Dispositivo para medir la posición de un vehículo o de una superficie de este.

Dispositivo (1) para medir la posición (P) de un vehículo (2) o de una superficie (4-8) de este sobre una calzada (3),

con

al menos un emisor de radar (11) que está dispuesto en una posición de emisión (S) encima del plano (10) de la calzada (3) de forma estacionaria con respecto a esta y que emite rayos de radar (12) hacia abajo, caracterizado por

una pluralidad de receptores de radar (13) que están dispuestos de forma distribuida en diferentes posiciones de recepción (Ei) con separaciones (di) mutuas por encima del plano (10) de la calzada (3) de forma estacionaria con respecto a esta y que reciben reflexiones (14) de los rayos de radar (12) desde abajo y las transforman respectivamente en una señal de recepción (Ri), y

un dispositivo de evaluación (16) conectado al emisor de radar (11) y a los receptores de radar (13), que está realizado para comparar las intensidades de señal (RSSIi) de las señales de recepción (Ri) de los diferentes receptores de radar (13) y determinar de esta manera al menos un receptor de radar (13) que presenta una señal de recepción (Ri) más débil o la más fuerte y para medir, a partir de la posición de emisión (S) y de la posición de recepción (Ei) del al menos un receptor de radar (13) determinado, la posición (P) mencionada.

Dispositivo para medir la posición de un vehículo o de una superficie de este La presente invención se refiere a un dispositivo para medir la posición de un vehículo o de una superficie de este sobre una calzada.

La medición de posición de vehículos es importante para muchas tareas en el control, la vigilancia y la tarifación de tráfico, por ejemplo para la determinación del carril usado por un vehículo en un control electrónico de tráfico o un puesto de peaje o para la detección de la posición longitudinal de un vehículo a lo largo de la calzada para poder asignar el vehículo de forma unívoca a la imagen de una cámara de vigilancia de tráfico. La medición de la posición de una superficie del vehículo, por ejemplo de sus superficies de recubrimiento y laterales es de importancia para la determinación de tamaño y por tanto para la clasificación del vehículo, como se describe en el documento EP0636900A2, por ejemplo si se trata de un turismo o de un camión, para poder controlar e imponer por ejemplo limitaciones de circulación o tasas de peaje dependientes de la clase de vehículo.

Para la medición de posición se están empleando en la actualidad preponderantemente sistemas ópticos tales como escáneres láser o videocámaras. Estos dependen de buenas condiciones de visibilidad y por tanto dependen fuertemente de las condiciones meteorológicas; fallan frecuentemente en caso de lluvia, nieve o neblina. Además, la óptica de escáneres láser y videocámaras requiere una frecuente limpieza para mantenerse lista para el uso y al presentar piezas movidas mecánicamente tienen una vida útil limitada y un rango de temperatura de funcionamiento limitado.

En áreas parciales como las instalaciones de monitoreo de flujo de tráfico se usan en la actualidad también sistemas de radar que desde un punto elevado, por ejemplo un mástil de antena junto a una autovía, detectan mediante un radar Doppler vehículos movidos permitiendo el seguimiento de los movimientos de estos en una imagen de radar. La precisión de medición de posición de este tipo de sistemas de radar es limitada y la evaluación de Doppler de las velocidades de vehículos requiere un elevado grado de cálculo para crear la imagen de flujo de tráfico.

La invención tiene el objetivo de proporcionar dispositivos y procedimientos novedosos para la medición de posición de vehículos o de superficies de estos, que sean menos propensos a fallar que los sistemas ópticos conocidos y que sean más sencillos, más económicos y más precisos que los sistemas de radar conocidos.

Este objetivo se consigue con un dispositivo del tipo mencionado al principio, con:

al menos un emisor de radar que está dispuesto en una posición de emisión encima del plano de la calzada y que emite rayos de radar hacia abajo, una pluralidad de receptores de radar que están dispuestos de forma distribuida en diferentes posiciones de recepción con distancias mutuas encima del plano de la calzada y que reciben reflexiones de los rayos de radar desde abajo y las transforman respectivamente en una señal de recepción, y un dispositivo de evaluación conectado al emisor de radar y a los receptores de radar, que está realizada para medir a partir de la posición de emisión, de las posiciones de recepción y de las señales de recepción la posición mencionada.

La invención usa varios receptores de radar distribuidos localmente para evaluar los rayos de radar de un único emisor de radar reflejados por un vehículo que ha de ser medido. De la disposición geométrica conocida entre el emisor de radar por una parte y los receptores de radar por otra parte se pueden deducir numerosas informaciones de posición acerca del vehículo sobre la calzada, en concreto, mediante la sola comparación o la evaluación común de las señales de recepción de los receptores de radar sin que para ello hagan falta complicadas mediciones de interferencia de Doppler, de tiempo de propagación o de fases.

En el caso más sencillo basta con una evaluación de las intensidades de señal relativas de las señales de recepción de los receptores de radar para obtener información sobre la posición del vehículo o una superficie de este con respecto al receptor de radar. Cuantos más receptores de radar se prevean, más precisa será la resolución local de la medición de posición. La precisión de la disposición de medición de posición no se consigue mediante complicadas evaluaciones analíticas por intensos cálculos de las señales de recepción, sino mediante sencillos cálculos trigonométricos y mediante una evaluación sencilla de las intensidades de las señales de recepción. De esta manera, los receptores de radar se pueden realizar de forma muy sencilla, con un peso ligero y de forma económica, de modo que se puede usar una multiplicidad de receptores de radar de este tipo.

Según una forma de realización preferible de la invención, el emisor de radar y los receptores de radar se encuentran en un plano común que cruza la calzada, estando montados preferentemente en un puente de montaje que atraviesa la calzada. De esta manera, las posiciones del vehículo o de una superficie del mismo en este plano se pueden determinar con una alta precisión y con medios informáticos sencillos, por ejemplo, el carril usado por el vehículo, la altura de la superficie de recubrimiento del vehículo con respecto a la calzada o la posición de una superficie lateral del vehículo. En una forma de realización alternativa, los emisores de radar y los receptores de

radar también podrían encontrarse en un plano que está orientado a lo largo de la calzada o que discurra oblicuamente con respecto a la calzada, de manera que la posición del vehículo o de una superficie frontal del vehículo pueda determinarse también en la dirección longitudinal de la calzada.

En formas de realización sencillas de la invención, el emisor de radar puede ser un emisor de radar de onda continua (radar CW) y el dispositivo de evaluación evalúa por ejemplo sólo las intensidades de señal de las señales de recepción. Opcionalmente, el dispositivo de evaluación puede realizar adicionalmente mediciones de interferencia para la medición de distancias.

En otra forma de realización de la invención, el emisor de radar -controlado por impulsos de emisión -emite rayos de radar pulsadas y las señales de recepción contienen por consiguiente impulsos de recepción, y el dispositivo de evaluación está realizado para considerar para la medición de posición sólo aquellas señales de recepción, cuyos impulsos de recepción se sitúen respectivamente dentro de un intervalo de tiempo predeterminado después de un impulso de emisión. Los intervalos de tiempo ("range gates") pueden ajustarse de tal forma que se oculten las reflexiones múltiples de los rayos de radar, por ejemplo en objetos del entorno que no interesan o entre la placa de fondo del vehículo y la calzada, a fin de aumentar la precisión de medición.

Según una primera variante de la invención, la posición del vehículo se determina a partir de la sombra que el vehículo genera para algunos de los receptores de radar. Para ello, el dispositivo de evaluación preferentemente está realizado para comparar las intensidades de señal de las señales de recepción y determinar a partir de las posiciones de recepción de aquellos receptores que presenten una señal de recepción más débil la posición del vehículo. Esto permite una determinación aproximada de la posición del vehículo, que resulta tanto más exacta cuantos más receptores de radar se usen.

Una segunda variante de la invención está basada en rayos de radar dirigidos y la medición de las reflexiones en el vehículo o en su superficie. Para ello, preferentemente, el emisor de radar emite los rayos de radar en una dirección de emisión principal que está inclinada con respecto a la vertical, y el dispositivo de evaluación está realizado para comparar las intensidad de señal de las señales de recepción y determinar a partir de la posición de recepción de aquel receptor de radar que presenta la señal de recepción más fuerte la posición de una superficie del vehículo. La precisión del dispositivo de medición se puede conseguir mediante un efecto direccional más fuerte del emisor de radar, es decir, mediante una concentración más fuerte de sus rayos de radar en una dirección de emisión principal, adicionalmente a la medida del aumento de la cantidad de los receptores de radar.

Preferentemente, se pueden emplear también receptores de radar dirigidos para seguir aumentando la precisión. Para ello, preferentemente, cada receptor de radar recibe reflexiones preponderantemente en una dirección de recepción principal inclinada... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (1) para medir la posición (P) de un vehículo (2) o de una superficie (4-8) de este sobre una calzada (3) , con al menos un emisor de radar (11) que está dispuesto en una posición de emisión (S) encima del plano (10) de la calzada (3) de forma estacionaria con respecto a esta y que emite rayos de radar (12) hacia abajo, caracterizado por una pluralidad de receptores de radar (13) que están dispuestos de forma distribuida en diferentes posiciones de recepción (Ei) con separaciones (di) mutuas por encima del plano (10) de la calzada (3) de forma estacionaria con respecto a esta y que reciben reflexiones (14) de los rayos de radar (12) desde abajo y las transforman respectivamente en una señal de recepción (Ri) , y un dispositivo de evaluación (16) conectado al emisor de radar (11) y a los receptores de radar (13) , que está realizado para comparar las intensidades de señal (RSSIi) de las señales de recepción (Ri) de los diferentes receptores de radar (13) y determinar de esta manera al menos un receptor de radar (13) que presenta una señal de recepción (Ri) más débil o la más fuerte y para medir, a partir de la posición de emisión (S) y de la posición de recepción (Ei) del al menos un receptor de radar (13) determinado, la posición (P) mencionada.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el emisor de radar (11) y los receptores de radar (13)

se encuentran en un plano (18) común que cruza la calzada (3) , estando montados preferentemente en un puente 20 de montaje (17) que atraviesa la calzada (3) .

3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el emisor de radar (11) emite de forma controlada por impulsos de emisión (T) rayos de radar (12) pulsadas y las señales de recepción (Ri) contienen por consiguiente impulsos de recepción (Ii) , estando realizado el dispositivo de evaluación (16) para considerar para la medición de posición sólo aquellas señales de recepción (Ri) , cuyos impulsos de recepción (Ii) se encuentren respectivamente dentro de un intervalo de tiempo (25) predeterminado después de un impulso de emisión (T) .

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el dispositivo de evaluación (16) está realizado para determinar en la comparación mencionada aquellos receptores de radar (13) que presentan una señal 30 de recepción (Ri) más débil.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el emisor de radar (11) emite los rayos de radar (12) de forma dirigida en una dirección de emisión principal (19) que está inclinada con respecto a la vertical (20) , y por que el dispositivo de evaluación (16) está realizado para determinar en la comparación mencionada el receptor de radar (13) que presenta la señal de recepción (Ri) más fuerte.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que cada receptor de radar (13) recibe reflexiones (14) preponderantemente en una dirección de recepción principal (22) inclinada con respecto a la vertical (20) , encontrándose en un plano (18) común la dirección de emisión principal (19) y las direcciones de recepción principales (22) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que las direcciones de recepción principales (22) son paralelas unas respecto a otras y con respecto a la dirección de emisión principal (19) , para determinar la posición

(P) de una superficie sustancialmente vertical (5-8) . 45

8. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que las direcciones de recepción principales (22) son paralelas unas respecto a otras y con respecto a la dirección de emisión principal (19) están inclinadas en simetría especular respecto a la vertical (20) , para determinar la posición (P) de una superficie (4) sustancialmente horizontal.

9. Dispositivo según la reivindicación 3 en combinación con las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que el dispositivo de evaluación (16) está realizado para realizar adicionalmente mediciones de tiempo de propagación entre impulsos de emisión y de recepción (T, Ii) y determinar a partir de estas la distancia de la superficie (4-8) con respecto a uno o varios receptores de radar (13) para mejorar la medición de posición.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por que las mediciones de tiempo de propagación entre impulsos de emisión y de recepción (T, Ii) son mediciones de tiempo de propagación de impulso.

11. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por que las mediciones de tiempo de propagación entre impulsos de emisión y de recepción (T, Ii) se realizan según el procedimiento FMCW. 60

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado por que las direcciones de emisión principales y las direcciones de recepción principales (19, 22) del emisor de radar (11) y de los receptores de radar (13) pueden modificarse durante el funcionamiento, preferentemente mediante redes de antenas excitadas en fase o mediante la selección de antenas direccionales (a, b, c) individuales. 65

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que el emisor de radar (11) y los receptores de radar (13) están formados respectivamente por un emisor-receptor de radar (13) que en multiplex por división de código, de tiempo o de frecuencia puede hacerse funcionar opcionalmente como emisor de radar (11) o como receptor de radar (13) .

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que la frecuencia de los rayos de radar (12, 14) es de 1 GHz a 100 GHz, preferentemente de 50 GHz a 100 GHz.