設備結合近紅外光發生設備，多種傳感器，語音及LCD顯示設備，主要處理控制部分應用Microchip公司生產的高性能MIPS核MCU--PIC32MX460F512L開發板Cerebot 32MX4 Board作為主控板，AD采樣芯片完成數模信號的轉換，并運用無線傳輸模塊傳遞數據，可實現遠距離對系統的控制。
　　本系統的設計是對當前高速公路交通問題的一大改進，目的是研究并設計一種具有成本較低，適于大規模生產，有廣闊的市場前景的高速公路能見度預警系統。
　　二、系統原理和創新設計：
　　系統應用Microchip公司提供的80 MHz 32位MIPS處理器，以及豐富的外圍設備，如：16通道，10位，500ksps A/D變頻器，完成電信號的分析，濾波，提取等處理工作，得出能見度的大小，并控制語音芯片進行語音提示，驅動LCD進行顯示，且將處理結果通過無線模塊傳輸給終端主機做記錄處理，到達實時能見度檢測的效果。
　　整個設備主要有近紅外光發射端、接收端、無線傳輸模塊、電源模塊、MIPS處理器控制模塊五部分組成，下面分別對各部分的設計進行詳細介紹：
　　1. 近紅外光發射端設計
　　為了使近紅外光正常發射，避免受到霧氣、雨雪對端口的影響（如：浸濕透鏡，結冰霜等）需要對發射端處進行實時的溫度監控，并需安裝加熱裝置對其進行溫度調節，去除水汽。在此我們采用單線數字溫度計DS18B20來實時采集發射端口處溫度，降低成本我們采用電阻式加熱器調控溫度。
　　DS18B20 單總線數字溫度計特性如下：
　　（1） 可用數據線供電，電壓范圍：3.0~5.5V；
　　（2） 測溫范圍：-55~+125℃，在-10~+85℃時精度為±0.5℃；
　　（3） 可編程的分辨率為9~12位，對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃；
　　（4） 12位分辨率時最多在750ms內把溫度值轉換為數字；
　　（5） 負壓特性：電源極性接反時，溫度計不會發熱燒毀，但不能正常工作。
　　光源的選擇要求有多方面優勢：發光功率大、使用壽命長、發光效率高、穩定性好、光譜分布范圍窄、發光面積小等特點，綜合各方面的考慮，我們選擇了 GT-P03IR4101 型近紅外發光二極管作為光源。具體參數如下：