Aparato de vehículo y procedimiento para el cobro de peaje a vehículos en función del número de pasajeros.

Aparato de vehículo (12) para el cobro de peaje de un vehículo (2,

3) en función del número depasajeros en el marco de un sistema de peaje viario (1), caracterizado por la combinación deun radar Doppler o un radar de impulsos UWB (13), orientable hacia el interior de vehículo (15), para medirmovimientos y generar al menos una señal de medición (21-25) que los representa; y un dispositivo de evaluación(19) configurado para detectar en la señal de medición (21-25) modelos de señal (28, 29) típicos de las actividadescardíacas o respiratorias de un pasajero (16), para contar los modelos de señal (22-25) que se producensimultáneamente en un momento de observación (ti), considerando sólo aquellos modelos de señal (22-25) que enpromedio entre varios momentos de observación (ti) no indican una velocidad relativa del pasajero que provoque elrespectivo modelo de señal (22-25), y para calcular los datos de peaje en función del valor de conteo (Ai, Ai).

Aparato de vehículo y procedimiento para el cobro de peaje a vehículos en función del número de pasajeros La presente invención se refiere a un aparato de vehículo y a un procedimiento para el cobro de peaje de un vehículo en función del número de pasajeros en el marco de un sistema de peaje viario.

El cobro de peaje a vehículos en función del número de pasajeros se usa frecuentemente como medida en la política de transporte para regular el volumen de tráfico. Una aplicación preferida son los llamados carriles HOT (high occupancy toll lanes, carriles de peaje de alta ocupación) . Los carriles HOT son carriles reservados a vehículos con varios pasajeros (high occupancy vehicles, HOV, vehículos de alta ocupación) que pueden ser usados también por vehículos con un menor número de pasajeros, siempre que se abone el correspondiente peaje de uso en función del número de pasajeros.

Con el fin de evitar el peligro de manipulación asociado a una autodeclaración del número de pasajeros o el peligro de error asociado a una inspección visual por parte del personal de control se usan cada vez más sistemas de peaje electrónicos que detectan automáticamente el número de pasajeros y calculan el peaje en función de este número. Estos sistemas usan aparatos de vehículo electrónicos (onboard units, OBUs, unidades de a bordo) que están equipados con detectores de pasajeros.

Una visión general sobre los sistemas disponibles en la actualidad se da en las publicaciones “Automated vehicle occupancy monitoring systems for HOV/HOT facilities - Final report”, McCormick Ranking Corporation, Ontario, Canadá, diciembre de 2004; Steven Schijns y Paul Mathews, “A breakthrough in automated vehicle occupancy monitoring systems for HOV/HOT facilities”, I2th HOV Systems Conference, Houston, Texas, 20 de abril de 2005; Ginger Goodin, “Verifying vehicle occupancy for HOT lanes – A path toward automated systems”, Violations Enforcement Summit, Boston, Massachusetts, 29-31 de julio de 2007; y Ginger Goodin y John P. Wikander, “Out for the count – Verifying vehicle occupancy: Prospects for an automated solution”, Tolltrans 2009, páginas 44-49. Ginger Goodin, “Verifying vehicle occupancy for HOT lanes – A path toward automated systems”, Violations Enforcement Summit, Boston, Massachusets 29-31 de julio de 2007, hace una relación de las tecnologías de detección posibles dentro o fuera de un vehículo para determinar el número de pasajeros, así como escenarios para su uso. Los sistemas conocidos proponen, entre otros, sensores de peso, sensores térmicos, sensores de infrarrojos, sensores de ultrasonido o sensores de radar para la detección de presencia, así como sensores biométricos para la detección de huellas dactilares, rostros, funciones cardíacas o pulmonares de los pasajeros. En el caso de las mediciones mencionadas en último lugar se usan hasta el momento sensores eléctricos o sensores de presión que miden la corriente que pasa a través del cuerpo de los pasajeros o los cambios en la presión respiratoria. La publicación “Automated vehicle occupancy monitoring systems for HOV/HOT facilities – Final Report”, McCormick Ranking Corporation, Ontario, Canadá, diciembre de 2004, describe un sistema de comunicación para el acoplamiento a nuevos sistemas de airbag adaptativo con el fin de transmitir los valores de su reconocimiento de ocupación de asientos a un sistema de vigilancia de carriles HOT.

Para la detección de la ocupación de asientos de vehículos para un control inteligente de los airbags (“smart airbags”) se han desarrollado en los últimos años sensores de radar que pueden detectar los movimientos periódicos tenues del cuerpo humano sobre la base de sus funciones vitales, como el ritmo cardíaco y la respiración. Los sensores de radar usan radares Doppler CW en el intervalo de UHF (ultra-high frequencies continuous-wave Doppler radar, radar Doppler de onda continua de ultra alta frecuencia) o el nuevo género de radar de impulsos UWB (ultrawideband, UWB-IR, radar de impulsos de banda ultra ancha) que pueden medir los movimientos rítmicos de los ventrículos o los lóbulos pulmonares sin contacto y a través de medios como la ropa y las capas del cuerpo humano. En relación con las bases teóricas de estos sensores se remite a las publicaciones, que se incluyen aquí por referencia, de Jerr y Silvious y David Tahmoush, “UHF measurement of breathing and hearbeat at a distance”, IEEE Radio and Wireless Symposium 2010, páginas 567-570; Isar Mostafanezhad, Olga Boric-Lubecke y Victor Lubecke, “A coherent low IF receiver architecture for Doppler radar motion detector used in life signs monitoring”, IEEE Radio and Wireless Symposium 2010, páginas 571-574; así como Kyohei Otha, Katsushi Ono, Isamu Matsunami y Akihiro Kajiwara, “Wireless motion sensor using ultra-wideband impulse-radio”, IEEE Radio and Wireless Symposium 2010, páginas 13-16. En las publicaciones de patente US2001/0042977A1, DE102005020847A1 y US7134687B2, por ejemplo, se describen aplicaciones especiales de estos sensores Doppler y sensores de radar de impulsos UWB para el control de airbags. Según el documento DE102005020847A1, los radares UWB se integran en los respaldos de los asientos, miden el pasajero respectivo y adaptan el sistema de airbag y las distintas funciones de confort a la posición sentada, al tamaño y a la estatura medida del pasajero.

La presente invención tiene el objetivo de crear sobre la base de las tecnologías conocidas una nueva solución para el cobro de peaje a vehículos en función del número de pasajeros en sistemas de peaje viario, que permita aplicar las ventajas de una medición de los pasajeros sin contacto mediante sensores de radar biométricos.

Este objetivo se consigue en un primer aspecto de la invención con un aparato de vehículo, con un radar Doppler o un radar de impulsos UWB orientable hacia el interior del vehículo para medir los movimientos y generar al menos una señal de medición que los represente; y con un dispositivo de evaluación configurado para detectar en la señal de medición modelos de señal típicos de las actividades cardíacas o respiratorias de un pasajero, contar los modelos de señal que se producen simultáneamente en un momento de observación y calcular los datos de peaje en función del valor de conteo.

En un segundo aspecto, la invención crea un procedimiento para el cobro de peaje a vehículos en función del número de pasajeros en el marco de un sistema de peaje viario, que comprende:

orientar un radar Doppler o un radar de impulsos UWB hacia el interior del vehículo para medir movimientos y generar al menos una señal de medición que lo represente; detectar en la señal de medición modelos de señal típicos de actividades cardíacas o respiratorias de un pasajero; contar modelos de señal que se producen simultáneamente en un momento de observación; y calcular datos de peaje en función del valor de conteo.

La invención posibilita una determinación exacta y sin contacto, que no es propensa a fallos, de un peaje en función del número de pasajeros sobre la base de la detección de las funciones vitales como el ritmo cardíaco y/o la respiración de los pasajeros individuales. Esto excluye en gran medida las tentativas de fraude por parte de los pasajeros, las equivocaciones del personal de control y las mediciones erróneas debido a sombras u objetos extraños. Como resultado de esto se puede cobrar casi el 100% del peaje, por ejemplo, en carriles HOT.

En una primera realización preferida de la invención, los valores de conteo de varios momentos de observación sucesivos se promedian para formar un valor promedio y los datos de peaje se calculan a partir de este valor promedio, y el dispositivo de evaluación del aparato de vehículo está configurado también para ejecutar esta función de promediación. Esta realización impide los fallos originados por mediciones erróneas temporales o mediciones parásitas simultáneas, por ejemplo, de pasajeros de un vehículo contiguo, transeúntes, etc., que son captados casualmente a la vez por el campo de dispersión del radar Doppler o el radar de impulsos UWB. Las situaciones, en las que se producen cada vez más estos fallos, son, por ejemplo, las intersecciones, en las que se detienen varios vehículos, o cuando varios vehículos avanzan casi a la misma velocidad en carriles paralelos. En este caso, los vehículos se encuentran localmente muy cerca uno de otro durante un período de tiempo limitado, de manera que el sensor del vehículo no puede asignar con fiabilidad la ubicación de las personas en el respectivo vehículo. Estos fallos temporales se eliminan... [Seguir leyendo]

1. Aparato de vehículo (12) para el cobro de peaje de un vehículo (2, 3) en función del número de pasajeros en el marco de un sistema de peaje viario (1) , caracterizado por la combinación de un radar Doppler o un radar de impulsos UWB (13) , orientable hacia el interior de vehículo (15) , para medir movimientos y generar al menos una señal de medición (21-25) que los representa; y un dispositivo de evaluación

(19) configurado para detectar en la señal de medición (21-25) modelos de señal (28, 29) típicos de las actividades cardíacas o respiratorias de un pasajero (16) , para contar los modelos de señal (22-25) que se producen simultáneamente en un momento de observación (ti) , considerando sólo aquellos modelos de señal (22-25) que en promedio entre varios momentos de observación (ti) no indican una velocidad relativa del pasajero que provoque el respectivo modelo de señal (22-25) , y para calcular los datos de peaje en función del valor de conteo (Ai, Ai) .

2. Aparato de vehículo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de evaluación (19) está configurado para promediar los valores de conteo (Ai) de varios momentos de observación sucesivos (ti) para formar un valor promedio (Ai) y calcular los datos de peaje en función de este valor promedio (Ai, Ai) .

3. Aparato de vehículo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el aparato de vehículo (12) presenta un dispositivo de determinación de posición (33) que activa el momento o los momentos de observación (ti) del dispositivo de evaluación (19) cuando el vehículo (2, 3) llega a una posición predefinida.

4. Aparato de vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la característica de antena del radar Doppler o del radar de impulsos UWB (13) está adaptada al interior de vehículo (15) .

5. Aparato de vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el radar Doppler o el radar de impulsos UWB (13) tiene para cada asiento (17) del vehículo (2, 3) una antena transceptora propia (26) orientable hacia éste para generar una señal de medición propia (22-25) , en la que los modelos de señal (28, 29) se pueden detectar separadamente por pasajero.

6. Aparato de vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el radar Doppler o el radar de impulsos UWB (13) presenta para todo el interior de vehículo (15) una antena transceptora común (20) para generar una señal de medición común (22-25) , en la que los modelos de señal (22-25) que se producen simultáneamente se pueden detectar mediante una comparación de correlación con modelos de señal de referencia predefinidos (28, 29) .

7. Aparato de vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 6, adicionalmente caracterizado por un transceptor (31) conectado al dispositivo de evaluación (19) para comunicar los datos de peaje calculados en función del número de pasajeros desde el aparato de vehículo (12) hasta al menos una radiobaliza (6) del sistema de peaje viario (1) .

8. Procedimiento para el cobro de peaje a vehículos (2, 3) en función del número de pasajeros en el marco de un sistema de peaje viario (1) , caracterizado por: orientar un radar Doppler o un radar de impulsos UWB (13) hacia el interior de vehículo (15) para medir movimientos y generar al menos una señal de medición (21-25) que los represente; detectar en la señal de medición (21-25) modelos de señal (28, 29) típicos de actividades cardíacas o respiratorias de un pasajero (16) ; contar modelos de señal (22-25) que se producen simultáneamente en un momento de observación (ti) , considerándose sólo aquellos modelos de señal (22-25) que en promedio durante varios momentos de observación (ti) no indican una velocidad relativa del pasajero que sirva de base al respectivo modelo de señal (22-25) ; y calcular datos de peaje en función del valor de conteo (Ai, Ai) .

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque los valores de conteo (Ai) de varios momentos de observación sucesivos (ti) se promedian para formar un valor promedio (Ai) y los datos de peaje se calculan a partir de este valor promedio (Ai) .

10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el momento o los momentos de observación (ti) se inician cuando el vehículo (2, 3) llega a una posición predefinida.

11. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque se mide la velocidad del vehículo (2, 3) , se determinan fases de aceleración a partir de ésta y se seleccionan los momentos de observación (ti) en fases de aceleración del vehículo.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por el paso ulterior de transmitir los datos de peaje a una central del sistema de peaje viario (1) .

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque éste se usa para el cobro de peaje a vehículos (2, 3) en carriles HOV (4) .

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patente citados en la descripción

• US20010042977A1 [0005] • US7134687B2 [0005]

• DE102005020847A1 [0005]

Literatura no patente citada en la descripción

• Automated vehicle occupancy monitoring systems • JERRY SILVIOUS; DAVID TAHMOUSH. UHF for HOV/HOT facilities -Final report. McCormick measurement of breathing and hearbeat at a Ranking Corporation, diciembre de 2004 [0004] distance. IEEE Radio and Wireless Symposium 2010,

• STEVEN SCHIJNS; PAUL MATHEWS. A break-página.

56. 570 [0005] through in automated vehicle occupancy monitoring • ISAR MOSTAFANEZHAD; OLGA BORICsystems for HOV/HOT facilities. I2th HOV Systems LUBECKE; VICTOR LUBECKE. A coherent low IF Conference, 20 de abril de 2005 [0004] receiver architecture for Doppler radar motion

• GINGER GOODIN. Verifying vehicle occupancy for detector used in life signs monitoring. IEEE Radio and HOT lanes – A path toward automated systems. Wireless Symposium 2010.

57. 574 [0005] Violations Enforcement Summit, 29 de julio de 2007 • KYOHEI OTHA; KATSUSHI ONO; ISAMU [0004] MATSUNAMI; AKIHIRO KAJIWARA. Wireless

• GINGER GOODIN; JOHN P. WIKANDER. Out for motion sensor using ultra-wideband impulse-radio. the count – Verifying vehicle occupancy: Prospects for IEEE Radio and Wireless Symposium 2010, 13-16 an automated solution, 2009.

4. 49 [0004] [0005]