ES2332068T3 - Sistema magnetico de control de trafico. - Google Patents

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ES2332068T3 ES07100200T ES07100200T ES2332068T3 ES 2332068 T3 ES2332068 T3 ES 2332068T3 ES 07100200 T ES07100200 T ES 07100200T ES 07100200 T ES07100200 T ES 07100200T ES 2332068 T3 ES2332068 T3 ES 2332068T3
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Viviane Cattin
Roland Blanpain
Bruno Flament
Bernard Guilhamat
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    • GPHYSICS
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Abstract

Dispositivo de medición de signaturas magnéticas de vehículos, que incluye: - al menos un primer conjunto de captadores (C x i), destinados a estar colocados a lo largo de al menos una primera dirección (2), - al menos un segundo conjunto de captadores (C y i), destinados a estar colocados según al menos una segunda dirección (4), que corta la primera en un punto en el que está dispuesto un captador común (C xy 0), perteneciente al primer y al segundo conjuntos, - medios (50) de cálculo, para calcular una relación entre la signatura temporal S o(t) de un vehículo que pasa por encima del captador común y un perfil espacial So(x) resultante de las mediciones efectuadas por los captadores del primer conjunto de captadores.

Description

Sistema magnético de control de tráfico.
Campo técnico y Técnica anterior
La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo de clasificación de vehículos a partir de su signatura electromagnética.
La misma permite recoger datos viarios y, por ejemplo, contar y/o clasificar los vehículos automóviles durante el recorrido de sus trayectos por una calzada.
La invención se refiere por tanto al sector del estudio y control del tráfico viario, por lo que sus aplicaciones son amplias. Se cita a título de ejemplo:
la identificación y la clasificación por tipo de vehículo: un ejemplo característico es la clasificación frente a peaje en autopista para pago automático. El sistema utilizado actualmente en las autopistas está basado en la asociación de varios tipos de captadores:
- un interruptor magnético, formado por dos bucles de corriente, que permite detectar la presencia de un vehículo,
- un captador de tipo piezoeléctrico, dispuesto en la superficie de la calzada, que permite detectar el paso de los ejes de un vehículo para contarlos,
- un captador óptico que forma una cortina colocada transversalmente en la carretera: cuando el vehículo la atraviesa, proporciona una estimación de su altura.
Los principales inconvenientes de este dispositivo son su coste, una falta de robustez (principalmente con relación a las condiciones climáticas), un mantenimiento difícil (debido principalmente al desgaste de los bucles de corriente) y un índice de error de clasificación medio.
La invención permite igualmente la identificación de vehículos particulares, por ejemplo para la regulación del tráfico automóvil, la vigilancia de la frecuentación de una carretera, la optimización de la circulación, el seguimiento de un vehículo por una zona viaria limitada (zona peatonal) o en un aparcamiento, la atribución al vehículo identificado de un servicio particular (plaza de aparcamiento privado, suscripción a una estación de servicio...).
Otra aplicación de la invención consiste en la autenticación de vehículos particulares: por ejemplo, se puede tratar de un vehículo dotado de un sistema de identificación a distancia (etiqueta RFID, por ejemplo), que es validado a través de la lectura y la autenticación de la signatura magnética del vehículo (siendo esta signatura obtenida por medio de un dispositivo o de un procedimiento según la invención).
Existen sistemas basados en magneto-resistencias o en redes de bucles de corriente. Pero son o bien costosos o bien poco eficientes en materia de reconocimiento de vehículos.
Los sistemas magnéticos de control de tráfico se basan en el aprovechamiento de la signatura magnética de un vehículo. Un automóvil es una masa magnética que modifica las líneas de campo puesto que el campo magnético tiene tendencia a tomar el recorrido de mayor permeabilidad magnética. Además, un automóvil puede incluir materiales ferrosos que modifican la dirección y la intensidad del campo magnético. El vehículo está globalmente representado por un conjunto de dipolos magnéticos, que se suman al campo magnético terrestre quiescente (es decir, en reposo temporalmente), y que crean una anomalía magnética que puede ser medida por medio de captadores magnéticos.
Estas señales se utilizan a continuación en un sistema de detección/clasificación cuyo objetivo puede ser el de contar los vehículos o identificarlos. Cada clase puede estar caracterizada por un cierto número de parámetros, de los que los utilizados más habitualmente son el número de ejes, las distancias inter-ejes, la longitud del vehículo, las distancias entre la calzada y la parte baja de la caja y/o entre los ejes.
Una de las dificultades de los sistemas de clasificación consiste en la correspondencia tiempo/espacio. En efecto, las signaturas son adquiridas por los captadores magnéticos con el transcurso del tiempo. Estas son, por lo tanto, dependientes de la velocidad del vehículo: las mismas pueden ser comprimidas si el vehículo acelera, dilatadas si frena, o incluso constantes si se para, como se ilustra en la figura 1, en la que las curvas I y II representan, respectivamente, las deformaciones temporales de la signatura de un vehículo que pasa rápidamente sobre un captador, y lentamente, con parada, sobre otro. Por el contrario, la signatura magnética espacial del vehículo es constante.
Se busca por tanto un procedimiento para pasar las signaturas temporales por el campo espacial, de manera independiente de la velocidad y de la trayectoria del vehículo.
La patente FR-2811789 describe un sistema de clasificación de vehículos que permite detectar la signatura electromagnética a partir de un único bucle de corriente. Esta signatura es digitalizada, secuenciada, y después datada. La velocidad de un vehículo puede ser así calculada, buscando el instante en que la tendencia de la signatura deja de seguir una ley exponencial.
Este cálculo no es suficientemente preciso y no permite controlar si el vehículo se ha parado sobre el captador. Las características medidas están restringidas a amplitudes de la señal en su representación temporal y en su representación frecuencial.
La patente US 5331276 describe un sistema de medición de la velocidad que comprende dos magnetómetros FluxGate biaxiales, separados por una distancia conocida y orientados de manera precisa cada uno con respecto al otro. La velocidad de un vehículo que circula por las cercanías se calcula formando la relación entre la derivada temporal del campo medido (dado por la derivada temporal de una señal B de uno de los magnetómetros) y la derivada espacial de las señales medidas (calculada mediante la diferencia instantánea de las dos señales B medidas en los dos magnetómetros). Con el fin de que la diferencia espacial de los campos de los dos captadores sea aproximadamente igual al gradiente espacial, es necesario que la separación entre los dos captadores no sea ni demasiado corta, ni demasiado grande (debe ser a lo sumo igual a 1/10 de la distancia al punto de paso más cercano al vehículo). Esta restricción limita la utilización de este dispositivo a trayectorias y a vehículos específicos, de momento magnético equivalente poco variable.
Diversos sistemas de clasificación de vehículos proponen determinar la velocidad aprovechando la diferencia de tiempo entre dos signaturas medidas por medio de captadores situados a distancias conocidas. Pero para que el decalaje temporal de las signaturas proporcione una buena estimación de su velocidad, es necesario que ésta sea constante sobre la base de cálculo (distancia inter-captadores). Sin embargo, en las condiciones normales de tráfico viario, los vehículos siguen raramente un movimiento uniforme, sobre todo en zonas próximas a los peajes de autopistas, por ejemplo.
La patente EP 0770978 describe un sistema de ese tipo para la detección de vehículos, con varios captadores dispuestos en un suelo o en un techo, situados en tubos dispuestos transversalmente a la trayectoria del vehículo. La distancia entre dos captadores contiguos de un tubo es inferior, o sensiblemente igual, a la anchura normal de un neumático, con el fin de detectar las ruedas emparejadas de los vehículos. Colocando dos tubos de detectores paralelos entre sí, transversales respecto a la dirección longitudinal de la calzada y separados por una distancia conocida, es posible identificar los instantes de detección de un vehículo y calcular el tiempo que ha consumido el vehículo para ir desde un dispositivo hasta el otro. La patente US 4509131 propone utilizar una correlación para efectuar un cálculo comparable, estando el dispositivo situado sobre el vehículo y aprovechando las signaturas magnéticas del suelo.
La patente EP 0841647 A1 describe un dispositivo de medición multipuntos dispuesto transversalmente a la carretera. Éste permite realizar una cartografía del vehículo, en el tiempo y en el espacio. Se utiliza un cálculo de reducción del número de datos para extraer de la cartografía un conjunto de valores característicos de cada vehículo, independientemente de sus dimensiones o de número de ejes. Este dispositivo se utiliza para identificar cada vehículo a efectos de vigilar el tráfico viario. Éste no es un sistema de clasificación. Además, este procedimiento, aunque establece una relación temporal/espacial, no permite obtener una imagen del objeto.
La patente US 5392034 describe un sistema de identificación de vehículos con varios captadores.
Se plantea, por lo tanto, el problema de encontrar un procedimiento y un dispositivo que permitan obtener una imagen espacial de la signatura magnética del vehículo.
Exposición de la invención
Según la invención, se utiliza un dispositivo multi-captadores y se aprovechan las informaciones espaciales y temporales para extraer las características de las signaturas magnéticas de los vehículos.
La invención se refiere, en primer lugar, a un dispositivo de medición de signaturas magnéticas de vehículos, que incluye:
- al menos un primer conjunto de captadores (C^{x}_{i}), destinados a ser posicionados a lo largo de al menos una primera dirección,
- al menos un segundo conjunto de captadores (C^{y}_{i}), destinados a ser posicionados según al menos una segunda dirección, que corta la primera en un punto en el que se encuentra dispuesto un captador común (C^{xy}_{0}), perteneciente al primer y al segundo conjuntos,
- medios de cálculo, para calcular una relación entre la signatura temporal S_{o}(t) de un vehículo que pasa por encima del captador común, y un perfil espacial S_{o}(x) resultante de las mediciones efectuadas por los captadores del primer conjunto de captadores.
Según la invención, se utilizan primeras mediciones magnéticas según la dirección de desplazamiento para obtener una ley entre el tiempo y la posición de los captadores, y después se aplica esta ley a otra serie de mediciones realizadas en al menos otra dirección. La noción temporal desaparece y se obtiene una imagen espacial del objeto, pero que no es una foto del objeto en un instante t puesto que, de cualquier modo, el tiempo ha sido "estirado" sobre los primeros captadores.
Al menos una segunda dirección puede ser perpendicular a la primera dirección. Un dispositivo según la invención puede incorporar, además, un tercer conjunto de captadores destinados a ser situados según al menos una tercera dirección, que corta la primera en un punto en el que está dispuesto un captador común, perteneciente al primer y al tercer conjuntos.
Los medios de cálculo pueden permitir, además, calcular la velocidad del vehículo.
Un dispositivo según la invención puede incorporar una pluralidad de primeros conjuntos de captadores y una pluralidad de segundos conjuntos de captadores que forman una matriz 2D de captadores, pudiendo ser la matriz hueca.
Según una variante, un dispositivo según la invención puede incorporar un primer conjunto de captadores, al menos un segundo conjunto de captadores, y al menos una matriz 2D de captadores dispuestos sobre al menos uno de los lados del primer conjunto.
Al menos un captador de campo o de gradiente de campo, 1D o 2D o 3D, puede estar dispuesto según la dirección vertical, o estar desviado.
Los medios de cálculo pueden permitir formar una representación espacial de la signatura de los vehículos, y/o extraer de la citada representación los parámetros de identificación del vehículo, por ejemplo mediante acotamiento de la citada representación espacial, la longitud y/o la anchura del vehículo o, mediante detección de los máximos de intensidad, el número de ejes del vehículo, y/o calcular la energía de la signatura y/o al menos una parte de sus coeficientes de Fourier y/o el ángulo recorrido por el vector de campo magnético (con la ayuda, además, de un captador de campo de tres ejes), y/o la deriva de la signatura P(X,Y) según X y/o un mapa de gradientes y/o un gradiente vertical del campo y la relación de este gradiente respecto al campo.
Estos parámetros pueden ser utilizados en un algoritmo de clasificación.
La invención se refiere igualmente a un procedimiento de reconocimiento de la signatura magnética de un objeto que se está desplazando, que comprende la utilización de un dispositivo según la invención, tal como el que se ha descrito en lo que antecede.
Según la invención, se utilizan primeras mediciones magnéticas según la dirección de desplazamiento para obtener una ley entre el tiempo y la posición de los captadores, y después se aplica esta ley a otra serie de mediciones realizadas en al menos otra dirección. La noción temporal desaparece y se obtiene una imagen espacial del objeto, pero no es una foto del objeto en un instante t puesto que, de alguna manera, el tiempo ha sido "estirado" sobre los primeros captadores.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 representa un ejemplo simulado de la deformación temporal de una signatura de un vehículo que pasa rápidamente por un captador y lentamente, con parada, sobre otro,
la figura 2 representa un dispositivo, según la invención, en "T", de dos líneas,
la figura 3 representa un "morphing", que permite unir una función temporal S_{0}(t) y una función espacial S_{0}(x),
las figuras 4A-4I representan imágenes para tres componentes, antes y después de una transformación tipo
"morphing",
las figuras 5A-5C representan variantes de dispositivos según la invención,
la figura 6 ilustra un modo de realización de un dispositivo bimatricial,
la figura 7 ilustra un modo de realización de un dispositivo con varias "T".
Exposición detallada de modos de realización particulares
Un dispositivo según la invención y diferentes variantes, así como su utilización, van a ser descritos en primer lugar.
A continuación se describe el tratamiento de los datos.
Un primer modo de realización de la invención utiliza un dispositivo multi-captadores.
Se aprovechan las informaciones espaciales y temporales, con el fin de extraer las características de las signaturas magnéticas de los vehículos. Cada captador es un elemento capaz de medir una o varias componentes del campo magnético local, o del gradiente magnético local (como los magnetómetros de tipo "FluxGate" por ejemplo).
Estos captadores están repartidos, como se ilustra en la figura 2, sobre al menos una línea 2 orientada paralelamente a la dirección de rodadura (sentido indicado con X, captadores C^{x}_{i}) y sobre al menos una línea 4 orientada de manera diferente (sentido indicado con Y, captadores C^{y}_{i}), incluyendo estas líneas al menos un captador C^{xy}_{0} común.
Se dispone así de informaciones temporales y espaciales, que pueden estar vinculadas por medio de una técnica conocida como "morphing", tal como por ejemplo la descrita en el artículo de C.S. Meyers y otros, "a comparative study of several dynamic time-warping algorithms for connected - word recognition", The Bell System technical Journal, vol. 60, núm. 7, 1981. Se puede construir así la foto espacial 2D de la signatura del vehículo.
La disposición descrita en lo que antecede cubre un conjunto de casos, de los que se ilustran algunos a título de ejemplo en los párrafos siguientes.
Según un primer ejemplo de realización, denominado dispositivo de base, se disponen los captadores, por ejemplo, en forma de "T" (caso de la figura 2).
En una primera versión, el número de captadores es reducido: se limita a dos líneas, contrariamente al caso general en el que pueden existir más de dos líneas. Se disponen:
-
N_{x} (>1) captadores C^{x}_{i} sobre una sola línea 2,
-
N_{y} (>1) captadores C^{y}_{i} sobre una sola línea 4.
En la figura 2, Y es perpendicular a X, por lo que atraviesa el sentido de rodadura.
Estas dos líneas 2, 4 tienen al menos un captador C^{xy}_{0} en común, en su intersección. Éste puede estar situado en cualquier sitio a lo largo de las líneas 2 y 4. Por ejemplo, la figura 2 sitúa el captador C^{xy}_{0} al principio de la línea 2 y en el centro de la línea 4, pero también son posibles otras disposiciones, pudiendo la línea 4, por ejemplo, estar situada entre los extremos de la línea 2 (véase la posición 4' en la figura 2), con un captador C^{xy}_{0}' en común entre las líneas
2 y 4'.
Por otra parte, los captadores pueden estar uniformemente repartidos sobre cada línea, o dispuestos con un paso variable. En particular, sobre la línea 4, es interesante concentrar la densidad de captadores en las zonas por las que, estadísticamente, pueden pasar las ruedas de los vehículos, con el fin de disponer especialmente de las signaturas de los ejes, elementos importantes en la clasificación automóvil. Éste es el caso particular que se representa en la
figura 2.
En cada instante, las mediciones emitidas desde los captadores C^{x}_{i} dispuestos a lo largo de la línea 2 proporcionan un perfil espacial S_{o}(x), o corte según X, de la signatura del vehículo.
Un pretratamiento, de tipo de acotamiento por ejemplo, permite detectar el principio y el fin de la signatura magnética útil.
Cada perfil espacial es, en todo o en parte, comparable a la medición temporal S_{o}(t), emitida desde el captador C^{xy}_{0} cuando el vehículo pasa por encima de la intersección de las líneas 2, 4. La principal diferencia proviene de la deformación temporal de la signatura parcial ligada a la velocidad del vehículo. También pueden aparecer localmente diferencias menores a lo largo de la signatura magnética, puesto que S_{o}(t) es un desarrollo de la signatura local (en C^{xy}_{0}) del vehículo, mientras que S_{o}(x) es una instantánea. Globalmente, la señal S_{o}(t) puede ser vista como una versión comprimida de la señal S_{o}(x) (si el vehículo acelera), dilatada (si el vehículo frena), constante (si el vehículo se detiene), incluso invertida (si el vehículo retrocede), y eventualmente deformada también por trozos.
Se puede utilizar una técnica de "morphing" (como por ejemplo el algoritmo "Direct Time Warping" utilizado en el tratamiento de voz, véase la referencia bibliográfica dada anteriormente, artículo de C.S. Meyers y otros), para determinar la relación L(t-x) entre estas dos señales S_{o}(x) y S_{o}(t).
Un algoritmo de "morphing" busca la correspondencia punto a punto entre dos formas, como se ilustra en la figura 3, en la que las curvas I' y II' representan respectivamente S_{o}(x) y S_{o}(t). El algoritmo permite encontrar un punto de la signatura espacial S_{o}(x) que haya experimentado:
- un alejamiento más o menos fuerte con relación al punto contiguo (aceleración o frenado),
- una repetición durante un cierto tiempo (parada),
- un alejamiento en sentido opuesto (retroceso).
La técnica de "morphing" se aplica bien a este problema, puesto que el conjunto de los dipolos magnéticos que forman un vehículo sigue la misma cinética.
Se trata de una técnica que permite pasar progresivamente de una señal a otra, de la manera más continua posible. Una técnica de ese tipo se encuentra descrita, por ejemplo, en el documento de C.S. Meyers citado ya en lo que antecede.
Además, la relación L(t-x) es igualmente característica del perfil de velocidad del vehículo durante su paso por encima del captador C^{xy}_{0}. A la conclusión de la etapa de "morphing", se obtiene la relación que da X en función de t, x=f(t). La velocidad resulta de la integración de esta función.
A continuación, se aprovechan los datos procedentes de los captadores C^{y}_{i}.
Con el transcurso del tiempo, estas mediciones forman una imagen I(t,Y) repartida según el tiempo y sobre la línea 4. Se puede aplicar la relación L(t-x), determinada anteriormente, a cada columna "i" de I(t,Y), es decir, a cada señal temporal procedente de los captadores C^{y}_{i}.
Se obtiene así una foto P(X,Y) de la signatura del vehículo, procedente de una sola línea de captadores. Así, se representan:
- en las figuras 4A-4C: las imágenes I(t,Y) para las tres componentes B_{x}, B_{y}, B_{z} del campo;
- en las figuras 4D-4F: los cortes centrales que ilustran S_{0}(t) después del "morphing" (en trazo fino) a S_{0}(x) (en trazo grueso) (para cada componente B_{x}, B_{y}, B_{z});
- en las figuras 4G-4I: las imágenes P(X,Y) espaciales emitidas desde los captadores C^{y}_{i}. (También aquí: para cada componente B_{x}, B_{y}, B_{z}).
P(X,Y) es un desarrollo temporal de la signatura, reemplazado en el espacio, sin tener que determinar la velocidad del vehículo o sin emitir ninguna hipótesis acerca de su trayectoria.
Su adquisición es, por tanto, independiente de la velocidad de rodadura y de la trayectoria del vehículo.
Según la invención, un procedimiento de reconocimiento de la signatura magnética de un objeto que se está desplazando comprende:
- la medición temporal S_{o}(t) por medio de un captador C_{o} (el captador C^{xy}_{0}) situado sobre la trayectoria del objeto,
- la medición S(x) en un instante t_{a} por medio de primeros captadores magnéticos C^{x}_{i} alineados con C_{o} según la dirección 2 de desplazamiento según X,
- la comparación, punto a punto, de la señal temporal S_{o}(t) y de la señal espacial S(x),
- la elaboración de una relación t(x) entre los tiempos t y los sitios o las posiciones x a lo largo de la dirección de desplazamiento,
- las mediciones S_{y}(t) en el transcurso del tiempo por medio de segundos captadores magnéticos C^{y}_{i} alineados con C_{o} según una dirección Y (dirección 4 ó 4') diferente de la dirección de desplazamiento 2,
- la transformación por medio de la relación t(x) de las mediciones S_{y}(t) en una señal espacial S_{y}(x), imagen magnética espacial del objeto.
Según un segundo ejemplo de realización, el dispositivo de base puede adoptar otras formas, y la invención descrita en lo que antecede puede ser aplicada en diferentes configuraciones de captadores.
Se pretende, en las diferentes configuraciones, tener una línea 2 dispuesta en el sentido de la rodadura del vehículo (sentido X), y un captador común con otra línea 8 de captadores, a lo largo de la cual se aplicará el "morphing".
Las figuras 5A-5C presentan varios ejemplos de geometría según esta realización:
- figura 5A: sistema de líneas de captadores 2, 40 que forman una "V";
- figura 5B: sistema de líneas de captadores 2, 42 que forman una media "T" transversal;
- figura 5C: sistema de varias líneas "Y" 42, 44, 46, cada una de las cuales forma un ángulo con la línea 2. Como en el caso de la figura 2, se puede aplicar la técnica del "morphing" para cada línea Y 42, 44, 46 a partir de la signatura S(x) y de cada signatura temporal procedente del captador común entre cada línea "Y" y la línea de los captadores que forman S(x).
Según un tercer ejemplo de realización (figura 6), se forma un dispositivo matricial "hueco": n líneas 2, 2_{1}, 2_{2},
2_{3}, ..., 2_{n} están dispuestas paralelamente entre sí, en el sentido de desplazamiento de los vehículos, mientras que m líneas 4, 4_{1}, 4_{2}, 4_{3}, ..., 4_{m} están dispuestas según la dirección Y, paralelamente entre sí. Estas m líneas podrían estar dispuestas de una manera que no sea perpendicular al eje X. Un captador se encuentra dispuesto en cada intersección 2_{i} - 4_{i}.
Se utiliza el bajo coste y la compacidad de los captadores utilizados para reunir una mayor cantidad de información: el dispositivo forma una matriz 2D, o una alfombra, de captadores que están repartidos bajo la calzada, de manera uniforme o no.
Esta matriz es "hueca" en ciertos recintos: le faltan captadores o su densidad no es satisfactoria para la precisión requerida por la aplicación. Se puede utilizar entonces el principio descrito en lo que antecede ("morphing") para completar los datos faltantes.
Se eligen, en la matriz, dos líneas tales como las descritas anteriormente para formar un sistema de dos líneas en cuya intersección se encuentra un captador, y se aplica la técnica del morphing que permite reconstruir los datos faltantes en la zona elegida. Se puede repetir esta operación en varios recintos de la matriz.
En cada instante, las mediciones realizadas por todos los captadores forman una foto espacial P(X,Y) de la signatura del vehículo, completada en ciertos recintos por la técnica según la invención.
Al igual que en lo que antecede, la adquisición de esta foto es independiente de la velocidad de rodadura y de la trayectoria del vehículo.
Un cuarto ejemplo de realización consiste en un sistema con varios dispositivos de base (figura 7).
Se añade a uno de los dispositivos de base (en la figura 7: un dispositivo en "T"), descritos en lo que antecede en relación con las figuras 5A-5C, una pequeña matriz 300 de captadores (indicada como M_{ij}) colocada en uno de los lados (o en los dos lados) de la "T", y que ocupa una longitud l_{x}.
Así, se puede obtener localmente una imagen instantánea de una parte de la signatura de los vehículos. En particular, si l_{x} vale aproximadamente 3 m, esta matriz proporciona el desarrollo espacial de uno o de varios conjuntos de eje + rueda + neumático de un coche o de un camión.
Además, la matriz M_{ij} permite igualmente captar las signaturas de vehículos pequeños que podrían proporciona una señal muy débil en la línea 2 de captadores. Esto puede ocurrir principalmente cuando una moto circula por un canal de peaje ciñéndose bien a un lado para efectuar la transacción.
En cada instante, la foto 2D procedente de los captadores de la matriz permite localizar la moto. Un pretratamiento proporciona el inicio y el final de la signatura útil.
Se puede determinar así qué línea de captadores M_{i} de la matriz coincide mejor con el eje de rodadura de la moto.
Esta línea puede ser utilizada entonces con la línea 4 de captador para formar de nuevo un dispositivo en "T", como se ha explicado anteriormente, de dimensión y de posicionamiento mejor adaptados a este vehículo. Mediante un procedimiento de "morphing" idéntico al ya presentado en lo que antecede, se puede recuperar después la foto P(X,Y) de signatura magnética espacial de la moto.
Según un quinto ejemplo de realización, se añade a uno de los dispositivos descritos anteriormente al menos un captador (de campo o de gradiente de campo, 1D, 2D o 3D), según la dirección vertical. Este sistema permite medir, a una distancia D_{2}, una o varias componentes del campo (o del gradiente) en al menos un plano diferente del que corresponda a uno de los dispositivos descritos anteriormente. Esta información puede ser pertinente para disponer de datos con relación a la altura de los vehículos.
Un sexto ejemplo de realización consiste en un dispositivo con una referencia desviada.
En esta versión, se añaden al dispositivo descrito anteriormente medios de medición de referencia (campo o gradiente de campo 1D, o 2D o 3D) desviada. Esto significa que estos medios están situados suficientemente lejos de la zona de medición como para que no sean sensibles al paso del vehículo. Esta medición de referencia permite mejorar la precisión de la medición restando el ruido geomagnético y ambiental (ruido industrial, tranvía, red eléctrica...).
Durante la utilización del dispositivo, los captadores pueden estar, por ejemplo, reagrupados en líneas, que se ven como ramas del sistema arborescente que gestiona la adquisición y el almacenamiento de datos.
Una línea incluye uno o varios nodos, cada uno de los cuales incluye un captador mono-, bi- o triaxial, y la electrónica asociada (filtración, amplificación, digitalización, multiplexación). Cada nodo se enlaza con un bus digital de intercambio de información de alto caudal (USB por ejemplo).
Un sistema central 50 (figura 6), por ejemplo un microordenador programado especialmente para este objeto, por ejemplo desplazado al borde de la calzada, gestiona la multiplexación, la cadencia de las adquisiciones, y el almacenamiento de datos. Éste incorpora también los medios o el sistema de tratamiento que realiza el aprovechamiento de las mediciones (pretratamiento, morphing, extracción de parámetros, clasificación).
Físicamente, las líneas se pueden presentar en forma de tubos enterrados bajo la calzada, o de barras insertadas en ranuras practicadas en la superficie de un recubrimiento viario. Este mecanismo presenta la ventaja de una mayor facilidad de colocación del dispositivo de clasificación y un menor mantenimiento con relación a los bucles de corriente (que sufren "duramente" la deformación de la carretera y los pasos incesantes de vehículos). Si el captador se muestra defectuoso, la línea puede ser extraída del suelo, y el captador fácilmente reemplazado. El sistema central 50 no se modifica. De igual modo, se pueden utilizar, en todo o en parte, líneas en función de las necesidades del sistema de clasificación, sin tener que intervenir sobre la calzada.
Ahora se va a describir el aprovechamiento de los datos.
Todos los dispositivos y procedimientos descritos anteriormente permiten capturar la foto 2D espacial P(X,Y) del vehículo. En caso de que se registren varias componentes del campo o de gradiente, se obtienen tantas imágenes como componentes.
En un primer momento, los parámetros que identifican el vehículo, o su tipo, se extraen de la foto. Esto proporciona la imagen de la repartición de los dipolos característicos de la signatura.
Por ejemplo, mediante acotamiento, las dimensiones espaciales de la signatura en el sentido Y y X proporcionan la anchura y la longitud del vehículo, cualquiera que sea su velocidad, tanto si está en rodadura, detenido, o incluso dando marcha atrás.
La detección de los máximos de intensidad proporciona el número de ejes, así como su posicionamiento 2D y su separación relativa.
El aprovechamiento del contenido espectral de la imagen proporciona la energía de la signatura y sus principales coeficientes de Fourier.
Si se dispone de tres fotos, procedentes de captadores de campo triaxiales, resulta asimismo posible calcular el ángulo recorrido por el vector de campo magnético total del vehículo B=B_{x}+B_{y}+B_{z}. Esto es característico del carácter suave o alterado de la signatura, y puede ser indicativo de la altura entre el vehículo y el suelo.
Con un dispositivo según la invención, los datos obtenidos en la dirección X pueden ser considerablemente sobre-escalonados sin coste de instalación suplementaria inherente a los captadores ni a la electrónica asociada, puesto que los mismos son procedentes de una adquisición temporal. Se puede entonces hacer fácilmente una aproximación a la deriva de P(X,Y) según X calculando la diferencia P(X_{i},Y)-P(X_{i-1},Y). Se obtiene entonces un mapa de gradientes cuyo aprovechamiento puede permitir localizar mejor los ejes del vehículo.
Por extensión de un mapa de gradientes (medidos o calculados), se puede obtener el gradiente vertical y calcular, por medio de la relación del gradiente vertical respecto al campo, una indicación de la distancia que separa las fuentes magnéticas que caracterizan el vehículo de los captadores, es decir, una magnitud asociada a la altura del vehículo.
En un segundo momento, estos parámetros se utilizan en un algoritmo de clasificación. Una solución se basa en la utilización de aprendizaje-restitución de tipo red neuronal, por ejemplo.
Un dispositivo 50, tal como un microordenador, está programado para llevar a cabo uno de los procedimientos descritos en lo que antecede, a partir de la mediciones suministradas por los captadores.

Claims (19)

  1. \global\parskip0.970000\baselineskip
    1. Dispositivo de medición de signaturas magnéticas de vehículos, que incluye:
    - al menos un primer conjunto de captadores (C^{x}_{i}), destinados a estar colocados a lo largo de al menos una primera dirección (2),
    - al menos un segundo conjunto de captadores (C^{y}_{i}), destinados a estar colocados según al menos una segunda dirección (4), que corta la primera en un punto en el que está dispuesto un captador común (C^{xy}_{0}), perteneciente al primer y al segundo conjuntos,
    - medios (50) de cálculo, para calcular una relación entre la signatura temporal S_{o}(t) de un vehículo que pasa por encima del captador común y un perfil espacial S_{o}(x) resultante de las mediciones efectuadas por los captadores del primer conjunto de captadores.
  2. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, siendo al menos una segunda dirección perpendicular a la primera dirección.
  3. 3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, que incluye un tercer conjunto de captadores destinados a estar colocados según al menos una tercera dirección, que corta la primera en un punto en el que está dispuesto un captador común (C^{xy}_{1}), perteneciente al primer y al tercer conjuntos.
  4. 4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, permitiendo los medios de cálculo, además, calcular la velocidad del vehículo.
  5. 5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, que incluye una pluralidad de primeros conjuntos de captadores y una pluralidad de segundos conjuntos de captadores que forman una matriz 2D de captadores.
  6. 6. Dispositivo según la reivindicación 5, siendo la matriz hueca.
  7. 7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, que incluye un primer conjunto de captadores, al menos un segundo conjunto de captadores, y al menos una matriz 2D de captadores dispuesta sobre al menos uno de los lados del primer conjunto.
  8. 8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, que incluye, además, al menos un captador de campo o de gradiente de campo, 1D o 2D o 3D, según la dirección vertical.
  9. 9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, que incluye además al menos un captador de campo o de gradiente de campo, 1D o 2D o 3D, desviado.
  10. 10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, permitiendo los medios de cálculo formar una representación espacial de la signatura de los vehículos.
  11. 11. Dispositivo según la reivindicación 10, permitiendo los medios de cálculo extraer la citada representación espacial de los parámetros de identificación del vehículo.
  12. 12. Dispositivo según la reivindicación 11, permitiendo los medios de cálculo extraer, por acotamiento de la citada representación espacial, la longitud y/o la anchura del vehículo.
  13. 13. Dispositivo según la reivindicación 11 ó 12, permitiendo los medios de cálculo extraer, por detección de los máximos de intensidad, el número de ejes del vehículo.
  14. 14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 13, permitiendo los medios de cálculo calcular la energía de la signatura y/o al menos una parte de sus coeficientes de Fourier.
  15. 15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 14, que incluye además un captador de campo triaxial, permitiendo los medios de cálculo calcular el ángulo recorrido por el vector campo magnético.
  16. 16. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 15, permitiendo los medios de cálculo calcular la derivada de la signatura P(X,Y) según X.
  17. 17. Dispositivo según la reivindicación 16, permitiendo los medios de cálculo calcular un mapa de gradientes.
  18. 18. Dispositivo según la reivindicación 16 ó 17, permitiendo los medios de cálculo calcular el gradiente vertical del campo y la relación de este gradiente respecto al campo.
  19. 19. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 18, siendo los citados parámetros utilizados en un algoritmo de clasificación.
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