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Tesis:

Estudio de patrón de vehículos en base a señales piezoeléctricas y aplicaciones

  • Autor: GONZÁLEZ FERNÁNDEZ, Bernardino José

  • Título: Estudio de patrón de vehículos en base a señales piezoeléctricas y aplicaciones

  • Fecha: 2023

  • Materia:

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION

  • Departamentos: ELECTRONICA FISICA, INGENIERIA ELECTRICA Y FISICA APLICADA

  • Acceso electrónico: https://oa.upm.es/73142/

  • Director/a 1º: JIMÉNEZ MARTÍNEZ, Francisco Javier

  • Resumen: Ante una sociedad cada vez más volcada en la tecnología, la aparición de los Sistemas Inteligentes de Transporte, ITS, por sus siglas en ingles han marcado el desarrollo y despliegue de nuevos sistemas electrónicos en las infraestructuras, tanto dentro como fuera de las ciudades, con un objetivo comúnmente llamado “Smart Cities”. Dentro del conjunto de sistemas que se entienden como ITS, aparecen algunos dedicados particularmente al reconocimiento y categorización de vehículos. En su mayoría son sistemas basados en imagen procesada por software. Este tipo de sistemas requiere un alto grado de mantenimiento y necesidad de infraestructuras en la vía. Además, las condiciones climatológicas y las condiciones de luz también influyen en el funcionamiento de estos sistemas. Por ello, sistemas basados en sistemas electrónicos poco invasivos e independientes de las condiciones ambientales son especialmente interesantes. En esta tesis doctoral se presenta el diseño de un método ad‐hoc para el reconocimiento de tipos de vehículos rodados. Dicho método se ha implementado como un Instrumento Virtual. El Instrumento Virtual incorpora dos transductores piezoeléctricos y un transductor magnético. Como resultado, el Instrumento Virtual desarrollado realiza las tareas de medida y control, procesa las señales según el método diseñado y muestra la categoría del vehículo de manera cuasi‐inmediata. Se ha empleado la herramienta de programación LabVIEW® basada en programación gráfica. LabVIEW® es capaz de realizar procesamiento de señales con cierto grado de facilidad y, sobre todo, ofrecer resultados mediante el diseño de una interfaz fácil y amigable para el usuario. Para la correcta categorización del vehículo, el método que se ha desarrollado une de forma conjunta los análisis efectuados sobre las señales obtenidas a través de los transductores piezoeléctricos y el transductor magnético‐resistivo respectivamente. A partir de las señales de los transductores piezoeléctricos, se consigue una clasificación en base a un catálogo de categorización de vehículos. El catálogo de categorización ha sido desarrollado en esta tesis a partir de un estudio de campo sobre las distancias de batalla de los vehículos que circulan por las carreteras españolas. Por otro lado, el método diseñado hace uso de un transductor magnético, que proporciona información complementaria que se utiliza para añadir un grado de éxito al resultado de la clasificación proporcionado por el método, novedad frente a otros sistemas que se utilizan actualmente. ABSTRACT As society becomes further engulfed in technology, the dawn of Intelligent Transportation Systems (“ITS” for short) has brought forth the development and propagation of new electronic systems to be integrated in infrastructures and in major cities, both internally and externally, with a goal commonly referred to as "Smart Cities". Among the set of systems that are understood as ITS, there are some that are particularly dedicated to vehicle recognition and categorisation. Most of them are systems based on image processed by software. This type of system requires a high degree of maintenance and implementation of infrastructure on the road. In addition, weather and light conditions also influence the performance of these systems. Therefore, systems based on electronic systems that are not very invasive and independent of environmental conditions are particularly interesting. In this doctoral thesis we present the design of an ad‐hoc method for the recognition of road vehicle types. This method has been implemented as a Virtual Instrument. The Virtual Instrument incorporates two piezoelectric transducers and one magnetic transducer. A control and measurement software, field tests have been carried out, resulting in a set of signals that identify the target vehicle to be categorized. The objective is to process and analyze those signals with the developed Virtual Instrument, and subsequently, categorize the vehicle. As a result, the developed Virtual Instrument performs the measurement and control tasks, processes the signals according to the designed method and displays the vehicle category in a quasi‐immediate way. The LabVIEW® programming tool based on graphical programming has been used. LabVIEW® is able to perform signal processing with a certain degree of ease and, above all, to deliver results by designing a user‐friendly interface. The method developed for the correct categorisation of the vehicle combines the analyses carried out on the signals obtained from the piezoelectric transducers and the magnetic‐resistive transducer, respectively. From the signals of the piezoelectric transducers, a classification is obtained based on a catalogue of vehicle categories developed in this thesis from a field study on the battle distances of vehicles that regularly circulate on Spanish roads. On the other hand, the designed method makes use of a magnetic transducer, which provides complementary information is used to add a degree of success to the classification result provided by the method, a novelty compared to other systems currently in use. With the aim of creating a Virtual Instrument, whose software can be used without any other installed software required on the PC, its corresponding installer has been created.