ES2637621T3 - Sensor de radar integrado en la calzada - Google Patents

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Abstract

Dispositivo para el registro de informaciones de tráfico con al menos un dispositivo de sensor dispuesto de modo insertado en la calzada (3), en el que el dispositivo de sensor está orientado contra el suelo inferior (5) de un vehículo (1) y está conformado como sensor de radar (6, 7, 8) que mide la velocidad y la distancia, en el que el sensor de radar (6, 7, 8) detecta la velocidad del vehículo (1), caracterizado porque el sensor de radar (6, 7, 8), para el registro adicional del vehículo (1) envía señales moduladas y lleva a cabo una medición de distancia entre el sensor de radar y el suelo inferior del vehículo (5).

Description

DESCRIPCION
Sensor de radar integrado en la calzada
5 El objeto de la invencion es un sensor de radar integrado en la calzada segun el preambulo de la reivindicacion 1.
Para la cuenta, la medicion de velocidad, la medicion de longitud y la clasificacion de vehfculos que se mueven sobre calzadas se conoce el hecho de disponer sensores de vehfculos en o por encima de la calzada.
10 Estos sensores de vehfculos se emplean para el registro de datos de trafico con la finalidad de la planificacion de las vfas de comunicacion, para el control del trafico (instalaciones de senales luminosas y sistemas de conduccion del trafico), pero tambien en sistemas de peajes.
Para un gran numero de situaciones se requiere que un sensor de vehfculos de este tipo este dispuesto en la 15 calzada, ya que en el lugar en el que se ha de registrar el trafico no existe ninguna posibilidad de fijacion constructiva para sensores junto o por encima de la calzada.
Para la clasificacion es necesario registrar la velocidad y la longitud de los vehfculos y otras magnitudes del vehfculo, como por ejemplo las distancias entre ejes, desde un punto de vista de la tecnica de medicion, para poder 20 diferenciar diferentes tipos de vehfculos. Para la medicion de estas magnitudes del vehfculo se conocen hasta el momento diferentes soluciones, como por ejemplo bucles de induccion, sensores de campo magnetico y cables piezoelectricos, que trabajan segun el principio de dos puntos de medicion sobre los que se pasa de modo consecutivo, y que determinan por medio de la ley del espacio-tiempo del movimiento uniforme la velocidad, y entonces, a partir de la velocidad y la duracion de estancia, la longitud del vehfculo que pasa por encima. Este 25 principio para la determinacion de la longitud, sin embargo, solo funciona en tanto que los vehfculos rueden con una velocidad constante por encima del sensor. Del mismo modo, se conocen disposiciones con sensores de radar doppler para el registro de vehfculos, sin embargo tambien estas disposiciones hacen posible una medicion longitudinal solo en el caso de trafico fluido.
30 Sin embargo, habitualmente se produce en el flujo del trafico una parada temporal de los vehfculos, por ejemplo en caso de trafico o en instalaciones de senales luminosas. Para la consecucion de una precision de conteo y de medicion elevada, asf pues, se requiere que el proceso de medicion funcione con una precision elevada tambien en el caso de velocidades muy bajas y en el caso de vehfculos que se paren temporalmente. Ademas, los sensores de los vehfculos han de ser capaces de medir sin errores sobre una carretera de varios carriles los vehfculos de cada 35 carril individual independientemente del trafico del carril contiguo. En el caso de que por medio del dispositivo de medicion se deban reconocer tambien conductores suicidas, entonces adicionalmente se ha de determinar la direccion de marcha de los vehfculos.
El documento DE 10 2004 036 729 A1 da a conocer un elemento piezoelectrico que se puede comprimir integrado 40 en la calzada hecho sobre una base de polfmero, que en el caso de ser sometido a presion entrega una senal. La desventaja en este caso es que un elemento piezoelectrico de este tipo no esta indicado para llevar a cabo un registro de datos de trafico preciso en el caso de que un vehfculo se quede parado sobre el elemento piezoelectrico. Esto se debe a que un sensor piezoelectrico solo puede registrar un vehfculo cuando un eje rueda sobre un sensor o esta sobre el. Sin embargo, en el caso de que un vehfculo vaya a pararse sobre un sensor de manera que ningun 45 eje este exactamente sobre el sensor, entonces el elemento piezoelectrico ya no puede reconocer el vehfculo, y con ello, tampoco puede llevar a cabo una determinacion de la longitud y una clasificacion. Otra desventaja reside en el hecho de que los vehfculos a una distancia reducida no se pueden diferenciar de los vehfculos con remolque, y debido a ello, en particular en el caso de trafico parado, se produce habitualmente una clasificacion incorrecta de los vehfculos.
50
Con el objeto del documento EP 0866 434 B1 se ha dado a conocer un sistema de medicion para un analisis del flujo de trafico en el que sensores dispuestos sobre puentes o mastiles han de reconocer al vehfculo desde arriba. En este caso se da, sin embargo, la desventaja que en el caso de vehfculos con contornos del vehfculo relativamente lisos, como por ejemplo autobuses o camiones con remolque, solo se refleja una senal muy 55 incompleta e inestable. Esto lleva a que los camiones con remolque o los autobuses habitualmente son registrados como dos vehfculos y con la longitud incorrecta. En el caso de vehfculos parados, por la misma razon tampoco es posible un registro preciso de la longitud, lo que hace imposible una clasificacion fiable. Otra razon para una calidad de medicion solo limitada de los sensores de radar que miden desde arriba es que un radar que mida desde arriba, como consecuencia de las diferentes alturas de vehfculo, presenta distancias muy diferentes con los vehfculos, lo 60 que lleva igualmente a senales e radar inestables, y con ello a una precision de la medicion longitudinal reducida.
Con el objeto del documento GB 1 293 881 se muestra una disposicion sencilla de radar doppler, que mide partiendo desde la calzada hacia el exterior en la direccion de la parte inferior del vehnculo de un automovil en marcha, si bien en este caso no se da ninguna solucion para el problema de vehnculos que marchen lentamente, y en particular, 5 vehnculos que esten parados temporalmente. Un radar doppler genera una senal de salida, por principio, solo en el caso de objetos en movimiento, y como consecuencia, no puede diferenciar si no hay un vehnculo o si hay un vehnculo parado sobre el sensor.
Debido a ello, la disposicion esta limitada a la medicion de vehnculos en movimiento, y no esta indicada para medir 10 correctamente vehnculos que tambien se encuentren en situaciones de stop-and-go.
En el documento britanico mencionado, en el caso de un vehnculo que se encuentre parado temporalmente sobre el sensor, se finaliza la medicion, y al volver a arrancar el vehnculo se lleva a cabo una nueva medicion, de manera que un vehnculo real se cuenta varias veces como vehnculo. Este efecto se da de modo reforzado en el caso de un 15 camion con remolque que este sobre el sensor, que en este caso se contana de modo erroneo como varios automoviles.
En el caso del radar doppler sin modular, y con ello, de banda estrecha, mostrado en el documento britanico se da ademas la desventaja de que se pueden dar desvanecimientos de sena por medio de interferencias de senales de 20 radar reflejadas en la parte inferior del vehnculo. Como consecuencia de ello, representa una desventaja usar un radar doppler puro para el registro de un contorno de un vehnculo desde la parte inferior del vehnculo. Adicionalmente, el sensor de radar descrito no dispone de un reconocimiento de la direccion de marcha de los vehnculos que se han de medir.
25 Con el objeto del documento WO 2011/003674 A1 se describe un sistema de gestion de plaza de estacionamiento para un dispositivo de aparcado.
El sistema de gestion de plaza de estacionamiento trabaja con un sensor de radar pulsado y presupone de modo estatico vehnculos aparcados sobre una plaza de estacionamiento, cuya presencia ha de ser registrada. Sin 30 embargo, existe la desventaja de que no se mide ni la longitud de un vehfculo ni la velocidad de un vehnculo que pase por encima, y como consecuencia tampoco se puede clasificar el tipo de vehnculo, tal y como se ha de clasificar, por ejemplo, con la finalidad del peaje. El sensor mostrado, como consecuencia, solo es adecuado para el reconocimiento estatico de vehnculos, y debido a ello no se puede emplear para la medicion de la velocidad, longitud y clasificacion de los vehnculos que marchen o que esten parados durante una breve duracion.
35
Con el objeto del documento JP 2004-085452 A se describe un sensor de radar FMCW, si bien sin una aplicacion en el registro de datos de trafico.
Con el documento GB 2453369 A se describe una disposicion compuesta por un radar doppler y un sensor de radar 40 FMCW, que esta dispuesto elevado lateralmente por encima de una calzada y genera un lobulo de radiacion dirigido a la calzada. La disposicion descrita, sin embargo, esta determinada para reconocer personas, y no esta indicada para medir la velocidad y la longitud de un vehnculo que vaya por ahn, o para clasificar a este. No es posible una asignacion precisa a vehnculos individuales por medio de la magnitud de los campos de medicion, ya que varios vehnculos se encuentran simultaneamente en la region de registro de la disposicion de sensores mostrada. Ademas, 45 la disposicion requiere un mastil en el borde de la calzada.
En el caso del documento US 20050203697 A1 se trata de un sistema de registro de datos de trafico que esta formado por un sistema de radar y varios bucles de induccion. El sistema de radar esta dispuesto en un borde de la calzada, e irradia desde el lado del borde de la calzada sobre todos los carriles que se han de registrar. En la 50 disposicion descrita, en el caso de trafico denso se encuentran al mismo tiempo varios vehnculos en la region de registro del sensor de radar. Debido a ello no es posible una asignacion de los valores de medicion de radar a vehnculos individuales, y con ello, una medicion precisa de velocidad, longitud y presencia, asf como una clasificacion de vehnculos de vehnculos individuales en trafico denso y bajo condiciones de stop-and-go.
55 A partir del documento CN 101639982 resulta unicamente que un sensor de radar dispuesto en el revestimiento de la calzada se comunica con un receptor (antena de radar) dispuesto distanciado respecto a este. Ni se registra ni la distancia a un suelo del vehnculo, ni es posible registrar con una disposicion de este tipo un vehnculo parado, y por ejemplo reconocer la distancia entre el sensor de radar estacionario y la parte inferior de la carrocena de un vehnculo.
A partir del documento GB 2 425 422 A se puede extraer unicamente un radar modulado en frecuencia que esta orientado contra una superficie de la calzada, y que mide lateralmente por encima de la calzada y precisamente no esta integrado en el revestimiento de la calzada. Debido a ello, con una disposicion de este tipo tampoco es posible llevar a cabo la medicion de distancia relativa a la distancia entre un sensor de radar dispuesto en el revestimiento 5 de la calzada y la parte inferior de la carrocerfa de un vehfculo.
La misma crftica tambien es valida para el documento DE 198 03 660 A1, ya que en este caso unicamente se describe un dispositivo de sensor de radar para el registro de la distancia y/o de la velocidad de un objeto en relacion al dispositivo de sensor. Este dispositivo de sensor, sin embargo, no esta integrado de modo estacionario en el 10 revestimiento de la calzada, y no esta orientado hacia la parte inferior de la carrocerfa de un vehfculo que circule por encima.
Asf pues, la presente invencion se basa en el objetivo de mejorar un procedimiento y un dispositivo para el registro de datos de trafico y para el registro de vehfculos del tipo mencionado al comienzo de tal manera que se consiga un 15 registro, una medicion de la velocidad, una medicion de la longitud, una clasificacion y un reconocimiento de la direccion preciso de vehfculos en todas las situaciones de trafico que se puedan dar, en particular tambien con el trafico parado, con atasco o en plazas de aparcamiento, por medio de un dispositivo de medicion integrado en la calzada.
20 Para la consecucion del objetivo planteado, la invencion esta caracterizada por medio de la ensenanza tecnica de la reivindicacion 1 y de la reivindicacion 11.
Bajo el concepto de la “disposicion empotrada” en el revestimiento de la calzada se entiende cualquier disposicion por encima de la cual pueda pasar un vehfculo de uno o varios sensores de radar. La medicion de la distancia 25 respecto a un vehfculo que este por encima de la disposicion de medicion se consigue por medio de la modulacion de la senal de radar.
A invencion, asf pues, preve por lo general el uso de un sensor de radar modulado que mide desde abajo.
30 A partir del ejemplo de una realizacion especial - en particular, el uso de un radar FMCW - se explica el modo de funcionamiento de medicion de la distancia.
Un radar FMCW es un radar de onda continua modulado en frecuencia. Una referencia temporal de este tipo para la medicion de la distancia de objetos que no se mueven se genera con la ayuda de una modulacion de frecuencia. En 35 este metodo se envfa una senal que varfa continuamente en la frecuencia. Para limitar el intervalo de frecuencia y facilitar la evaluacion, se usa una frecuencia periodica, lineal que sube y baja. En este caso, el valor de la tasa de variacion df/dt es constante.
Cuando se recibe una senal de eco, entonces esta tiene un desfase temporal Delta t como en el radar pulsado, y 40 con ello una frecuencia que difiere. Ahora se puede determinar la distancia por medio de la comparacion de frecuencia. En una evolucion de la modulacion como la mostrada en el diagrama arriba, se origina una frecuencia diferencial fD constante que es una medida directa para la distancia.
En el caso sencillo se elige solo una forma de la modulacion en forma de diente de sierra o triangular, que si bien no
45 tiene ningun intervalo de medicion definido, se realiza de un modo tan lento que no se supera el intervalo de la
distancia de medicion maxima. Es posible conseguir por medio de patrones de frecuencias determinados que no se hayan de esperar ecos equfvocos. Ademas es posible, por medio de una modulacion conformada de modo correspondiente, y de un procesado de senal, determinar al mismo tiempo la distancia y la velocidad del objeto que se ha de medir.
50
La invencion, sin embargo, tambien preve sensores de radar modulados de otra manera, en particular sensores de radar pulsados o modulados en fase.
Por medio del uso de un sensor de radar que mide desde abajo con una senal de radar modulada se hace posible,
55 por primera vez, no solo reconocer objetos que se mueven, tal y como es posible con un radar doppler, sino
adicionalmente llevar a cabo tambien una medicion de distancia entre el grupo constructivo del radar y la parte inferior del vehfculo. Con ello, es posible determinar velocidad y distancia de un vehfculo que se encuentre por encima del sensor con un unico dispositivo de medicion. Esta informacion de distancia adicional se puede usar para reconocer la presencia de un vehfculo, pero tambien se puede usar para determinar la altura del suelo del vehfculo y 60 para la clasificacion.
Una caracterfstica fundamental de la invencion es que por medio del uso de un sensor de radar modulado existe ahora por primera vez la posibilidad de, con un unico sensor, registrar la velocidad, longitud y presencia estatica, asf como la clasificacion de un vehfculo parado temporalmente o que marcha de un modo lento y no uniforme.
El uso de un radar doppler no serfa adecuado para la consecucion del objetivo planteado, ya que este presupone un vehfculo en movimiento. Aquf se aplica la invencion, que en su lugar preve una senal de radar modulada, para registrar tambien de modo correcto vehfculos que esten parados temporalmente, tal y como sucede, por ejemplo, en situaciones de stop-and-go.
10
Como funcion adicional, por medio de una denominada etapa de conversion de frecuencia de 2 etapas, se puede registrar adicionalmente la direccion de movimiento de los vehfculos. Esto es importante para el reconocimiento de vehfculos suicidas.
15 Para el entendimiento se explica como se realiza una medicion de un vehfculo que esta parado temporalmente. Cuando un vehfculo con la longitud L se coloca con la velocidad v1 sobre el sensor, se mide la velocidad v1 y se determina el tiempo T1. T1 es el periodo en el que el vehfculo se mueve con la velocidad v1. Cuando el vehfculo ahora se para sobre el sensor, la velocidad medida se hace v2 = 0. Un radar doppler, que solo puede medir objetos en movimiento, finalizarfa aquf la medicion, ya que este no serfa capaz de reconocer el vehfculo que sigue estando
20 sobre el sensor. Por el contrario, el sensor de radar modulado aquf presentado, que por medio de la medicion de distancia permanente respecto a la parte inferior del vehfculo tambien en el caso de parada reconoce que el vehfculo todavfa se encuentra sobre el sensor de radar, y con ello mantiene el ciclo de medicion. El procesado de senal interno determina ahora tambien la duracion de la parada T2 del vehfculo. Despues de este tiempo, el vehfculo abandona el sensor con la velocidad T3. El periodo requerido para ello es T3. Despues de que se haya realizado el
25 paso, el procesado de senal puede calcular ahora la longitud total correcta con L = v1xT1 + v2+T2 + v3xT3. Lo mismo es valido para la velocidad media durante la medicion con v = L/Tges, siendo Tges la suma de los tiempos individuales, es decir, Tges = T1+T2+T3...
En una primera realizacion, la superficie de la unidad del sensor de radar esta dispuesta a nivel con el borde
30 superior del revestimiento de la calzada.
En una segunda realizacion, la superficie (= borde superior) de la unidad del sensor de radar esta dispuesta ligeramente por encima del borde superior del revestimiento de la calzada, y sobresale, por ejemplo, en un valor de 10 mm por encima del borde superior del revestimiento de la calzada.
35
En una tercera realizacion, la unidad del sensor de radar esta dispuesta por debajo del borde superior del revestimiento de la calzada de modo empotrado. Y puede estar integrada, por ejemplo, 10 mm por debajo del borde superior del revestimiento de la calzada.
40 En el ultimo ejemplo de realizacion mencionado tambien puede estar previsto integrar la unidad del sensor de radar en los cimientos del revestimiento de la calzada. Es decir, que el rayo del radar penetra desde abajo el revestimiento de la calzada. En este caso, con ello, la parte superior de la unidad del sensor de radar esta cubierta respecto al revestimiento de la calzada.
45 En este caso es posible incluso un reemplazo de la unidad del sensor de radar si se construye por debajo del revestimiento de la calzada un tubo de plastico que discurre transversalmente a la direccion de marcha, que esta cubierto por el revestimiento de la calzada, y en el que se puede introducir empujando desde el lado la unidad del sensor de radar. Con esto, esta integrado en la construccion de la calzada de modo que se puede reemplazar.
50 La parte inferior del vehfculo representa, en comparacion con todos los demas lados del vehfculo, como consecuencia de los huecos y los bordes existentes, un objetivo de reflexion de radal especialmente indicado. Por medio de una integracion numerica de la senal de velocidad existente de modo continuo en el procesado de senal que se encuentra en el sensor de radar se puede llevar a cabo por medio de la invencion presentada una medicion de la longitud del vehfculo incluso con una evolucion constante de la velocidad y con vehfculos que esten parados
55 temporalmente.
Con ello se hace posible por primera vez un registro del trafico altamente preciso y una clasificacion de los vehfculos con un trafico parado y en situaciones de atasco.
60 A continuacion se muestran varias formas de realizacion o combinaciones para sensores de radar integrados en la
calzada:
• Un radar de onda continua modulado en frecuencia (FMCW) para la medicion de la velocidad, longitud, presencia estatica y direccion de la marcha de los vehfculos que pasan por encima
5 • Un sensor de radar con cualquier procedimiento de modulacion para la medicion de la velocidad, longitud, presencia estatica y direccion de la marcha de los vehfculos que pasan por encima
• Un sensor de radar de onda continua en angulo oblicuo de 0-80°, preferentemente 30°, y un FMCW en un angulo de 0° perpendicular a la calzada (ambos en una carcasa en la calzada)
• Un sensor de radar de onda continua integrado en la calzada (continuous wave - CW) para la medicion de 10 velocidad y longitud de vehfculos que pasan por encima con cualquier velocidad, tambien no uniforme
• Un sensor de radar integrado en la calzada, y adicionalmente un sensor de distancia dispuesto lateralmente o por encima del vehfculo - o bien optico (Laser/IR) o bien por ultrasonidos - para la medicion de la velocidad, longitud, presencia estatica y del perfile lateral o en altura de los vehfculos que pasan por encima.
15 En todas las formas de realizacion, el procesado de senal integrado en la carcasa del sensor hace posible un interfaz de datos sencillos hacia el exterior.
Todos grupos constructivos del radar pueden estar construidos en tecnologfa de gufa de ondas, si bien se prefiere que sea en tecnica planar.
20
En el estado de la tecnica, en la medicion de la parte inferior del vehfculo se producen dificultades por medio de las vibraciones del motor de accionamiento y otras piezas montadas del vehfculo. Estas llevan a que un sensor de radar doppler puro incluso en el caso de vehfculos parados medirfa un movimiento, ya que para un radar doppler las vibraciones existentes no pueden ser distinguidas de un movimiento unidireccional del vehfculo. Este problema se 25 soluciona en la invencion presentada por medio del uso de una etapa de conversion de frecuencia de 2 canales, tambien llamada etapa de conversion de frecuencia en-fase/cuadratura, que reconoce la direccion.
En este procedimiento de radar para el reconocimiento de la direccion de movimiento, una segunda etapa de conversion de frecuencia se usa para generar una segunda senal doppler desplazada en fase respecto a la primera 30 etapa de conversion de frecuencia. El desplazamiento de fase entre las dos senales mezcladas proporciona en este caso de modo unfvoco la direccion de movimiento reconocida. Mientras que el movimiento del vehfculo dirigido siempre entrega una posicion de fase unfvoca, en el caso de vibraciones tiene lugar un cambio continuo de la posicion de fase con la frecuencia de vibracion.
Por medio de esta informacion adicional es posible diferenciar las vibraciones del vehfculo de las componentes de 35 movimiento dirigidas, y suprimir completamente las vibraciones como senal interferente. La etapa de conversion de frecuencias de 2 canales propuesta se usa asf mismo para determinar la direccion de marcha de los vehfculos.
A partir del estado de la tecnica se conocen un gran numero de metodos de medicion, como por ejemplo aparatos de conteo planos sobre la base de campos magneticos, que son clavados o atornillados sobre la calzada para 40 mediciones temporales y moviles. En la presente invencion, por medio de modulos de radar planares se puede conseguir un modo de construccion muy plano (grosor de 2-3 cm). Esto hace posible una disposicion que se coloca como disposicion en forma de placa plana sobre la calzada para registrar datos de trafico temporales.
En otra forma de realizacion preferida se ponen uno o dos cables de sensor sensibles a la presion dentro o sobre la 45 calzada para el conteo de ejes. Como cables de sensor se pueden usar cables piezoelectricos, sensores de gufa de ondas fibrooptica u otros sensores en forma de lfnea sensibles a la presion.
Por medio de la combinacion del sensor de radar con cables de sensor sensibles a la presion se hace posible por primera vez una medicion precisa de la distancia entre ejes en el caso de vehfculos que esten parados temporalmente. Esto hace posible una clasificacion exacta en hasta 10 clases de vehfculos diferentes.
50 Otra configuracion es la combinacion del sensor de radar integrado en la calzada descrita con sensores de peso integrados en la calzada. Con ello se pueden determinar por primera vez de modo independiente a la velocidad las longitudes de los vehfculos y las cargas de los ejes y el peso total con una unica disposicion de medicion integrada en la calzada desde un punto de vista de medicion tecnica. Como consecuencia de su robustez e insensibilidad frente a influencias meteorologicas, la disposicion descrita tambien se puede emplear de un modo muy ventajoso 55 para detectar la determinacion de la ocupacion de plazas de aparcamiento desde el suelo, y para informar sobre ello.
En otra configuracion ventajosa, la invencion presentada se podrfa equipar con sensores adicionales para el registro del precipitado (nieve/lluvia), humedad, temperatura o contenido en sal.
Gracias a ello, con un unico aparato se podrfan registrar un gran numero de datos importantes para el control del trafico.
Con la ensenanza tecnica conforme a la invencion se consigue la ventaja fundamental de que, ademas de la 5 reflexion adecuada de la senal de radar en la parte inferior del vehfculo fisurada se consigue al mismo tiempo la ventaja de que se mantiene una distancia muy constante entre la parte inferior del vehfculo y la carcasa del radar, que no depende de la altura del techo del vehfculo, como es el caso en los sensores de radar elevados.
Con ello se consigue una evaluacion de la senal del radar especialmente adecuada y precisa.
10
El objeto de la invencion de la presente invencion resulta no solo a partir del objeto de las reivindicaciones individuales, sino tambien a partir de la combinacion entre ellas de las diferentes reivindicaciones.
Todas las indicaciones y caracterfsticas publicadas en la documentacion, incluyendo el resumen, en particular la 15 conformacion espacial representada en los dibujos, se reivindican como fundamentales para la invencion en tanto que sean nuevas individualmente o en combinacion respecto al estado de la tecnica.
A continuacion se explica en mas detalle la invencion a partir de dibujos que representan unicamente un modo de realizacion. Aquf se deducen a partir de los dibujos y de su descripcion otras caracterfsticas y ventajas de la 20 invencion.
Se muestra:
Figura 1: de modo esquematizado, en una vista lateral, un vehfculo que pasa en ese momento por encima de un 25 sensor de radar conforme a la invencion
Figura 2: el sensor de radar segun la Figura 1 en una representacion aumentada
Figura 3: el sensor de radar segun la Figura 2 en una representacion aumentada con representacion de otras particularidades
Figura 4: una modificacion de un sensor de radar 30 Figura 5: una segunda modificacion de un sensor de radar
Figura 6: el sensor de radar en la realizacion segun las Figuras 2 y 3
Figura 7: representacion de un ejemplo de realizacion modificado, en el que adicionalmente tiene lugar un registro lateral del vehfculo
Figura 8: la combinacion de sensores de radar que estan integrados en la calzada conjuntamente con cables de 35 sensor sensibles a la presion
Figura 9: vista en planta desde arriba de un aparcamiento con disposicion de unidades de sensores de radar en las plazas de estacionamiento
Figura 10: seccion a traves de estacionamiento segun la Figura 9
40 En La Figura 1 esta representado de modo general un vehfculo 1, que en el ejemplo de realizacion mostrado esta conformado como un automovil. La invencion no esta limitada a esto. Puede haber cualquier tipo de vehfculo, como por ejemplo camiones, automoviles, vehfculos industriales, autobuses, vehfculos de reparto y similares. Tambien pueden estar previstos vehfculos con remolque o con semirremolque o similares. Asf pues, se trata simplemente de un ejemplo de realizacion simplificado, a partir del cual resulta que vehfculo 1 pasa en la direccion de la flecha 2 por 45 encima del sensor de radar 6 integrado en la calzada 3 introducido en la parte superior de la calzada 4.
En el ejemplo de realizacion mostrado el sensor de radar 6 esta formado por dos disposiciones de radar diferentes, en concreto por un radar FMCW 7, que conforma un rayo de radar 11 dirigido preferentemente de modo vertical hacia arriba contra la parte inferior, y ademas por un radar CW 8 orientado de modo oblicuo hacia delante, que 50 orienta un rayo de radar 12 oblicuamente hacia delante contra el suelo inferior 5 del vehfculo 1.
Con la disposicion de dos disposiciones de radar 7, 8 diferentes se da la ventaja de que se puede registrar tanto la velocidad como la presencia del vehfculo. El radar CW 8 orientado hacia delante registra la velocidad y el radar FMCW 7 orientado hacia arriba registra la presencia del vehfculo.
55
Esto lleva a la ventaja de que incluso cuando un vehfculo 1 permanece parado sobre el sensor de radar 6, el radar CW 8 orientado hacia delante ya no detecta ninguna velocidad, si bien el radar FMCW 7 sigue recibiendo una senal. Gracias a ello se da la ventaja de que el vehfculo 1 puede ser detectado en cualquier longitud estando parado sobre el sensor de radar 6, y no se produce ninguna medicion incorrecta, como suele ser el caso en las disposiciones de 60 radar elevadas convencionales.
Este comportamiento indeseado se origina por lo demas en bucles de induccion ya que cuando un vehfculo permanece parado en la region de un bucle de induccion, este estado no puede ser siempre reconocido, y ademas en este caso no es posible ninguna determinacion de la velocidad. Debido a ello no es posible una clasificacion 5 fiable por medio de bucles de induccion en el caso de trafico lento o parado.
Segun la Figura 2 se representa que el sensor de radar 6 esta dispuesto en una carcasa 9 que rodea la disposicion en su conjunto, habiendo de ser esta carcasa 9 impermeable al agua.
10 Tambien ha de ser capaz de soportar que pase por encima un neumatico, es decir, ha de ser capaz de resistir una carga de presion correspondiente desde arriba.
En el ejemplo de realizacion mostrado, la carcasa 9 esta hecha preferentemente de una carcasa de metal que esta cubierta hacia arriba por medio de una cubierta de plastico 15 (ver Figura 3).
15
A partir de la Figura 3 se explican otras particularidades de la Figura 2.
Aquf se puede reconocer que la carcasa 9 esta montada en un hueco en la calzada 3, y la cubierta de plastico 15 esta orientada con su parte superior aproximadamente a nivel con la parte superior de la calzada 4.
20
En la carcasa estan previstos dos modulos planares 13, 14 para las disposiciones de radar 7, 8 asignadas de modo correspondiente.
Un procesado de senales 10 procesa las senales de las dos disposiciones de radar 7, 8.
25
Las Figuras 4 y 5 muestran que no es necesario para la consecucion del objetivo prever dos disposiciones de radar 7, 8 con rayos de radar 11, 12 asignados. La Figura 4 muestra que tambien es suficiente con prever sensor de radar 6a con solo un radar FMCW 7 dirigido de modo oblicuo hacia delante y hacia arriba y un rayo de radar 11 correspondiente.
30
Del mismo modo, la Figura 5, que esta prevista como solucion, muestra usar en lugar de un radar FMCW 11 orientado hacia delante y hacia arriba un radar CW 8 con un rayo de radar 12 correspondiente orientado de modo oblicuo hacia arriba.
35 La Figura 6 muestra a su vez la combinacion de las dos disposiciones segun la Figura 4 y 5, y la conformacion correspondiente del sensor 6 segun la Figura 3.
Esta disposicion ofrece, en concreto, la ventaja de que incluso con una distancia reducida entre dos vehfculos se puede realizar una medicion precisa, ya que el rayo de radar 11 orientado de modo perpendicular hacia arriba hace 40 posible una separacion geometrica muy precisa, y con ello puede detectar de modo preciso vehfculo que circulen a poca distancia que pasen por encima del sensor 6.
En la Figura 7 esta representada como forma de realizacion adicional que a la disposicion de sensor de radar 6 en su conjunto descrita anteriormente tambien se pueda asignar un sensor de distancia 16, que desvfa un rayo 17 45 contra la superficie lateral del vehfculo. En el caso del sensor de distancia se tratar de un sensor de ultrasonidos o laser que mide la distancia, que tambien puede estar realizado como escaner de laser. Igualmente puede estar previsto que el sensor de distancia 16 este conformado como sensor de radar adicional.
El sensor de radar 6 esta sincronizado con el sensor de distancia 16. El sensor de distancia 16 constata la presencia 50 estatica del vehfculo sobre el sensor de radar 6, y el rayo de radar 11 o 12 orientado hacia delante ve entonces de modo oblicuo hacia delante contra el suelo inferior 5 del vehfculo.
En el caso de carriles individuales, tal y como se dan, por ejemplo, en estaciones de peaje, tambien se pueden usar sensores de distancia a ambos lados, gracias a lo cual es posible medir adicionalmente la anchura del vehfculo. El 55 sensor de distancia tambien puede estar dispuesto por encima del vehfculo. Con esta disposicion es posible medir la altura del vehfculo o un perfil en altura de los vehfculos.
La Figura 8 muestra una situacion de montaje de una calzada sobre la que circulan varios vehfculos en direccion contraria, en la que la parte superior de la calzada 4 esta dividida, por ejemplo, por medio de una divisoria 18, para 60 de este modo conformar dos calzadas. En cada calzada esta dispuesto el sensor de radar 6 conforme a la invencion,
y al sensor de radar 6 esta asignado, respectivamente, un cable de sensor 19 sensible a la presion, que se extiende perpendicularmente respecto a la divisoria 18, y se extiende preferentemente por encima de toda la anchura de la calzada 3.
5 En otra configuracion, sin embargo, tambien puede estar previsto que el cable de sensor 19 este dividido por la mitad, y se extienda, por ejemplo, solo a lo largo de la mitad de la parte superior de la calzada 4 correspondiente.
La combinacion de un cable de sensor 19 con el sensor de radar 6 conforme a la invencion tiene la ventaja de que al pasar por encima se puede constatar el numero de ejes de un vehfculo, lo cual es importante para un soporte de 10 peaje. Al mismo tiempo, por medio de a consulta al cable de sensor tambien se puede consultar la distancia entre ejes del vehfculo, lo cual es importante para una clasificacion posterior de los vehfculos. Gracias a ello se pueden diferenciar diferentes tipos de vehfculos.
Por medio del procesado de senales 10 programable equipado con un microprocesador se puede adaptar el 15 esquema de clasificacion a estandares prefijados, como por ejemplo la directriz alemana TLS del Instituto Federal de Vfas de Comunicacion Terrestres, que distingue 8 tipos de vehfculos, o el estandar suizo Swiss10, que diferencia 10 tipos de vehfculos.
Con esto, como tipos de vehfculos se pueden diferenciar, por ejemplo: motocicleta, automovil, vehfculo de reparto, 20 camion, automovil + remolque, camion + remolque, camiones con remolque y autobuses, pero tambien otros tipos de vehfculos.
Todas estas clases de vehfculos se pueden registrar bajo cualquier tipo de condiciones de trafico, es decir, tambien con trafico lento y con atasco, con un sensor de radar de un nuevo tipo integrado en la calzada, lo que hasta ahora 25 no era posible.
En la Figura 9 esta representada una vista en planta desde arriba de un aparcamiento 20, sobre el que estan dispuesta una fila de plazas de estacionamiento 21, que pueden ser accedidas a traves de una calle 22 por parte de un vehfculo 1 que se mueva en la direccion de la flecha 23. En una configuracion preferida, a cada plaza de 30 estacionamiento 21 esta asignado un sensor de radar 6, que preferentemente trabaja con un rayo de radar 11, y que esta orientado preferentemente contra la parte inferior del vehfculo 1 segun la Figura 10.
Sin embargo, tambien puede estar orientado perpendicularmente respecto al plano del suelo inferior contra el vehfculo 1. Todos los sensores de radar estan unidos por medio de un bus de senal y de datos entre ellos, y estan 35 conectados a una unidad de evaluacion 25. Esta reune las informaciones de ocupacion de los sensores e radar 6 individuales, e informa a una central. Esta central puede mostrar el numero y la posicion de las plazas libres a traves de una unidad de visualizacion a los conductores que buscan plaza de aparcamiento. Esto se corresponde con una administracion del espacio de aparcamiento.
40 En lugar de la asignacion de un sensor de radar 6 a cada plaza de estacionamiento 21 individual, en una variante es posible conformar un sensor de radar 6' como sensor de dos rayos, y posicionar este segun la Figura 9 sobre la lfnea divisoria entre dos plazas de estacionamiento 21. Uno de los rayos registra con ello un vehfculo sobre una plaza de estacionamiento, mientras que el otro rayo del mismo sensor 6' registra el vehfculo en la plaza de estacionamiento 21 contigua.
45
El aparcamiento 20 representado puede estar al aire libre, ya que los sensores de radar conformes a la invencion 6, 6a, 6b, 6' son insensibles frente a perturbaciones (electromagneticas y magneticas) e influencias meteorologicas (viento, nieve, lluvia).
50 Leyenda de los dibujos
1 Vehfculo
2 Direccion de la flecha
3 Calzada
55
4 Parte superior de la calzada
5 Suelo inferior
6 Sensor de radar a, b
7 Radar FMCW
8 Radar CW
60
9 Carcasa
10
Procesado de senal
11
Rayo de radar (de 7)
12
Rayo de radar (de 8)
13
Modulo planar
5 14
Modulo planar
15
Cubierta de plastico
16
Sensor de distancia
17
Rayo
18
Divisoria
10 19
Cable de sensor sensible a la presion
20
Aparcamiento
21
Plaza de estacionamiento
22
Calle
23
Direccion de la flecha
15 24
Bus de senal y de datos
25
Unidad de evaluacion

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1 Dispositivo para el registro de informaciones de trafico con al menos un dispositivo de sensor
    dispuesto de modo insertado en la calzada (3), en el que el dispositivo de sensor esta orientado contra el suelo 5 inferior (5) de un vehfculo (1) y esta conformado como sensor de radar (6, 7, 8) que mide la velocidad y la distancia, en el que el sensor de radar (6, 7, 8) detecta la velocidad del vehfculo (1), caracterizado porque el sensor de radar (6, 7, 8), para el registro adicional del vehfculo (1) envfa senales moduladas y lleva a cabo una medicion de distancia entre el sensor de radar y el suelo inferior del vehfculo (5).
    10 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el dispositivo es adecuado para el registro
    de la velocidad y/o la longitud y/o la presencia estatica y/o la direccion de marcha de un vehfculo que circule lentamente o que este parado.
  2. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el dispositivo de sensor esta 15 conformado como sensor de radar FMCW (7).
  3. 4. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el sensor de radar (7) esta modulado en fase y/o de modo pulsado y/o esta modulado en frecuencia.
    20 5. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo presenta un
    sensor de radar (6, 7, 8) integrado en la calzada, y adicionalmente al menos un sensor de distancia (16) dispuesto lateralmente o por encima del vehfculo.
  4. 6. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el dispositivo de sensor esta 25 formado por una combinacion de un sensor de radar CW (8) y un sensor de radar FMCW (7).
  5. 7. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en una carcasa (9) esta dispuesta una unidad de procesado de senal (10).
    30 8. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la unidad de procesado de
    senal (10) esta conformada como una etapa de conversion de frecuencia de 2 canales que reconoce la direccion.
  6. 9. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo esta formado por al menos un sensor de radar (6, 7, 8) y al menos un cable de sensor (19) instalado en o sobre la calzada (3).
    35
  7. 10. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el sensor de radar (6, 6a, 6b, 6') esta integrado en una plaza de estacionamiento (21) de un aparcamiento (20).
  8. 11. Procedimiento para el registro de informaciones de trafico con al menos un dispositivo de sensor 40 dispuesto de modo insertado en la calzada (3), en el que el dispositivo de sensor esta orientado contra el suelo
    inferior (5) de un vehfculo (1) y esta conformado como sensor de radar (6, 7, 8) que mide la velocidad y la distancia, en el que el sensor de radar (6, 7, 8) detecta la velocidad del vehfculo (1), caracterizado porque el sensor de radar para el registro adicional del vehfculo (1) envfa senales moduladas y lleva a cabo una medicion de distancia entre el sensor de radar y el suelo inferior del vehfculo (5).
    45
  9. 12. Procedimiento segun la reivindicacion 11, caracterizado porque a partir del registro de las posiciones de los ejes de un vehfculo (1) conjuntamente con el sensor de radar modulado, se lleva a cabo una clasificacion del vehfculo del vehfculo registrado.
    50 13. Procedimiento segun la reivindicacion 11, caracterizado porque la senal modulada se refleja en el
    suelo inferior (5) del vehfculo (1) que marcha por encima, y gracias a ello se puede alcanzar una clasificacion del vehfculo (1).
  10. 14. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque se puede registrar la 55 velocidad, la longitud, la presencia estatica, asf como la clasificacion de un vehfculo.
  11. 15. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque la medicion de la distancia determina la altura del suelo del vehfculo (1), y se usa para la clasificacion.
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