Procedimiento y dispositivo para detectar una rueda en rotación.

Procedimiento para detectar una rueda en rotación (4) de un vehículo (1) que circula sobre una vía de circulación (2) en una dirección de circulación (3) y cuyas ruedas (4) se encuentran expuestas lateralmente al menos de forma parcial,

caracterizado por los pasos de

emisión de un haz de medición electromagnético (9) con un desarrollo temporal conocido de su frecuencia en una primera sección sobre la vía de circulación (2) en una dirección oblicua con respecto a la vertical (V) y de forma normal u oblicua con respecto a la dirección de circulación (3);

recepción de un haz de medición reflejado (9) y registro del desarrollo temporal de sus frecuencias en relación al desarrollo conocido como desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20); y

detección de una rueda (4) mediante el criterio de una banda (22) de frecuencias que ascienden o descienden continuamente durante un período de tiempo en el desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/061645.

Solicitante: KAPSCH TRAFFICCOM AG.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: Am Europlatz 2 1120 Wien AUSTRIA.

Inventor/es: STELZER, ANDREAS, NAGY, OLIVER, PICHLER,MARKUS, PFEFFER,CLEMENS, SCHEIBLHOFER,WERNER, FEGER,REINHARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01S13/58 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01S LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION; DETERMINACION DE LA DISTANCIA O DE LA VELOCIDAD MEDIANTE EL USO DE ONDAS DE RADIO; LOCALIZACION O DETECCION DE PRESENCIA MEDIANTE EL USO DE LA REFLEXION O RERRADIACION DE ONDAS DE RADIO; DISPOSICIONES ANALOGAS QUE UTILIZAN OTRAS ONDAS.G01S 13/00 Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas de radio, p. ej. sistemas de radar; Sistemas análogos que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas cuya naturaleza o longitud de onda sea irrelevante o no especificada. › Sistemas de determinación de velocidad o trayectoria; Sistemas de determinación del sentido del movimiento.
  • G01S13/91 G01S 13/00 […] › para el control de tráfico (G01S 13/93   tiene prioridad).
  • G01S17/88 G01S […] › G01S 17/00 Sistemas que utilizan la reflexión o rerradiación de ondas electromagnéticas que no sean ondas de radio, p. ej. sistemas lidar. › Sistemas de lidar, especialmente adaptados para aplicaciones específicas.
  • G01S7/41 G01S […] › G01S 7/00 Detalles de sistemas según los grupos G01S 13/00, G01S 15/00, G01S 17/00. › que utilizan el análisis de la señal de eco para la caracterización del blanco; Firma del blanco; Sección transversal del blanco.
  • G08G1/01 G […] › G08 SEÑALIZACION.G08G SISTEMAS DE CONTROL DE TRAFICO (control de tráfico ferroviario, seguridad del tráfico ferroviario B61L; sistemas de radar o sistemas análogos, sistemas sonar o sistemas lidar especialmente adaptados para el control del tráfico G01S 13/91, G01S 15/88, G01S 17/88; sistemas de radar o sistemas análogos, sistemas sonar o sistemas lidar especialmente adaptados para anticolisión G01S 13/93, G01S 15/93, G01S 17/93; control de posición, rumbo, altitud o actitud de vehículos terrestres, de agua, el aire o el espacio, no es específico para un entorno de tráfico G05D 1/00). › G08G 1/00 Sistemas de control del tráfico para vehículos en carretera (disposición de las señales de tráfico o las señales de carretera E01F 9/00). › Detección del movimiento del tráfico para el cómputo o el control (G08G 1/07 - G08G 1/14  tiene prioridad; tarificación vial o tarifa por congestión de vehículos o usuarios de vehículos G07B 15/06).
  • G08G1/04 G08G 1/00 […] › que utilizan detectores ópticos o ultrasónicos.

PDF original: ES-2544736_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para detectar una rueda en rotación La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para detectar una rueda en rotación de un vehículo que circula sobre una vía de circulación en una dirección de circulación y cuyas ruedas se encuentran expuestas lateralmente, al menos de forma parcial.

La detección de las ruedas de los vehículos se considera importante en numerosas aplicaciones. De este modo, basándose en la detección de las ruedas puede detectarse con seguridad la circulación de un área de tráfico determinada, por ejemplo para vigilar las fronteras o para dar inicio a acciones determinadas, como la activación de una alarma, el encendido de un alumbrado, la apertura de una barrera, la toma de una foto para un control, etc. Con frecuencia, también los sistemas modernos de tarifas de circulación tienen en cuenta la cantidad de ejes de los vehículos para determinar las tarifas, de manera que la detección de ruedas (ejes de las ruedas) puede ser también una base importante para la recaudación o el control de las tarifas de peaje, en particular también mediante vehículos móviles de control que deben controlar la cantidad de ejes de los vehículos que deben pagar peaje al pasar o al circular en sentido contrario.

Por la solicitud DE 10 2008 037 233 A1 se conoce el hecho de detectar las ruedas de un vehículo en movimiento basándose en los componentes horizontales de la velocidad tangencial, diferentes en comparación con el resto del vehículo, donde dicha velocidad provoca un desplazamiento Doppler correspondiente de la frecuencia de un haz de medición del radar. Para ello se utiliza un indicador de velocidad del radar que irradia el área inferior de los vehículos que están circulando con un lóbulo del haz del radar, donde basándose en la mezcla de la frecuencia de recepción recuperada se promedia temporalmente una única señal de medición de la velocidad que, en los lugares de las ruedas, indica máximos de la señal que se utilizan para la detección de las ruedas. Sin embargo, los espacios vacíos entre un vehículo tractor y su remolque pueden aparentar mínimos de la señal y máximos "falsos" situados entre medio, los cuales conducen a una detección errónea de las ruedas.

El objetivo de la presente invención es crear procedimientos y dispositivos para la detección de ruedas, los cuales posibiliten una detección más segura que las soluciones conocidas.

En un primer aspecto de la invención, dicho objetivo se alcanzará mediante un procedimiento que se caracteriza por los pasos de:

emisión de un haz de medición electromagnético con un desarrollo temporal conocido de su frecuencia en una primera sección sobre la vía de circulación, en una dirección oblicua con respecto a la vertical y de forma normal u oblicua con respecto a la dirección de circulación;

recepción de un haz de medición reflejado y registro del desarrollo temporal de sus frecuencias de forma relativa con respecto al desarrollo conocido como desarrollo mixto de la frecuencia de recepción; y detección, como rueda, de una banda de frecuencias que ascienden o descienden continuamente durante un período de tiempo en el desarrollo mixto de la frecuencia de recepción.

La invención se basa en el principio novedoso de la detección de una rueda que se desplaza por ejemplo de forma horizontal en un sensor Doppler mediante un desarrollo mixto de la frecuencia de recepción ascendente durante el pasaje (por ejemplo cuando el sensor Doppler se sitúa por encima del eje de la rueda, se encuentra orientado hacia abajo y sale al encuentro de la rueda) o descendente (por ejemplo cuando el sensor Doppler se sitúa por debajo del eje de la rueda, se encuentra orientado hacia arriba y sale al encuentro de la rueda) . A diferencia de lo conocido por el estado del arte (solicitud DE 10 2008 037 233 A1) no se evalúa solamente un máximo de la señal por rueda, sino el desarrollo de la señal durante el pasaje de la rueda.

En el caso ideal de un haz de medición lineal que incide en la rueda desde arriba o de forma oblicua desde el costado, normalmente con respecto a la dirección de circulación, el desarrollo del desplazamiento de la frecuencia 55 del haz de medición reflejado, condicionado por el efecto Doppler, asciende o desciende de forma lineal. Cuando el haz de medición no está orientado de forma normal, sino de forma oblicua con respecto a la dirección de circulación, a este desarrollo se agrega entonces un desplazamiento Doppler condicionado por los componentes horizontales de la velocidad tangencial de la rueda, el cual produce una inclinación adicional del desarrollo, donde sin embargo no se modifica nada en el criterio de detección de un desarrollo de la frecuencia de recepción que asciende o desciende durante el pasaje de la rueda.

Además, la sección transversal del haz, de un haz de medición, en realidad nunca es idealmente puntual sino siempre extendida, por ejemplo, en un área de incidencia sobre el vehículo, en el orden de magnitudes de algunos centímetros o de muchos centímetros. Debido a ello, las frecuencias de recepción se extienden, así como se 65 dispersan, desde el desarrollo lineal descrito formando una "mezcla" o "banda" de frecuencias de recepción: puesto que en posiciones de la altura y del ancho que varían en el área de incidencia del haz de medición, la rueda en

rotación posee componentes verticales y horizontales de la velocidad tangencial respectivamente variables, generando con ello desplazamientos Doppler de la frecuencia que producen una "fragmentación" o "dispersión" de la frecuencia de emisión del haz de medición en una pluralidad de frecuencias de recepción reflejadas al mismo tiempo, produciéndose una "mezcla de frecuencias de recepción" donde, observado en el tiempo, la mezcla de frecuencias de recepción se desarrolla en forma de una banda en el plano de la frecuencia/tiempo, con el desarrollo ascendente o descendente descrito.

Este efecto de dispersión condicionado por la velocidad de la rueda es superpuesto por un segundo efecto parasitario de dispersión de la frecuencia que debe atribuirse a los diferentes ángulos de proyección de los componentes verticales y horizontales de la velocidad tangencial en la dirección hacia el receptor: dicho ángulo de proyección varía en función del lugar de reflexión observado en el área de incidencia. El segundo efecto de dispersión depende de si precisamente la carrocería del vehículo o la rueda en rotación pasan por el receptor, y está determinado únicamente por las condiciones de contorno geométricas de la disposición de medición. Ambos efectos se superponen en el tiempo formando el desarrollo mixto de frecuencias de recepción mencionado en forma de una banda.

En una primera forma de realización de la invención, la detección mencionada puede efectuarse a través de la evaluación del desarrollo del medio de frecuencia de la banda, donde dicho medio de frecuencia muestra el ascenso o el descenso descrito durante el pasaje de la rueda.

En una segunda forma de realización de la invención, la detección mencionada puede efectuarse verificando si la banda es comprendida dentro de un contorno predeterminado en el plano de frecuencia/tiempo. El contorno representa los límites máximos dentro de los cuales pueden presentarse desarrollos de la frecuencia de recepción para diferentes desarrollos de exploración, y cuando durante el transcurso del tiempo los valores de medición de las frecuencias de recepción Doppler están comprendidas por completo en el contorno mencionado se presenta entonces una banda de frecuencias que asciende o desciende continuamente durante un período de tiempo en el desarrollo mixto de la frecuencia de recepción, lo cual indica una rueda.

Según una forma de realización preferida de la invención, el haz de medición es emitido normalmente con respecto a la dirección de circulación, de forma oblicua hacia abajo. Gracias a ello, en primer lugar, pueden minimizarse efectos de sombreado de las ruedas y pueden reconocerse de forma segura los espacios vacíos entre un remolque y un vehículo tractor y en segundo lugar -exceptuando los efectos de dispersión antes mencionados -se ocultan los componentes de la velocidad horizontal de la rueda en rotación, así como los componentes de la velocidad del vehículo, lo cual facilita la detección de las bandas ascendentes y descendentes mencionadas en el desarrollo mixto de la frecuencia de recepción.

Para mejorar aún más la detección de la banda, en una forma de realización opcional, el procedimiento según la invención puede comprender los siguientes pasos:

medición de la velocidad de la carrocería del vehículo relativamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para detectar una rueda en rotación (4) de un vehículo (1) que circula sobre una vía de circulación (2) en una dirección de circulación (3) y cuyas ruedas (4) se encuentran expuestas lateralmente al menos de forma parcial, caracterizado por los pasos de emisión de un haz de medición electromagnético (9) con un desarrollo temporal conocido de su frecuencia en una primera sección sobre la vía de circulación (2) en una dirección oblicua con respecto a la vertical (V) y de forma normal u oblicua con respecto a la dirección de circulación (3) ; recepción de un haz de medición reflejado (9) y registro del desarrollo temporal de sus frecuencias en relación al desarrollo conocido como desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) ; y detección de una rueda (4) mediante el criterio de una banda (22) de frecuencias que ascienden o descienden continuamente durante un período de tiempo en el desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la detección mencionada se efectúa a través de 15 la evaluación del desarrollo del medio de frecuencia (18) de la banda (22) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la detección mencionada se efectúa verificando si la banda (22) está comprendida dentro de un contorno (22) predeterminado en el plano de frecuencia/tiempo.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el haz de medición (9) es emitido en sentido normal con respecto a la dirección de circulación (3) y de forma oblicua hacia abajo.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por los pasos de medición de la velocidad (v) de la carrocería (5) del vehículo (1) en relación al lugar de la emisión del haz de medición (9) y de la recepción del haz de medición (9) reflejado; y compensación del desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) en aquellas partes de la frecuencia que son ocasionadas por la velocidad (v) de la carrocería (5) , antes de que se ejecute el paso mencionado de la detección de la banda (22) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el paso de detección de la presencia de una parte de la carrocería (5) del vehículo (1) en una segunda sección que se ubica por encima de la primera sección, en el desarrollo temporal como ventana de tiempo de pasaje (TF) ; donde la detección de una rueda (4) en el desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) se efectúa solamente durante la ventana de tiempo de pasaje (TF) .

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por el paso de determinación de una fracción de señal de interferencia (24) en una sección (25) del desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) que precede inmediatamente a la ventana de tiempo de pasaje (TF) ; y compensación del desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) en la ventana de tiempo de pasaje (TF) en la fracción de señal de interferencia (24) , antes de que se ejecute el paso mencionado de la detección de la banda (22) .

8. Procedimiento según las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por que las ruedas (4) que son detectadas durante una misma ventana de tiempo de pasaje (TF) son asignadas a un mismo vehículo (1) .

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el haz de medición (9) tiene un área de incidencia (16, 16, 16") cuyo diámetro es menor que una rueda que hay que detectar, preferentemente menor de 10 cm, de forma especialmente preferente menor de 5 cm.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el haz de medición (9) es un haz 50 de radar emitido por una antena direccional, preferentemente en el intervalo de frecuencia superior a 70 GHz.

11. Dispositivo para detectar una rueda en rotación (4) de un vehículo (1) que circula sobre una vía de circulación (2) en una dirección de circulación (3) y cuyas ruedas (4) se encuentran expuestas lateralmente al menos de forma parcial, caracterizado por un dispositivo Doppler Lidar o de radar (8) que emite un haz de medición electromagnético 55 (9) con un desarrollo temporal conocido de su frecuencia sobre un objetivo en la vía de circulación (2) , de forma oblicua con respecto a la vertical (V) y de forma normal u oblicua con respecto a la dirección de circulación (3) y registra el desarrollo temporal de las frecuencias del haz de medición reflejado en relación al desarrollo conocido como desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) y por un dispositivo de evaluación (14) posterior, la cual está diseñada para detectar una rueda (4) mediante el criterio de una banda (20) de frecuencias que ascienden o

descienden continuamente durante un período de tiempo en el desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) .

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por un sensor (10) que se encuentra conectado al dispositivo de evaluación (14) para medir la velocidad (v) de la carrocería (5) del vehículo (1) , donde el dispositivo de evaluación (14) compensa el desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) en aquellas partes de la frecuencia 65 que son ocasionadas por la velocidad (v) de la carrocería (5) .

13. Dispositivo según las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por un sensor (11) que se encuentra conectado al dispositivo de evaluación (14) , donde dicho sensor detecta la presencia de una parte de la carrocería (5) del vehículo (1) por encima de la sección sobre la cual está direccionado el haz de medición (9) , en el desarrollo temporal como ventana de tiempo de pasaje (TF) , donde el dispositivo de evaluación (14) detecta una rueda (4) en el desarrollo 5 mixto de la frecuencia de recepción (20) solamente durante la ventana de tiempo de pasaje (TF) .

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado por que el dispositivo de evaluación (14) está diseñado además para determinar una fracción de señal de interferencia (24) en una sección (25) del desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) que precede inmediatamente a la ventana de tiempo de pasaje (TF) y para compensar el desarrollo mixto de la frecuencia de recepción (20) en la ventana de tiempo de pasaje (TF) en la fracción de señal de interferencia (24) .

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por que el dispositivo Doppler Lidar o de radar (8) está montado sobre una plataforma móvil (6) , preferentemente un vehículo de control. 15


 

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