ES2927140A1 - Sistema de control de paso y metodo de calculo de tiempo de paso mediante campo magnetico - Google Patents

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Abstract

Sistema de control de paso y método de cálculo de tiempo de paso que hacen uso de un campo magnético y permiten mayor flexibilidad, precisión en el cálculo de tiempo de paso, menor ruido y dificultad de cálculo del tiempo de paso; el sistema comprende al menos un punto de control; al menos un generador de campo magnético situado en cada punto de control; al menos un dispositivo detector configurado para detectar un campo magnético; y al menos un procesador conectado con el dispositivo detector, y configurado para detectar el paso por el punto de control y/o calcular el tiempo de paso por el punto control en base a la detección de campo magnético.

Description

DESCRIPCIÓN
SISTEMA DE CONTROL DE PASO Y MÉTODO DE CÁLCULO DE TIEMPO DE
PASO MEDIANTE CAMPO MAGNÉTICO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se enmarca en el campo del control de paso por un punto de control, más en particular, el control del tiempo de paso mediante el uso de un campo magnético.
Un objeto de la presente invención es dar a conocer un sistema de control de paso que hace uso de un campo magnético, que permite mayor flexibilidad, precisión en el cálculo de tiempo de paso, menor ruido y dificultad de cálculo del tiempo de paso.
Otro objeto de la presente invención es dar a conocer un método de control de tiempo de paso mediante campo magnético, que hace uso de un dispositivo de control de paso, haciendo uso de un campo magnético.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el campo de los sistemas de cronometraje, se han desarrollado diversas soluciones. En la mayoría de ellas, el participante debe de adquirir un dispositivo electrónico para que le realicen el cronometraje, ya que el cronometraje se realiza por medios electrónicos y emisiones electromagnéticas.
Aunque existen algunas soluciones más antiguas basadas en códigos de barras, las soluciones actuales están basadas en RFID y son tanto pasivas como activas.
Los sistemas pasivos actuales, están basados en la banda de frecuencias UHF(Ultra High Frequency), pero siguen existiendo sistemas en bandas HF(High Frequency) y LF(Low Frequency). En los sistemas UHF actuales, se utilizan etiquetas de un solo uso que son detectadas por sistemas de cronometraje compuestos, entre otras cosas, por un lector de RFID y antenas en banda UHF. Estos sistemas no son muy precisos y tiene pérdidas de lecturas conocidos, sobre todo, en los casos donde hay una gran acumulación de personas. Además, el uso de soluciones basadas en RFID requiere una manipulación previa de ciertos dispositivos que han de ser entregados al usuario pegados al dorsal, en caso de una competición, por ejemplo. En algunos casos, estas acciones previas conllevan un coste sustancial, como en casos en los que se requieren envíos y pasos por aduana.
En el caso de los sistemas RFID activos, los dispositivos electrónicos a detectar son más complejos y disponen de una batería o pila interna, lo que les hace más fiables y precisos. A diferencia de las etiquetas UHF de un solo uso, estos dispositivos se utilizan en innumerables ocasiones. Para obtener un cálculo preciso, en la mayoría de los casos es necesario un cálculo complejo para obtener una precisión aceptable. Estos dispositivos tienen un coste muy elevado que implica grandes inversiones si se quiere obtener el tiempo de un gran número de ellos. Además, en el cronometraje deportivo, las pérdidas de los dispositivos es un gran problema.
Por tanto, se hace necesario un dispositivo capaz de aumentar la eficiencia en el cálculo de tiempo de paso por un punto de control, de aumentar la efectividad evitando las pérdidas de lecturas y de evitar la necesidad de proveer previamente de un dispositivo específico al usuario.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención describe un sistema identificado de control de paso, que permite el control del tiempo de paso a través del uso de un campo magnético. El uso de campos magnéticos mediante pulsos a una determinada frecuencia ofrece ventajas únicas ya que no existen pulsos de ese tipo en la naturaleza ni otros elementos que los generen, como sí que pasa con pulsos electromagnéticos, sobre todo, en bandas libres como las del RFID. Además, los campos magnéticos no se propagan, con lo que desaparecen rápidamente. Por último, hay pocos materiales que sean capaces de bloquear campos magnéticos.
Estas características en el uso de un campo magnético, proporciona ventajas únicas favoreciendo la detección del paso de dispositivos detectores por puntos de control: la precisión y fiabilidad en la detección son mucho mayores que en los sistemas electromagnéticos tradicionales.
El sistema de control de paso de la invención comprende uno o más puntos de control; uno o más generadores de campo magnético situados en cada punto de control, que pueden ser desmontables; uno o más dispositivos detectores, destinados a ser asociados a una persona o un objeto identificado, y configurados para detectar un campo magnético; y uno o más procesadores configurados para detectar el paso por el punto de control y/o calcular el tiempo de paso por un punto control en base a la detección de campo magnético.
Preferentemente, los generadores de campo magnético pueden comprender al menos una bobina u otro elemento capaz de generar campos magnéticos y un alimentador para la bobina que genera los pulsos de corriente necesaria.
La bobina se puede disponer verticalmente sobre una zona de paso por un punto de control, perpendicular al trazado de la misma, de modo que un dispositivo detector atraviesa la bobina por su interior. Puede tener forma rectangular, de arco, de puerta, de pórtico o de pasillo. Otra configuración posible es disponer dos bobinas helmholtz a ambos lados de una zona de paso por un punto de control. Es posible colocar 3 o más bobinas helmholtz dejando una zona de paso entre cada dos bobinas. El último ejemplo de colocación de la o las bobinas, no estando la invención limitada a estos, se basa en colocar una bobina horizontalmente sobre el suelo de un lugar de paso por un punto de control.
En el caso en el cual la bobina está dispuesta verticalmente, y para evitar grandes consumos de corriente, dicha bobina del generador de campo magnético podría tener más de una vuelta, dificultándose su montaje. El sistema de la invención puede utilizar multi-cables, que pueden ser planos, de modo que cada vuelta equivale a un número de vueltas igual al número de cables que componen cada multi-cable.
En el sistema de la invención, el alimentador preferentemente genera una señal intermitente, del mismo signo, cuadrada y con un ciclo de trabajo que puede variar, para crear el campo magnético en la bobina. Alternativamente, se puede generar una señal constante, sinusoidal o de cualquier otro tipo detectable por el magnetómetro. La frecuencia de los pulsos puede ser modificada y se puede utilizar para distinguir entre distintos puntos de control.
El sistema de la invención también permite enviar información mediante la señal que genera el campo magnético, ya sea, variando la frecuencia de emisión de pulsos o enviando información binaria codificada, por ejemplo con una codificación Manchester o bifase-L. Entre otros, la información enviada puede indicar el punto de control por el que pasa cada dispositivo detector.
El sistema de la invención también puede utilizar materiales ferromagnéticos, como la ferrita o el mumetal, como elementos guía para dirigir el campo magnético hacia la zona de paso del dispositivo detector.
Preferentemente, el dispositivo detector comprende un magnetómetro para detectar el campo magnético generado.
Aún más preferentemente, el uso de campo magnético para el control de paso permite hacer uso de un dispositivo inteligente como dispositivo detector, el cual, es aportado por el propio participante con una aplicación corriendo en él.
El magnetómetro es un sensor presente en cualquier teléfono o reloj inteligente que porte un GPS, ya que se utiliza, entre otras cosas, para determinar dónde está el norte magnético y ayudar a la navegación y geoposicionamiento.
En este sentido, el dispositivo detector puede comprender preferentemente un módulo de geoposicionamiento, el cual permite determinar el punto de control por el que pasa el dispositivo detector. El dispositivo detector puede conocer el punto de control por el que pasa gracias a la información recibida desde el campo magnético generado por el sistema de la invención y/o al geoposicionamiento del módulo del dispositivo detector. De ese modo, el sistema de la invención permite una mayor flexibilidad, puesto que permite el uso de cualquier dispositivo con GPS que disponga de un magnetómetro.
El procesador, que puede estar integrado en el dispositivo detector o ser externo al mismo, puede comprender algoritmos de aprendizaje automático para el cálculo del tiempo de paso, como por ejemplo redes neuronales “Gated Recurrent Unit” para el cálculo de dicho tiempo de paso.
El dispositivo detector, además puede comprender un módulo de comunicaciones para compartir los tiempos y/o las horas de paso obtenidos por cada punto de control.
La invención también se refiere a un método de cálculo de tiempo de paso mediante campo magnético que comprende las etapas de:
- proveer uno o más puntos de control y uno o más generadores de campo magnético situados en cada punto de control;
- proveer uno o más dispositivos detectores configurados para detectar un campo magnético;
- emitir un campo magnético mediante los generadores de campo magnético; - detectar el campo magnético mediante los dispositivos detectores; y
- detectar el paso por el punto de control y calcular el tiempo de paso.
En el caso de que existan más de un punto de control, el método de la invención también puede comprender una etapa previa al cálculo del tiempo de paso de obtener el punto de control donde está situado el al menos un dispositivo detector.
Preferentemente, el campo magnético se genera mediante una señal intermitente, del mismo signo, cuadrada y con un ciclo de trabajo.
También, el método puede comprender una etapa de transmitir información mediante el campo magnético generado variando la frecuencia de emisión de pulsos de la señal del alimentador o mediante una codificación Manchester o bifase-L.
Preferentemente, la etapa de obtener el punto de control se realiza mediante la información transmitida o mediante un módulo de geoposicionamiento.
También, la etapa de calcular el tiempo de paso se puede realizar obteniendo el tiempo del valor máximo de recepción de campo magnético o mediante algoritmos de aprendizaje automático, en particular, mediante redes neuronales, según se necesite una mayor o menor precisión.
Así, se aprovecha el hecho de que el campo magnético se propaga a muy poca distancia y es muy constante, con el fin de detectar de forma sencilla el punto de mayor recepción magnética, que coincide con el punto de control de tiempos.
El sistema y el método de la invención pueden ser aplicados en una carrera deportiva como carreras de atletismo (o running), ciclismo, triatlón, duatlón, bicicleta de montaña, patines... También puede aplicarse en una zona de paso para posicionar y detectar el paso de personas en interiores como congresos, ferias de muestras o similar.
De este modo, una ventaja de la invención radica en la posibilidad de poder utilizar un dispositivo aportado por el participante, como un dispositivo inteligente. Asimismo, aplicando algoritmos de aprendizaje automático no complejos, es posible conseguir una precisión mayor y más fiable que los sistemas pasivos.
Respecto a los sistemas activos, elimina la inversión inicial y todo el proceso farragoso de entrega y recogida de chips antes y después del evento, evitando las pérdidas de estos y las posteriores horas tratando de recuperarlos.
El cronometraje mediante la detección de campos magnéticos utilizando dispositivos inteligentes permite el remplazo completo del cronometraje activo y pasivo.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Fig. 1.- muestra un primer ejemplo de una primera realización del sistema de la invención con el generador de campo magnético en forma de arco.
Fig. 2.- muestra un segundo ejemplo de una primera realización del sistema de la invención con el generador de campo magnético con forma cuadrada.
Fig. 3.- muestra la conexión entre los distintos cables de un multi-cable en un ejemplo de la primera realización en el que se usa un único multicable para el generador de campo magnético.
Fig. 4.- muestra una segunda realización del sistema de la invención con el generador de campo magnético formado por dos bobinas situadas a ambos lados de la zona de paso por el punto de control.
Fig. 5.- muestra la distribución de líneas de campo del campo magnético generado por las dos bobinas de la segunda realización del sistema de la invención.
Fig. 6.- muestra una tercera realización del sistema de la invención con el generador de campo magnético dispuesto horizontalmente en el suelo.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Las ventajas de la invención se muestran en los ejemplos de realización preferente mostrados en las Figuras y descritos a continuación.
Las Figuras 1 y 2 muestran dos ejemplos de una realización del sistema de control de paso de la invención. El sistema se corresponde en este caso con un sistema de control de paso en distintos puntos de un evento deportivo, en el cual los participantes realizan un recorrido pasando por una serie de puntos de control (1) provistos previamente.
En cada uno de los puntos de control (1) se dispone un generador de campo magnético (2) . Por otro lado, cada usuario cuenta con un dispositivo detector (3) configurado para detectar un campo magnético, en este caso mediante un magnetómetro alojado en el dispositivo detector (3).
El sistema también comprende un procesador para calcular el tiempo de paso por cada punto de control.
De ese modo, cuando el usuario pasa por un punto de control (1), el dispositivo detector (3) detecta el campo magnético generado por el generador de campo magnético (2) en ese punto de control (1). El procesador registra una marca de tiempo en el cual el usuario pasa por el punto de control (1) identificando el momento de máxima recepción de campo magnético.
En el caso de la Figura 1, el generador de campo magnético (2) comprende una bobina y un alimentador (4) para la bobina que proporciona pulsos o señal de corriente necesarios para generar el campo magnético en la bobina.
La bobina tiene una forma de arco, y se dispone transversalmente en una zona de paso por el punto de control (1), formando un arco a través del cual pasa el usuario.
En el caso de la Figura 2, la bobina tiene una forma cuadrada o rectangular y se dispone igualmente, de tal modo que el usuario pasa a través de dicha bobina.
La Figura 3 muestra un esquema de conexión de un ejemplo de ésta realización en el que se hace uso de un multi-cable (6) plano para conformar la bobina. Así, se consigue un número mayor de vueltas con un único multi-cable(6). En el esquema de conexión mostrado, pueden verse los dos extremos de un mismo multi-cable(6) plano. El cable 1 se corresponde con el cable 7 en el otro extremo, el cable 2 se corresponde con el número 8, el 3 con el 9 y así sucesivamente hasta el cable 6 que se corresponde con el cable 12. Existe continuidad entre, por ejemplo, los cables 1 y 7 ya que se trata de los 2 extremos de un mismo cable.
La invención propone utilizar un conector (5) que conecte ambos extremos, desplazando una posición uno de los extremos del multi-cable (6) de forma que el cable 1 se quede sin conexión, el cable 7 se conecte con el 2, el 8 con e l 3 y así sucesivamente. El cable 12 quedaría, al igual que el 1, libre de conexión y se habrían creado 6 vueltas de cable utilizando un solo multi-cable (6). El alimentador (4) se conectaría a los cables 1 y 12 y el multi-cable (6) quedaría convertido en una bobina de 6 vueltas.
En el caso de la Figura 4, el generador de campo magnético (2) comprende dos bobinas helmholtz situadas a ambos lados de una zona de paso por un punto de control (1). La Figura 5 muestra la distribución de campo magnético que generan las dos bobinas, la cual permite la detección de dicho campo magnético por parte del dispositivo detector (3) que el usuario porta.
La Figura 6 muestra otra disposición de las bobinas en el generador de campo magnético (2) del sistema de la invención. En este caso, las bobinas se encuentran dispuestas horizontalmente en el suelo de un lugar de paso por un punto de control (1). El campo magnético generado se extiende en dirección vertical, de modo que puede ser detectado por el dispositivo detector (3) portado por el usuario. Es posible utilizar materiales ferromagnéticos para concentrar el campo magnético en la zona de paso.
El dispositivo detector (3) en todos los casos explicados puede consistir en un teléfono inteligente o un reloj inteligente, que comprende un magnetómetro para detectar el campo magnético generado.
El campo magnético generado puede originarse mediante una señal intermitente, del mismo signo, cuadrada y con un ciclo de trabajo que puede variar, enviada mediante el alimentador (4) para la bobina. También puede ser una señal sinusoidal o de cualquier otro tipo aunque el consumo de energía puede ser mayor.
La determinación del tiempo en el cual el usuario pasa por el punto de control (1) puede realizarse determinando el momento en el que se registra en el dispositivo detector (3) un valor máximo de recepción de campo magnético.
También, y para una mayor precisión, se pueden usar algoritmos de aprendizaje automático para determinar el tiempo de paso, por ejemplo con redes neuronales “Gated Recurrent Unit” .
El sistema de la invención también puede estar adaptado para transmitir mediante un módulo de comunicaciones cierta información, como el punto de control (1) por el que se ha pasado o la localización de dicho punto de control (1), variando la frecuencia de emisión de pulsos o mediante información binaria codificada, por ejemplo mediante una codificación Manchester o bifase-L.

Claims (26)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de control de paso que hace uso de un campo magnético y comprende:
- un o o m á sp u n to sd e co n tro l( l) ;
- uno o más generadores de campo magnético (2) situados en cada punto de control (1);
- uno o más dispositivos detectores (3) configurados para detectar un campo magnético; y
- uno o más procesadores, conectados con los dispositivos detectores (3), y configurados para detectar el paso por el punto de control (1) y/o calcular el tiempo de paso por el punto control (1) en base a la detección de campo magnético.
2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, donde los generadores de campo magnético (2) comprenden elementos guía fabricados en material ferromagnético para dirigir el campo magnético hacia una zona de paso por el punto de control (1).
3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, donde los generadores de campo magnético (2) comprenden al menos una bobina y un alimentador (4) para la bobina.
4. Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, donde la bobina se dispone verticalmente sobre una zona de paso por un punto de control (1), perpendicular al trazado de la misma, de modo que un dispositivo detector (3) está destinado a atravesar la bobina por su interior.
5. Sistema de acuerdo con la reivindicación 4, donde la bobina tiene forma rectangular o cuadrada, de arco, de puerta, de pórtico o de pasillo.
6. Sistema de acuerdo con la reivindicación 4, donde la bobina tiene 1 o más vueltas.
7. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, donde el al menos un generador de campo magnético (2) es desmontable.
8. Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, donde la bobina se genera con musi­ cables (6) de modo que cada vuelta equivale a un número de vueltas igual al número de cables que componen cada multi-cable (6).
9. Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, donde el al menos un generador de campo magnético (2) comprende dos o más bobinas helmholtz situadas a ambos lados de una zona de paso por un punto de control (1).
10. Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, donde la al menos una bobina está instalada horizontalmente en el suelo de un lugar de paso por un punto de control (1)-
11. Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, donde el alimentador (4) genera una señal intermitente, del mismo signo, cuadrada y con un ciclo de trabajo.
12. Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, donde el alimentador (4) genera una señal sinusoidal o constante.
13. Sistema de acuerdo con la reivindicación 11, donde el alimentador (4) envía además información variando la frecuencia de emisión de pulsos.
14. Sistema de acuerdo con la reivindicación 11, donde el alimentador (4) envía además información binaria codificada.
15. Sistema de acuerdo con la reivindicación 14, donde la información binaria codificada usa una codificación Manchester o bifase-L.
16. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, donde el dispositivo detector (3) comprende un magnetómetro.
17. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, donde el dispositivo detector (3) comprende un módulo de geoposicionamiento.
18. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, donde el procesador comprende algoritmos de aprendizaje automático para el cálculo del tiempo de paso.
19. Sistema de acuerdo con la reivindicación 18, donde el procesador comprende redes neuronales “Gated Recurrent Unit” para el cálculo del tiempo de paso.
20. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, donde el dispositivo detector (3) comprende un módulo de comunicaciones para compartir el punto de control y el tiempo de paso obtenidos.
21. Método de cálculo de tiempo de paso mediante campo magnético que comprende las etapas de:
- proveer uno o más puntos de control (1) y uno o más generadores de campo magnético (2) situados en cada punto de control;
- proveer uno o más dispositivos detectores (3) configurados para detectar un campo magnético;
- emitir un campo magnético mediante los uno o más generadores de campo magnético (2);
- detectar el campo magnético mediante los uno o más dispositivos detectores (3);y
- detectar el paso por el punto de control y calcular el tiempo de paso.
22. Método de cálculo de tiempo de paso de acuerdo con la reivindicación 21, donde existe más de un punto de control (1) y el método además comprende una etapa previa al cálculo del tiempo de paso de obtener el punto de control (1) por el que pasa cada dispositivo detector (3).
23. Método de cálculo de tiempo de paso de acuerdo con la reivindicación 21, donde el campo magnético se genera mediante una señal intermitente, del mismo signo, cuadrada y con un ciclo de trabajo.
24. Método de cálculo de tiempo de paso de acuerdo con la reivindicación 22, que además comprende una etapa de transmitir información mediante el campo magnético generado variando la frecuencia de emisión de pulsos de la señal del alimentador (4) o mediante una codificación Manchester o bifase-L.
25. Método de cálculo de tiempo de paso de acuerdo con la reivindicación 24, donde la etapa de obtener el punto de control (1) se realiza mediante la información transmitida o mediante un módulo de geoposicionamiento.
26. Método de cálculo de tiempo de paso de acuerdo con la reivindicación 24, donde la etapa de calcular el tiempo de paso se realiza obteniendo el tiempo del valor máximo de recepción de campo magnético o mediante algoritmos de aprendizaje automático.
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