用於檢測物體的存在的設備和方法

2023-08-08 05:21:46

專利名稱：用於檢測物體的存在的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用於檢測在監視區域中物體的存在的設備，並且特別涉及該 設備的使用以檢測落在運輸軌道上的物體。
背景技術：
為了檢測落在運輸軌道上的物體，例如，在地鐵站，現有的是使用置於 軌道上方的攝像機。然而，這種方案不能完全滿足需求，因為該方案需要大 量且昂貴的安裝和維護運行費用，且如果攝像機的視角變模糊，則不能正確地運行o另一個現有的方案是沿著運輸軌道提供多個電致發光二極體，例如，每隔25cm—個二極體。所述二極體發射光束並且可以檢測該光束的幹擾。該 方案需要大量的二極體和檢測器，這同樣涉及大量且昂貴的安裝和維護運行 費用。發明內容本發明的目的是提供一種用於檢測在檢測區域中物體的存在的設備，該 設備至少可以克服上述現有技術的缺點中的一部分。最終，本發明提供了一種用於檢測在檢測區域中物體的存在的設備，其 特徵在於，該設備包括傳送帶；發生器，該發生器與所述傳送帶的輸入端相 連並且能夠產生輸入信號；以及接收器，該接收器與所述傳送帶的輸出端相 連並且能夠測量輸出信號。當在檢測區域中存在物體，則發生器產生輸入信 號，所述傳送帶能夠在檢測區域中發出輻射信號，所述輸出信號包括由於所 述輸入信號沿著傳送帶的傳播而具有的第一分量以及由於涉及在所述輻射
信號和所述物體之間的交互作用的現象而具有的第二分量，所述檢測設備進 一步包括分析裝置，該分析裝置能夠證實所述輸出信號中的第二分量是否存 在以檢測在檢測區域中物體的存在。優選執行對所述物體的檢測以對該物體 進行識別。所述檢測線組成幾乎不需要維護並且易於安裝的耐用元件。 優選地，所述分析裝置能夠對所述輸出信號和預定參考信號進行比較以 檢測物體的存在。優選地，所述參考信號與所述輸出信號相對應，所述輸出信號在所述檢 測區域中沒有任何物體時進行測量且被作為校準信號。由此，用於區分輸出信號和參考信號的簡單操作允許對由於涉及在輻射 信號和物體之間的交互作用的現象而產生的第二分量的存在的證實。根據具體實施方式
，所述分析裝置包括識別裝置，該識別裝置能夠檢測 在檢測區域中存在的物體的特徵，並且能夠將這些特徵與參考特徵進行比較 以識別該物體。優選地，所述輸入信號包括超寬頻帶脈衝。所述輸入信號具有許多優點。即使是在傳送帶和物體之間的距離很短的 情況下，所述由於脈衝沿著傳送帶的傳播而具有的輸出信號的第一分量以及 由於在脈衝和物體之間的交互作用的現象(例如，反射)而具有的輸出信號 的第二分量也會隨著時間而偏移。這使得所述第一和第二分量能夠被區分開 來。由此，所述第一分量能夠作為用於測量時間窗口的起始點，該測量時間 窗口定義了所述檢測設備的範圍。此外，所述輻射信號佔據了大量帶寬，並 且由於裝置發射能量受限，光譜密度變得極弱。因此，避免了對相鄰其他系 統的幹擾，或者避免了該系統受到窄帶系統的幹擾。此外，所述帶寬具有提 供被檢測物體在整個頻帶內的全部響應的高頻，隨之促進所述物體的識別。根據具體實施方式
，所述傳送帶包括至少一個導體和參考面。例如，所
述傳送帶包括絕緣體材料層，覆蓋所述絕緣體材料層一面的金屬層，以及在 所述絕緣體材料層的另一面的金屬帶。例如，所述傳送帶可以是微型帶線， 帶狀線或共面線。優選地，所述絕緣體材料層、金屬層和金屬帶組成可彎曲的帶狀物。 所述類型的可彎曲的帶狀物特別易於安裝。例如，它能夠以巻狀被儲存，之後被打開並沿著檢測區域被安裝。本發明還提供根據本發明上述的檢測設備的使用，以檢測落在運輸軌道上的物體。本發明還提供一種用於檢測在檢測區域中物體的存在的方法，其特徵在 於，該方法包括以下步驟一在傳送帶的輸入端產生輸入信號；一在傳送帶的輸出端測量輸出信號，當在檢測區域中存在物體，貝幅傳 送帶能夠在檢測區域中發出輻射信號，所述輸出信號包括由於所述輸入信號 沿著傳送帶的傳播而具有的第一分量以及由於涉及在所述輻射信號和所述 物體之間的交互作用的現象而具有的第二分量；一對所述輸出信號中的第二分量是否存在進行證實以檢測在檢測區域 中物體的存在。優選地，所述方法包括分析輸出信號以檢測存在於檢測區域中的物體的 特徵，並且將所述特徵與參考特徵進行比較以對所述物體進行識別。本發明的其它目的、特徵和優點由於本發明優選方面的詳細描述將更加 顯而易見，所述具體實施方式
以非限定性的結合附圖的實施例方式給出。


圖1是根據本發明的實施方式的檢測設備的透視圖; 圖2是與圖1近似的顯示了物體被檢測的示意圖3是安裝有圖1所示的設備的地鐵站的透視圖；以及 圖4是顯示圖1中的設備的輸出信號的一個實施例的時間圖。
具體實施方式
參考圖1和圖2，檢測設備1包括傳送帶2。在所示的實施例中，所述傳送帶2包括基本為矩形形狀的絕緣體材料層3、覆蓋所述絕緣體材料層3 的一面的金屬層4、以及在所述絕緣體材料層3的另一面上延伸的金屬帶5， 該金屬帶5位於所述絕緣體材料層3的兩條長的邊緣的中心且與兩條長的邊 緣基本平行。所述元件共同組成了可彎曲的帶狀物。發生器6與傳送帶2的輸入端相連並且能夠在傳送帶2的輸入端產生輸 入信號。接收器(未示出)與傳送帶2的輸出端相連並且能夠在傳送帶2的 輸出端測量輸出信號。所述檢測設備1用於在與傳送帶2接近的檢測區域中檢測物體14的存 在。為達到該目的，所述檢測設備1還包括分析裝置(未示出)，該分析裝 置與接收器相連並且能夠分析所述輸出信號以檢測物體的存在。所述分析裝 置包括例如微處理器或包括FPGA並且執行適當程序的設備。所述微處理器 可以臨近接收器，例如可以被放置在同一外殼中。或者，可以遠離接收器放 置微處理器，所述微處理器向接收器傳送輸出信號，該輸出信號通過電信網 絡測量。圖3顯示了在地鐵站中提供的檢測設備1。所述傳送帶2以月臺7的全 長被放置在月臺7的邊緣19。檢測設備1允許物體的存在，例如，人9在由 曲線20表示的檢測區域中被檢測到。如果人從月臺7掉在運輸軌道8上， 如箭頭IO所示，由此可以採取適當步驟以避免或限制事故的風險。檢測設備1的操作如下。在周期性的方式中，發生器6以超寬頻帶脈衝 的形式產生輸入信號，也就是說，具有約l納秒(ns)或更短持續時間的脈衝。沿著傳送帶2傳播所述脈衝，如圖1和圖2中所示的脈衝12的傳播。此外，在此傳播動作期間發生兩個現象。首先，能量由於焦耳效應(Joule effect)而被驅散。由於能量被驅散，傳播脈衝12被削弱，例如在3GHz以 ldB/10m被削弱。其次，能量被輻射，也就是說，沿所述傳送帶以電磁波的 形式被輻射，如輻射脈衝13所示。如果物體14，例如人9在檢測區域中出現，輻射能由物體14反射，特 別地沿著傳送帶2，如圖2和圖3中的箭頭15和箭頭16所示。在此情況下，輸出信號包括兩個分量，如圖4所示。第一分量17是由 於脈衝在傳送帶2上的傳播而產生的，也就是說，直接從輸入端到輸出端。 第二分量18的存在是由於涉及在物體14上的輻射脈沖的交互作用的現象， 由於根據箭頭15和箭頭16的傳播時間，所述第二分量18根據時間值At而 偏移。所討論的交互作用的現象可以在物體的傳導避或絕緣壁上反射。衍射， 特別是在物體的尖銳邊緣的衍射，也可以依據於物體的類型而帶來重要貢 獻。在最高頻率處，在毫米範圍內，還可以經常出現第三現象，該第三現象 涉及電磁波在物體上的漫射。所述不同的物理現象的貢獻是涉及頻率、被檢 測物體的傳導和絕緣特徵等等的複雜關係。在釐米頻帶中，也就是說，在 3-10GHz的頻帶中，主要導致第二分量18的現象是反射和衍射。即使是在 物體14和傳送帶2相距很近時，偏移量At通常將大於幾納秒，例如，對於 1.2米的距離，所述偏移量約為8納秒。由發生器6產生的脈衝是超寬帶脈 衝，該脈衝在沿著具有大通帶的傳送帶2的傳播期間僅產生輕微變形。由此， 輸出信號的第一分量17也是具有lns或更短持續時間的超寬帶脈衝。由此 能夠易於辨別所述輸出信號的兩個分量。這允許通過使得偏移值At小於給定閾值而限制檢測區域的大小。例如， 在沿著月臺7提供傳送帶2的情況下，如圖3所示，可以限制檢測區域的大
小以檢測掉在臨近月臺7的運輸軌道8上的物體，而不是檢測掉在臨近對面 的月臺的第二軌道上的物體，可以對掉在第二軌道上的物體提供另一檢測設 備。作為替換地或作為補充方式，在兩個相對的月臺上提供的兩個檢測設備 的發生器能夠產生具有不同形狀的脈衝以避免其中一個設備幹擾另一個設 備的運行，反之亦然。通過建立測得輸出信號和預定參考信號之間的區別，所述預定參考信號 是在檢測區域中沒有任何物體對測得的輸出信號，由此獲得基本相應於輸出 信號的第二分量18的信號。在一個特定的簡單實施方式中，如果信號的振 幅大於給定閾值，則認為在檢測區域中存在物體。在另 一個較為複雜的實施方式中，實施處理以識別存在於檢測區域中的物體14的特徵。例如，使用在IEEE AP第40巻第1期上的名為"High resolution radar target modeling using a modified Prony estimator"的論文中描 述的普羅尼(Prony)算法以將第二分量18分解為n個阻尼正弦曲線並且建 立物體14的n個柱狀特徵。通過對以包含在圖書館中的己知對象的部分信 息建立的n個特徵柱進行比較，可以對物體14進行識別和分類。這允許依 據物體14進行適當的測量，特別是在物體掉在運輸軌道8上時。上述內容給出了發生器6以超寬頻帶脈衝的形式產生輸入信號，以電磁 波形式通過傳送帶發射且被示例性地通過輻射脈衝13表示的能量具有非常 高的光譜容量。因此，依據其幾何學和結構特徵的反射和衍射現象，物體14 通常遵從全部頻率/負載。因此，提供一些可以被稱為"全局響應"的反饋， 所述"全局響應"是所述物體在整個頻率範圍內的特徵。由於收集了豐富的 信息，所述全局響應是窄帶雷達所不能提供的，因此使得被檢測物體更易於 識別。雖然本發明參考特定實施方式描述，但顯然所述特定實施方式並非用於 限定本發明並且在本發明範圍內包含所述裝置以及其結合的所有技術效果。
權利要求
1、一種為了檢測落在運輸軌道上的物體而用於檢測在檢測區域特別是在地鐵站中的物體(14，9)的存在的檢測設備(1)，該檢測設備(1)包括傳送帶(2)；發生器(6)，該發生器(6)與所述傳送帶的輸入端相連並且能夠產生輸入信號；以及接收器，該接收器與所述傳送帶的輸出端相連並且能夠測量輸出信號；當在所述檢測區域中存在所述物體時，所述發生器產生所述輸入信號，所述傳送帶(2)能夠在所述檢測區域中發出輻射信號(13，15，16)；所述輸出信號包括由於所述輸入信號沿著所述傳送帶的傳播而具有的第一分量(17)，以及由於涉及在所述輻射信號和所述物體之間的交互作用的現象而具有的第二分量(18)；所述檢測設備進一步包括分析裝置，該分析裝置能夠證實所述輸出信號中的第二分量是否存在以檢測在所述檢測區域中所述物體的存在，並且該分析裝置能夠將所述輸出信號與預定參考信號進行比較以檢測所述物體的存在；其特徵在於，所述參考信號與所述輸出信號相對應，所述輸出信號是在所述檢測區域中沒有任何物體時被測量的，並且所述傳送帶能夠在地鐵月臺的邊緣以所述月臺的全長被提供。
2、 根據權利要求1所述的檢測設備，其特徵在於，所述分析裝置包括 識別裝置，該識別裝置能夠檢測存在於所述檢測區域中的物體的特徵，並且 能夠將所述特徵與參考特徵進行比較以對所述物體進行識別。
3、 根據權利要求1或2所述的檢測設備，其特徵在於，所述輸入信號 包括超寬頻帶脈衝。
4、 根據權利要求1-3中任一權利要求所述的檢測設備，其特徵在於，所述傳送帶包括絕緣體材料層(3)、金屬層(4)以及金屬帶(5)，所述金 屬層(4)覆蓋所述絕緣體材料層的一面，所述金屬帶(5)位於所述絕緣體 材料層的另一面。
5、 根據權利要求4所述的檢測設備，其特徵在於，所述絕緣體材料層、 金屬層和金屬帶組成可彎曲的帶狀物。
6、 權利要求1-5中任一權利要求所述的檢測設備在檢測落在運輸軌道 (8)上的物體中的應用。
7、 一種為了檢測落在運輸軌道(8)上的物體而用於檢測在所述檢測區 域特別是在地鐵站中的物體(14， 9)的存在的方法，該方法包括以下步驟在所述傳送帶(2)的輸入端產生輸入信號，所述傳送帶(2)能夠沿著 地鐵月臺的邊緣以所述月臺的全長被提供；在所述傳送帶的輸出端測量輸出信號，當在所述檢測區域中存在所述物 體時，所述傳送帶能夠在所述檢測區域中發出輻射信號(13， 15， 16)，所 述輸出信號包括由於所述輸入信號沿著所述傳送帶的傳播而具有的第一分 量(17)以及由於涉及在所述輻射信號和所述物體之間的交互作用的現象而 具有的第二分量(18);對所述輸出信號中的第二分量是否存在進行證實以檢測在所述檢測區 域中所述物體的存在；其特徵在於，所述方法還包括以下步驟將所述輸出信號與預定參考信號進行比較以檢測所述物體的存在，所述 參考信號與所述輸出信號相對應，所述輸出信號是在所述檢測區域中沒有任 何物體時被測量的。
8、 根據權利要求7所述的方法，還包括分析所述輸出信號以檢測存在 於所述檢測區域中的物體的特徵，並且將所述特徵與參考特徵進行比較以對 所述物體進行識別。
9、 一種地鐵站的月臺，該月臺包括面向運輸軌道的邊緣以及根據權利要求1-5中任一權利要求所述的檢測設備，所述檢測設備的傳送帶(2)沿著所述月臺的邊緣以所述月臺的全長被提供。
全文摘要
一種用於檢測在檢測區域中物體(9)的存在的檢測設備(1)，其特徵在於，該設備(1)包括傳送帶(2)、發生器以及接收器；所述發生器與傳送帶的輸入端相連並且能夠產生輸入信號；所述接收器與所述傳送帶的輸出端相連並且能夠測量輸出信號；當所述發生器產生輸入信號時，所述傳送帶能夠在檢測區域中發出輻射信號(15，16)；所述檢測設備進一步包括分析裝置，該分析裝置能夠根據所述輸出信號而檢測在檢測區域中物體的存在。
文檔編號G01N21/84GK101165475SQ200710164010
公開日2008年4月23日 申請日期2007年10月12日 優先權日2006年10月13日
發明者D·范登阿比爾, F·布庫爾, J·裡烏, M·埃德博特 申請人:阿爾斯通運輸公司;法國國家運輸與安全研究所