ES2243033T3 - Procedimiento y aparato para rechazar perturbaciones pluviales en un sistema de radar. - Google Patents

Abstract

Se presenta un procedimiento y un aparato para detectar la presencia de objetos en los puntos ciegos del conductor de un vehículo. El aparato comprende un sistema de radar Doppler lateral que utiliza una transmisión de ondas (CW) continua con una operación de modulación de frecuencia (FM) de una técnica de conmutación de modulación de frecuencia. El sistema de radar determina la presencia, distancia y velocidad de aproximación de los objetivos detectados. El sistema de radar detecta objetivos incluso cuando funciona en condiciones metereológicas adversas y no genera falsos avisos debidos a la plubioperturbación provocados por carreteras mojadas y otros ambientes húmedos. El sistema de radar utiliza técnica de determinación de distancias para rechazar los falsos objetivos que se detectan fuera de una zona de detección de objetivos predeterminada. De acuerdo con la invención, el sistema de radar indica que se ha detectado un objetivo sí y solamente si cualquier parte del objetivo está dentro de la zona de detección y (1) permanece enfrente de la antena durante al menos TH1segundos; (2) está a una distancia entre Range{sub,min} y Range {sub, max} y (3) se mueve más rápido que Cosing-Speed{sub, min} en relación con la antena. Rechazando los objetivos que están más cera que Range{sub,min} pies de la antena, se reducen dramáticamente las alarmas debidas a las plubioperturbaciones. También , rechazando los objetivos que están más alejados que Range{sub,max} pies de la antena, el sistema de radar reduce las falsas alarmadas provocadas por el follaje mojado y otros objetos circundantes mojados que no están en la carretera. En una realización, el sistema de radar utiliza una antena de matriz de parches orientada en una configuración en forma de diamante para crear deforma efectiva una transición de la amplitud lineal natural que ayude a rechazar los ecos parásitos provocados por la superficie de carreteras mojadas.

Description

Procedimiento y aparato para rechazar perturbaciones pluviales en un sistema de radar.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

Esta invención se refiere a sistemas de radar y más particularmente a un aparato y a un procedimiento para rechazar perturbaciones pluviales en un sistema de radar utilizado para detectar la presencia de obstáculos en zonas que son difíciles de ver por el conductor del vehículo portador.

2. Descripción de la técnica relacionada

Un problema que continúa afectando a los conductores de vehículos automóviles es la dificultad en observar obstáculos o bien otros vehículos que se aproximan al vehículo del conductor en ubicaciones o zonas que son difíciles de observar desde el asiento del conductor en el interior del vehículo. Tales ubicaciones o zonas que están cerca de un vehículo pero que no son directamente observables desde el asiento del conductor normalmente son referidas como "puntos ciegos". Por ejemplo, la zona entre los ángulos de 90º y 170º, medidos con respecto a la dirección de avance del vehículo en el sentido de las agujas del reloj (esto es, generalmente hacia la derecha del vehículo y ligeramente por detrás del asiento del conductor), es generalmente un punto ciego, particularmente en los vehículos grandes tales como los autobuses y los camiones. El fallo de un conductor al no darse cuenta de un objeto (generalmente otro vehículo) en este punto ciego del lado derecho cuando se hace un giro hacia la derecha o se hace un cambio al carril derecho es una fuente de numerosos accidentes. Otro punto ciego común es la zona directamente detrás del vehículo. Esta zona es interés particular cuando el vehículo va marcha atrás (es decir, cuando "retrocede"). Por lo tanto, es crítico para el funcionamiento seguro de un vehículo de motor que el conductor del vehículo sea capaz de detectar obstáculos (especialmente otros vehículos) que estén colocados en los puntos ciegos del conductor.

Un intento de la técnica anterior para resolver el problema de la detección de obstáculos en el punto ciego utiliza espejos para ayudar al conductor del vehículo a detectar la presencia de obstáculos que puedan suponer un riesgo. Tales espejos se han fabricado en una gran variedad de formas y se han provisto de diversas lentes. Además, los espejos de este tipo han sido montados en diversas ubicaciones para proporcionar al conductor la mayor capacidad de detección de la presencia de obstáculos en puntos ciegos particulares. Por ejemplo, comúnmente se ha montado espejos cóncavos en el lado derecho de un vehículo para el punto ciego del lado derecho.

Los espejos proporcionan al conductor alguna información relativa a la presencia de obstáculos en ciertos puntos ciegos del vehículo. Sin embargo, desgraciadamente, los espejos son menos útiles por la noche y bajo condiciones climatológicas adversas. Incluso bajo las mejores condiciones, se requiere que los espejos que distorsionan el reflejo generalmente permitan al conductor ver el punto ciego posterior derecho. Algunos conductores encuentran difícil interpretar apropiadamente la imagen que se presenta en los espejos de este tipo (como por ejemplo, los espejos convexos que se usan comúnmente como espejos laterales derechos). Además, los espejos tienden a reflejar los faros de los vehículos que se aproximan por detrás y por lo tanto deslumbran al conductor del vehículo en el cual está fijado el espejo. Por lo tanto, se desea una solución más completa y satisfactoria.

Una alternativa conocida a la utilización de espejos para detectar obstáculos en un punto ciego del vehículo es montar una cámara en el vehículo para proporcionar al conductor una imagen visual de los obstáculos en el punto ciego del vehículo. Sin embargo, esta solución es compleja y cara y requiere una cámara de vídeo y un monitor de vídeo. Además, un monitor de vídeo puede presentar una imagen compleja, la cual, incluso sin distorsionar, puede ser difícil de interpretar rápidamente bajo las condiciones de tensión que ocurren durante las condiciones de un tráfico denso. Más todavía, los monitores pueden distraer. Además, al igual que los espejos, tales sistemas de cámara son menos útiles por la noche y bajo condiciones climáticas adversas tales como lluvia, agua nieve o nieve.

Otra alternativa a la utilización de espejos es dirigir transmisiones de radar hacia cada punto ciego. Las reflexiones de las transmisiones de radar se pueden entonces detectar para determinar la presencia de obstáculos en cada uno de los puntos ciegos. Un sistema de este tipo se describe en la patente americana US Nº 5,325,096, publicada el 28 de junio de 1994 de Alan Packett y asignada al propietario de la presente invención, la cual se incorpora aquí como referencia. Estos sistemas utilizan un transceptor de radar que trasmite una señal de radiofrecuencia (RF) al punto ciego del vehículo. La señal transmitida es reflejada por los obstáculos que estén presentes en esa zona del punto ciego. La frecuencia de la señal transmitida se compara con la frecuencia de un reflejo de la señal transmitida la cual es recibida por el sistema del radar para determinar si la señal reflejada ha sido desplazada por efecto Doppler. Un desplazamiento Doppler en la frecuencia generalmente indica que está presente un obstáculo en el punto ciego.

Desgraciadamente, tales sensores del punto ciego de radar Doppler frecuentemente generan falsas alarmas (esto es, detectan objetivos falsos) cuando se utilizan en condiciones climatológicas adversas, especialmente cuando se utilizan con lluvia. Existen dos fuentes principales para esas falsas alarmas: (1) la perturbación pluvial producida por la lluvia que cae dentro de la distancia próxima al sensor del radar; y (2) los reflejos de las superficies de las carreteras húmedas, las superficies húmedas "fuera de la carretera" y el follaje húmedo en los lados de las carreteras. Desgraciadamente, los sistemas de radar para vehículos de la técnica anterior confunden las perturbaciones pluviales, las superficies de carreteras húmedas y el follaje húmedo como objetos y objetivos peligrosos. Por consiguiente, los sistemas de radar de la técnica anterior avisan falsamente al conductor de la existencia de un objeto en el punto ciego del conductor. Esto crea una sensación de molestia al conductor. La perturbación pluvial, las condiciones de carretera húmeda y follaje húmedo que pasa el vehículo portador (es decir, el vehículo equipado con el sistema de radar) causan que el sistema de radar indique falsamente la presencia de un objeto en el punto ciego del vehículo portador incluso cuando no exista una amenaza real. Esto puede causar que el conductor del vehículo portador pierda la confianza en la fiabilidad del sistema de radar y deje el sistema inefectivo para avisar al conductor de amenazas reales. Además, tales indicaciones distraen y molestan al conductor.

La patente americana US-A-4 893 125 describe un detector de obstáculos cerca del vehículo que comprende un sistema de radar Doppler el cual proporciona información de la distancia e indica la presencia y la velocidad de acercamiento de un objeto y adicionalmente comprende medios para alertar al conductor del vehículo si un objeto está presente en y dentro de una distancia previamente determinada.

La patente americana US-A-5 302 956 describe un sistema de detección de obstáculos el cual calcula la distancia y la velocidad relativa entre una antena y un obstáculo comparando la transmisión y la reflexión de dos señales oscilatorias por el objeto, las dos señales oscilando a frecuencias diferentes.

De acuerdo con ello, existe la necesidad de una solución simple y barata al problema de la detección de obstáculos peligrosos en los puntos ciegos de un vehículo. Una solución de este tipo también debe ser útil por la noche y bajo condiciones climáticas adversas y no deben generar condiciones de fastidio en respuesta a perturbaciones pluviales, superficies de carreteras húmedas y follaje húmedo en los lados de la carretera cuando pasa el vehículo portador. Realizaciones de la presente invención proporcionan una solución de este tipo.

Resumen de la invención

Los aspectos de la invención se establecen en las reivindicaciones que se acompañan.

Realizaciones preferidas de la presente invención proporcionan un procedimiento y un aparato para detectar objetivos en un punto ciego de un vehículo portador y generar una indicación al conductor del vehículo portador sólo cuando estén presentes tales objetivos. El sistema de radar detecta objetivos incluso cuando funciona en condiciones climatológicas adversas y no genera falsas alarmas debido a las perturbaciones pluviales causadas por las carreteras húmedas y otros alrededores húmedos. El sistema de radar utiliza técnicas de medición de distancia para rechazar objetivos falsos causados por perturbaciones pluviales detectados fuera de una zona de detección del objetivo previamente determinada. Se proporciona un sistema de radar Doppler que utiliza una transmisión de onda continua (CW - Continuos Wave) con funcionamiento de modulación de frecuencia (FM - Frequency Modulation) a partir de una técnica de conmutación de la modulación de la frecuencia. El sistema de radar mide independiente y simultáneamente la distancia y la velocidad de acercamiento para una serie de objetivos detectados. En una realización preferida, la técnica de conmutación de modulación de la frecuencia comprende una modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK - Frequency shift keying). Un transceptor de antena de haz fijo trasmite una señal de radiofrecuencia (RF) provista de una frecuencia central seleccionada y por lo menos dos frecuencias de desviación (f1 y f2). En una realización preferida, la frecuencia central de la señal de radiofrecuencia transmitida es 24,725 GHz y las frecuencias de desviación están separadas por aproximadamente 1,25 MHz alrededor de la frecuencia central seleccionada.

La señal de radiofrecuencia transmitida es reflejada de los objetos en el campo visual de la antena. Las dos frecuencias transmitidas f1 y f2, cuando se reflejan de un objetivo, generan dos señales Doppler que corresponden a las frecuencias transmitidas. Las señales reflejadas son reducidas en dos señales diferenciales de banda de base, las señales del canal 0 y del canal 1 que corresponden a las señales transmitidas f1 y f2. Las señales de banda de base contienen las frecuencias de desplazamiento Doppler para los objetos en el campo visual de la antena. El sistema de radar amplifica, filtra, desmultiplexa y digitaliza las señales devueltas para producir un flujo de datos digitales. El flujo de datos digitales se acondiciona y almacena en memorias temporales circulares asociadas con las señales diferenciales del canal 0 y el canal 1. Cada memoria temporal está dividida en cuatro bloques de 256 palabras. Utilizando este esquema de almacenaje, se crea un bloque de 512 puntos de muestra a partir de dos bloques de datos, consecutivamente llenados. Un procesador de señal digital (DSP - Digital Signal Processor) llevará a cabo una operación de transformación de Fourier rápida (FFT - Fast Fourier transform) en el bloque de 512 puntos de muestra para transformar los datos de la señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. El DSP utiliza los datos transformados para calcular la presencia, la distancia y la velocidad de acercamiento de objetivos dentro del campo visual de la antena.

Puesto que el nivel de potencia de las señales transmitidas por la antena es constante, las variaciones de potencia en las señales reflejadas son utilizadas por el DSP para detectar la presencia de objetivos. Si existe más de una cantidad previamente determinada de potencia a la misma frecuencia Doppler en los datos de ambos, el canal 0 y el canal 1, se suponen que está presente un objetivo. El DSP determina la relación de fase exacta entre las señales del canal 0 y del canal 1. La distancia de un objetivo se determina analizando la diferencia de fase entre las dos señales. El movimiento relativo de la antena también es calculado por el DSP. El DSP calcula el movimiento relativo de la antena utilizando el desplazamiento Doppler en la señal de vuelta desde el objetivo. El DSP puede identificar y hacer el seguimiento de una pluralidad de objetivos.

Una vez se determina la distancia de un objetivo, se rechazan los objetivos que no estén dentro de una zona de detección previamente determinada durante una duración seleccionada. El sistema de radar indica que se detecta una objetivo si cualquier parte de un objetivo está dentro de la zona de detección y: (1) permanece frente a la antena durante por lo menos TH1 segundos; (2) está a una distancia entre Distancia_{m\text{í}n} y Distancia_{máx}; y (3) se desplaza más rápido que la Velocidad de acercamiento_{m\text{í}n} con relación a la antena. En una realización preferida los valores de Distancia_{m\text{í}n} y Distancia_{máx} comprenden dos y doce pies respectivamente (0,6 metros y 3,6 metros). Rechazando objetivos que están más cerca de dos pies (0,6 metros) de la antena, se reducen considerablemente las falsas alarmas debidas a las perturbaciones pluviales. También, rechazando objetivos que están más lejos de doce pies (3,6 metros) de la antena, el sistema de radar reduce las falsas alarmas causadas por el follaje húmedo y otros alrededores húmedos "fuera de la carretera". Además, rechazando objetivos que están más lejos de doce pies (3,6 metros) de la antena, el sistema de radar no alarmará cuando los objetivos estén más lejos de un carril del vehículo portador y por lo tanto no supongan una amenaza de colisión para el vehículo portador. Además, orientando una antena cuadrada NXN de alineación de elementos en una configuración en forma de diamante, se crea eficazmente un cono de amplitud lineal natural que ayuda a rechazar las perturbaciones causadas por las superficies de carreteras húmedas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de bloques de una realización preferida del sistema de radar Doppler encarado lateral de la presente invención.

La figura 2 muestra una zona de detección general de objetivos utilizada por una realización preferida del sistema de radar encarado lateral de la presente invención. La figura 2a muestra una vista en planta desde arriba de un vehículo portador provisto del sistema de radar de la figura 1 desplegado en el mismo. La figura 2b muestra una vista en alzado posterior del vehículo portador de la figura 2a.

La figura 3 muestra un diagrama de bloques simplificado de los circuitos de muestreo utilizados en el receptor de antena de una realización preferida de la presente invención.

La figura 4 es un diagrama de temporización que muestra las señales de control de temporización de conmutación utilizadas para controlar el circuito de muestreo de la figura 3.

La figura 5 es un diagrama de flujo de alto nivel del procedimiento utilizado para determinar si se indica la presencia de un objetivo.

La figura 6 muestra una realización de la antena del radar representado en la figura 1 provisto de elementos de placa de la antena dispuestos en forma de diamante para reducir los efectos de la perturbación pluvial causada por superficies de carreteras húmedas.

Números de referencia y designaciones iguales en los diversos dibujos indican elementos iguales.

Descripción detallada de la invención

A través de esta descripción, la realización preferida y los ejemplos representados se deben considerar como ejemplares, en lugar de limitaciones de la presente invención.

La realización preferida de la presente invención es un procedimiento y un aparato para detectar objetos en el punto ciego de un vehículo portador y generar una indicación al conductor del vehículo portador sólo cuando esté presente un objeto de este tipo. La realización preferida de la presente invención no generará falsas alarmas al conductor incluso cuando funcione bajo la lluvia o en otras condiciones climatológicas adversas.

Visión de conjunto

De acuerdo con una realización de la presente invención, se detectan objetos en un punto ciego del conductor utilizando un sistema de radar Doppler encarado lateral. Un diagrama de bloques de una realización preferida del sistema de radar Doppler encarado lateral de la presente invención se representa en la figura 1. Como se representa en la figura 1, el sistema de radar Doppler encarado lateral 100 preferiblemente comprende una antena 102, un módulo procesador ("PM") 104 y una unidad de visualización 106. En una realización, la antena 102 y el PM 104 están encerrados en el mismo alojamiento mecánico el cual está preferiblemente montado en el lado del vehículo portador (figura 2). En una realización, el sistema de radar encarado lateral 100 está adaptado para utilizarlo y coopera con un sistema de radar encarado hacia delante (no representado). El sistema de radar encarado hacia delante se utiliza para detectar y avisar al conductor del vehículo portador de objetos potencialmente peligrosos en la trayectoria de desplazamiento hacia delante del vehículo portador (es decir, objetos peligrosamente cerca y enfrente del vehículo portador). Uno de tales sistemas de radar encarados hacia delante ejemplares se describe en la patente americana US Nº 5,302,956, publicada el 12 de abril de 1994 de Asbury y otros y asignada a propietario de la presente invención.

El sistema de radar Doppler encarado lateral 100 avisa al conductor del vehículo portador de objetivos potencialmente peligrosos que están presentes a lo largo del vehículo portador. El sistema de radar 100 preferiblemente mide distancias para detectar objetivos. Si el sistema de radar 100 concluye que un objetivo está dentro del carril del vehículo portador transmite una señal "objetivo presente" al sistema de radar encarado hacia delante. Generalmente, el sistema de radar encarado hacia delante generará un aviso apropiado mediante la iluminación de un indicador o el sonido de una alarma de aviso. En esta realización, el PM 104 se comunica con la unidad de visualización 106 a través del sistema de radar encarado hacia delante. Alternativamente, el módulo procesador puede comunicarse directamente con el conductor a través de la unidad de visualización 106 (es decir, el sistema de radar encarado lateral 100 funciona independientemente del sistema de radar encarado hacia delante).

La unidad de visualización 106 puede estar montada en el interior del compartimiento del conductor (por ejemplo, en la cabina del conductor cuando el vehículo portador es un camión) o colocada en cualquier ubicación visible que sea conveniente para el conductor. Como se representa en la figura 1, la unidad de visualización 106 preferiblemente incluye por lo menos dos indicadores visuales de alarma 108, 110 y un indicador de alarma acústico (como por ejemplo un altavoz) 112. Los indicadores visuales de alarma 108, 110 son diodos de emisión de luz de alta luminosidad (LED) que están generalmente colocados en o próximos al espejo en el mismo lado del vehículo portador que la antena 102. Por consiguiente, cuando el conductor del vehículo portador mira al espejo los indicadores de alarma 108, 110 pueden ser fácilmente vistos por el conductor. Teniendo los indicadores de alarma 108, 110 fijados a un espejo existente les permite que sean vistos mediante el movimiento normal de la cabeza realizado por el conductor. Sin embargo, el conductor no es distraído o molestado por indicaciones frecuentes de obstáculos que pueden ocurrir bajo condiciones de tráfico normales y las cuales son de poco o de ningún interés para el conductor, a menos que se intente hacer una maniobra que pueda causar que el vehículo entre en contacto con el obstáculo. Como se representa en la figura 1, además de los indicadores de alarma 108, 110, está provisto un indicador acústico penetrante 112 el cual crea un tono acústico, silbido o zumbido cuando un obstáculo está presente y la señal de giro del vehículo portador está activa.

La figura 2 muestra un área de detección general de un objetivo provista por el sistema de radar encarado lateral 100. La figura 2a muestra una vista en planta desde arriba de un vehículo portador 200 provisto del sistema de radar 100 de la figura 1 desplegado en el mismo. La figura 2b muestra una vista en alzado posterior del vehículo portador 200 de la figura 1. La antena 102 y PM 104 están preferiblemente encerrados en el mismo alojamiento mecánico y montados en un lado apropiado del vehículo portador 200. Como se representa en la figura 2a, la antena 102 y el PM 104 están montados en el lado posterior derecho del vehículo portador 200. En el ejemplo representado, el asiento del conductor del vehículo portador está colocado en el lado frontal izquierdo del vehículo portador 200. Por lo tanto, la antena 102 está montada de tal manera que detecte objetivos en el punto ciego del conductor del portador. Generalmente, el objetivo es un vehículo motorizado que incluye motos, automóviles de pasajeros y camiones. Los objetos estacionarios tales como por ejemplo barandillas, paredes de túneles dentro de una distancia previamente determinada de la antena 102 y otros objetos extendidos se consideran también objetivos válidos y serán detectados por el sistema de radar 100. Una vez se hace la detección, se genera una señal "objetivo presente" por parte del sistema de radar 100 y una salida al sistema de radar encarado hacia delante o al visualizador 106. En una realización, la señal de objetivo presente se mantiene activa mientras se detecta el objetivo y entonces durante 1,5 segundos adicionales después de que termine la detección.

La figura 2 muestra el área cubierta general provista por el presente sistema de radar de visión lateral 100. En general, el sistema de radar detecta un objetivo si cualquier parte del objetivo está dentro de una zona de detección 202 (el área sombreada) y: (1) permanece frente a la antena 102 durante por lo menos TH1 segundos; (2) está a una distancia entre Distancia_{m\text{í}n} y Distancia_{máx}; y (3) se desplaza más rápido que la Velocidad de acercamiento_{m\text{í}n} con relación a la antena 102 (radialmente). En una realización preferida TH1 es aproximadamente 0,30 segundos, la Distancia_{m\text{í}n} es aproximadamente dos pies (0,6 metros) y la Distancia_{máx} es aproximadamente doce pies (3,6 metros) y la Velocidad de acercamiento_{m\text{í}n} es aproximadamente 0,07 millas por hora. Por lo tanto, en la realización preferida el sistema de radar 100 detectará un objetivo si cualquier parte del objetivo está dentro de la zona de detección 202 y permanece frente a la antena 102 durante por lo menos 0,30 segundos, está a una distancia entre dos y doce pies (0,6 metros y 3,6 metros) y se mueve más rápido que 0,07 millas por hora con relación a la antena 102. Los valores límite de Distancia_{m\text{í}n} y Distancia_{máx} están implementados en un programa que es ejecutado por el PM 104 (figura 1). La zona de detección 202 representada en las figuras 2a y 2b depende del objetivo. Los objetivos que tienen energías de reflexión muy bajas (es decir, objetivos que reflejan muy poca energía de vuelta a la antena 102) tienen zonas de detección 202 reducidas. Por el contrario, los objetivos que tienen energías de reflexión altas tienen zonas de detección 202 incrementadas.

Sistema de radar Doppler encarado lateral - Descripción detallada

Con referencia otra vez a la figura 1, el PM 104 lleva a cabo muchas de las funciones importantes del sistema de radar encarado lateral 100. Por ejemplo el PM 104 genera señales de temporización a la antena 102, recibe señales analógicas devueltas desde la antena 102, acondiciona las señales analógicas y lleva a cabo una conversión analógica a digital ("A/D") convirtiendo las señales analógicas al dominio digital. El PM 104 procesa los datos digitales de la antena utilizando un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC) 120 y un procesador de la señal digital 122 ("DSP"). El PM 104 se comunica con la unidad de visualización 106 (o, alternativamente, con un sistema de radar encarado hacia delante) para indicar condiciones de alarma y de fallo de la prueba incorporado ("BIT" - Built-in-test). El PM 104 también incluye una memoria de acceso aleatorio no volátil ("RAM)" y circuitos de RAM rápida.

Como se representa en la figura 1, el PM 104 preferiblemente comprende un controlador de la antena 114, un receptor de la antena 116, un convertidor A/D 118, el PM ASIC 120, el DSP 122, una RAM 124, una RAM rápida 126 y un suministro de energía 128. En una realización preferida, el DSP 122 comprende un circuito integrado procesador de señales digitales TMS320C203, fabricado por Texas Instruments. El suministro de potencia 128 está diseñado para funcionar entre 6 V y 32 V. El controlador de la antena 114, la antena 102 y el receptor de la antena 116 cooperan y funcionan juntos como un transceptor de onda milimétrica. El transceptor emite y recibe señales de radiofrecuencia (RF) que son reflejadas por los objetos en el campo visual de la antena 102. Las señales reflejadas vuelven a la antena 102 en donde el receptor de la antena 116 "reduce" la señal a señales de banda de base. Las señales de banda de base contienen frecuencias de desplazamiento "Doppler" para objetos en el campo visual de la antena 102. Como es muy conocido en la técnica de los radares, la frecuencia de una señal reflejada recibida se puede desplazar de la frecuencia de la señal transmitida a su retorno debido al efecto "Doppler". El efecto Doppler ocurre siempre que una señal transmitida se refleja de un objetivo que tiene un movimiento relativo respecto al transceptor. El desplazamiento de la frecuencia resultante es referido como un "desplazamiento Doppler". Las señales de banda de base generadas por el receptor de la antena 116 incluyen las frecuencias de desplazamiento Doppler para los objetos en el campo visual de la antena.

El receptor de la antena 116 incluye circuitos analógicos que amplifican, filtran y desmultiplexan las señales de banda de base. Las señales desmultiplexadas son salidas hacia las entradas del convertidor A/D 118. En la realización preferida el convertidor A/D 118 comprende un convertidor analógico a digital estéreo de 18 bit. Los datos digitales generados por el convertidor A/D 118 son acondicionados y procesados por el PM ASIC 120 y el DSP 122 para determinar la presencia y la distancia de un objetivo. Puesto que el nivel de potencia de la señal transmitida por la antena 102 es constante, variaciones de potencia en las señales aplicadas al convertidor A/D 118 son atribuibles a variaciones de potencia en la señal recibida. El DSP 122 utiliza este hecho para detectar la presencia de objetivos dentro del campo de visión de la antena 102. Si el nivel de potencia de la señal de salida por el convertidor A/D 118 excede de un umbral previamente determinado (P_{th}) el DSP 122 concluye que está presente un objetivo. Además, si la distancia indica que el objetivo está dentro de un carril del vehículo portador (es decir, si la distancia queda entre los valores previamente determinados de Distancia_{m\text{í}n} y Distancia_{máx}.), se genera una señal de "objetivo presente" en una línea de transmisión de salida.

Ventajosamente, el sistema de radar Doppler encarado lateral 100 detecta con precisión objetivos que están dentro del carril del vehículo portador incluso cuando funciona en condiciones climatológicas adversas. El lugar de detectar meramente el movimiento de objetivos o de objetos en el campo de visión de la antena (como hacen los detectores de puntos ciegos de la técnica anterior), se utiliza información de la distancia para distinguir entre perturbaciones pluviales y objetivos válidos. De acuerdo con el procedimiento y el aparato presentes, el sistema de radar Doppler encarado lateral 100 rechaza todos los objetivos que están dentro de la Distancia_{m\text{í}n} de la antena 102. En una realización, Distancia_{m\text{í}n} es aproximadamente dos pies (0,6 metros). Los inventores han observado que la mayoría de las falsas alarmas causadas por perturbaciones pluviales son debidas a perturbaciones pluviales que ocurren dentro de los dos pies (0,6 metros) de la antena. Por lo tanto, rechazando todos los objetivos detectados dentro de los dos pies (0,6 metros) de la antena 102, el presente sistema de radar encarado lateral 100 ventajosamente elimina las falsas alarmas debidas a perturbaciones pluviales. Por consiguiente, el presente sistema de radar encarado lateral 100 se comporta mucho mejor en condiciones de lluvia que los sensores de puntos ciegos de la técnica anterior.

La sección de transceptor del presente sistema de radar Doppler encarado lateral 100 (esto es, la antena 102, el controlador de la antena 114 y el receptor de la antena 116) procesa señales de forma similar a la sección de transceptor del sistema de radar Doppler de medición de distancia encarado hacia delante de la técnica anterior descrito en la patente americana US Nº 5,302,956. Por ejemplo, en una realización preferida, la sección de transceptor incluye un oscilador, como por ejemplo un oscilador de diodo de arseniuro de galio (GaAs) GUNN, que produce una señal de transmisión. El oscilador de diodo GUNN está acoplado a un diodo receptor mezclador Schottky y a circuitos asociados en un circuito integrado de microondas (MIC).

La frecuencia de la señal de transmisión varía como una función de la señal de la tensión de control de la frecuencia 406 (descrito con mayor detalle más adelante con referencia a la figura 4) que se acopla al oscilador desde el PM ASIC 120. El nivel de tensión está controlado por el PM ASIC 120. El nivel de tensión aplicado al oscilador alterna entre dos niveles de tensión (F1/F2), causando de ese modo que la frecuencia de transmisión alterne entre dos frecuencias de desviación (f1 y f2). En la realización preferida, la frecuencia central de la señal transmitida por la antena 102 es aproximadamente 24,725 GHz. Las dos frecuencias de desviación (referidas aquí más adelante como la frecuencia de transmisión f1 del canal 0 y la frecuencia de transmisión f2 del canal 1) están preferiblemente separadas por aproximadamente 2,5 MHz y están multiplexadas en el tiempo en una salida única. La frecuencia de transmisión f1 del canal 0 es 24,725 GHz menos 1,25 MHz, o 24,72375 GHz. La frecuencia de transmisión f2 del canal 1 es 24,725 GHz más 1,25 MHz, o 24,72625 GHz. Como se describe con mayor detalle más adelante, las frecuencias de transmisión f1 y f2 son transmitidas a una velocidad conmutada de tiempo compartido de aproximadamente 10 kHz.

En una realización preferida, el controlador de la antena 114 comprende un regulador de la tensión. El regulador de la tensión suministra los niveles de tensión modulada F1/F2 al oscilador. En una realización, ambos niveles de tensión F1 y F2 se varían a través de un programa que es ejecutado dentro del PM 104. Por consiguiente, las frecuencias de las señales transmitidas se pueden desviar sin necesidad de un ajuste manual.

En la realización preferida de la presente invención, la antena 102 tanto transmite las señales de transmisión como recibe las señales que son reflejadas de los objetos en el campo visual de la antena 102. El mezclador de diodo Schottky (no representado) está acoplado a la señal transmitida y a la señal recibida. La señal recibida RF se compara por lo tanto con la señal transmitida. La salida del mezclador es una señal "diferencial" o "reducida" que tiene una frecuencia igual a la diferencia entre la frecuencia de la señal transmitida y la señal recibida. Los conmutadores de señal desmultiplexan en el tiempo y muestrean las señales diferenciales reducidas, como se describe más adelante con referencia a la figura 3.

En la figura 3 se representa un diagrama de bloques simplificado de los circuitos de muestreo 300 en el receptor de la antena 116. Los circuitos de muestreo 300 controlan la desmultiplexión de las señales diferenciales recibidas por la antena 102 y generadas por el mezclador. Como se representa en la figura 3, los circuitos de muestreo incluyen un pre-amplificador ("pre-amp") 302, dos conmutadores de señales analógicas 304a, 304b, dos capacitores de filtro de paso bajo 306, 308 y dos amplificadores de salida 310, 312. Las señales diferenciales son entradas en los circuitos de muestreo 300 en la línea de entrada 301 y son provistas como entradas al pre-amp 302. La salida del pre-amp 302 está provista a los conmutadores de señal 304a, 304b. En una realización preferida, los conmutadores de señal 304a, 304b comprenden conmutadores analógicos MC14053BD disponibles a partir de Motorota, Inc. Los conmutadores de señal 304a, 304b, son utilizados para la desmultiplexión en el tiempo de las señales diferenciales generadas por el mezclador en el receptor de la antena 116.

El pre-amp 302 amplifica las señales diferenciales acopladas desde el mezclador. La señal que se presenta al pre-amp 302 es un compuesto de diversas señales que son recibidas y mezcladas con la señal de transmisión. Generalmente, cuando la señal de transmisión es transmitida a una pluralidad de objetivos algunas de las señales se reflejan de vuelta a la antena 102. Algunos de aquellos objetivos pueden ser estacionarios con respecto a la antena 102, mientras otros pueden tener un movimiento relativo con respecto a la antena 102. En virtud del desplazamiento Doppler que ocurre cuando una onda de radio es reflejada desde un objetivo con un movimiento relativo respecto al transmisor o al receptor, la diferencia de la frecuencia entre la señal transmitida y la señal recibida se puede utilizar para determinar la velocidad relativa del objetivo y para distinguir un objetivo de otro, suponiendo que existe una diferencia en la velocidad relativa de los objetivos.

Como se representa en la figura 3, la salida del pre-amp 302 está acoplada a ambos conmutadotes de señal 304a, 304b. Los conmutadores de señal 304a, 304b desmultiplexan en el tiempo la señal del pre-amp 302 acoplando el pre-amp 302 tanto al amplificador de audio 310 del canal 0 y al capacitor de filtro de paso bajo 306, como al amplificador de audio 312 del canal 1 y al capacitor de filtro de paso bajo 308, alternativamente.

Señales emparejadas del control de temporización del conmutador CH0DM 402 y CH1DM 404, acopladas a los respectivos conmutadores de señales emparejadas 304a, 304b desde el PM ASIC 120 en las líneas de control de temporización de los conmutadores 322, 324, respectivamente, determinan a qué capacitor de filtro de paso bajo 306, 308 se va a acoplar la salida del pre-amp 302 y la temporización de un acoplamiento de este tipo. La figura 4 es un diagrama de temporización que muestra la temporización de las señales de control de temporización de los conmutadores CH0DM 402, CH1DM 404 con respecto a la señal de la tensión de control de la frecuencia 406 que se acopla al oscilador en la línea de la señal de tensión del control de la frecuencia desde el PM ASIC 120. En la realización preferida de la presente invención, la señal de la tensión de control de la frecuencia 406 alterna entre una tensión relativamente alta y una tensión relativamente baja a intervalos de 51,2 \mus. Un período de la señal de la tensión de control de la frecuencia 406 es igual a 102,4 \mus, o tiene una frecuencia de aproximadamente 9,7656 kHz. Por lo tanto, la frecuencia de salida del oscilador de transmisión alterna entre una frecuencia relativamente baja (f1, la frecuencia de transmisión del canal 0) y una frecuencia relativamente alta (f2, la frecuencia de transmisión del canal 1) a intervalos de 51,2 \mus como una función de la tensión de control de la frecuencia F1/F2 406.

Con referencia ahora a las figuras 3 y 4 simultáneamente, la señal de selección del canal 0 CH0DM 402 en un estado elevado causa que la salida del pre-amp 302 se acople al capacitor 306 de filtro de paso bajo del canal 0 a través del conmutador de señal 304a. La señal de selección del canal 1 CH1DM 404 en un estado elevado causa que la salida del pre-amp 302 se acople al capacitor 308 de filtro de paso bajo del canal 1 a través del conmutador de señal 304b. Puesto que el PM ASIC 120 controla ambas, la señal de la tensión de control de la frecuencia (F1/F2) 406 y las señales de selección de los canales (CH0DM 402 y CH1DM 404), los conmutadores de señal 304a, 304b están sincronizados en el tiempo a la señal de la tensión de control de la frecuencia F1/F2. Por lo tanto, el conmutador de la señal 304a conecta el pre-amp 302 al capacitor 306 de filtro de paso bajo del canal 0 durante ligeramente más de un tercio de un período (38,4 \mus), sincronizado en el momento en el que la señal de transmisión está a la frecuencia f1 del canal 0 (porque la señal de la tensión de control de la frecuencia 406 es alta durante este tiempo). De forma similar, el conmutador de señal 304b conecta el pre-amp 302 al capacitor 308 de filtro de paso bajo del canal 1 durante ligeramente más de un tercio de un período, sincronizado en el momento en el que la señal de transmisión está a la frecuencia F2 del canal 1 (porque la señal de la tensión de control de la frecuencia 406 es baja durante este tiempo). Por lo tanto, los conmutadores de señal 304a, 304b desmultiplexan en el tiempo las señales diferenciales reducidas del canal 0 y del canal 1. También se proporcionan realizaciones alternativas, en las cuales la longitud de los impulsos de las señales de selección del canal 0 y del canal 1, 402, 404, es más larga o más corta.

El diagrama de temporización de la figura 4 muestra los impulsos de la señal de selección 402 del canal 0 y los impulsos de la señal de selección 404 del canal 1 desplazados de sus respectivos bordes de la señal de control de la frecuencia 406 para permitir que el tiempo de la señal de transmisión se estabilice y asegure que las señales de recepción y de transmisión estén en la misma frecuencia transportadora (es decir, ambas señales de recepción y de transmisión estén tanto a la frecuencia del canal 0 como del canal 1) cuando las señales de selección del canal 0 y del canal 1, 402, 404 están activas. Sin embargo, debe entenderse que en realizaciones alternativas de la presente invención, estas señales 402, 404 pueden ocurrir en cualquier parte en o entre el borde ascendente y el borde descendente de la señal de la tensión de control de la frecuencia 406.

Los filtros de paso bajo 306, 308 mantienen la salida de los conmutadores de señal 304a, 304b actuando como detectores de envolvente. El filtro de paso bajo 306 del canal 0 mantiene (o "suaviza") la señal diferencial reducida desmultiplexada en el tiempo del canal 0 y el filtro de paso bajo 308 del canal 1 mantiene la señal diferencial reducida desmultiplexada en el tiempo del canal 1. La salida de cada filtro 306, 308 es una señal suave provista de unos componentes de la frecuencia igual a la diferencia entre la frecuencia de la señal de transmisión correspondiente al canal asociado con el filtro y la frecuencia de cada señal recibida durante el tiempo en el que el canal está transmitiendo. Por ejemplo, del filtro 306 de paso bajo del canal 0 sale una señal suave provista de una frecuencia igual a la diferencia entre la frecuencia de transmisión del canal 0 y las frecuencias de recepción del canal 0 reflejadas desde una serie de objetivos como si la frecuencia de transmisión del canal 0 fuera transmitida en un modo de onda continua.

Las salidas y los circuitos de muestreo 300 están acoplados al convertidor estéreo A/D 118 (figura 1). El convertidor A/D 118 incluye dos canales discretos que corresponden a la salida de las señales del canal 0 y del canal 1 por el circuito de muestreo 300 en las líneas de señal de salida 328 y 330, respectivamente. Cada canal del convertidor A/D 118 convierte las entradas analógicas de los correspondientes canales de frecuencia reducida en un flujo de palabras de datos digitales. En la realización preferida, el convertidor A/D 118 comprende un convertidor sigma-delta A/D, número de pieza CS5330A disponible a partir de Cristal Logic, Inc. El convertidor A/D 118 preferiblemente emite una serie de palabras de datos de 18 bit. Los primeros 16 bit representan la amplitud de la señal analógica durante un período de tiempo particular (es decir, resolución de 16 bit).

Por lo tanto, las señales reflejadas desde objetivos potenciales y recibidas por la antena 102 son muestreadas, multiplexadas en el tiempo y digitalizadas en un flujo de datos digitales. El flujo de datos digitales representa la señal recibida como una función multiplexada en el tiempo de la señal transmitida. Los datos digitales se acoplan al PM ASIC 120. El PM ASIC 120 proporciona información de temporización, recoge el flujo de datos digitales generados por el convertidor A/D 118 y acondiciona los datos de forma que puedan ser procesados por el DSP 122. Más específicamente, el PM ASIC 120 lee los datos del convertidor A/D 118 y escribe los datos en un bloque de memoria en la RAM 124 que está asociada con el canal apropiado (es decir, los datos del canal 0 se escriben en un bloque de memoria asociado con las señales diferenciales del canal 0 y los datos del canal 1 se escriben en un bloque de memoria asociado con las señales diferenciales del canal 1). En la realización preferida, cada muestra de datos escrita en la RAM 124 tiene 16 bit de ancho (truncado por el equipo desde el convertidor A/D de 18 bit 118). Los datos del canal 0 y los datos del canal 1 (asociados con las frecuencias de transmisión f1 y f2, respectivamente) preferiblemente se almacenan separadamente dentro de la RAM 124 en dos memorias temporales circulares, cada una de las memorias temporales siendo capaz de almacenar 1024 palabras de datos. Cada memoria temporal está dividida en cuatro bloques de 256 palabras. Utilizando este esquema de almacenamiento, se crea un bloque de 512 puntos de muestra a partir de dos bloques de datos rellenados consecutivamente (comprendiendo 256 puntos de muestra del canal 0 y 256 puntos de muestra del canal 1).

El DSP 122 está acoplado al PM ASIC 120, la RAM 124 y la RAM rápida 126. El DSP 122 calcula la distancia para detectar objetivos utilizando los datos almacenados en la RAM 124. El DSP 122 lleva a cabo este cálculo utilizando técnicas similares a aquellas descritas en la patente americana US Nº 5,302,956. Puesto que el nivel de potencia de la señal transmitida por la antena 102 es constante, las variaciones de potencia en la señal generada por el convertidor A/D 118 son atribuibles a las variaciones de potencia en la señal recibida. Si existe más de una cantidad previamente determinada de potencia a la misma frecuencia Doppler en ambas señales, del canal 0 y del canal 1, se supone que está presente un objetivo. El DSP 122 también determina la relación de fase exacta entre las señales del canal 0 y del canal 1. El DSP 122 determina la distancia de un objetivo sobre la base de la diferencia en la fase entre las dos señales. El movimiento relativo de la antena 102 es calculado también por el DSP 122. El DSP 122 calcula el movimiento relativo de la antena 102 utilizando el desplazamiento Doppler en la señal devuelta desde el objetivo. En una realización, el DSP 122 puede identificar y hacer el seguimiento de una pluralidad de objetivos. Los objetivos se distinguen por sus frecuencias (es decir, la cantidad de desplazamiento Doppler).

Antes de llevar a cabo un ventanaje y una operación de transformación de Fourier rápida (FFT) en los 512 puntos de muestra almacenados en la RAM 124, los puntos de muestra preferiblemente se escalan al punto/recipiente de mayor amplitud para hacer máxima la precisión del punto fijo de la operación FFT. Se aplica entonces una función de ventanaje "Blackman" de 512 puntos a la memoria temporal de los datos escalados. Cuando están presentes suficientes datos en la RAM 124, el DSP 122 lleva a cabo una operación FFT compleja de 512 puntos que asigna la representación digital de la señal recibida desmultiplexada en el tiempo desde el dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. De esta manera, el DSP 122 lleva a cabo un análisis espectral de los datos almacenados en la RAM 124 y determina las frecuencias, relaciones de fase y potencia relativa en cada frecuencia. Es muy conocido en la técnica llevar a cabo operaciones FFT utilizando procesadores de señales digitales, como por ejemplo el DSP TMS320C203 utilizado en la realización preferida de la presente invención. Por lo tanto, el resultado de la operación FFT es una lista de frecuencias y niveles de potencia asociados a cada una de tales frecuencias. Cuando la potencia en una frecuencia particular es mayor que una cantidad umbral seleccionada P_{th} el DSP 122 determina que está presente un objetivo.

Después de que se generen los datos del espectro de frecuencia sólo es necesario considerar el lado positivo del espectro. Las estimaciones del ruido del suelo son calculadas para ocho bandas de anchos variables, que cubren la mayoría de los puntos de datos del espectro de frecuencias positivas. El DSP 122 rastrea el espectro de frecuencias (con unos límites dados de las bandas de ruido) buscando un único pico de frecuencia más alta. Si este pico excede del "umbral de detección" calculado para una banda de ruido dada se considera que se trata de un objetivo potencial. En una realización de la presente invención, el DSP 122 detecta la presencia de sólo un objetivo (es decir, no existe el requisito de rastrear más de un pico). Sin embargo, en una realización alternativa, se detecta más de un pico. Contando el número de picos de frecuencia a los cuales se detecta que la potencia está por encima del umbral seleccionado P_{th}, el DSP 122 determina cuántos objetivos están presentes (es decir, cuántos objetivos se desplazan a diferentes velocidades con relación a la antena 102). Los objetivos que se mueven a la misma velocidad relativa reflejan señales provistas de la misma frecuencia.

El DSP 122 también determina la relación de fase de los datos de la señal del canal 0 con respecto a los datos de la señal del canal 1. A partir de esta información, el DSP puede calcular la distancia y la velocidad relativa de un objetivo. La determinación de la distancia y de la velocidad relativa se calculan directamente multiplicando la frecuencia y la diferencia de fase por factores fijos, puesto que la fase es linealmente proporcional a la distancia del objetivo de acuerdo con la fórmula R = C * (\theta_{1} - \theta_{2})/(4\pi (f1 - f2)) y la frecuencia es linealmente proporcional a la velocidad relativa del objetivo de acuerdo con la fórmula f_{d}= 72 (Hz horas/millas) * V (millas/hora). En la fórmula de la distancia R es la distancia al objetivo en pies, C es la velocidad de la luz en pies/segundos, f1 es la frecuencia de la señal transmitida del canal 0 y f2 es la frecuencia de la señal transmitida del canal 1. En la fórmula de la velocidad relativa, f_{d} es el desplazamiento de la frecuencia debido al fenómeno Doppler y V es la velocidad relativa del objetivo con respecto al transceptor. Sin embargo, en realizaciones alternativas, se pueden utilizar otros medios para asignar la frecuencia a la velocidad relativa y la relación de fase a la distancia. Por ejemplo, se puede utilizar una tabla para la referencia cruzada de la frecuencia y la fase con relación a la velocidad relativa y la distancia, respectivamente.

Si los datos no están dentro de los límites previamente establecidos se estiman que son inválidos y no se tienen en cuenta. Si los datos están dentro de los límites previamente establecidos, el DSP 122 utiliza un módulo de programas de seguidor para crear el seguimiento del tiempo filtrado o grabar la información de la distancia y la velocidad relativa del objetivo. El DSP 122 compara la distancia y la velocidad relativa nuevas del objetivo con las distancias y las velocidades relativas anteriormente grabadas. Si la distancia y la velocidad relativa de un objetivo es coherente con la distancia y la velocidad relativa de un objetivo anteriormente grabado (es decir, si la diferencia entre la distancia y la velocidad de un nuevo objetivo y la distancia y la velocidad de un objetivo anteriormente grabadas están dentro de una cantidad previamente determinada), el DSP 122 actualiza la distancia y la velocidad relativa anteriormente grabadas con la distancia y la velocidad relativa recientemente recibidas. Si el nuevo objetivo no corresponde con un objetivo existente, la distancia y la velocidad relativa se guardan y se define de ese modo un nuevo objetivo. Cuando el DSP 122 falla en recibir datos que se acoplen próximamente a un objetivo anteriormente grabado, el objetivo anteriormente grabado se supone que ha dejado el entorno y la distancia y la velocidad relativa se excluyen de la grabación. Por lo tanto, en una realización alternativa, el sistema puede identificar y hacer el seguimiento de una multiplicidad de objetivos simultáneamente.

El DSP 122 genera avisos al final de cada ciclo de procesamiento. Las señales de aviso generadas por el sistema de radar actual incluyen las siguientes: "no objetivo" (objetivo no seguido); "objetivo dentro de la zona de detección" 202 (figura 2); "disfunción del sistema" (fallo del equipo detectado durante los procedimientos de conexión o prueba en línea); y "existen condiciones de inutilización" (es decir, lluvia fuerte la cual eleva el ruido del suelo por encima de cierto umbral, hielo o barro cubriendo la antena 102, el nivel de señal a ruido es demasiado bajo, o no se detecta pico durante un período de tiempo que excede de un umbral previamente determinado). Las señales de aviso generadas por el DSP 122 están provistas sobre la línea de salida de la transmisión.

La figura 5 es un diagrama de flujo de alto nivel del procedimiento mediante el cual el DSP 122 determina si se indica la presencia de un objetivo. Inicialmente, el DSP 122 entra en el PASO 500 después de llevar a cabo una operación FFT de 512 puntos en los datos almacenados en la RAM 124 (256 puntos de muestra de los datos del canal 0 y 256 puntos de muestra de los datos del canal 1). De acuerdo con la realización preferida, una nueva FFT se calcula para cada 256 nuevos puntos de muestra produciendo de ese modo un 50% de solapamiento de FFT entre los puntos de muestra anteriormente calculados y los nuevos. El procedimiento procede al PASO 502 para determinar si existe un objetivo potencial delante de la antena 102 (figura 1). Como se ha descrito antes, puesto que la potencia de la señal transmitida es constante, las variaciones de potencia en la señal reflejada se utilizan para detectar la presencia de un objetivo. En el PASO 502, el procedimiento determina si el nivel de potencia de la salida de señal del convertidor A/D 118 ("Pwr") excede de un umbral previamente determinado (P_{th}). Si lo hace, el procedimiento procede al PASO 504 para determinar cuánto tiempo ha estado el objetivo delante de la antena 102. Si no lo hace, el procedimiento procede al PASO 512 para obtener los siguientes 256 puntos de muestra para una operación FFT subsiguiente.

En el PASO 504 el DSP 122 determina si el objetivo ha estado delante de la antena 102 durante un período de tiempo previamente determinado. Como se ha descrito antes, para que el DSP 122 concluya que está presente un objetivo, el objetivo debe permanecer enfrente de la antena 102 durante por lo menos un período de TH1 segundos. En la realización preferida, TH1 es aproximadamente 0,30 segundos. En realizaciones alternativas, TH1 puede asumir diferentes valores dependiendo de las características de sensibilidad requeridas por los parámetros del sistema. Como se representa en la figura 5, si el objeto permanece enfrente de la antena 102 durante por lo menos un período de tiempo de TH1 segundos, el procedimiento procede al PASO 506 para determinar si el objetivo está dentro de la zona de detección. Si no, el procedimiento procede al PASO 512.

Como se ha descrito antes con referencia a la figura 2, el presente sistema de radar Doppler encarado lateral 100 informa sobre objetivos si y sólo si permanecen dentro de una zona de detección previamente determinada durante un período de tiempo previamente determinado. De acuerdo con el presente procedimiento y aparato, el sistema de radar Doppler encarado lateral 100 rechaza todos los objetivos que están dentro de una Distancia_{m\text{í}n} de la antena 102. En una realización, la Distancia_{m\text{í}n} es aproximadamente dos pies (0,6 metros). Puesto que la mayoría de las falsas alarmas en condiciones de lluvia son causadas por perturbaciones pluviales que están dentro de los dos pies (0,6 metros) de la antena, el procedimiento rechaza cualquier objetivo que esté dentro de los dos pies (0,6 metros) de la antena en el PASO 506. Rechazando todos los objetivos detectados dentro de una distancia específica de Distancia_{m\text{í}n} de la antena 102, el procedimiento de detección de las realizaciones preferidas de la presente invención reduce ampliamente las falsas alarmas causadas por las perturbaciones pluviales. Además, rechazando objetivos que están más allá de una distancia específica Distancia_{máx} de la antena 102, el procedimiento de detección reduce las falsas alarmas debidas a las perturbaciones pluviales causadas por el follaje húmedo y otras condiciones de humedad que rodeen a la antena 102. Como se representa en la figura 5, si el objetivo no está dentro de la zona de detección, el procedimiento procede al PASO 512 y obtiene el siguiente bloque de puntos de muestra. Sin embargo, si el objetivo está a una distancia que está entre Distancia_{m\text{í}n} y Distancia_{máx} (es decir, dentro de la zona de detección), entonces el procedimiento procede al PASO 508.

En el PASO 508 el presente procedimiento de detección de objetivos determina si la velocidad de acercamiento del objetivo excede de un valor específico. Como se ha descrito antes, los objetivos no son indicados por las realizaciones preferidas de la presente invención a menos que se desplacen a una velocidad que exceda de un umbral mínimo de velocidad de acercamiento (Velocidad de acercamiento_{m\text{í}n}) con relación a la antena 102. En la realización preferida, los objetivos no se indican a menos que se desplacen por lo menos a 0,07 millas por hora con relación a la antena 102. En realizaciones alternativas, esta resolución de la velocidad se puede variar como sea necesario para cumplir con los requisitos del sistema. Si la velocidad del objetivo es inferior a la Velocidad de acercamiento_{m\text{í}n}, el procedimiento procede la PASO 512 para obtener el siguiente bloque de puntos de muestra. Sin embargo, si el objetivo se desplaza a una velocidad que excede de la Velocidad de acercamiento_{m\text{í}n}, el procedimiento genera una alarma de que un objetivo está dentro de la zona de detección en el PASO 510.

El procedimiento de detección de objetivos representado en la figura 5 preferiblemente comprende programas ejecutados por el DSP 122 en el PM 104. El procedimiento y el aparato de las realizaciones preferidas de la presente invención se pueden implementar alternativamente utilizando cualquier dispositivo de secuencias conveniente o deseable como por ejemplo máquinas de estado, lógica discreta de estado actual - estado siguiente o dispositivos multicircuitos integrados programables por el usuario. El procedimiento de detección de objetivos representado en la figura 5 se puede implementar en equipos (es decir, "cableados") o alternativamente se puede implementar utilizando otros tipos de dispositivos programables.

Efectos de la forma de la antena y del ancho del haz de la antena en la reducción de falsas alarmas debido a perturbaciones pluviales

Los inventores han observado a través de la experimentación que un contribuyente determinante en la inducción de avisos de falsas alarmas es el follaje húmedo y otras condiciones de humedad "fuera de la carretera" que rodean a la antena 102. Las condiciones de humedad causan normalmente perturbaciones pluviales benignas para "iluminar" y cegar los sistemas de radar de la técnica anterior. El procedimiento y el aparato de medida de la distancia descrito antes con referencia a las figuras 1-5 rechaza la mayoría de las perturbaciones pluviales creadas cuando el sistema 100 se utiliza en condiciones de lluvia. Sin embargo, los inventores han observado que se pueden conseguir mejoras adicionales en el rechazo de perturbaciones pluviales en caso de lluvia estrechando el ancho del haz de la antena y conformando de forma óptima la antena. Al estrechar el ancho del haz de la antena se reducen las reflexiones generadas por las superficies húmedas de la carretera y las superficies húmedas fuera de la carretera. El ancho del haz de la antena se debe hacer tan pequeño como sea posible a la luz de los requisitos del tamaño de la antena y la cobertura del área de detección. Por ejemplo, en la realización preferida, el ancho del haz de la antena es +/- 7,5 grados en ambos, azimut y elevación.

Un medio efectivo de producir una antena de ancho de haz estrecho y para reducir los "lóbulos laterales" de la señal radiada por la antena es utilizar una alineación de antena de placas cuadradas diagonalmente montadas con respecto a la superficie de la carretera (es decir, utilizar una alineación de antena en "forma de diamante"). La figura 6 muestra una realización de la antena 102 provista de elementos de placa de antena (es decir, los elementos 606 y 608) dispuestos en forma de diamante para reducir los efectos de las perturbaciones pluviales. La antena 102 representada en la figura 6 comprende una alineación de 6 x 6 elementos rectangulares inclinados en el eje diagonal 602. La antena 102 está montada en el vehículo portador de tal forma que el otro eje diagonal 604 de la alineación cuadrada es paralelo a la superficie de la carretera. Debe notarse que el eje diagonal 602 es tanto el eje "diagonal" de la alineación cuadrada como el eje "vertical" de la antena 102 después de que sea montada en el vehículo portador. De forma similar, el eje diagonal 604 es tanto el eje diagonal de la alineación cuadrada como el eje "horizontal" de la antena 102 después de que sea montada en el vehículo portador. Por lo tanto, los planos cardinales de la antena están orientados a 45º respecto a los ejes vertical y horizontal.

Esta orientación diagonal de la antena 102 no afecta negativamente a la capacidad de detección de objetivos del sistema de radar 100. Sin embargo, la orientación diagonal ayuda a reducir las falsas alarmas debido a la carretera húmeda y a los alrededores húmedos fuera de la carretera. La orientación diagonal crea eficazmente un cono de amplitud lineal natural en el plano vertical porque el número de elementos de placa (por ejemplo, los elementos 606 y 608) decrece linealmente en las filas horizontales a medida que se desplaza a lo largo del eje vertical 602 alejándose del centro de la alineación de la antena. En el ejemplo representado en la figura 6, puesto que el número de elementos de placa a lo largo del eje horizontal 604 disminuye desde seis (en el centro de la alineación) hasta uno (en la parte inferior de la alineación) a lo largo del eje vertical 602, los lóbulos laterales de las señales radiadas por la antena 102 decrecen en correspondencia. En un ejemplo, los primeros lóbulos laterales están rebajados aproximadamente 13 dB comparados con los lóbulos del primer lado del modelo de radiación de una antena cuadrada (es decir, una antena que no esté inclinada un ángulo de 45º con respecto a la superficie de la carretera). Todos los otros lóbulos laterales están reducidos incluso a niveles inferiores. La reducción de los lóbulos laterales ayuda al presente sistema de radar 100 a ignorar la energía reflejada de vuelta a la antena desde carreteras húmedas y otros alrededores húmedos.

Además de reducir los lóbulos laterales en las señales radiadas, la orientación diagonal también crea una señal de retorno de polarización cruzada. Inclinando la antena 102 a la orientación representada en la figura 6, el vector del campo eléctrico de retorno reflejado por una superficie húmeda de la carretera es ortogonal al vector del campo eléctrico transmitido por la antena 102. La ortogonalidad del vector de retorno es enormemente eficaz para rechazar perturbaciones pluviales debido a las condiciones de la carretera húmeda.

Son posibles diversas configuraciones alternativas de la antena. Por ejemplo, no es necesario que los elementos de la antena estén orientados de tal manera que creen un efecto de polarización diagonal. Los elementos de placa pueden estar orientados de cualquier manera deseable con respecto al eje vertical 602. La línea exterior de la alineación completa determina el efecto de reducción en los lóbulos laterales (esto es, la línea exterior de los elementos de placa crean un cono de amplitud natural cuando están configurados como se representa en la figura 6, sin embargo, la orientación de los propios elementos de placa no tiene efectos). En una realización alternativa, la alineación de la antena comprende 16 filas por 16 columnas de elementos de placa, dispuestos en una configuración conformada en forma de diamante para reducir las perturbaciones pluviales. Las diversas variaciones a esta configuración están dentro del ámbito de la presente invención.

En resumen, el procedimiento y el aparato incluyen medios para detectar precisa y fiablemente objetos en los puntos ciegos del conductor del vehículo portador. El procedimiento y el aparato presentes utilizan preferiblemente un sistema de radar Doppler montado en el lado del vehículo portador. De acuerdo en la presente invención, un transceptor de antena transmite señales de radiofrecuencia RF y recibe señales reflejadas de objetivos potenciales. Utilizando las técnicas de proceso de señales digitales, el sistema de radar determina la presencia, distancia y velocidad de acercamiento de objetivos potenciales. El presente procedimiento determina si los objetivos detectados están dentro de una zona de detección previamente determinada durante un periodo de tiempo seleccionado. El conductor es informado sólo de aquellos objetivos que estén dentro de la zona de detección. Ventajosamente, el presente procedimiento rechaza todos los objetivos dentro de una cierta distancia de la antena reduciendo de ese modo las falsas alarmas debidas a las perturbaciones pluviales. La presente invención utiliza información de la distancia para rechazar objetivos que estén más lejos de un carril de desplazamiento de la antena reduciendo de ese modo las falsas alarmas causadas por el follaje húmedo. Al orientar la antena en una configuración en forma de diamante se reducen adicionalmente las perturbaciones causadas por las condiciones de la carretera húmeda.

Se han descrito una serie de realizaciones de la presente invención. Sin embargo, se entenderá que se pueden hacer diversas modificaciones sin salirse del espíritu y del ámbito de la invención. Por ejemplo, la relación entre la señal de transmisión del canal 0 y la señal de transmisión del canal 1 puede ser tal que difieran en frecuencia en más o menos 2,5 MHz. Además, el período de la tensión de control de la frecuencia 406 (figura 4) puede ser mayor o menor que 102,4 \mus y puede tener un factor de utilización mayor o menor del 50%. Como otro ejemplo, el esquema de modulación de la frecuencia puede ser algo diferente de FSK. Además, la invención tampoco está limitada a utilizar una operación FFT de 512 puntos de muestra. Virtualmente se puede utilizar cualquier tamaño de FFT para llevar a la práctica la presente invención. Además, la frecuencia central de la señal transmitida puede ser mayor o menor que 24,725 GHz. Por ejemplo, en una realización actualmente contemplada la frecuencia central de la señal transmitida es aproximadamente 76,5 GHz. Además, como se ha descrito antes con referencia a la figura 6, con la presente invención se pueden utilizar antenas de diversas alineaciones alternativas de las placas.

Claims (13)

1. Sistema de radar encarado lateral (100, 102) para detectar la presencia de un objeto en el punto ciego de un vehículo portador (200) sobre el cual está montado el radar, comprendiendo:

(a) un transceptor de radar (102, 114 y 116) para transmitir señales de radar y detectar señales reflejadas de las señales transmitidas por el radar que son reflejadas desde un objeto;

(b) un bloque procesador (120, 122 y 124) acoplado al transceptor para controlar la temporización de las señales transmitidas por el transceptor y para procesar las señales reflejadas recibidas por el transceptor, en el que el bloque procesador determina la presencia, distancia y velocidad de acercamiento del objeto desde el cual se reflejan las señales reflejadas y en el que el bloque procesador determina si el objeto está dentro de una zona de detección previamente determinada mediante la determinación de si el objeto ha sido detectado durante un tiempo más largo que un período de tiempo previamente determinado, determinando si el objeto está entre una distancia mínima y máxima previamente determinadas del vehículo portador y determinando si el objeto se mueve más rápido que una velocidad de acercamiento mínima previamente determinada con relación al vehículo portador; y

(c) un indicador (106) acoplado al bloque procesador, el indicador recibiendo del bloque procesador una indicación de que el objeto está dentro de la zona de detección, en donde el indicador avisa al conductor del vehículo portador que un objeto está presente dentro de la zona de detección.

2. El sistema de radar encarado lateral de la reivindicación 1 en el que el transceptor del radar incluye:

(a) una antena (102)

(b) un controlador de la antena (114) funcionalmente acoplado a la antena para controlar las transmisiones desde la antena; y

(c) un receptor de la antena (116), acoplado a la antena, para procesar las señales reflejadas, en el que el receptor de la antena reduce las señales reflejadas en señales de banda de base para un procesamiento adicional por el bloque procesador.

3. El sistema de radar encarado lateral de la reivindicación 1 en el que el bloque procesador incluye:

(a) un convertidor analógico - digital (A/D) (118), acoplado al transceptor del radar, capaz de convertir las señales reflejadas recibidas por el transceptor del radar en un flujo de datos digitales;

(b) un circuito integrado específico de la aplicación del módulo del procesador (PM ASIC) (120), acoplado al convertidor A/D y al transceptor del radar, capaz de proporcionar información temporizada al transceptor y en el que el PM ASIC acondiciona el flujo de datos digitales para producir bloques de puntos de muestra;

(c) una memoria de acceso aleatorio (RAM) (124), acoplada al PM ASIC, para almacenar los bloques de puntos de muestra recibidos del PM ASIC; y

(d) un procesador de señales digitales (DSP) (122), acoplado al PM ASIC y a la RAM, para llevar a cabo operaciones de procesamiento de señales digitales en los bloques de puntos de muestra almacenados en la RAM.

4. El sistema de radar encarado lateral de la reivindicación 3 en el que el convertidor A/D comprende un circuito integrado del convertidor A/D estéreo de 18 bit.

5. El sistema de radar encarado lateral de la reivindicación 3 en el que el PM ASIC modula las señales transmitidas por el radar de tal forma que son transmitidas en dos frecuencias f1 y f2.

6. El sistema de radar encarado lateral de la reivindicación 3 en el que el PM ASIC acondiciona el flujo de datos digitales asociando un primer bloque de puntos de muestra con la frecuencia f1 de la señal transmitida por el radar y en el que el PM ASIC asocia un segundo bloques de puntos de muestra con la frecuencia f2 de la señal transmitida por el radar.

7. El sistema de radar encarado lateral de la reivindicación 6 en el que el PM ASIC almacena el primer bloque de puntos de muestra en una primera memoria temporal circular en la RAM y en el que el PM ASIC almacena el segundo bloque de puntos de muestra en una segunda memoria temporal circular en la RAM.

8. El sistema de radar encarado lateral de la reivindicación 7 en el que el DSP lleva a cabo una operación de transformación de Fourier rápida (FFT) en los bloques de puntos de muestra primero y segundo almacenados en la RAM convirtiendo de ese modo los datos de los puntos de muestra desde el dominio del tiempo al dominio de la frecuencia.

9. El sistema de radar encarado lateral de la reivindicación 1 adicionalmente incluyendo:

(a) un circuito de radar Doppler (102, 114, 116, 118 y 120) para:

(1)

transmitir una señal de radar modulada provista de unas frecuencias de transmisión primera y segunda;

(2)

recibir reflexiones de la señal transmitida del radar que son reflejadas desde un objeto próximo al vehículo portador;

(3)

detectar un desplazamiento de la frecuencia Doppler que ha ocurrido entre la señal transmitida del radar y la señal reflejada del radar; y

(4)

determinar la cantidad de potencia en cada frecuencia Doppler de las reflexiones recibidas; y

(b) un control, acoplado al circuito de radar Doppler, para:

(1)

determinar si el objeto desde el cual se reflejan las reflexiones recibidas está dentro de una zona de detección previamente determinada próxima al vehículo portador; y

(2)

proporcionar una alarma al conductor del vehículo portador sólo si el objeto se detecta dentro de la zona de detección.

10. El sistema de radar encarado lateral de la reivindicación 9 en el que el control determina si el objeto está dentro de la zona de detección midiendo la distancia del objeto y determinando si el objeto está entre una distancia mínima previamente determinada o una distancia máxima previamente determinada del vehículo portador.

11. Un procedimiento para determinar si un objeto detectado por un sistema de radar encarado lateral (100, 102) está dentro de una zona de detección previamente determinada (202) en un punto ciego de un vehículo portador (200) sobre el cual está montado el sistema de radar, incluyendo los pasos de:

(a) transmitir una señal de radar modulada provista de unas frecuencias de transmisión primera y segunda;

(b) recibir reflexiones de la señal transmitida del radar que son reflejadas desde un objeto próximo al vehículo portador;

(c) determinar la distancia al objeto sobre la base de las características de la frecuencia de las señales reflejadas del radar recibidas en el paso (b);

(d) determinar si el objeto está dentro de una zona de detección previamente determinada próxima al vehículo portador determinando si el objeto ha sido detectado durante un tiempo más largo que un período de tiempo previamente determinado, determinando si el objeto está entre una distancia mínima y máxima previamente determinadas del vehículo portador; y

(e) proporcionar una alarma al conductor del vehículo portador sólo si el objeto se detecta dentro de la zona de detección.

12. El procedimiento de la reivindicación 11 en el que el paso (d) de la determinación de si el objeto está dentro de la zona de detección adicionalmente comprende: (a) determinar si la cantidad de potencia presente en las señales reflejadas a la frecuencia seleccionada excede de un nivel de potencia umbral previamente determinado.

13. Programa de ordenador ejecutable en un dispositivo programable en el que el programa es capaz de determinar si un objeto detectado por un sistema de radar encarado lateral (100, 102) está dentro de una zona de detección previamente determinada (202) en un punto ciego de un vehículo portador (200) sobre el cual está montado el sistema de radar, comprendiendo:

(a) un primer conjunto de instrucciones para transmitir una señal modulada de radar provista de unas frecuencias de transmisión primera y segunda;

(b) un segundo conjunto de instrucciones para recibir las reflexiones de la señal transmitida del radar que son reflejadas de un objeto próximo al vehículo portador;

(c) un tercer conjunto de instrucciones para determinar la distancia al objeto sobre la base de las características de la frecuencia de las señales de radar reflejadas;

(d) un cuarto conjunto de instrucciones para determinar si el objeto está dentro de una zona de detección previamente determinada próxima al vehículo portador determinando si el objeto ha sido detectado durante un tiempo más largo que un período de tiempo previamente determinado, determinando si el objeto está entre una distancia mínima y máxima previamente determinadas del vehículo portador; y

(e) un quinto conjunto de instrucciones para proporcionar una alarma a un conductor del vehículo portador sólo si el objeto se detecta dentro de la zona de detección.