ES2251334T3 - Dispositivo de deteccion de la distancia. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de detección de la distancia para la detección de la distancia de objetos (O) con la ayuda de señales de ondas, que son emitidas desde el dispositivo de detección de la distancia y son reflejadas por los objetos (O), con: una instalación de emisión / recepción (S1S4) para la emisión y recepción de las señales de ondas con al menos una primera y una segunda unidad de emisión y/o unidad de recepción, que están distanciadas entre sí en el espacio, la primera de las cuales presenta al menos una función de emisión y la segunda presenta al menos una función de recepción; en el que las dos unidades están configuradas de tal forma que la segunda unidad puede recibir las señales de ondas, emitidas desde la primera unidad, como señales de diafonía, y en el que o bien la primera unidad o la segunda unidad puede recibir las señales de ondas, emitidas por la primera unidad, como señales de reflexión; y con una instalación de determinación de la interferencia para la determinación de al menosun parámetro característico de las señales de diafonía recibidas en la segunda unidad y para la determinación de una interferencia sobre la base del parámetro característico determinado.
Description
Dispositivo de detección de la distancia.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de detección de la distancia para la detección de la distancia de
objetos con la ayuda de señales de ondas, que son emitidas por el
dispositivo de detección de la distancia y son reflejadas por los
objetos.
Aunque se puede aplicar sobre dispositivos de
detección de la distancia discrecionales, la presente invención así
como la problemática en la que se basa se explican con relación a un
dispositivo de detección de la distancia instalado en un parachoques
de un automóvil, que utiliza ecos de ultrasonido para la detección
de la distancia.
En general, se conocen dispositivos de detección
de la distancia para la detección de la distancia sin contacto como
ayudas para aparcamiento para automóviles, especialmente un sistema
de medición de canales múltiples. Tales mediciones de la distancia
se basan en mediciones de ultrasonido de acuerdo con el
procedimiento de impulso y eco y tienen, en general, al menos dos
instalaciones de emisión / recepción integradas en el parachoques
del automóvil.
La medición de la distancia propiamente dicha se
lleva a cabo en este caso a través de la evaluación de los tiempos
de propagación de los ecos directos (es decir, que la unidad de
emisión es al mismo tiempo la unidad de recepción) y de los ecos
cruzados (es decir, que una unidad es la unidad de emisión y una o
varias unidades adyacentes son las unidades de
recepción).
recepción).
Una diafonía acústica de señales de ultrasonido a
lo largo del parachoques (sonido corporal / sonido del aire) es
eliminada por filtración durante la evaluación de las señales, con
el fin de excluir una confusión con señales de eco que están
presentes en realidad. Con otras palabras, se introducen en la curva
característica de recepción respectiva ventanas de tiempo muertas de
acuerdo con las señales de diafonía, en las que no puede tener lugar
ninguna evaluación para un modo de eco determinado (es decir, una
combinación determinada de emisor / receptor).
Una contaminación fuerte del parachoques, por
ejemplo a través de nieve, hielo, suciedad, etc., y, por lo tanto,
de las membranas vibratorias de los emisores y receptores de
ultrasonido, conduce a una ceguedad creciente de todo el sistema,
sin influir, sin embargo, con efecto duradero sobre la curva
característica individual del sensor respectivo.
Por lo tanto, los sistemas conocidos no son
fiables, puesto que existe el peligro de que el conductor reconozca
demasiado tarde o no reconozca en absoluto una obstrucción creciente
o una obstrucción ya producida de todo el sistema.
El dispositivo de detección de la distancia según
la invención con las características de la reivindicación 1
presenta, frente a los principios de solución conocidos, la ventaja
de que posibilita reconocer precozmente una contaminación fuerte de
la membrana de la instalación de emisión / recepción y avisar al
conductor oportunamente de un fallo del sistema, condicionado por la
obstrucción.
La idea en la que se basa la presente invención
consiste en utilizar la diafonía, que es propiamente una señal de
interferencia no deseada, para la detección de la contaminación. En
particular, se aprovecha que la intensidad de la diafonía se reduce
a medida que se incrementa la obstrucción, es decir, la acumulación
de nieve, hielo, suciedad, etc.
A través de una evaluación de parámetros
característicos de las señales de diafonía, por ejemplo acústicas,
se puede determinar una interferencia. Este efecto secundario, por
lo demás, no deseado -tales señales deben eliminarse por filtración
en el funcionamiento normal para excluir una confusión con señales
de ecos que existen en realidad- se puede utilizar de una manera
útil para elevar la fiabilidad del sistema.
En las reivindicaciones dependientes se
encuentran desarrollos ventajosos y mejoras del dispositivo de
detección de la distancia indicado en la reivindicación 1.
De acuerdo con un desarrollo preferido, la
instalación de determinación de la interferencia está configurado
de tal forma que calcula la intensidad o bien la frecuencia de las
señales de diafonía recibidas en la segunda unidad. Si ésta no
alcanza un umbral predeterminado, entonces a partir de ello se puede
deducir un criterio de interferencia con la inclusión adecuada de
las otras unidades implicadas en el sistema general. De este modo se
puede establecer un criterio sencillo de interferencia.
De acuerdo con otro desarrollo preferido, está
previsto un dispositivo de alarma para avisar al usuario de una
interferencia determinada. Así, por ejemplo, el usuario puede ser
informado a través de una representación visual o acústica de que su
sistema no funciona ya de forma fiable.
De acuerdo con otro desarrollo preferido, la
instalación de emisión / recepción presenta una tercera unidad de
emisión y/o recepción, que está distanciada en el espacio con
respecto a la primera y segunda unidad, con al menos una función de
emisión. Las tres unidades están configuradas de tal forma que la
segunda unidad puede recibir las señales de ondas emitidas por la
primera y la tercera unidad al mismo tiempo como señales de
diafonía. En el caso más sencillo, esto significa que la primera y
la tercera unidad presentan las mismas distancias espaciales con
respecto a la segunda unidad.
De acuerdo con otro desarrollo preferido, la
primera y la tercera unidad presentan distancias espaciales
diferentes con respecto a la segunda unidad y, por lo tanto, existe
una instalación de coordinación, que está configurada de tal forma
que coordina la función de emisión de la primera y de la tercera
unidad en el tiempo de tal forma que las señales de diafonía entran
al mismo tiempo en la segunda unidad. De esta manera, se consigue
una amplificación de las señales de diafonía y, por lo tanto, una
señal mejorada de la relación entre señal y ruido.
De acuerdo con otro desarrollo preferido, las
ondas son ondas de ultrasonido.
Los ejemplos de realización de la invención están
representados en los dibujos y se explican en detalle en la
descripción siguiente.
En este caso:
La figura 1 muestra una representación
esquemática de la estructura general de un dispositivo de detección
de la distancia de ultrasonido como forma de realización de la
presente invención.
La figura 2 muestra una representación
esquemática del dispositivo de detección de la distancia de
ultrasonido según la figura 1 en un modo de medición normal.
La figura 3 muestra una representación
esquemática del dispositivo de detección de la distancia de
ultrasonido según la figura 1 en un primer ejemplo para un modo de
prueba.
La figura 4 muestra una representación
esquemática del dispositivo de detección de la distancia de
ultrasonido según la figura 1 en un segundo ejemplo de realización
para un modo de prueba; y
La figura 5 muestra un diagrama de intensidad /
tiempo para señales de eco del dispositivo de detección de la
distancia de ultrasonido según la figura 1 en el modo de medición
normal y en el primer modo de prueba.
En las figuras, los mismos signos de referencia
designan los mismos componentes o componentes de la misma
función.
La figura 1 muestra una representación
esquemática de la estructura general de un dispositivo de detección
de la distancia de ultrasonido como forma de realización de la
presente invención.
En las figuras, un sistema de ultrasonido está
constituido por cuatro unidades de emisión / recepción o bien
sensores S1 a S4, que están integrados en el parachoques 10 de un
automóvil.
Por razones de simplificación, no se representa
en las figuras la electrónica de activación y de evaluación, que se
conoce en sí en el estado de la técnica.
La figura 2 muestra una representación
esquemática del dispositivo de detección de la distancia de
ultrasonido según la figura 1 en un modo de medición normal.
El procedimiento de impulso y eco, que se emplea
en el modo de funcionamiento normal con ecos directos Di, i = 4 y
ecos cruzados kij, i,j = 1-4, se representa en la
figura 2. En el presente ejemplo, se parte de que todos los sensores
S1, S2, S4 presentan una función de emisión y una función de
recepción. No obstante, esto no es absolutamente necesario.
La figura 3 muestra una representación
esquemática del dispositivo de detección de la distancia de
ultrasonido según la figura 1 en un primer ejemplo para un modo de
prueba.
Este ejemplo se explica con la ayuda del primero
y del segundo sensor o bien de la unidad de emisión / recepción S1,
S2.
Las dos unidades S1, S2 están dispuestas de tal
forma que la segunda unidad S2 puede recibir las señales de ondas
emitidas por la primera unidad S1 como señales de diafonía U12 y
como señales de reflexión, es decir, ecos cruzados K12.
La figura 5 muestra un diagrama de intensidad /
tiempo para señales de eco de este dispositivo de detección de la
distancia de ultrasonido en el modo de medición normal y en el modo
de prueba.
En el instante t_{U}, las señales de diafonía
son recibidas en el segundo sensor S2 y son suprimidas a través de
la ventaja de tiempo muerto T_{t} en el modo de medición normal.
En este modo de medición normal, solamente tienen interés las
señales de los ecos cruzados K12 con la intensidad I_{k} en el
instante t_{k}, para detectar a partir de ellas la distancia con
respecto al objeto O a través de triangulación.
En el primer modo de prueba, que es activado, por
ejemplo, a intervalos determinados o durante la circulación sobre
trayectos libres, se determina si el sistema está obstruido o
no.
A tal fin, una instalación de determinación de la
interferencia no mostrada calcula en la electrónica la intensidad de
la señal de diafonía U12 en el instante t_{U}. La instalación de
determinación de la interferencia está configurada en este caso de
tal forma que determina una interferencia cuando la intensidad
calculada no alcanza un umbral predeterminado, aquí I_{S}. Como
ejemplo de un sistema sin interferencias, en la figura 5 se indica
la intensidad I_{US} y como ejemplo de un sistema con
interferencias se indica la intensidad I_{UV}.
Otra posibilidad consiste en que se distingue
entre la intensidad de las señales (de eco) recibidas por el sensor
y la frecuencia de las señales (de eco) transmitidas hacia el
aparato de control. Una señal (de eco) recibida por el sensor
solamente conduce entonces a una transmisión al aparato de control
cuando se excede un umbral de intensidad (analógico) predeterminado
-la evaluación se lleva a cabo en la electrónico.
El umbral se ajusta fijamente en el sensor y es
independiente del modo de medición normal y del modo de prueba
especial. En cambio, para una determinación de la interferencia es
decisiva exclusivamente la frecuencia de las señales de eco
transmitidas desde el sensor (procesamiento analógico con conversión
analógica / digital siguiente) hacia el aparato de control (un
procesamiento puramente digital). Existe una interferencia cuando no
se alcanza un umbral de frecuencia predeterminado. En este caso, es
más conveniente no sólo un sensor individual de los factores
determinantes, sino la combinación de los resultados individuales de
varios sensores. La evaluación se lleva a cabo en este caso en el
software.
En el espacio interior del automóvil está
previsto un dispositivo de alarma, que posibilita avisar al usuario
de una interferencia determinada, por ejemplo, por medio de una luz
roja de alarma.
La figura 4 muestra una representación
esquemática del dispositivo de detección de la distancia de
ultrasonido según la figura 1 en un segundo ejemplo para un modo de
prueba.
Para amplificar el efecto deseado, es decir, la
señal de interferencia recibida en el sensor S2, se utiliza, de
acuerdo con este segundo ejemplo, un modo de prueba especial, en el
que los impulsos de emisión del sensor S1 y S3 son generados de tal
forma que las señales de eco que entran a través de la diafonía en
el sensor de recepción S2 son amplificadas en su intensidad, es
decir, que se fijan en el tiempo los impulsos de emisión, de tal
forma que los impulsos de diafonía U12 y U32 entran al mismo tiempo
en el sensor de recepción.
La fiabilidad del análisis según la invención de
la diafonía se puede amplificar, por lo tanto, de tal forma que los
impulsos de emisión, emitidos por varios sensores, por ejemplo los
sensores S1 y S3, son coordinados en el tiempo, en función de las
distancias respectivas entre los sensores, de tal forma que inciden
aproximadamente al mismo tiempo en el sensor de recepción, aquí el
sensor S2.
En este caso, se puede realizar tanto un
debilitamiento o bien una supresión de las señales de impulsos como
también una amplificación y, en concreto, según la posición de la
fase de las frecuencias de las señales opuestas en el lugar del
sensor S2. No obstante, visto desde el punto de vista estocástico o
bien estadístico, se produce con suficiente frecuencia una
amplificación y este efecto da como resultado, por lo tanto, una
detección de la diafonía, en general, todavía relativamente más
segura en el sensor de recepción S2 con una relación muy buena entre
señal y ruido.
El principio representado en las figuras 3 y 4 se
puede transmitir de una manera correspondiente para los sensores S2
y S4 así como para otros sensores eventualmente existentes y se
pueden aplicar al mismo tiempo.
En la estructura de laboratorio y en el vehículo
real se podría comprobar a modo de ejemplo que se produce en una
medida suficiente una diafonía acústica a lo largo del parachoques
en un intervalo de temperaturas de servicio desde -40ºC hasta +80ºC
con la ayuda del principio de medición descrito anteriormente, si no
está presente ninguna contaminación. En el caso de ausencia de estas
señales durante un periodo de tiempo definido, se puede indicar con
fiabilidad suficiente un fallo del sistema o bien una reducción
considerable de la funcionalidad del sistema debido a la
obstrucción.
Aunque la presente invención se ha descrito
anteriormente con la ayuda de un ejemplo de realización preferido,
no está limitada a éste, sino que se puede modificar de múltiples
maneras.
Evidentemente, el principio de función de acuerdo
con la invención se puede aplicar al sistema con un número
discrecional de sensores mayor que 1 y no está limitado a los cuatro
sensores mostrados.
En lugar de ultrasonido, se pueden utilizar
también microondas u otras radiaciones adecuadas. La invención se
puede transmitir en principio a todos los sistemas, que presentan un
reacoplamiento mutuo de los componentes individuales a
supervisar.
Claims (7)
1. Dispositivo de detección de la distancia para
la detección de la distancia de objetos (O) con la ayuda de señales
de ondas, que son emitidas desde el dispositivo de detección de la
distancia y son reflejadas por los objetos (O), con:
- una instalación de emisión / recepción (S1-S4) para la emisión y recepción de las señales de ondas con al menos una primera y una segunda unidad de emisión y/o unidad de recepción, que están distanciadas entre sí en el espacio, la primera de las cuales presenta al menos una función de emisión y la segunda presenta al menos una función de recepción;
- en el que las dos unidades están configuradas de tal forma que la segunda unidad puede recibir las señales de ondas, emitidas desde la primera unidad, como señales de diafonía, y en el que o bien la primera unidad o la segunda unidad puede recibir las señales de ondas, emitidas por la primera unidad, como señales de reflexión;
- y con una instalación de determinación de la interferencia para la determinación de al menos un parámetro característico de las señales de diafonía recibidas en la segunda unidad y para la determinación de una interferencia sobre la base del parámetro característico determinado.
2. Dispositivo de detección de la distancia según
la reivindicación 1, caracterizado porque la instalación de
determinación de la interferencia está configurada de tal forma que
calcula la intensidad de las señales de interferencia recibidas en
la segunda unidad y determina una interferencia cuando la intensidad
calculada no alcanza un umbral predeterminado.
3. Dispositivo de detección de la distancia según
la reivindicación 1, caracterizado porque la instalación de
determinación de la interferencia está configurada de tal forma que
calcula la frecuencia de las señales de interferencia recibidas en
la segunda unidad y determina una interferencia cuando la frecuencia
calculada no alcanza un umbral predeterminado.
4. Dispositivo de detección de la distancia
según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque está
previsto un dispositivo de alarma para avisar al usuario de una
interferencia determinada.
5.- Dispositivo de detección de la distancia
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la instalación de emisión / recepción (S1-S4)
presenta una tercera unidad de emisión y/o de recepción, que está
distanciada en el espacio de la primera y de la segunda unidad, con
al menos una función de emisión; en el que las tres unidades están
configuradas de tal forma que la segunda unidad puede recibir las
señales de ondas, emitidas por la primera y la tercera unidad, al
mismo tiempo como señal de diafonía.
6. Dispositivo de detección de la distancia según
la reivindicación 5, caracterizado porque la primera y la
tercera unidad presentan distancias espaciales diferentes con
respecto a la segunda unidad y está presente una instalación de
coordinación, que está configurada de tal forma que coordina en el
tiempo la función de emisión de la primera y de la tercera unidad de
tal manera que las señales de diafonía inciden al mismo tiempo en la
segunda unidad.
7. Dispositivo de detección de la distancia según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
las ondas son ondas de ultrasonido.
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