以新疆为典型代表的我国西北寒区冬季时间长,降雪量大,低等级公路里程长、占比大,积雪清理不及时,路面极易产生积雪、结冰等不利行车现象。驾驶人遇此类冰雪道路环境难以自主驾驭安全车速而导致常发各类交通事故,且交通管理者也常难于无执法依据可循。因此,对不同路面冰雪状态进行实时检测识别,并以动态限速标志牌的形式为驾驶人和交通管理者提供当前路面状态下的安全限速权限值尤显重要。目前,国内外学者对于冰雪路面状态检测识别方法的研究多聚焦于对地传感接触和多气象融合两种方式,而此类检测方式对检测电路集成精度要求较高并且经济投入大,对我国西北寒区广域分布的低等级公路不具有普适性;另外,我国现有公路限速仍以静态逆反光标志为主,若驾驶人在冰雪道路环境下仍按此限速行车,极易产生技术意义上的“超速”,因此,探究一种能够实时为驾驶人提供安全警示的点阵LED式动态限速标志牌技术,是实现驾驶人安全控速目标的关键所在。本文针对低等级公路冰雪路面特征,根据超声波检测识别原理,提出一种基于超声波路面冰雪状态检测的点阵LED式动态限速标志系统,系统利用超声波收发模块实时检测路面冰雪状态,并将检测信息数据应用于安全车速V的数模算式,算出V值,进而显示至点阵LED式动态限速标志牌,以警示驾驶人该路面状态下的安全行车速度。本文主要研究内容如下:(1)提取低等级公路常见的三种典型冰雪路面状态:新积雪、压实雪板、冰板,并对其表面及内部结构特征进行分析,结合人、车、路三要素对三种状态路面进行安全驾驶车速建模,确立三种冰雪路面的安全驾驶车速值;对比分析现有冰雪路面检测识别方法,提出超声波检测识别方法,并对其应用可行性及相关物理参量进行分析;(2)依据超声波检测识别原理,建立超声波回波反射模型,差异化提取通过外场实验采集到的三种冰雪路面状态的反射回波波形及特征参量,进而分析确立了三种典型冰雪路面状态的回波幅值电压分别为:冰板电压>雪板电压>积雪电压;(3)根据三种冰雪路面状态的限速立值、超声波检测识别原理和系统安装应用需求,对系统硬件电路、软件程序及系统外围组件结构进行设计,并利用软件Multisim对检测系统硬件电路进行了仿真分析,达到了检测系统各部分功能设计的预期效果;(4)以静态限速标志设计为依据,对LED式动态限速标志面板结构进行基础设计,通过实验测试及光学模拟软件Trace/Pro对标志面板LED点阵光源照度分布均匀性验证及模拟分析,最后以动态限速标志中常有元素“8”字形LED点阵为具体实例进行软件模拟,验证了LED点阵限速标志的照度分布满足规范不均匀度不大于10%的要求,并对点阵LED式动态限速标志设计技术进行了总结。