ES2377613A1 - Método para caracterizar el tr�?fico rodado. - Google Patents

Abstract

Método para caracterizar el tráfico rodado.La presente invención está dirigida a un método que permite caracterizar el tráfico rodado a lo largo de una vía de circulación que contiene uno o más carriles. El método permite determinar cuándo ha pasado un vehículo y parámetros sobre el vehículo que ha pasado tales como la velocidad o el tipo de vehículo, donde estas medidas no se ven afectadas por perturbaciones que actúan sobre los sensores como son las debidas a cambios de temperatura o interferencia entre sensores próximos entre otras.

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está dirigida a un método que permite caracterizar el tráfico rodado a lo largo de una vía de circulación que contiene uno o más carriles. El método permite determinar cuándo ha pasado un vehículo y parámetros sobre el vehículo que ha pasado tales como la velocidad o el tipo de vehículo, donde estas medidas no se ven afectadas por perturbaciones que actúan sobre los sensores como son las debidas a cambios de temperatura o interferencia entre sensores próximos, entre otras.

Para poder llevar a cabo estas medidas, el dispositivo según un ejemplo de realización que puede llevar a cabo este método, dispone de tantos pares de módulos de medida como carriles a caracterizar y ha sido desarrollado preferentemente para ser implementado sobre un puente, un paso elevado o en cualquier plataforma elevada que se pueda disponer sobre la vía. De esta forma el sistema puede instalarse y desinstalarse sencillamente sin necesidad de interrumpir el tráfico. La portabilidad, bajo coste y la facilidad de uso hacen de este sistema una herramienta ideal para la monitorización puntual de tramos de vía, orientada a la gestión eficaz del tráfico o a estudios medioambientales, aunque el sistema puede aplicarse también a estudios en periodos de tiempo prolongados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Dentro de la variedad de técnicas que se pueden emplear para el recuento de vehículos, las empleadas con más frecuencia son las que utilizan sensores situados sobre el pavimento. Pueden citarse como ejemplos las mangueras neumáticas, los lazos inductivos, sensores piezoeléctricos, sensores basados en cables de fibra óptica, etc.

Estos sistemas presentan varios inconvenientes, entre ellos la dificultad que comporta su instalación (como es el caso de los lazos inductivos que han de ser instalados bajo el pavimento), la seguridad del personal que realiza la instalación o la necesidad de interrumpir el tráfico para la instalación en el caso de las mangueras, los sensores piezoeléctricos y los cables de fibra óptica.

Otro de sus inconvenientes es el deterioro que sufren estos dispositivos por el paso de los vehículos. La eficacia de estos sistemas puede depender también de las características de la vía (varios carriles) y de las condiciones meteorológicas adversas.

Una primera alternativa que evita la instalación directamente sobre la vía o bajo la superficie de la vía consiste en hacer uso de técnicas no intrusivas. Las técnicas no intrusivas que se pueden utilizar en el recuento de vehículos son muy diversas entre las cuales se encuentran las que hacen uso de sensores de infrarrojos (IR), sensores magnéticos, sensores acústicos, vídeo, radar, ultrasonidos, etc.

A pesar de que la técnica basada en el análisis de las imágenes registradas en vídeo proporciona gran cantidad de datos (número, categoría y velocidad de los vehículos) y es fácil de implementar, se ha encontrado que hay muchos factores que afectan al rendimiento de estos sistemas: sombras estacionarias y móviles, sol directo, transiciones luz-oscuridad, errores en el funcionamiento del software etc.

Respecto de los sistemas acústicos, éstos presentan problemas en la detección de vehículos en reposo y en situaciones de gran densidad de tráfico. También el radar se emplea habitualmente pero presenta el inconveniente de su alto coste y de requerir calibraciones frecuentes, también costosas.

Existen también dispositivos basados en la utilización de dos sensores ultrasónicos sintonizados a dos frecuencias distintas y situados en sendos soportes elevados. Los sensores detectan el paso de vehículos y hacen una clasificación de estos según su perfil. Este dispositivo está diseñado para detectar y clasificar los vehículos que acceden a garajes y entradas a edificios.

Si bien este tipo de dispositivos son apropiados para las condiciones de baja velocidad y parámetros bien preestablecidos en el momento del montaje, no son adecuados en situaciones en las que la velocidad de los vehículos es elevada (vías rápidas) ya que no es posible dibujar el perfil del vehículo con precisión, la presencia de perturbaciones por cambios de temperatura, influencia de altos niveles de ruido y las interferencias entre sensores próximos hacen que no sea apropiado para este tipo de aplicación tan exigente.

La presente invención establece un método que hace uso de sensores de distancia ultrasónicos de tal modo que, aunque los sensores se vean afectados por perturbaciones tales como las citadas, dicho método permite discriminar cuándo ha pasado un vehículo, qué velocidad lleva y algunos parámetros que caracterizan su tipología.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención comprende un método que permite ser llevado a cabo mediante un sistema instalable por ejemplo sobre un pórtico de los que se sitúan sobre la vía de tal modo que su instalación es sencilla y no implica interrumpir el tráfico durante la instalación o desinstalación.

El método para caracterizar el tráfico rodado según la invención es aplicable al tráfico que discurre a lo largo de una vía de circulación de uno o más carriles y comprende las siguientes etapas: ! proveer de un primer módulo sensor de distancia ultrasónico y de un segundo

módulo sensor de distancia ultrasónico sobre un mismo carril de la vía de circulación, distanciados en altura de la vía, donde el segundo módulo sensor de distancia ultrasónico se encuentra separado una distancia aguas abajo del primer módulo sensor de distancia ultrasónico; y ambos, están orientados de tal modo que miden la distancia hacia la vía,

La pareja de sensores se encuentra situada sobre un carril de la vía de circulación, ambos sensores orientados hacia la superficie por donde discurren los vehículos de modo que cada uno de ellos lleva a cabo una lectura independiente. Si hay más de un carril, cada carril puede disponer de una pareja de sensores. Los sensores de distancia ultrasónicos ofrecen un alto grado de sensibilidad a perturbaciones exteriores tales como variaciones de temperatura, ruido de fondo por el tráfico, ruido por la presencia de los otros sensores; y otros. El resto de las etapas está concebido para que los resultados derivados de su lectura sean fiables a pesar de la presencia de este ruido en la señal de lectura. La presencia de dos sensores permite asegurar que el paso de un vehículo se detecta primero en un módulo sensor y luego en el otro en un orden conocido. Este orden permite establecer la búsqueda de patrones en la señal de uno y otro módulo sensor que determinan el paso de un vehículo.

! establecer un periodo de tiempo de medida T,

! llevar a cabo una lectura de la señal smi del primer módulo sensor de distancia ultrasónico y una lectura de la señal smo del segundo módulo sensor de distancia ultrasónico durante el mismo intervalo de tiempo T,

El tiempo de medida T es un periodo que en la práctica es largo ya que corresponde por ejemplo al tiempo que se va a estudiar el tráfico en la vía. En este periodo de tiempo T se registra la lectura que provee el primer y el segundo módulo sensor. Esta señal puede ser una señal continua aunque en el ejemplo preferido de realización la lectura se lleva a cabo mediante un muestreo temporal que da lugar a una función discreta. El resultado de esta lectura es la definición de dos funciones definidas en un intervalo de tiempo T, una señal correspondiente al primer módulo y otra señal correspondiente al segundo módulo. Cuando un vehículo pasa por debajo de la pareja de sensores, el primer sensor será el primero que registre una variación de la señal. Si no hay vehículo la señal es el valor de la distancia a la vía y si hay vehículo la distancia es menor ya que se reduce la altura hasta la posición del módulo sensor. Si el vehículo que pasa por debajo no cambia de carril, un cierto tiempo más tarde será también registrado por el segundo módulo. En la práctica, la señal muestra múltiples fluctuaciones. El método según la presente invención permite discernir entre fluctuaciones debidas al ruido y fluctuaciones debidas al paso de un vehículo. Una y otra señal presentarán un pico de variación de la distancia. La distancia disminuye ya que la distancia desde la altura a la que el módulo sensor está instalado hasta el suelo es mayor que la distancia

desde el mismo punto de referencia a la superficie superior del vehículo. Ambas señales, tal y como se ha comentado, debido también a las condiciones de ruido (algunas de estas fuentes ya han sido citadas) muestran fluctuaciones que en la práctica pueden ser elevadas.

! establecer un valor medio de referencia smimed para la señal smi del primer módulo sensor de distancia ultrasónico, ! establecer un valor medio de referencia smomed para la señal smo del segundo módulo sensor de distancia ultrasónico, Los valores de referencia smimed y smomed son los valores tomados como el nivel de señal que corresponde a la distancia desde la localización del módulo sensor y la superficie de la vía.

Estos valores de referencia permiten discernir la amplitud relativa de las fluctuaciones en torno a dicho valor, o bien por la presencia de ruido o bien porque se produce el paso de un vehículo por debajo del

módulo sensor que reduce la medida de la distancia. Las fluctuaciones de la señal, vista como una función, dan lugar a extremos locales (o bien mínimos locales de la función o bien máximos locales de la función). Los extremos que corresponden al paso de un vehículo son mínimos porque la distancia se reduce. No obstante, una etapa intermedia que cambie el signo de la señal y un posible desplazamiento daría lugar a un máximo, de ahí que la protección efectiva se obtenga considerando el caso general dado por un extremo local y este tipo de cambio de signo o posible desplazamiento se consideren modos particulares de llevar a cabo la invención. Los extremos locales son puntos y permiten identificar los picos de la función. Cuando se denomine pico a la fluctuación que da lugar a un extremo local no solo se considerará el extremo local sino también el tramo de función que determina la anchura que tiene dicho pico. En el caso discreto, el extremo local está representado por una única muestra y el pico por un conjunto de muestras que contiene a la anterior.

! establecer un primer valor de tolerancia εi,

! determinar el conjunto de extremos locales, máximos o mínimos, mim con m=1..M, que superan en valor absoluto el valor de tolerancia εi en la señal smi respecto del valor medio de referencia smimed, Las señales con ruido ofrecen un número de fluctuaciones muy grande. Considerar únicamente las fluctuaciones que superan un valor de tolerancia, en este caso εi, permite reducir de forma sensible el número de picos que se van a considerar candidatos a ser la respuesta al paso de un vehículo. A lo largo de todo el intervalo T se distinguen aquellos picos (de momento aquellos extremos locales) tales que están distanciados del valor de referencia una cantidad mayor que el valor de la tolerancia εi. Este valor de tolerancia debe ser calibrado. Según la expresión dada por esta regla técnica, superar en valor absoluto el valor de tolerancia debe ser interpretado como que la diferencia entre la señal y el valor de referencia, calculado en valor absoluto, es mayor que εi. A lo largo de la descripción se entenderá que los valores de tolerancia son siempre valores positivos.

! establecer un segundo valor de tolerancia εo, La señal del segundo módulo puede disponer de un valor de tolerancia distinto, basta con que la lectura esté ligeramente escalada por la variabilidad de la sensibilidad en la fabricación del módulo sensor.

! establecer un periodo de tiempo máximo de rastreo Tras para la segunda señal smo, Cuando un vehículo pasa por debajo de un segundo módulo sensor, el paso siempre se realiza después de haber pasado por un primer módulo sensor ya que el sentido de la marcha del vehículo por la vía así lo impone. Esto implica que si en el primer módulo sensor se ha localizado un extremo que se toma como un candidato a ser la respuesta al paso de un vehículo, solo tiene sentido buscar extremos que correspondan a la respuesta al paso del mismo vehículo por un segundo módulo sensor en instantes de tiempo posteriores y en un tiempo razonable. El tiempo razonable está definido por el tiempo máximo de rastreo Tras y estará determinado por la velocidad mínima de paso del vehículo que se quiere considerar.

! para cada extremo local mim con m=1…M determinar el conjunto de extremos locales, máximos o mínimos, mon con n=1…N, que superan el valor de tolerancia εo en la señal smo, y que se localizan en el intervalo de tiempo Tras que se extiende a partir del instante de tiempo donde se localiza el extremo local mim; Según esta regla técnica, una vez tomado un extremo local en la señal del primer módulo sensor como candidato a ser la respuesta al paso de un vehículo, se buscarán todos extremos que hay en la señal

del segundo módulo sensor en el periodo de tiempo definido por el tiempo máximo de rastreo Tras y tomado a partir del instante de tiempo en el que se localiza el extremo local en la señal del primer módulo sensor. Solo queda ver que el pico asociado al extremo de la señal del primer módulo sensor se encuentra también reproducido en la señal del segundo módulo sensor.

donde se considera que el extremo local mim en la señal smi corresponde al paso de un vehículo (V) si existe correlación entre el pico de la función asociado a dicho extremo con al menos un pico asociado al extremo mon del conjunto de extremos locales mon con n=1…N de la señal smo determinados en el intervalo de tiempo de rastreo Tras.

Como se indicaba antes, los extremos locales solo son candidatos. Los extremos locales serán respuestas al paso de un vehículo si el patrón del pico que corresponde al extremo local del primer módulo sensor se encuentra reproducido en al menos un pico de la señal del segundo módulo sensor en el intervalo definido por Tras. Que ambos patrones sean iguales se determina porque la correlación entre la forma de uno y otro pico son iguales. La igualdad también se considera con un margen de tolerancia y la correlación se puede valorar mediante alguna de las fórmulas estadísticas de correlación.

El método según la invención evita las falsas lecturas incluso en condiciones de mucho ruido en la señal de lectura ya que solo se considera el paso del vehículo cuando se han descartado picos que no superan un umbral y han sido corroborados mediante correlación con el pico del segundo sensor.

Los modos particulares de llevar a cabo el método de acuerdo a cualquiera de las combinaciones dadas por las reivindicaciones dependientes 2 a 13 se consideran incorporadas por referencia a esta descripción.

En particular se consideran de interés las reivindicaciones dependientes 5 y 6 en donde el método de la invención se aplica vías que tienen varios carriles. En este caso se hace uso de varias parejas de módulos sensores, una pareja por cada carril.

Cada una de las parejas es capaz de determinar el paso de los vehículos que pasan por su carril. No obstante cabe la posibilidad de que un vehículo cambie de carril justo debajo del pórtico. En este caso el método según las reivindicación 6 relaciona los picos de las señales de parejas de sensores situados en carriles adyacentes. Si un pico de función de un primer módulo tomado como candidato no se encuentra correlacionado con un pico de la función señal del segundo módulo de la misma pareja entonces la correlación se busca en la señal de los segundos módulos que se encuentran adyacentes. Si es así, se considera que ha pasado un vehículo y lo ha hecho cambiando de carril.

Se considera también incorporado por referencia a esta descripción el sistema constituido por los dispositivos físicos que permiten llevar a cabo el método de acuerdo a la reivindicación 14. El modo más habitual de llevar a cabo este método mediante un sistema formado por un conjunto de dispositivos es ejecutando en una unidad de proceso un programa de ordenador. Se considera parte de la invención el programa de ordenador adaptado para llevar a cabo cualquiera de los métodos según las reivindicaciones 1 a 13 y de acuerdo a la reivindicación 15.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a las figuras que se acompañan.

Figura 1 En esta figura se muestra un ejemplo de realización de la invención. El ejemplo de realización está representado mediante un alzado de un tramo de vía de tres carriles sobre el que se sitúa un pórtico en el que han instalado tres parejas de módulos sensores ultrasónicos. Mediante dos flechas de trazo discontinuo se muestra el paso de un coche sin y con cambio de carril.

Figura 2 En esta figura se muestra un ejemplo de realización en representación esquemática de un pórtico según un alzado.

Figura 3 y 4 La figura 3 corresponde a una lectura de la señal en una pareja de módulos sensores ultrasónicos. El trazo fino es la señal smi del primer módulo sensor, el primero que detecta el paso de un vehículo, y el trazo grueso es la señal smo del segundo módulo sensor. Es en la figura 4 donde se muestra una ampliación de un intervalo corto tomado de la representación de la figura 3 para explicar un caso de detección positiva del paso de un vehículo.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Se lleva a cabo una explicación detallada de un ejemplo de realización de la invención con apoyo de las figuras, en particular de las figuras 1 y 2. La figura 1 muestra una vista en planta de una vía (1) que tiene tres carriles (1.1). Un vehículo (v) circula según el sentido de circulación impuesto por la vía que en este caso se representa hacia arriba según la posición de la figura.

El vehículo (V) puede cambiar de carril (1.1) y también cabe la posibilidad de que circulen en paralelo más de un vehículo (V). Por claridad, en la escena representada únicamente se muestra un vehículo (V) a punto de pasar por debajo de un pórtico (2). El sistema que permite ejecutar el método según un modo de realización de la invención dispone de tres parejas de módulos (mi, mo) sensores de distancia ultrasónicos, una pareja por cada carril (1.1). El primer módulo (mi) sensor de distancia ultrasónico está representado en el lado del pórtico (2) que un vehículo (V) circulando se encuentra primero, y el segundo módulo (mo) sensor de distancia ultrasónico está representado en el lado opuesto del pórtico (2). El vehículo (V) pasará por debajo de este segundo módulo (mo) sensor un instante de tiempo más tarde dependiendo de la velocidad del vehículo. La velocidad del vehículo (V), si no cambia de carril (1.1), y bajo la hipótesis de velocidad constante, se calculará como la distancia de separación (L) entre módulos (mi, mo) sensores de distancia dividida por el tiempo que pasa desde que es detectado en el primer módulo (mi) sensor y el segundo módulo (mo) sensor.

Si el vehículo (V) cambia de carril (1.1) la velocidad se puede estimar incrementando la distancia recorrida según la hipotenusa del triángulo que forma el primer módulo (mi) sensor y los dos segundos módulos (mo) sensores, uno el que se encuentra en el mismo carril (1.1) y el otro el que está en el carril (1.1) adyacente al que el vehículo (V) se ha cambiado.

En la figura 2 se muestra el alzado del pórtico (2) representado de forma esquemática mediante líneas. En la parte superior del pórtico (2) se muestra la posición del primer módulo (mi) sensor y la posición del segundo módulo (mo) sensor distanciado una separación (L).

Cuando debajo de uno de los módulos (mi, mo) sensores no hay ningún vehículo (V) la distancia medida (A) es máxima. El paso de cualquier vehículo (V) por debajo del módulo (mi, mo) sensor reducirá la distancia (B) y por lo tanto la señal que determina la distancia reducirá su valor. El paso de un vehículo (V), en ausencia total de perturbaciones y con el uso de módulos (mi, mo) sensores ultrasónicos con una respuesta perfecta daría lugar a un pico de descenso con una configuración que reproduciría el perfil del vehículo (V).

En condiciones de tráfico normal y con los módulos (mi, mo) sensores habitualmente encontrados en el mercado esta situación ideal no es posible. La figura 3 muestra la lectura de un primer módulo (mi) sensor ultrasónico y un segundo módulo (mo) sensor ultrasónico medido en condiciones reales sobre una vía (1).

La señal presenta mínimos y también máximos locales. Estos extremos locales pueden corresponder al paso de un vehículo pero también hay picos que corresponden a perturbaciones en la lectura por factores externos. Basta ver la figura 2 para observar que la señal obtenida en el primer módulo (mi) sensor no puede superar el valor que corresponde a la distancia a la vía (1). No obstante, en la figura 3 se observan máximos con amplitudes que alcanzan valores tan elevados o más a las amplitudes de picos que sí corresponden al paso de un vehículo.

Ante esta realidad, la aplicación de un filtro de corte no resolvería el problema de cómo determinar si ha pasado un vehículo o no con una lectura influenciada por el ruido como la mostrada en la figura 3.

En la figura 4 se muestra una ampliación de la misma lectura entre los instantes 19900 y 23900 (en ms). En esta gráfica se muestran picos, hacia arriba (máximos) y hacia abajo (mínimos).

En este caso particular se muestran dos parejas de picos con un patrón a primera vista parecidos. Uno y otro se ha destacado enmarcándolos en un rectángulo de trazos discontinuos.

Los dos picos del marco de la izquierda no corresponden al paso de un vehículo. El primer pico, según avanza la variable tiempo, corresponde a la señal del segundo módulo (mo). Aunque se parezca al pico que hay después en la señal representada en trazo fino, esta es del primer módulo (mi) sensor.

Según el método descrito, una vez que se ha llevado a cabo la lectura en un intervalo de tiempo T, el mostrado en la figura 3, se consideran como picos candidatos los que tienen un extremo local que supera un valor umbral predeterminado, el valor de tolerancia εi. Estos picos se miden respecto al valor medio en una y otra señal (smi, smo). Estos valores promedios se pueden tomar de varias formas entre las que se encuentran:

!

establecer numéricamente el valor de señal que corresponde a la altura real entre

la vía y el módulo sensor,

!

establecer por calibración el valor de señal que corresponde a la altura real entre la

vía y el módulo sensor mediante lecturas sin tráfico,

!

establecer por calibración el valor de señal que corresponde a la altura real entre la

vía y el módulo sensor mediante lecturas con tráfico y calculando la media sobre

todo el periodo T.

Esta última opción no requiere de ninguna intervención externa de calibración y cuando no hay mucha densidad de tráfico se ha comprobado experimentalmente que es una buena estimación.

Una vez que se han determinado qué picos de la señal del primer módulo (mi) sensor son candidatos, se busca en la señal del segundo módulo (mo) sensor. En este caso, el método detectará como candidato el segundo pico, el representado en trazo fino. La comparación con la otra señal se llevará a cabo en un periodo de de rastreo Tras situado a su derecha por lo que en ningún momento puede comparar el pico con el que se encuentra a su izquierda. Esta etapa tiene en cuenta el sentido de la marcha de los vehículos (V) donde necesariamente se detectan vehículos que pasan primero por el primer módulo (mi) sensor y luego por el segundo módulo (mo) sensor.

Ahora observaremos el recuadro de la derecha. En este caso el mismo patrón se observa en las dos señales pero es en la señal de trazo fino, la del primer módulo (mi) sensor, donde se localiza el pico a la izquierda. Experimentalmente se ha visto que este patrón se ha buscado en la señal de trazo grueso, a su derecha, y la correlación ha sido positiva. El método ha determinado que ambos picos corresponden al paso de un vehículo (V) por el carril (1.1) donde se encuentra la pareja de sensores (mi, mo).

El tiempo transcurrido entre uno y otro pico permite calcular la velocidad de paso del vehículo.

Ya se ha comentado que en los ejemplos de realización y en las pruebas experimentales las medidas son discretas con una cierta velocidad de muestreo. Cada uno de los picos tiene un cierto número de muestras.

Se ha considerado como una medida adicional de rechazo de picos candidatos en la señal smi aquellos que tienen un número de muestras menor que 6 cuando la velocidad de muestreo es de 50 ms. Con esta medida se rechazan aquellos picos con una densidad de energía (área bajo la función) menor que una cierta cantidad.

A partir de la configuración del pico que ha determinado positivamente que ha pasado un vehículo (V) se utilizan los valores de la media, el valor extremo (máximo si se valora en valor absoluto), la anchura dada por el número de puntos de la muestra, y la desviación típica para caracterizar el tipo de vehículo.

A continuación se muestra una tabla con tales valores para distintos picos identificados en una prueba de funcionamiento del ejemplo de realización de la invención. El índice de entrada es el índice del vector que determina el número de muestra.

El índice del vector que representa la señal discretizada obtenida del primer módulo (mi) sensor se denota por �?ndice mi, el índice para la lectura del segundo módulo (mo) sensor se denota por �?ndice mo, la media es la media del pico respecto del nivel de referencia, “desv. tip.” es la desviación típica (como medida de la dispersión), la altura es el valor del extremo del pico en valor absoluto, y “num” el número de muestras que comprende el pico.

Para la señal de entrada se destacan los siguientes datos:

�?ndice mi

media desv. tip. altura num

52

4,860 0,265 5,180 9

97

4,430 0,291 4,970 7

161

2,340 0,095 2,460 5

166

3,820 0,618 4,870 14

229

3,920 0,944 4,660 5

301

4,350 0,457 5,080 14

336

4,410 0,307 4,920 7

376

4,920 0,154 5,100 5

438

3,160 0,341 3,960 11

504

4,620 0,297 5,100 6

587

4,170 0,279 4,820 9

Las filas que están resaltadas con mayor grosor son los picos de la señal del primero módulo (mi) sensor que han correspondido con picos de la señal del segundo módulo (mo) sensor. La última columna es el número de muestras que contiene el pi

10 co.

Igualmente, la siguiente tabla muestra los datos relevantes en el segundo módulo (mo) sensor:

�?ndice mo

media desv. tip. altura num

17

3,380 0,860 4,510 5

84

2,320 0,124 2,460 5

101

4,300 0,260 4,690 8

131

4,570 0,228 4,900 7

178

4,100 0,235 4,610 8

338

3,680 0,955 4,560 7

393

4,030 0,331 4,460 10

442

3,030 0,332 3,840 11

591

3,900 0,645 4,640 10

donde también se han destacado las filas que han sido correlacionadas con la señal del primer módulo (mi) sensor. Dicha correlación se ha obtenido en cuatro casos concluyendo que al menos han pasado cuatro vehículos (V).

Los datos de la correlación se muestran en la siguiente tabla para un criterio de correlación de 0,95:

Corr. >0,95

�?ndice mi índice mo

0,988

97 101

0,982

336 338

1,000

438 442

0,991

587 591

10 En este caso particular se ha hecho una clasificación del vehículo basado en el valor medio de la altura y también su dispersión (por ejemplo medida mediante la desviación típica) respecto a las medidas de referencia.

Se han utilizado tres clasificaciones o grupos dependiendo de la primera 15 medida, el valor medio de la altura:

A. Vehículos de carga pesado con un valor medio de la altura del pico superior a 3.

B. Vehículos de carga ligera con un valor medio de la altura del pico com

prendido en el intervalo [2,3]; y, 20 C. Turismos: con un valor medio de la altura del pico inferior a 2.

Estos criterios se han obtenido a partir de un estudio estadístico de los modelos de vehículos existentes en la actualidad en el mercado.

25 Es posible subclasificar a su vez estos grupos haciendo uso de una medida de la dispersión tal como la desviación típica. Por ejemplo, la desviación típica permite a los vehículos del tipo A clasificarlos en camiones o autobuses ya que el perfil cuadrado de los autobuses hace que los valores de dispersión de las muestras asociadas a un vehículo (V) sean menores. Su techo es de altura constante.

Claims (16)

1. REIVINDICACIONES

   1.-Método para caracterizar el tráfico rodado a lo largo de una vía de cir

   culación de uno o más carriles que comprende las siguientes etapas:

   ! proveer de un primer módulo (mi) sensor de distancia ultrasónico y de un segundo módulo (mo) sensor de distancia ultrasónico sobre un mismo carril (1.1) de la vía(1) de circulación, distanciados en altura de la vía (1), donde el segundo módulo (mo) sensor de distancia ultrasónico se encuentra separado una distancia (L) aguas abajo del primer módulo (mi) sensor de distancia ultrasónico; y ambos (mi, mo), están orientados de tal modo que miden la distancia hacia la vía (1),

   ! establecer un periodo de tiempo de medida T,

   ! llevar a cabo una lectura de la señal smi del primer módulo (mi) sensor de distancia ultrasónico y una lectura de la señal smo del segundo módulo (mi) sensor de distancia ultrasónico durante el mismo intervalo de tiempo T,

   ! establecer un valor medio de referencia smimed para la señal smi del primer módulo (mi) sensor de distancia ultrasónico,

   ! establecer un valor medio de referencia smomed para la señal smo del segundo módulo (mo) sensor de distancia ultrasónico,

   ! establecer un primer valor de tolerancia εi,

   ! determinar el conjunto de extremos locales, máximos o mínimos, mim con m=1..M, que superan en valor absoluto el valor de tolerancia εi en la señal smi respecto del valor medio de referencia smimed,

   ! establecer un segundo valor de tolerancia εo,

   ! establecer un periodo de tiempo máximo de rastreo Tras para la segunda señal smo,

   ! para cada extremo local mim con m=1…M determinar el conjunto de extremos locales, máximos o mínimos, mon con n=1…N, que superan el valor de tolerancia εo en la señal smo, y que se localizan en el intervalo de tiempo Tras que se extiende a partir del instante de tiempo donde se localiza el extremo local mim; y,

   donde se considera que el extremo local mim en la señal smi corresponde al paso de un vehículo (V) si existe correlación entre el pico de la función asociado a dicho extremo con al menos un pico asociado al extremo mon del conjunto de extremos locales mon con n=1…N de la señal smo determinados en el intervalo de tiempo de rastreo Tras.
2. 2.-Método según la reivindicación 1 caracterizado porque:

   ! se establece un valor de confianza εc en el intervalo (0,1],

   ! se define la anchura del pico de la función que corresponde al extremo local mim en la señal smi,

   ! se define la anchura del pico de la función que corresponde al extremo mon de la señal smo; ! se evalúa numéricamente la correlación estadística entre ambos picos y si este valor numérico es mayor que εc entonces se considera existe correlación.
3. 3.-Método según la reivindicación 1 caracterizado porque la lectura de la señal smi y smo es una lectura discretizada en el tiempo dando lugar a dos vectores smik y smok.
4. 4.-Método según la reivindicación 2 y 3 caracterizado porque la correlación se lleva a cabo si el número de muestras para cada pico es al menos de 6.
5. 5.-Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 aplicable a una vía (1) que dispone de una pluralidad de carriles (1.1) caracterizado porque adicionalmente se provee de uno o más pares de módulos (mi, mo) sensores de distancia ultrasónica, en donde: ! para cada pareja (mij, moj) de módulos, j=1..J con J el número total de parejas de

   módulos, hay un primer módulo (mij) sensor de distancia ultrasónico y un segundo módulo (moj) sensor de distancia ultrasónico sobre un mismo carril (1.1) de la vía (1) de circulación, distanciados en altura de la vía, donde el segundo módulo (moj) sensor de distancia ultrasónico se encuentra separado una distancia (Lj) aguas abajo del primer módulo (mij) sensor de distancia ultrasónico; y,

   ! donde los carriles (1.1) que contienen parejas (mij, moj) de módulos sensores de distancia ultrasónica son adyacentes.
6. 6.-Método según la reivindicación 2 y 5 caracterizado porque, dado el valor de confianza εc, la correlación mayor que εc entre el extremo local mim en la señal smi y el extremo local mon de la señal smo en el intervalo de tiempo de rastreo Tras se busca para las señales obtenidas en cada una de las parejas (mij, moj) de módulos, j=1..J, determinando el número de vehículos (V) que pasan por la vía (1) como al menos el número de correlaciones encontradas que verifican ser mayores que el valor de confianza εc.
7. 7.-Método según la reivindicación 6 caracterizado porque, dado un extremo local mim en la señal smi de un carril que no verifica el tener una correlación mayor que εc con ningún extremo local mon de la señal smo en el intervalo de tiempo de rastreo Tras del mismo carril (1.1) es comparada con los extremos locales mon de las señales de los carriles (1.1) adyacentes también en el intervalo de tiempo de rastreo Tras, de tal modo que si existe correlación con alguno de tales extremos se considera que ha pasado un vehículo (V) y éste ha cambiado de carril (1.1).
8. 8.-Método según la reivindicación 7 caracterizado porque el número total de vehículos (V) que pasan por la vía (1) se determina como el número de vehículos (V) encontrados que no cambian de carril (1.1) más el número de vehículos (V) encontrados que cambian de carril (V).
9. 9.-Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque para un vehículo (V) detectado como que ha pasado por la vía (1), se determina su velocidad como la distancia entre el primer módulo (mi) sensor el segundo módulo (mo) sensor que lo han detectado dividido por el tiempo entre picos.
10. 10.-Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque el valor medio de referencia en la señal de entrada smimed el valor medio de referencia en la señal de salida smomed o ambos se establecen a partir de la medida real entre la vía (1) y el módulo (mi, mo) sensor correspondiente.
11. 11.-Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque el valor medio de referencia en la señal de entrada smimed el valor medio de referencia en la señal de salida smomed o ambos se establecen a partir de la media de las señales obtenidas en cada módulo (mi, mo) sensor durante un periodo de tiempo en el que no circula ningún vehículo.
12. 12.-Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque para un vehículo (V) detectado como que ha pasado por la vía (1), se lleva a cabo una clasificación por grupos según intervalos de la media de la altura del pico asociado a dicho vehículo (V) para agrupar según alturas de vehículo.
13. 13.-Método según la reivindicación 12 caracterizado porque para cada grupo, se establece una subclasificación según una medida de la dispersión estadística para agrupar según la forma de los vehículos.
14. 14.-Sistema que comprende: una o más parejas de módulos sensores de

    distancia ultrasónico y una unidad de proceso adaptado para llevar a cabo cualquiera

    de los métodos según las reivindicaciones 1 a 13.
15. 15.-Un programa de ordenador adaptado para llevar a cabo cualquiera de los métodos según las reivindicaciones 1 a 13.

    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

    N.º solicitud: 201031199

    ESPAÑA

    Fecha de presentación de la solicitud: 02.08.2010

    Fecha de prioridad:

    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

    51 Int. Cl. : G08G1/04 (2006.01) G01S7/527 (2006.01)

    DOCUMENTOS RELEVANTES

    Categoría

    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

    Y

    US 2004059503 A1 (GODDERT PETERS) 15.03.2004, figuras 1-3; párrafos 0008-0009,0013-0017,0030-0032. 1-15

    Y

    ES 2154023 T3 (DIAMONG CONSULTING SERVICES LIMITED) 16.03.2001, figuras 3-11; páginas 2-13. 1-15

    A

    ES 2228712 T3 (REINHARD ZACHMANN) 16.04.2005, todo el documento. 1-15

    A

    ES 2235104 T3 (KAPSCH TRAFFICCOM AG.) 01.07.2005, todo el documento. 1-15

    A

    FR 2880722 A1 (PEUGEUT CITROEN AUTOMOBILES) 14.07.2006, página 5, línea 15 -página 13; figura 2. 1-15

    A

    JP 6274787 A (FUJI ELECTRIC CO LTD) 30.09.1994, figuras & Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE. 1-15

    A

    US 5173692 A1 (AI COMPUTER SERVICES) 22.12.1992, columna 5, línea 4 – columna 8, línea 28. 1-15

    A

    US 5764163 A1 (ELECTRONICS AND SPACE CORP.) 09.06.1998, figuras 3,11; columna 3, línea 50 -columna 15, línea 23. 1-15

    A

    US 5821879 A1 (PACIFIC SIERRA RESEARCH CORP.) 16.10.1998, figura 1; columna 1, línea 36 -columna 2, línea 16; .columna 3, línea 3 – columna 8, línea 55. 1-15

    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

    Fecha de realización del informe 13.03.2012

    Examinador G. Foncillas Garrido Página 1/4

    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

    Nº de solicitud: 201031199

    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G08G, G01S Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201031199

    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 13.03.2012

    Declaración

    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

    Reivindicaciones 1-15 Reivindicaciones SI NO

    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-15 SI NO

    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

    Base de la Opinión.-

    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201031199

    1. Documentos considerados.-

    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

    Documento

    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

    D01

    US 2004059503 A1 (GODDERT PETERS) 15.03.2004

    D02

    ES 2154023 T3 (DIAMONG CONSULTING LIMITED) SERVICES 16.03.2001

16. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

    Reivindicación 1 El documento más próximo al objeto de la invención es D01, dicho documento (Figuras 1-3; Párrafos 0008-0009; 00130017; 0030-0032) presenta un sistema de control de tráfico rodado a lo largo de una vía de circulación, en concreto de un túnel con dos carriles. El sistema comprende diferentes sensores ultrasónicos distribuidos a lo largo del túnel distanciados en altura de la via, donde cada sensor se encuentra separado una distancia aguas abajo del sensor anterior. Bajo dichos sensores, se establece el seguimiento de cada vehículo, pudiendo determinar la velocidad de cada uno de ellos. La diferencia del objeto de la solicitud respecto a D01, se establece respecto al análisis de las señales obtenidas por los sensores. En el Documento D02, se establece un sistema de análisis y comparación de señales obtenidas bajos sensores, en un vía de circulación. Se considera de conocimiento común la utilización de valores medios, coeficientes o tolerancias ante posibles errores en la toma de valores de una señal, es decir, el proceso realizado en la obtención de la señal y en la comparación de la misma, no presenta actividad inventiva. Por tanto, dicha reivindicación es nueva (Artículo 6 LP) pero carece de actividad inventiva (Artículo 8 LP). Reivindicaciones 2 -4 En base a lo indicado, dichas reivindicaciones son nuevas (Artículo 6 LP) pero carecen de actividad inventiva (Artículo 8 LP). Reivindicaciones 5 -15 En dichas reivindicaciones se establece la solución técnica al problema de cómo identificar vehículos que cambian de carril antes de pasar por el siguiente sensor. La solución se presenta bajo comparación de la señal obtenida en el segundo sensor, con las señales realizadas por los sensores anteriores. Se considera que un experto, llegaría de manera evidente tanto a dicho planteamiento, como a la realización del mismo. Se debe considerar que el tratamiento de señales obtenidas por un sensor es un aspecto sobradamente conocido por el experto en la materia. Por tanto, dichas reivindicaciones son nuevas (Artículo 6 LP) pero carecen de actividad inventiva (Artículo 8 LP).

    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4