Influence of road construction materials on a radar wave reflective marking for traffic signalling

Road infrastructure components encountered by vehicles when driving on the roads are countless: lane markings, pedestrian crossing lines, curbs, traffic signals are only few of all the objects that traffic environment includes. Human drivers and autonomous vehicles have to detect and process all this information in order to keep a safe driving behaviour not only for them, but for all those crowding the streets. Cars are then being equipped with a variety of sensors which enable them to perceive the surrounding environment, continuously sending information to assistance systems that make the driving experience safer, avoiding collisions and any kind of dangerous situation. Among all the different sensors mounted on vehicles nowadays, radar is considered as one of the most interesting, mainly due to its cheapness and robustness to poor weather conditions. The performance of radars depends on both the technical features of sensing devices and the "detectability" of road infrastructure: radar waves reflective markings, which are devices containing a surface able to reflect radiations back to the source minimizing the scattering, can be embedded in the infrastructure and detected by radar mounted on vehicles. The marking that we used, proposed in a patent, has to be placed at ground level and can be installed in the infrastructure in different ways: put naked directly on the road surface, buried in the road pavement or covered by the white material used for lane boundaries. By the time the marking was only tested by creators in the first of the reported configurations, the purpose of the thesis is to test the influence of road construction materials on its ability to reflect the radar signal back to its source.

I veicoli incontrano innumerevoli componenti dell'infrastruttura stradale quando si trovano in movimento nel traffico: delimitatori di corsia, strisce pedonali, marciapiedi e segnali stradali sono solo alcuni esempi. Umani e veicoli autonomi hanno il compito di riconoscere e processare numerosi stimoli così da poter adottare uno stile di guida sicuro non solo per loro stessi, ma per tutti coloro che popolano il traffico. I veicoli sono quindi dotati di diversi sensori che gli permettono di percepire l'ambiente circostante, fornendo informazioni a sistemi di assistenza alla guida rendendone l'esperienza più sicura, evitando collisioni e ogni genere di situazione pericolosa. Tra le diverse tipologie di sensori montati sui veicoli moderni, il radar è considerato uno dei più interessanti dato il suo costo non elevato e la resilienza in condizioni meteo non ottimali. Le prestazioni di questi sensori dipendono sia dalle loro caratteristiche tecniche, sia dalla "rilevabilità" dell'infrastruttura stradale: particolari oggetti contenenti una superficie in grado di riflettere le onde emesse dai radar alla loro fonte iniziale, quindi il radar stesso, minimizzando la dispersione del segnale, possono essere inseriti nell'infrastruttura stradale, e la loro presenza rilevata dai radar montati sui veicoli. Il dispositivo "radar riflettente" che abbiamo utilizzato, il quale è stato proposto in un brevetto, può essere installato nelle strade in diverse modalità: direttamente sulla superficie stradale, oppure coperto da materiali utilizzati per la realizzazione del manto come il cemento o la vernice utilizzata per delimitare le corsie. Dal momento che questo dispositivo è stato testato dai creatori solamente nella prima delle configurazioni riportate, lo scopo di questa tesi è di testare l'influenza dei materiali da costruzione citati, quindi cemento e vernice, sulla sua capacità di riflettere il segnale radar alla fonte. Il contributo chiave di questa tesi consiste nell’aver ideato e realizzato campioni utilizzando il cemento e la vernice bianca utilizzata nella segnaletica orizzontale, in due versioni, una contenente il dispositivo radar riflettente, l’altro no, in modo da poter testare l’influenza dei materiali utilizzando un dispositivo radar.