ES2228712T3 - Procedimiento y dispositivo para registrar datos de trafico mediante la deteccion y clasificacion de vehiculos en movimiento o parados. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para registrar datos de trafico mediante la deteccion y clasificacion de vehiculos en movimiento o parados.Info
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Abstract
Procedimiento para el registro de datos de tráfico mediante la detección y clasificación de vehículos de todo tipo en movimiento o parados usándose sensores de campo magnético con sensibilidad en al menos un eje, caracterizado porque en primer lugar se realiza en el lugar de aplicación un registro de las componentes del campo magnético terrestre no influenciadas mediante una disposición (1) de al menos dos sensores de campo magnético de fluxómetro electrónico dispuestos en una calzada (3) distanciados entre sí; procediéndose a continuación a un calibrado; además, se determinan de forma cíclica la vertical o la perpendicular de la superficie terrestre y la modificación de enfoque del flujo en esta dirección del campo magnético terrestre, aplanándose a continuación los valores de medición obtenidos mediante transformada rápida de Fourier, además de realizarse una asignación de valores de medición consecutivos en el tiempo de sensores de campo magnético dispuestos distanciados entre sí en la dirección de marcha, para determinar la dirección y la velocidad del movimiento del vehículo, así como la longitud del vehículo para la clasificación del vehículo en cuestión, teniéndose en cuenta para la determinación de la velocidad una pluralidad de emparejamientos de valores de medición extremos que mejor coincidan a lo largo de un intervalo de tiempo predeterminado.
Description
Procedimiento y dispositivo para registrar datos
de tráfico mediante la detección y clasificación de vehículos en
movimiento o parados.
La invención trata de un procedimiento y de una
disposición para el registro de datos de tráfico mediante la
detección y clasificación de vehículos de todo tipo en movimiento o
parados usándose sensores de campo magnético con sensibilidad en al
menos un eje según el preámbulo de la reivindicación 1 ó 5.
El registro de datos de tráfico basado en la
determinación del número de vehículos en vías de tráfico es una
condición previa fundamental para el funcionamiento de sistemas de
mando y vigilancia inteligentes del tráfico.
En los dispositivos hasta ahora conocidos se
parte, por ejemplo, de bucles de inducción colocados en el suelo de
la calzada, que proporcionan una señal de sensor cuando los
vehículos en marcha pasan por encima de los mismos.
La colocación en el suelo de la calzada de bucles
de inducción de este tipo es extremadamente costoso. Al renovar la
calzada por daños en la calzada, por regla general, es necesario
volver a colocar nuevamente también los bucles de inducción.
También se usan sensores por radar o láser, que
están montados en pasos elevados, por ejemplo, puentes. No
obstante, los sensores de este tipo son propensos a fallos frente a
condiciones atmosféricas variables tales como nieve, lluvia,
niebla, pero también en condiciones de temperaturas críticas. En
particular, los sensores por infrarrojo no están suficientemente
capacitados para suministrar resultados de medición significantes a
temperaturas veraniegas y diferencias de temperatura insuficientes
entre el vehículo y el entorno.
Un procedimiento y/o una disposición según los
preámbulos de las reivindicaciones 1 y 5 se conoce, por ejemplo,
por el documento US 5 748 108.
Como consecuencia, la invención tiene el objetivo
de proporcionar un procedimiento perfeccionado, así como una
disposición correspondiente para el registro de datos de tráfico
mediante la detección y clasificación de vehículos de todo tipo en
movimiento o parados, usándose para ello sensores de campo
magnético de por sí conocidos.
El registro de datos debe ser posible
independientemente de las condiciones atmosféricas tales como nieve,
lluvia, claridad, niebla, temperatura o suciedad, pudiendo
determinarse adicionalmente también la velocidad de los vehículos.
Además, debe crearse la posibilidad de registrar los distintos
vehículos por separado en calzadas de varios carriles y realizar
una clasificación, por ejemplo, entre turismos y camiones.
El objetivo de la invención se consigue mediante
un procedimiento según las características de la reivindicación 1,
así como una disposición según la teoría de la reivindicación 5,
incluyendo las reivindicaciones subordinadas al menos
configuraciones y variantes recomendables, respectivamente.
Basado en el procedimiento presentado, se procede
a la detección del campo magnético natural de la tierra y de la
modificación de éste por los vehículos. Los sensores pueden estar
fijados de forma sencilla por debajo de la calzada, pero también
por encima o a los lados de ésta en soportes correspondientes, no
ferromagnéticos.
El sistema de registro magnético recurre
preferiblemente a sensores de fluxómetro electrónico altamente
sensibles, miniaturizados de eje simple y/o de ejes múltiples, cuya
señal de salida es proporcional a la componente correspondiente del
campo magnético. Tras una filtración de las señales, una conversión
analógica/digital de alta resolución y una compensación automática
de la desviación, es posible otro procesamiento de las señales con
ayuda de un ordenador de telecomunicación o la transmisión a un
sistema de orden superior.
Según la invención, se procede en primer lugar a
un registro de las componentes no influenciadas del campo magnético
terrestre mediante los sensores de campo magnético de fluxómetro
electrónico. A continuación, se realiza un calibrado del sistema.
Además, se determinan de forma cíclica las modificaciones de enfoque
del flujo del campo magnético terrestre que se producen en la
vertical o en la perpendicular respecto a la superficie terrestre,
realizándose a continuación un aplanamiento de los valores de
medición mediante transformada rápida de Fourier (FFT). A
continuación, se procede a una asignación de valores de medición
consecutivos en el tiempo de sensores de campo magnético dispuestos
distanciados entre sí en la dirección de marcha, para determinar la
dirección y la velocidad del movimiento del vehículo, así como la
longitud del vehículo, para la clasificación del vehículo en
cuestión. Para la determinación de la velocidad se tienen en cuenta
una pluralidad de emparejamientos de valores de medición extremos
que mejor coinciden a lo largo de un intervalo de tiempo
predeterminado.
La velocidad del vehículo se calcula a partir de
la diferencia de tiempo entre los valores punta de los valores de
medición de los sensores de campo magnético dispuestos uno tras
otro.
Para el registro y la clasificación de vehículos
que van en varios carriles, unos al lado de otros, están previstos
n+1 sensores para n carriles, sometiéndose las señales de éstos a
una correlación cruzada, para eliminar llamadas sombras magnéticas
generadas por vehículos más grandes, por ejemplo, camiones, en las
que se encuentran vehículos más pequeños, por ejemplo,
turismos.
Las señales de los sensores se someten siempre a
una filtración pasiva por filtro de baso bajo, para eliminar
señales parásitas de alta frecuencia, y a una posterior conversión
analógica/digital. Los datos digitales llegan, a continuación, a un
procesador de señales digital (PSD), que inicia al mismo tiempo la
adquisición de datos y conversión de datos para todos los
sensores.
Los datos de salida previamente procesados,
relevantes para los eventos del procesador de señales digital llegan
a continuación a través de una interfaz en serie a un ordenador de
telecomunicación, que está conectado a su vez, por ejemplo, con una
red de radiotelefonía móvil o que transmite los datos a una central
de mando de tráfico.
Gracias al calibrado o a la corrección de la
desviación en el lugar de medición, teniéndose en cuenta las señales
de sensores existentes, que se generan sin influencia en un
vehículo, se consigue una elevada selectividad total del
sistema.
Sorprendentemente se ha mostrado que la
componente vertical del campo magnético, o la componente orientada
en la perpendicular de la superficie terrestre, es la más efectiva
para la valoración. Además, para una mejor distinción entre los
vehículos en las clases de turismos y camiones se propone tener en
cuenta no solamente la amplitud de la señal detectada y la forma de
la señal, sino tener en cuenta adicionalmente la longitud del
vehículo. Puesto que, según la invención, está disponible la
información acerca de la velocidad, puede usarse sin más la
valoración de la duración de la señal, es decir, la anchura del pico
para conseguir una mejor clasificación.
Desde el punto de vista de la disposición, está
previsto para cada carril, calzada o superficie que se ha de
controlar al menos un módulo de sensores formado por dos sensores
de campo magnético de fluxómetro electrónico dispuesto uno tras
otro en la dirección de la marcha, estando fijado el al menos un
módulo de sensores al lado, por encima o por debajo del carril o de
la calzada.
Los sensores de campo magnético de fluxómetro
electrónico están conectados a través de un filtro de paso bajo con
un convertidor analógico/digital, cuyas señales de salida
encadenadas se conducen al procesador de señales digital ya
mencionado para la detección de eventos y el almacenamiento según
protocolo.
El módulo de sensores o los módulos de sensores
están fijados en un brazo saliente no ferromagnético, por ejemplo,
por encima o al lado de la calzada o del carril. También existe la
posibilidad de disponer el módulo o los módulos de sensores en dos
tubos vacíos no ferromagnéticos dispuestos en paralelo, que se
extienden por debajo de la calzada. En el caso indicado en último
lugar existe la posibilidad de compensar una posición no
exactamente paralela mediante un calibrado por software.
El procedimiento presentado, así como la
disposición para el registro de datos de tráfico mediante la
detección y la clasificación de vehículos en movimiento o parados
permite una determinación segura de datos significativos, tanto al
pasar los vehículos por debajo de una disposición dispuesta por
encima de la cabeza como al incorporar los sensores en el subsuelo
de la calzada o al fijarlos al lado de la calzada. Es posible un
registro y contaje de vehículos, así como la determinación de la
velocidad, del tipo de vehículo y de la distancia entre los
vehículos, así como de la dirección de marcha para calzadas de uno o
varios carriles.
El procedimiento según la invención y la
disposición correspondiente también pueden usarse en aeropuertos,
en la llamada gestión del tráfico de rodadura. Aquí existe la
posibilidad de una detección fiable de aviones y otros vehículos y
de una clasificación y distinción exactas de distintos objetos, por
ejemplo, tipos de aviones, de determinados vehículos que se
encuentran en el área de rodadura, etc. Además, en este caso de
aplicación puede determinarse la velocidad y la distancia entre los
objetos, además de poder determinarse la distancia de parada de la
línea de parada de la pista de aterrizaje.
Naturalmente, la invención también puede usarse
para la detección de la ocupación en zonas de estacionamiento o
instalaciones de semáforos o para el control de entradas y salidas.
Gracias a que el propio sistema realiza siempre un calibrado in
situ y una corrección de la desviación, no influyen
perturbaciones locales del campo magnético, por ejemplo, por aceros
de armadura en la calzada u otros objetos ferromagnéticos
similares.
Aparte de las funciones de control y de
almacenamiento, el procesador de señales digital puede asumir
también funciones de una filtración activa de señales, sin que haya
de intervenir en el hardware del sistema.
A continuación, la invención se explicará más
detalladamente con ayuda de un ejemplo de realización, así como con
ayuda de figuras.
Muestran:
la fig. 1, una forma de realización de la
disposición de los módulos de sensores por encima de la
calzada;
la fig. 2, una forma de realización del registro
de datos de tráfico pasando por encima;
la fig. 3, un diagrama de bloque de la
disposición para el registro de datos de trafico;
la fig. 4, señales de sensores generados por el
campo magnético terrestre en el lugar de medición, así como las
coordenadas significantes de los sensores, y
la fig. 5, un ejemplo de una señal de medición de
vehículo tras una FFT.
Como puede verse en la fig. 1, los módulos de
sensores 1 se fijan con ayuda de un varillaje de medición 2 no
ferromagnético por encima de los carriles 3 correspondientes, por
ejemplo usándose la estructura de un puente 4.
Dos sensores de campo magnético de fluxómetro
electrónico que se encuentran en el módulo de sensores 1,
respectivamente, están ajustados a una distancia definida entre sí
y respecto a su eje magnético.
Las distintas señales de sensores se alimentan
según la fig. 3 tras una filtración correspondiente y conversión
A/D a través de una interfaz en serie a un microordenador o al
PSD.
Tras una detección de señales sincrónica, mandada
por interrupción, se procede a una corrección dinámica de la
desviación.
Basada en estos valores determinados, se realiza
a continuación la detección de picos y el procesamiento previo de
señales con supresión de sombras.
En una detección primaria de eventos, se
comprueba la plausibilidad de los datos obtenidos acerca de los
vehículos, se valoran, se cuentan y se depositan posteriormente en
un protocolo definido en un registro de eventos. A continuación, se
procede al posterior intercambio de datos a través de una interfaz
correspondiente y al control de orden superior del sistema de
sensores.
En el registro de datos de tráfico desde el
subsuelo de la calzada según la fig. 2, los distintos sensores se
colocan en un tubo vacío 5 no ferromagnético, encontrándose dos
tubos vacíos 5, respectivamente, distanciados entre sí en el suelo
por debajo de la calzada.
La distancia ente los tubos vacíos se sitúa
preferiblemente fundamentalmente entre 0,5 y 1 m.
La colocación y fijación de los sensores se
realiza a través de un acceso adecuado desde el borde de la
calzada.
Posibles diferencias por un paralelismo inexacto
pueden compensarse mediante un calibrado por software.
El sistema completo se somete, además, a un
ajuste dinámico de la desviación, de modo que está garantizado un
ajuste automático, teniéndose en cuenta las condiciones magnéticas
en el lugar de medición. En particular, pueden tenerse en cuenta o
eliminarse los efectos de posibles componentes existentes de tipo
ferromagnético en la calzada o cerca de ésta.
El concepto del sistema se muestra en la fig.
3.
El hardware existente está formado por módulos de
sensores y un módulo de procesamiento en forma de un microordenador
o de un procesador de señales digital. Este último transmite los
datos a continuación a un ordenador de telecomunicación. Se parte
de un módulo de procesamiento por una dirección de calzada. Además
de los sensores de campo magnético propiamente dichos, el módulo de
sensores incluye un filtro de paso bajo pasivo con una frecuencia
límite de fundamentalmente 150 Hz. Con ello se eliminan señales
parásitas de alta frecuencia de la señal del
sensor.
sensor.
Otras filtraciones pueden realizarse de forma
digital en el módulo de procesamiento con ayuda del microprocesador
o del procesador de señales digital. De esta forma se consigue una
mayor flexibilidad en la supresión de señales parásitas, puesto que
puede prescindirse de una modificación del hardware. Para la
conversión analógica/digital puede usarse, por ejemplo, un
convertidor de 16 bits. Aquí resultan ventajas especiales en el
sentido de evitarse efectos parásitos, como errores de
cuantificación etc.
En un ejemplo de realización está previsto hacer
funcionar el convertidor analógico/digital en un modo especial, que
reduzca los costes de cableado. En este caso, los datos existentes
en una entrada de datos en serie se cargan en el registro de
desplazamiento interno con el resultado de la conversión. Si se
conectan entre sí las entradas de datos y las salidas de datos de
dos convertidores entre sí y si los convertidores se conectan en
cadena, se necesita sólo una línea de datos en el sistema.
Para los procesadores de señales digitales pueden
usarse sistemas conocidos de la técnica de la radiotelefonía móvil.
Los procesadores de este tipo están optimizados en cuanto a su
rendimiento y consumen poca energía. El módulo de procesamiento o
el PSD inicia la adquisición y conversión de datos al mismo tiempo
para todos los sensores. Con ayuda de las líneas de datos
encadenadas de los convertidores A/D, los resultados de las
conversiones A/D se reúnen para formar una corriente de datos en
serie, que llega al PSD a través de la entrada de datos
existente.
Para leer los sensores de campo magnético, el
módulo de procesamiento activa la señal de "seleccionar chip"
y superpone un impulso a la señal de conversión de los
convertidores. A continuación, se hace reaccionar a todos los
convertidores A/D, que emiten el resultado de conversión. Puesto
que al mismo tiempo se escribe la palabra digital del convertidor
en la cadena anterior en el registro interno a través de la entrada
de datos, se obtiene una corriente de datos en serie continua
deseada.
En ensayos realizados con un módulo de sensores
dispuesto a una altura de 3,10 m se ha mostrado que la componente X
(véase la fig. 4) presenta un valor de punta claramente positivo,
mientras que la componente Y (en la dirección de marcha) es primero
negativa y posteriormente positiva. La amplitud total del valor de
punta Y era siempre menor o igual que la media amplitud del valor
de punta X. Por el contrario, no se influye apenas en la componente
Z (perpendicular a la dirección de marcha). Este comportamiento se
confirmó como típico para todas las mediciones de vehículos que
pasaron por debajo. Por lo tanto, se trabaja preferiblemente con el
valor de punta X. No obstante, el valor de punta Y puede medirse
con un coste razonable usándose un sensor de dos ejes y aprovecharse
también para el registro de datos.
En mediciones en los que los vehículos pasan al
lado, los módulos de sensores estaban dispuestos a alturas de 0,65 m
y 1,20 m. Para el análisis de la acción del campo magnético
terrestre se estudiaron las direcciones de marcha
sur-norte y este-oeste. También en
este ejemplo de realización resultó que la señal X era
extremadamente informativa, mientras que las componentes Y o Z
presentaban valores que fueron un factor de 8 ó 3,5 menor. A una
distancia de aproximadamente 3 m, ya sólo la componente X de la
señal pudo asignarse claramente al vehículo.
Los resultados de medición al pasar por encima,
mostraron aparte de la señal directa, generada por el turismo que
pasó por encima, también una señal que fue generada por otro turismo
que iba en paralelo. Este otro turismo iba en una vía suplementaria
y tenía en la dirección Z una distancia entre el lado del vehículo
y la cabeza del sensor de aproximadamente 2,1 m. También en este
caso, la señal X volvió a ser muy informativa. Debido al mismo
signo del valor de punta X, al igual que en el caso del paso por
debajo, puede sacarse aquí la conclusión que el efecto magnético
del vehículo en la dirección X está basado en el enfoque del flujo
del campo magnético terrestre, puesto que un efecto de remanencia
causaría diferentes signos al pasar por debajo y por encima de
los
sensores.
sensores.
En un ejemplo de realización, la determinación de
la velocidad del vehículo se consigue a partir de la diferencia de
tiempo entre los valores punta del primer y del segundo sensor de
un carril. En el ejemplo de un turismo en el carril izquierdo, la
diferencia de tiempo es de aproximadamente 13 ms para un trayecto
de 0,5 m, que corresponde a una velocidad de 38,5 m/s o 138 km/h.
Una distancia de 500 mm entre los sensores puede realizarse sin más
en un soporte
adecuado.
adecuado.
En otros estudios se ha mostrado que también es
posible la detección de vehículos con una menor parte de materiales
ferromagnéticos. Los vehículos hoy día disponibles en el mercado
con carrocería de aluminio incluyen a pesar de ello elevadas partes
de peso de acero en los módulos de motor, caja de cambios, chasis,
accionamiento y frenos. En el ejemplo del Audi A8 con carrocería de
aluminio resultan, por ejemplo, aproximadamente 280 kg de parte de
acero para los modelos de gasolina y aproximadamente 530 kg para la
versión diesel. En el ensayo, un vehículo Audi A8 TDI mostró el
mismo valor de punta de señal que un VW Golf con motor Otto
comparable.
Los desarrollos de las señales de camiones o
tractores de semirremolque generan una sombra magnética, en la que
un turismo no puede detectarse sin que se tomen medidas
correspondientes. Para detectar turismos que van al lado de un
tractor de semirremolque o remolque, se realiza una correlación
cruzada de las señales de los distintos carriles. De forma
complementaria, existe la posibilidad de usar n+1 sensores para n
carriles con una correlación correspondiente de señales.
En resumen, el sistema está capacitado según el
ejemplo de realización para realizar una detección de presencia, es
decir, la detección de un turismo parado por carril, como también
una clasificación de los vehículos. Además, puede determinarse la
velocidad media de los vehículos por clase, es decir, turismos o
camiones, e indicarse el grado de ocupación de los distintos
carriles.
- 1
- Módulo de sensores
- 2
- Varillaje de medición
- 3
- Carril
- 4
- Estructura de puente
- 5
- Tubo vacío
Claims (8)
1. Procedimiento para el registro de datos de
tráfico mediante la detección y clasificación de vehículos de todo
tipo en movimiento o parados usándose sensores de campo magnético
con sensibilidad en al menos un eje, caracterizado porque en
primer lugar se realiza en el lugar de aplicación un registro de
las componentes del campo magnético terrestre no influenciadas
mediante una disposición (1) de al menos dos sensores de campo
magnético de fluxómetro electrónico dispuestos en una calzada (3)
distanciados entre sí; procediéndose a continuación a un calibrado;
además, se determinan de forma cíclica la vertical o la
perpendicular de la superficie terrestre y la modificación de
enfoque del flujo en esta dirección del campo magnético terrestre,
aplanándose a continuación los valores de medición obtenidos
mediante transformada rápida de Fourier, además de realizarse una
asignación de valores de medición consecutivos en el tiempo de
sensores de campo magnético dispuestos distanciados entre sí en la
dirección de marcha, para determinar la dirección y la velocidad
del movimiento del vehículo, así como la longitud del vehículo para
la clasificación del vehículo en cuestión, teniéndose en cuenta para
la determinación de la velocidad una pluralidad de emparejamientos
de valores de medición extremos que mejor coincidan a lo largo de
un intervalo de tiempo predeterminado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la velocidad de los vehículos se
calcula a partir de la diferencia de tiempo entre los valores punta
de los valores de medición de los sensores de campo magnético
dispuestos uno tras otro.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque para el registro y la clasificación de
vehículos que van en varios carriles, unos al lado de otros, están
previstos n+1 sensores para n carriles, sometiéndose las señales de
estos a una correlación cruzada.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las
señales de los sensores se someten a una filtración pasiva por
filtro de baso bajo, para eliminar señales parásitas de alta
frecuencia, y a una posterior conversión analógica/digital, llegando
los datos digitales a un procesador de señales digital, que inicia
al mismo tiempo la adquisición de datos y conversión de datos para
todos los sensores, llegando los datos de salida previamente
procesados, relevantes para los eventos del procesador de señales
digital a través de una interfaz en serie a un ordenador de
telecomunicación.
5. Disposición para la realización del
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizada porque para cada carril, calzada o superficie
que se ha de controlar está previsto al menos un módulo de sensores
(1) formado por dos sensores de campo magnético de fluxómetro
electrónico dispuesto uno tras otro en la dirección de la marcha,
estando fijado el al menos un módulo de sensores al lado, por
encima o por debajo del carril, de la calzada o de la superficie,
estando conectados, además, los sensores de campo magnético de
fluxómetro electrónico a través de un filtro de paso bajo con un
convertidor analógico/digital, cuyas señales de salida encadenadas
se conducen al procesador de señales digital para la detección de
eventos y el almacenamiento.
6. Disposición según la reivindicación 5,
caracterizada porque el módulo de sensores está fijado en un
brazo saliente no ferromagnético por encima o al lado de la calzada
o del carril.
7. Disposición según la reivindicación 5,
caracterizada porque el módulo de sensores está dispuesto en
dos tubos vacíos no ferromagnéticos dispuestos en paralelo, que se
extienden por debajo de la calzada.
8. Disposición según una de las reivindicaciones
5 a 7, caracterizada porque el procesador de señales digital
está conectado a través de una interfaz con un ordenador de
telecomunicación para el posterior procesamiento, así como para la
transmisión de datos alámbrica o inalámbrica.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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