Cinemómetro sonoro.

La invención hace referencia a un cinemómetro sonoro para determinar velocidades en vehículos,

que hace uso de una antena conformada por una agrupación lineal o multidimensional de micrófonos dispuestos de forma separada y equidistante, o dispuestos de forma separada y con una distancia proporcional entre ellos. Asimismo se hace uso de unas fotocélulas a modo de sensores para detectar el paso del vehículo.

Cinemómetro sonoro.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un cinemómetro sonoro para la determinación de la velocidad en vehículos, basado en una antena formada por una agrupación lineal de micrófonos.

Antecedentes de la invención

El desarrollo de diferentes sistemas de micrófonos agrupados, así como el estudio de nuevas aplicaciones, ha evolucionado de forma significativa en los últimos años. Como consecuencia, diversos autores han publicado trabajos dirigidos hacia la optimización del funcionamiento de un sistema de micrófonos, o el desarrollo de nuevas aplicaciones para antenas regulares. Algunos investigadores como LAGUNAS et al., proponen el uso de antenas de 2 dimensiones, para la localización de fuentes de ruido en campo cercano, consiguiendo que muchos de los avances logrados hayan sido posteriormente comercializados por empresas tales como Bruel&kjaer, BSWA o GFAI Technology.

Una de las principales aplicaciones dadas a las antenas de micrófonos es la de actuar como herramienta para la localización de fuentes de ruido, habiendo publicaciones que recapitulan las principales técnicas de diferencias finitas en el dominio de tiempo empleadas para la localización y medición sonora de fuentes en campo cercano y autores que trabajan con algoritmos de cálculo rápido con el fin de proporcionar sistemas de identificación y localización de fuentes sonoras en tiempo real.

La propiedad de obtener la ubicación de una fuente sonora es también conocida como DOA (Direction Of Arrival) y basa su funcionamiento en la estimación del ángulo de llegada de la onda sonora, teniendo en cuenta el retraso de la misma entre los diferentes micrófonos.

La aplicación de antenas sencillas puede proporcionar resultados satisfactorios. LÓPEZ-VALCARCE y MORAN et al. han llevado a cabo diferentes ensayos para la detección de fuentes de ruido, localización y velocidad a través de antenas de micrófonos. KODERA et al. proponen un sistema de 4 micrófonos para la localización de vehículos automóviles en campo cercano, con el propósito de poder aplicarlo en seguridad vial. Trabajando con un sistema de sólo dos micrófonos, PÉREZ-GONZÁLEZ et al. proponen un algoritmo de cálculo para detectar la posición y velocidad de fuentes sonoras en movimiento emitiendo en un estrecho ancho de banda, trabajando para optimizar resultados con la serie de Monte Carlo.

A su vez, dentro del proyecto de investigación Harmonoise se propone el uso de antenas de micrófonos para localizar y caracterizar fuentes de ruido de un vehículo en movimiento, así como holografías en campo cercano, empleando antenas lineales y 2D.

Si se buscan aplicaciones de agrupaciones de micrófonos en campo lejano, QUARANTA et al. propone un modelo para la detección de fuentes de ruido en espacios abiertos, empleando sensores sonoros a grandes distancias, así como otros autores que serán comentados más delante. Por último, en la bibliografía es fácil encontrar sistemas de micrófonos subacuáticos empleados para la localización de fuentes de ruido en grandes volúmenes de agua.

Con el fin de seleccionar el sistema de micrófonos que permita alcanzar los objetivos inicialmente planteados en esta investigación, se ha realizado una recopilación meticulosa de los principales tipos de sistemas agrupaciones de micrófonos existentes en la bibliografía, así como las diferentes aplicaciones para las que han sido empleadas cada una de ellas.

Descripción de la invención

El objeto de la invención es un cinemómetro capaz de detectar la velocidad de un vehículo por una vía de trayectoria previamente conocida, empleando para ello el sonido irradiado por sí mismo. Con el fin de garantizar su viabilidad, el cinemómetro sonoro constará de un número reducido de micrófonos y un procesado de datos lo más sencillo posible con la intención de agilizar su funcionamiento.

Tal y como se ha visto en el apartados anterior, la bibliografía recoge una gran cantidad de aplicaciones prácticas de antenas de micrófono empleadas para la localización de fuentes sonoras. Pero una de las ventajas del objeto de la invención que se describe, es su capacidad de detectar fuentes en movimiento con una la elevada variación del ángulo de localización de las mismas con el tiempo, así como la posibilidad de determinar la velocidad de circulación del vehículo durante un largo tramo de su recorrido (más de 150 m), lo que introduce varias complicaciones en la distribución de sensores y posterior procesado de la señal. A todo ello, se añade la posibilidad de trabajar con una antena sencilla, fácil de manejar y controlar, basada en un número reducido de micrófonos y con un rápido procesado. Algunos autores han publicado los resultados obtenidos empleando sistemas lineales de micrófonos para la localización de fuentes de ruido en movimiento en condiciones concretas JEON, pero no se tiene evidencias de cómo se comportaría este tipo de antena en unas condiciones generales, con ruido de fondo en las mismas frecuencias que el emitido por la fuente que se pretende localizar.

Con el fin de proponer la herramienta más apropiada para esta aplicación, se proponen agrupaciones de diferentes características, estableciendo una relación entre las tipologías, distribución y número de sensores, y los resultados obtenidos.

Un objeto de la invención es una agrupación lineal equidistante, ULA, de 7 micrófonos. Esta disposición de micrófonos se realiza en posición perpendicular y paralela a la línea de paso del vehículo.

Otro objeto de la invención es una agrupación lineal proporcional, PROP, de 9 micrófonos. Tal y como sucede con la anterior antena lineal, también se realiza en posición perpendicular y paralela a la línea de paso del vehículo.

A su vez, el micrófonos empleado en ambos es un micrófono de de pulgada ICP modelo tipo agrupación de Bruel&Kjaer 4935. Estos micrófonos resultan muy apropiados para una distribución en forma de agrupación de micrófonos, ya que se encuentran en fase y su reducido tamaño permite un fácil montaje. El número de micrófonos empleado es de 7 para los sistemas uniformemente distribuidos, y excepcionalmente de 9 para las antenas con micrófonos distanciados de forma proporcional.

El sistema propuesto consta de una estructura de aluminio que sustenta un conjunto de 7 micrófonos distanciados uniformemente entre sí y conectados a un equipo de adquisición de datos. Este sistema de micrófonos trabaja como un único sensor de ruido altamente direccional, capaz de localizar la posición de una fuente sonora en un radio de acción de más de 100 metros.

A su vez, el sistema consta de un par de fotocélulas convencionales conectadas al mismo sistema de adquisición y que detectaran el paso del vehículo controlado por el punto más cercano al Cinemómetro.

Las señales captadas por el sistema de micrófonos y las fotocélulas son posteriormente filtradas y tratadas para detectar la tendencia de desplazamiento del vehículo durante su trayectoria; para ello se realiza o bien un procesado DFT a frecuencia temporal, espectro cruzado y DFT a frecuencia espacial para procesar señales de banda ancha, o bien un procesado mediante el método MUSIC y/o CAPON para procesar señales de banda estrecha. Esta información es posteriormente implementada en un algoritmo de cálculo de velocidad, que minimiza la desviación de los datos y corrige las posibles variaciones sufridas en la fase de adquisición debidas a desajustes en el sistema de micrófonos o la trayectoria del vehículo.

Actualmente los sistemas empleados para el control de vehículos en carretera, basan su funcionamiento en antenas radas. Estas son instaladas y enfocadas a un punto concreto de la vía. El cinemómetro propuesto es capaz de localizar y captar la velocidad de un vehículo convencional durante 150 metros de su trayectoria.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra un diagrama de los distintos elementos del cinemómetro sonoro.

Figura 2.- Muestra...

1. Cinemómetro sonoro caracterizado porque comprende: