Análisis de Señales
El periodo de muestreo es de 10ms, ya que tiempo de paso del vehículo por el infrarrojo es muy corto y este necesita ser muestreado en una gran cantidad de puntos si se quiere percibir su silueta.
- Montaje de los infrarrojos:
Los infrarrojos se encuentran en la parte superior de las estructuras en madera.
Los infrarrojos se encuentran a una distancia de 12cm con respecto al piso, esto con el fin de encontrarnos en la zona de mayor variación de voltaje de los mismos y así poder observar fácilmente variaciones de voltaje donde se puedan identificar, por estos picos de voltaje, a los vehículos que han pasado. Por otro lado se pueden hacer perfiles de la superficie de los vehículos que están pasando y así visualizar la silueta del mismo.
Curva de Calibración
Se puede observar en la curva, marcado con color azul, el rango de voltajes y distancias respectivas usadas para el análisis de las señales. Se presenta la pendiente mas inclinada por lo que varia en gran escala el voltaje en pequeñas distancias.
Inicialmente se muestra y analiza el caso ideal de detección, donde se ejecuta a través del potenciometro del microcontrolador, con el fin de generar fluctuaciones de voltaje altas, simulando picos de voltaje ocasionados por los vehiculos:
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Fluctuación de voltaje causada por el potenciometro:
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Historia de la señal en 20 segundos de ejecución:
En la imagen anterior se pueden observar las 8 fluctuaciones de voltajes realizadas con el potenciometro mostrando unas curvas casi perfectas que podemos identificar como picos causados por vehículos, para realiza un análisis de primera aproximación.
Podemos usar un histograma y así visualizar mejor donde se encuentran la mayor cantidad de muestras. La referencia en 0 es la que se encuentra con mayor cantidad de muestras, como era de esperarse. Luego se presenta con mayor cantidad de ocurrencia los valores cercanos al pico, ya que es el recorrido que realiza la señal en forma de semiarco en la parte superior y se repite en cada fluctuación de voltaje realizada.
- Histograma de la historia de la señal en los 20 segundos de ejecución:
Observando que el valor de referencia no nos aporta nada de importancia para el estudio de la señal, se filtra el voltaje de referencia y nos quedamos con los picos ejecutados. De esta forma se analiza de una manera mas precisa la señal de interés.
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Señal de interés:
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Histograma de la señal de interés
De una manera mas amena se puede observar el histograma de esta señal donde el valor de mayor ocurrencia es el nivel de voltaje donde los picos se mantienen constantes por corto un periodo de tiempo. De resto se observan con mayor detalle los valores de voltaje presentes en los picos.
Por otro lado se observan los valores mínimos de los "picos" con su respectivo histograma:
Valores mínimos de los picos:
Histograma de los valores mínimos de los picos:
El algoritmo de identificación de vehículos consiste en encontrar los valores mínimos de cada pico en su respectivo valor de muestra y así poder identificar en que muestras se encuentran los picos. Para poder desarrollar este algoritmo tomamos el vector inicial y lo separamos en dos vectores, un vector con los picos y otro con el voltaje de referencia sin los picos. Si analizamos el voltaje de referencia sin los picos encontraremos espacios de tiempo vacíos donde deberían haber estado los picos, en estos espacios de tiempo tomamos como referencia los valores extremos de cada uno, se procede a disminuir 1 muestra el valor máximo de muestras y a aumentar 1 muestra el valor mínimo del rango, de esta forma poder pasar al rango de tiempo previsto en los picos y así saber de manera precisa donde se encuentra el pico seleccionado. Finalmente al haber determinado el pico en la señal de interés, se procede a seccionarlo y clasificarlo como vehículo.
- Vehículos identificados con su respectivo histograma:
El histograma de cada vehículo presenta su huella digital respectiva.
Link: del video del caso ideal
Comenzamos resaltando que unas de las debilidades presentes en el algoritmo de identificación son los picos negativos o caídas de voltajes que se acerquen al nivel de referencia, ya que causan distorsión en el espacio de tiempo (en muestras) donde se identifican los vehículos. Estas caídas de voltaje en los casos reales son muy frecuentes, por lo que vamos a ver la solución implementada.
- Señal de paso de vehículos con picos:
La secuencia fue: camioneta, carro, carro, camioneta.
En color rojo se marcan cuadros indicativos de las caídas de voltaje.
Por la gran cantidad de muestras visualmente no se puede apreciar la separación entre ellas, pero si se pueden observar las caídas de voltajes. Por otro lado podemos ver otra secuencia y apreciar las diferencia de voltajes entre las marcas de carros y camionetas.
Secuencia: carro, camioneta, carro, camioneta, carro.
En color rojo se marca el voltaje de referencia de los carros y en color verde el de las camionetas.
Vídeo de identificación de un camión sin modificacion: Link: Video de identificacion de camion
Carpeta de imágenes del camión
- Camioneta sin modificación:
Se puede observar como la camioneta marca dos picos de gran medida hacia abajo causando discontinuidad con la silueta de este. Este fenómeno es debido a la presencia de los vidrios del vehículo, ya que el infrarrojo no detecta la distancia con el vidrio, si no que este es desviado y atravesado por causas de reflexión y refracción con el vidrio, por lo que distorsiona la silueta mostrando una medida de distancia falsa con la superficie.
- Silueta de la Camioneta:
En la historia de la señal en 20 segundos se puede observar la caída de potencial que tuvo el pico al atravesar los vidrios.
También se puede observar que el valor pico de voltaje que presenta la camioneta esta aproximadamente en 2.8v.
- Señal filtrada por los sensores:
- Histograma de la señal filtrada por los sensores:
- Detección de camioneta:
- Histograma de la Camioneta:
- Camioneta modificada:
La modificación realizada fue recubrir la silueta superior del vehículo con una superficie que reflejara mejor el infrarrojo, por lo que se recubrió de un papel blanco y así obtener una silueta digital captada por el infrarrojo mas precisa del vehículo.
- Silueta de la Camioneta:
La silueta de la camioneta es mucho mas apreciable ahora, ya que el infrarrojo detecta con mucha mas precisión.
En la historia de la señal en 20 segundos se observa como disminuyo en gran escala la magnitud de la caída de voltaje, presentando una señal mas cercana a lo real.
También se puede observar ahora con mas claridad que el valor pico de voltaje que presenta la camioneta esta aproximadamente en 2.7v al realizar la modificación.
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Señal filtrada por los sensores: Foto
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Histograma de la señal filtrada por los sensores:
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Detección de camioneta:
La huella digital de la camioneta presente por el histograma se observa de una manera mas clara ahora.
- Histograma de la Camioneta:
A continuación de manera análoga se realiza el mismo análisis con el carro y se obtiene lo siguiente:
- Carro sin modificación:
- Silueta del Carro:
En la historia de la señal en 20 segundos se puede observar la caída de potencial que tuvo el pico al atravesar los vidrios.
Se puede observar que el valor pico de voltaje que presenta la camioneta esta aproximadamente en 2.7v.
- Señal filtrada por los sensores:
- Histograma de la señal filtrada por los sensores:
- Detección de Carro:
- Histograma del Carro:
- Carro modificado:
La modificación realizada fue recubrir la silueta superior del vehículo con una superficie que reflejara mejor el infrarrojo, por lo que se recubrió de un papel blanco y así obtener una silueta digital captada por el infrarrojo mas precisa del vehículo.
- Silueta del Carro:
La silueta del Carro es mucho mas apreciable ahora, ya que el infrarrojo detecta con mucha mas precisión.
En la historia de la señal en 20 segundos se observa como disminuyo en gran escala la magnitud de la caída de voltaje, presentando una señal mas cercana a lo real.
También se puede observar ahora con mas claridad que el valor pico de voltaje que presenta la camioneta esta aproximadamente en 2.5v al realizar la modificación.
- Señal filtrada por los sensores:
- Histograma de la señal filtrada por los sensores:
- Detección de carro:
La huella digital del carro presente por el histograma se observa de una manera mas clara ahora.
- Histograma del carro:
El periodo de muestreo es de 50ms, ya que se tiene un delay en el caso de retraso del echo de 40ms.
- Montaje de los ultrasonidos:
Los sensores ultrasonidos se encuentran en la cima de la pendiente para poder captar la cola de vehículos.
La señal captada por el ultrasonido es pre-procesada en el microcontrolador y este envía por serial una constante, la cual si es dividida entre 4.2 obtenemos distancia. De esta forma obtenemos a que distancia se encuentran los vehículos del ultra sonido y así determinamos la cola. Entre mas cerca sen encuentren los vehículos de este hay mayor cola. Por lo que se determino 4 niveles de cola, ya que podían haber máximo por espacio 4 vehículos.
Link: Video de cola
- Montaje de los sensores digitales:
Los sensores digitales detectan si hay algún objeto interrumpiendo la señal entre el foto-diodo y el foto-transistor. Si esto ocurre se produce una diferencia de potencial, por lo que al detectar algún cambio en la referencia de potencial fija entre ellos se detectara el paso de un vehículo.
link: vídeo de detección de vehículo
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