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Type: Tese de Doutorado
Title: Análise em alta resolução de perfis magnéticos de sensores a laço indutivo para classificação de veículos automotores
Authors: Hermes Aguiar Magalhaes
First Advisor: Hani Camille Yehia
First Referee: Jose Osvaldo Saldanha Paulino
Second Referee: Renato Cardoso Mesquita
Third Referee: Rafael Michelin Laboissiére
metadata.dc.contributor.referee4: Marcus Vinícius Lamar
metadata.dc.contributor.referee5: Allan Kardec Duailibe Barros Filho
Abstract: Esforços de pesquisa recentes têm buscado extrair de múltiplos tipos de detectores de veículos informações que, uma vez processadas de forma inteligente, podem resultar em medidas de classificação por áreas de abrangência e por trecho de vias de tráfego, em contraponto às limitadas medidas por ponto usualmente coletadas pelos profissionais da área de tráfego. Tendo como objetivo final a classificação de veículos, este trabalho traz um apanhado das diversas técnicas atualmente empregadas na detecção, classificação e re-identificação anônima de veículos ao longo de seu percurso. Por razões que vão de robustez ao baixo custo da tecnologia, foca-se na análise do perfil magnético dos detectores a laço indutivo. Propõe-se a extração do perfil magnético dos veículos utilizando técnicas de estimação freqüencial em alta resolução pela Decomposição Harmônica de Pisarenko PHD para sinais coletados diretamente sobre os laços indutivos excitados por detectores comerciais. A seguir, propõe-se a medição de velocidade por correlação cruzada dos pares de perfis de dois laços em configuração armadilha de velocidade, onde é feita uma investigação da melhoria de acurácia alcançada no cálculo da velocidade. Devido à multiplexação de canais no tempo exercida pelos detectores comerciais para evitar crosstalk, é implementado um estimador de correlação cruzada modificado, capaz de tratar sinais com amostragem não-uniforme, obtendo assim a melhor estimativa possível com as amostras disponíveis, sem necessidade de interpolação. A validação em laboratório das técnicas propostas acima é feita pela realização de experimentos com estruturas metálicas reais, quando se discute qualitativamente a contribuição das correntes parasitas e do efeito ferromagnético na formação do perfil magnético. Um protótipo é construído e utilizado nos experimentos, capaz de coletar em campo os sinais dos laços indutivos, bem como capturar e armazenar as imagens dos veículos correspondentes. Seusoftware incorpora uma arquitetura orientada a serviços com uma concepção inovadora: é implementado um framework genérico de delegação voltado para o desenvolvimento de aplicações multitarefa em sistemas distribuídos de tempo real. Este framework é então instanciado pela primeira vez e validado tendo como aplicação alvo software do protótipo. Esta arquitetura permite ao programador ajustar o compromisso eficiência versus rastreabilidade dos serviços executados em um ambiente multithread, pela escolha do nível de profundidade da publicação e da chamada de serviços. O mecanismo de delegação contido nesta arquitetura possibilita, ainda, uma eficiência potencialmente maior no despacho de serviços com troca de dados complexos, pela especialização sob demanda da classe responsável, uma vez que se trata de uma classe template tipificada pelos próprios tipos dos dados trocados. Adicionalmente, a verificação desses tipos é feita em tempo de compilação, quando os mesmos são examinados e usados no estabelecimento da ligação com o método a ser executado. Antecipa-se desta forma a depuração de erros de programação mais cedo no ciclo de desenvolvimento do software.
Abstract: Recent research efforts have been made to extract additional information from multiple vehicle detector technologies that, once processed in a more intelligent way, can lead to widearea/ section-related classification measurements, as opposed to limited point measurements, usually collected by traffic professionals. With efforts targeting vehicle classification, the current work presents a broad view of various current technologies used for classification, speed measurement and anonymous reidentification of vehicles through their paths. For reasons that span from technology robustness to low costs of implementation, the focus is on the magnetic profile analysis of inductive loop detectors (ILD). A proposition is made to use a high-resolution frequency estimation technique the Pisarenko Harmonic Decomposition PHD for vehicles magnetic profile extraction from signals acquired directly over inductive loops, excited by standard loop detectors commercially available. Following, a proposition is made to measure speed through use of cross-correlation between signature pairs in a speed trap loop configuration, when the attained accuracy improvement of speed calculations is investigated. Due to time multiplexing of loop channels performed by commercial detectors toavoid crosstalk, a modified cross-correlation estimator is implemented, capable of extracting the best possible estimation from non-uniformly sampled signals, without the need for interpolation. The aforementioned techniques are investigated through experimental laboratory essays over real metallic structures, when the contribution of eddy currents and ferromagnetic effect on magnetic profile shaping are qualitatively discussed. A prototype is constructed and used in experiments, capable of collecting in-the-field real vehicle data, including loop sensor signals and images of corresponding vehicles. Its software incorporates an innovative concept of service-oriented architecture: a generic delegation framework is built, targeting the development of multitasking real-time distributed system applications. This framework is then for the first time instantiated and validated, with target application being the software of the prototype. This architecture lets the programmer adjust the efficiency-traceability tradeoff in a multithreading environment, what is made possible through choice of in-depth level of operation for publishing services and for requesting services. The delegate mechanism embedded in this architecture also allows a potentiallyhigher efficiency in service dispatch with complex data to exchange, through on-demand specialization of dispatching class, since it is a template class typed by the exchanged data types themselves. Additionally, these data types are verified at compilation time, when theyare examined and used upon binding to the method that will be executed. In this way, programming errors can be caught earlier in software development cycle.
Subject: Engenharia elétrica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CCF3L
Issue Date: 26-May-2008
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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