Brevet FR2599531A1 — publié le 19871204

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de comptage d'objets, notamment des personnes, qui se trouvent à l'intérieur d'une surface donnée, sur la base de l'observation de leur accélération à partir d'une position immobile et de leur décélération vers une position immobile, les mouvements des objets étant détectés à l'aide d'au moins un radar Doppler par observation des fréquences Doppler de signaux réfléchis par lesdits objets. Par la demande de brevet finlandais n 800954, 10 on conna!t déjà un dispositif basé sur un radar Doppler pour le comptage, principalement, du nombre de personnes en attente devant une porte d'ascenseur. Toutefois, dans ce dispositif, on utilise deux radars pour compter seulement le nombre de personnes qui ralentissent à l'endroit visé, 15 par observation assez grossière de plages de vitesse subdivisées et à l'aide de modèles mathématiques. Le dispositif présente une meilleure utilité si, dans le comptage des objets à un certain endroit, on peut également tenir compte des objets qui commencent à se déplacer, sans faire 20 intervenir de modèles mathématiques encore plus compliqués et d'hypothèses qui tendent à accroStre l'erreur dans le résultat du comptage. La présente invention a pour objet un perfectionnement important des dispositifs à radar Doppler suivant l'art antérieur, par réalisation d'un dispositif simple, précis et économique pour le comptage d'objets mobiles. Afin d'atteindre cet objectif, le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que le signal Doppler provenant de chaque objet est amplifié de manière à constituer 30 un signal d'intensité constante et indépendant de la distance et de la dimension de l'objet, la fréquence de ce signal étant examinée de sorte qu'un objet dont la vitesse varie est indiqué par un signal dont la fréquence varie et est ainsi identifié et, selon que le signal représente une ac35 célération ou une décélération de l'objet, il est soustrait Z599531 ou ajouté au chiffre représentant le nombre d'objets qui se trouvent dans la surface contrôlée. Le procédé suivant l'inventiDn permet de mesurer de façon sûre des mouvements de différents types, tels que 5 l'arrêt et le départ de personnes à l'intérieur d'une zone délimitée, par exemple un hall d'attente d'ascenseur. Le procédé est basé sur l'utilisation d'un seul radar Doppler, de sorte qu'on obtient un dispositif économique, fonctionnel et de structure simple dans son ensemble. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, comprenant au moins un radar Doppler pour observer les fréquences Doppler de signaux réfléchis par -les objets, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins les éléments suivants; une unité de réglage automatique 15 de gain, une unité enregistrant les fréquences des signaux radar à l'intérieur d'une bande de fréquence donnée, un détecteur des variations qui se produisent dans la fréquence du signal radar, et une unité logique de calcul à l'aide de laquelle le signal détecté peut être interprété et le 20 comptage des objets effectué. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du com25 plément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention; la figure 2 illustre la structure d'un filtre à bande étroite; la figure 3 est un schéma de principe de l'unité de suivi et de correction automatique de gain, avec référence aux plages de fréquence désirées; et la figure 4 illustre la position des bandes de 259 531 fréquence utilisées pour la correction des amplitudes des signaux dans la bande de fréquence en examen. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. On suppose dans ce qui suit qu'on utilise un radar Doppler pour compter le nombre de personnes devant une porte d'ascenseur. Le signal venant du radar Doppler 1, comme représenté sur la figure 1, est amplifié dans un amplificateur 2 et envoyé à un filtre 3 à bande passante analogique. Dans le cas illustré, le radar fonctionne dans la plage des GHz, par exemple à une fréquence de 24 GHz, mais on a conçu des radars Doppler pratiquement pour toutes les plages de fréquence envisageables et également pour des ondes autres qu'électro-magnétiques, par exemple des radars à ultrasons. Le signal fourni par le filtre à bande passante est envoyé à une unité 4 de réglage automatique de gain qui 20 corrige le signal pour le rendre indépendant de la distance radar- objet et de la dimension del'objet. Cela est effectué de façon simple par amplification du signal radar le plus fort qui est reçu, pour le porter constamment au même niveau. Le signal provenant de chaque personne en mouvement 25 est traité à son tour, les personnes qui sont à l'arrêt à un endroit pouvant être négligées.A partir de l'unité de réglage automatique de gain, le signal est envoyé, à travers un filtre à bande passante numérique 5, à un groupe de filitrage constitué de filtres à bande étroite, ou filtre de pei30 gnage 6. Ainsi, on comprend que la bande de fréquence 12 (figure 4) est subdivisée,dans ce mode de réalisation, en une pluralité de bandes de fréquence étroites A à I (voir la fiqure 21, de sorte aue l'examen des amplitudes apparaissant dans les différentes bandes de fréquence et de leur pas35 sage avec le temps d'une bande à-une autre permet'de déter- 25995b1 miner l'accélération ou la décélération d'une personne. Le groupe de filtrage est composé d'un nombre, choisi librement, de filtres à bande étroite qui couvrent ensemble la plage de vitesse de 0,1 à 1,0 m/s. Ces bandes 5 de fréquence ou canaux étroits sont prévus par exemple au nombre de 4 à 16 dans la plage de fréquence désirée (5 à 35 Hz) . On peut réaliser le groupe de filtrage de plusieurs manières différentes, On utilise ici, à titre d'exemple, un type moderne dans lequel les filtres à bande étroi10 te sont obtenus par programmation, dans le processeur de signal, d'un groupe de filtrage complémentaire à 2 composé de filtres passe-tout connectés en parallèle. La théorie de ce type de filtres est connue depuis les premières années 1980 et, en raison de sa complexité, on ne la décrit pas 15 davantage ici. Il suffit de noter que, de cette manière, on obtient facilement des canaux de fréquence nettement délimités, bien qu'ils puissent certainement être également obtenus au moyen de filtres usuels. Le signal de sortie du groupe de filtrage, cons20 titué d'échantillons consécutifs du signal dans chaque canal de fréquence A-I, transmis à la cadence déterminée par un micro-ordinateur 9,est dans l'exemple illustré une tension alternative pulsée à 30-40 Hz qui est redressée à onde complète dans un redresseur 7 puis envoyée à un détecteur 8. 25 Le détecteur 8 est un filtre passe-bas par lequel sont éliminées toutes les composantes,sauf la composante variant à une fréquence de 3 à 5 Hz environ et qui représente l'amplitude qui varie avec le temps dans le signal radar, contenant donc l'information des mouvements des personnes. Ce signal est ensuite envoyé au micro-ordinateur 9, à l'aide duquel ie signal venant du détecteur 8 est interprété et des conclusions sont tirées en ce qui concerne l'accélération ou la décélération de l'objet mobile, et le nombre d'objets immobiles est corrigé, Le signal radar peut également être analysé dans le plan de fréquence et dans ce cas on utilise un signal de plan de temps pour le point de départ et on transforme ce signal dans le plan de fréquence, par application d'une transformation mathématique, Dans l'exemple illustré, dans 5 lequel on applique une transformation de Fourier, i'algorithme de la série de filtres programmé dans le processeur de signal est remplacé par un autre algorithme qui constitue des calculateurs exécutant la transformation de Fourier et dont l'ensemble recouvre toute la bande de fréquence 10 considérée. La transformation de Fourier n'est pas aussi bonne que la série de filtres pour l'analyse de l'accélération et de la décélération mais, par contre, la transformation de Fourier est meilleure que la série de filtres pour les signaux fixes, ce qui donne une image plus indéfi15 nie du contenu de fréquence du signal. Dans les cas o le fonctionnement de l'unité de réglage automatique de gain est influencé par une forte composante de fréquence qui est située immédiatement en dehors de la plage de fréquence intéressante, on doit s'at20 tendre à ce que le signal fourni par le radar Doppler d'un objet approprié soit atténué car l'unité de réglage 4 se concentre sur l'amplification du signal d'interférence. Afin d'éviter ce phénomène, on peut, comme illustré sur la figure 4, examiner les fréquences 1Oa et 10b qui sont si25 tuées immédiatement audessus et/ou au-dessous de la bande de fréquence désirée 12 et, si on obtient dans ces plages un signal d'intensité plus forte que dans la plage de fréquence en examen, on peut corriger le signal de la plage de fréquence en examen, au moyen du dispositif représenté sur 30 la figure 3 dans lequel la sortie de l'unité 4 de réglage automatique de gain est détectée au moyen de filtres passehaut et/ou passe-bas 10 par rapport à la bande de fréquence en examen. Ainsi, si on observe des signaux forts dans ces filtres, on fait passer le signal supposé atténué de la ban35 de de fréquence 12 en examen, dans un filtre 11 compatible avec les caractéristiques dynamiques de l'unité 4 de réglage automatique de gain, ce qui donne ainsi la valeur correcte du signal. Les signaux d'interférence sont efficacement éliminés dans le filtre à bande numérique précise 5. 5 De cette manière, on peut corriger les propriétés du réglage automatique de gain dans les cas ot son fonctionnement est affecté par une forte composante de fréquence en dehors de la plage de fréquence intéressante. En pratique, il suffit habituellement d'observer les fréquences au-dessus 10 de la bande de fréquence constituant l'objet. On a décrit ci-dessus le système qui signale les personnes apparaissant devant la porte de l'ascenseur et, pour chaque personne qui ralentit et s'arrête ainsi, on augmente de un le nombre de personnes attendant l'ascenseur. 15 Si une personne s'en va de devant la porte, ce nombre est décrémenté de un. Lorsqu'on installe un dispositif à radar conforme à l'invention sur chaque palier o passe l'ascenseur, le système de commande de l'ascenseur ou du groupe d'ascenseurs peut déterminer, sur la base-des nombres de personnes à chaque palier, celui des paliers qui a le plus grand besoinde services d'ascenseur et il peut ainsi augmenter la vitesse de service de l'ascenseur par optimisation de la séquence suivant laquelle les appels sont servis. Divers systèmes de transmission de signaux des paliers à l'ordinateur central de commande de l'ascenseur, ainsi que divers algorithmes d'optimisation, sont bien connus dans la technologie des ascenseurs et leur description plus détaillée est donc omise ici. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'inven30 tion ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre ni de la portée de la pré35 sente invention. Revendications 1. Procédé pour le comptage d'objets, notamment des personnes, qui se trouvent à l'intérieur d'une zone donnée, par observation de leur accélération à partir d'une position immobile et de leur décélération vers une 5 position immobile, le mouvement des objets- étant suivi à l'aide d'au moins un radar Poppler (1) par observation des fréquences Doppler des signaux renvoyés par les objets, caractérisé en ce que le signal Doppler provenant de chaque objet est amplifié pour devenir un signal d'intensité sen10 siblement constante, indépendant de la distance et de la taille de l'objet, la fréquence de ce signal étant examinée en ce qu'un objet qui change de vitesse est indiqué sous la forme d'un signal qui change de fréquence et est identifié et, selon que le signal représente une accélération ou une 15 décélération de l'objet, il est soustrait ou ajouté au chiffre indiquant le nombre d'objets présents dans la dite zone. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse des signaux du radar Doppler est effec20 tuée dans le plan du temps, par subdivision de la bande de fréquence considérée en une pluralité de canaux étroits (A-I) à l'aide de filtres (6), de sorte qu'un objet dont la vitesse varie et la nature de la variation de vitesse sont identifiées à partir du signal Doppler produit par l'ob25 jet, sous la forme de la détection du passage à travers une pluralité de canaux de filtres consécutifs (A-I). 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse des signaux du radar Doppler est effectuée à l'aide d'une transformation mathématique, telle 30 qu'une transformation de Fourier, dans le plan de fréquence, de sorte qu'un objet dont la vitesse varie et la nature de la variation de vitesse sont identifiés à partir du signal Doppler produit par l'objet, sous la forme d'une détection de fréquence variable. 4, Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fonctionnement du réglage automatique de gain (4) est corrigé, en ce qui concerne au moins des signaux d'interférence apparaissant im5 médiatement au-dessus de la plage de fréquence en examen (12), par correction du signal dans la plage en examen (12) au moyen d'un filtre (11) compatible avec les caractéristiques dynamiques du réglage automatique de gain. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé 10 suivant la revendication 1, comprenant au moins un radar Doppler (1) pour observer les fréquences Doppler de signaux réfléchis par les objets, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les éléments suivants: une unité (4) de réglage automatique de gain, une unité (6) d'enregistrement des 15 fréquences des signaux radar dans une plage de fréquence donnée (12), un détecteur (8) identifiant les variations qui apparaissent dans la fréquence du signal radar, et un circuit logique de calcul (9) à l'aide duquel le signal détecté peut être interprété et le calcul des objets ef20 fectué. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité d'enregistrement (6) consiste en une série de filtres à bande étroite (A-I) qui couvrent ensemble toute la bande de fréquence en examen (12). 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les filtres à bande étroite (A-I) sont créés par programmation, dans le processeur de signal, d'une série de filtres complémentaires à 2 composée de filtres passe-tout connectés en parallèle. 8. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité d'enregistrement (6) est constituée de calculateurs effectuant une transformation de Fourier, programmés dans le processeur de signal, qui recouvrent ensemble toute la bande de fréquence en examen (12). 9. Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 5 à 8, caractérisé en ce que l'unité (4) de réglage automatique de gain comporte au moins un filtre à bande haute (10b) et un filtre (1Â) compatible avec les caractéristiques dynamiques de l'unité de réglage de gain (4), à l'aide desquels on peut corriger au moins l'interférence de signaux situés juste au-dessus de la plage de fréquence en examen. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le détecteur (8), 10 détectant les variations qui apparaissent dans la fréquence du signal radar, est constitué d'un filtre passe-bas fournissant à sa sortie un signal de fréquence basse indiquant la variation d'amplitude du signal radar. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des reven15 dications 5 à 10, caractérisé en ce que le système logique de calcul (9) est composé d'un micro-ordinateur à l'aide duquel le signal venant du détecteur (8) peut être intréprêté et le nombre d'objets immobiles peut être continuellement mis à jour.