ES2332068T3 - Sistema magnetico de control de trafico. - Google Patents
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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.
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.
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.
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",
"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".
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'.
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.
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}.
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)
-
\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. Dispositivo según la reivindicación 1, siendo al menos una segunda dirección perpendicular a la primera dirección.
- 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. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, permitiendo los medios de cálculo, además, calcular la velocidad del vehículo.
- 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. Dispositivo según la reivindicación 5, siendo la matriz hueca.
- 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. 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. 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. 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. Dispositivo según la reivindicación 10, permitiendo los medios de cálculo extraer la citada representación espacial de los parámetros de identificación del vehículo.
- 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. 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. 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. 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. 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. Dispositivo según la reivindicación 16, permitiendo los medios de cálculo calcular un mapa de gradientes.
- 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. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 18, siendo los citados parámetros utilizados en un algoritmo de clasificación.
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