ES2262281T3 - Sistema de conduccion asistida para conductores de autopista. - Google Patents
Sistema de conduccion asistida para conductores de autopista.Info
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Abstract
Un sistema de conducción asistida de autopistas para conductores, en el que un tramo de carretera o autopista (1) o la ruta entera está equipada con dispositivos sensores fijos tales como radares (3, 5) y/o dispositivos infrarrojos capaces de detectar y transmitir señales representativas de la detección a través de una red de transmisión de datos a un ordenador central, donde las señales representativas de la detección se procesan y transmiten a un centro de trasmisión de datos inalámbrico y se transfieren por un enlace inalámbrico a una consola montada en un vehículo (7) de un vehículo viajando en el tramo de la carretera o autopista o en toda la ruta, caracterizado por el hecho de que la consola montada en el vehículo (7) está adaptada para recibir, en caso de baja visibilidad, parámetros continuamente actualizados basados en las señales representativas de la detección y para informar al conductor visual y/o acústicamente en cuanto a la situación del tráfico delante de su vehículo, en sucarril de viaje y en los carriles adyacentes, los parámetros incluyendo los vehículos localizados adelante, diferenciándolos en términos de distancia, carril de viaje y velocidad relativa; vehículos estacionados o de circulación lenta; acercamientos a cruces de salida/acceso, estaciones de servicio, restaurantes de autopista; indicación de obras.
Description
Sistema de conducción asistida para conductores
de autopista.
La presente invención hace referencia a un
sistema de conducción asistida para conductores que utilizan
autopistas o carreteras en general, caracterizado por el hecho de
que dichas rutas están equipadas con sensores de radar y/o
dispositivos infrarrojos adecuados que están fijados y transmiten, a
través de un enlace inalámbrico (radar, GSM) o mediante fibra
óptica, los datos procesados relacionados con las condiciones de
tráfico en los carriles respectivos, y están conectados a
receptores o consolas adecuadas instaladas en los coches en
tránsito. Dicho sistema asiste e informa al conductor en tiempo
real en cuanto a las condiciones de tráfico o de cualquier atasco o
accidentes de circulación o condiciones atmosféricas existentes
particulares (por ejemplo, baja visibilidad, niebla, tormentas,
etcétera) en la dirección de viaje y en detalle sobre los carriles
individuales. En virtud de la conexión según la invención es además
posible proveer al conductor con más información útil, tal como la
distancia de los cruces de salida/acceso, estaciones de servicio,
atascos, accidentes, etcétera. La invención está definida por las
características de la reivindicación 1.
En el estado actual de la técnica, ya hay varios
sistemas de información para la asistencia a la conducción; algunos
tienen una influencia predominante sobre la asistencia provista a
los conductores con el fin de aumentar su seguridad, otros sobre la
información suministrada, que dependiendo de su tipo indirectamente
contribuyen a la seguridad del conductor o simplemente aumentan el
confort de conducción. Se conocen sistemas que proveen una
indicación acústica cuando, por ejemplo al dar marcha atrás en una
plaza de aparcamiento, se mueve demasiado cerca al vehículo
aparcado en la parte posterior; también se conocen dispositivos
anticolisión a bordo, es decir, dispositivos que durante el viaje
normal informan de la presencia de vehículos más adelante y a los
lados del vehículo de uno mismo. También hay sistemas de radio o
teléfono dedicados a la transmisión de noticias sobre el tráfico,
malas condiciones atmosféricas, etcétera, y hay dispositivos a bordo
que teniendo un archivo de mapas de carretera progresivamente
muestran la ruta óptima para alcanzar el destino deseado. Desde el
punto de vista constructivo, estos sistemas pueden ser de tres
tipos: basados en vehículo; infraestructurales; mixtos.
Los dispositivos del primer tipo son los que
pueden operar correctamente sin requerir el soporte de cualquier
aparato externo además de los instalados en el vehículo (por ejemplo
dispositivos cartográficos, radares anticolisión, etcétera),
mientras que los llamados dispositivos infraestructurales son los
que, como por ejemplo las estaciones de información de mensajes
variable colocadas a lo largo de las carreteras o autopistas,
informan a los conductores sin requerir la adopción de ningún
dispositivo particular a bordo del vehículo.
US-A-5 289 183
muestra transmisores de carretera transmitiendo su ID, posición y
tiempo a los vehículos que pasan, los vehículos envían su ID y
otros datos de vuelta a los transmisores de carretera. Entonces, los
transmisores de carretera envían estos datos a una estación
central, para motivos estadísticos y para la predicción de atascos.
La estación central puede enviar esta información para ser mostrada
en el vehículo.
Finalmente, los sistemas mixtos son los que con
el fin de operar correctamente requieren tanto infraestructuras
particulares en el sistema de carreteras como la adopción de
dispositivos a bordo dedicados en el vehículo. Un ejemplo típico de
estas soluciones está constituido por la transmisión de información
sobre el tráfico por los canales de radio o teléfono, los sistemas
de navegación por satélite, etcétera.
Hasta ahora, la función anticolisión, o más
generalmente el seguimiento automático del área delante de (o
rodeando) el vehículo ha sido realizado mediante dispositivos
montados en el vehículo, la mayoría basados en sensores utilizando
tecnologías de radar, láser o IR (infrarrojos). Sus características,
además de obviamente depender de los métodos específicos de ejemplo
de realización, están altamente influenciados por la tecnología
utilizada. Estos sistemas son caros, tienen un radio de acción
limitado (no más de 60-100 m.) y en cualquier caso
no permiten detectar los vehículos que se encuentran más allá de los
cercanos; están afectados por frecuentes falsas alarmas, y muy a
menudo detectan vehículos que no existen o los detectan en
posiciones incorrectas; y son del tipo de función única, es decir
que no proveen otra información aparte de los datos en cuanto a los
vehículos cercanos. El objetivo de la presente invención es proveer
un sistema para asistir e informar al conductor, resolviendo todos
los inconvenientes descritos.
La presente invención provee la disponibilidad,
a bordo de vehículos que viajan en autopistas y carreteras
equipadas adecuadamente, de una consola particular que tiene un
coste bajo (sobre el orden del coste de una radio de coche
ordinaria) porque transfiere a la infraestructura de las carreteras
la carga de seguimiento de los vehículos que están presentes. Otras
cargas para el conductor podrían depender de los servicios
auxiliares pedidos.
La información en cuanto a los vehículos que
están presentes en la región que está delante del área de viaje
suministrada al vehículo equipado con dispositivos adecuados tal y
como se ha descrito anteriormente será más completa y exacta. Los
sensores instalados a lo largo de la carretera de hecho revelan toda
la situación de tráfico. A bordo también se puede estar informado
en cuanto a los vehículos localizados más lejos que los
inmediatamente adyacentes. Los sensores localizados en posiciones
fijas en la carretera de hecho superan todos los inconvenientes de
los móviles, es decir, falsas alarmas y fallos en la detección de
vehículos son menos probables, de modo acorde proveyendo una
información más fiable.
Además, son posibles múltiples funciones con un
único aparato montado en el vehículo. Además de las tareas
específicas de un sensor anticolisión, es posible utilizar el enlace
de datos al ordenador central para enviar otra información que sea
útil para el conductor, tal como la distancia a cruces de
salida/acceso, estaciones de servicio, restaurantes de autopista,
atascos, accidentes, etcétera.
Según la presente invención, el objetivo del
sistema, tal y como se ha mencionado, es proveer asistencia a las
personas conduciendo con baja visibilidad, por ejemplo debido a la
niebla o a la lluvia intensa, mediante una pequeña consola
instalada a bordo, que muestra: los vehículos localizados adelante,
diferenciándolos en términos de distancia, carril de viaje y
velocidad relativa; vehículos estacionarios o que circulan muy
despacio; acercamientos a cruces de salida/acceso, estaciones de
servicio, restaurantes de autopista, etcétera; indicación de obras;
otra información útil. La información mostrada en la consola es
actualizada continuamente.
Otra función no menos importante del sistema es
permitir el seguimiento remoto, continuo y en tiempo real de la vía
de la autopista, ya que provee al centro de control con información
relacionada con: vehículos detenidos en el carril de emergencia o
en un carril de circulación; accidentes que requieran de inmediata
intervención de vehículos de rescate; congestión de tráfico o la
formación de atascos; desarrollo del tráfico.
El sistema para adquirir información relacionada
con el tráfico en la carretera utiliza una red de sensores
constituida por radares y sensores IR (infrarrojos). La información
recogida por los sensores es enviada al ordenador central a través
de la red de transmisión de datos (por ejemplo del tipo de fibra
óptica) de la autopista, donde se procesa, proveyendo seguimiento
(es decir, determinando en cada instante la posición y velocidad)
de los vehículos detectados en tiempo real.
Los datos producidos por el procesamiento y
relacionados con la posición y velocidad de los vehículos que están
presentes son agrupados apropiadamente y enviados al centro de
control de la autopista, con el fin de actualizar la situación
actual del tráfico, y a los vehículos, mediante un enlace digital de
red inalámbrica, por ejemplo del tipo GSM, donde se muestran
gráficamente en la consola a bordo y/o acústicamente.
La operación del sistema por lo tanto requiere
el desarrollo de una serie de unidades o submontajes, los
principales siendo: los radares y sensores IR a ser instalados en
posiciones fijas a lo largo de la ruta de la autopista; las
unidades de control de sensor locales, en las que la información
obtenida por los sensores es digitalizada y procesada; una unidad
de procesamiento central, que está conectada a los sensores mediante
un enlace de alta velocidad (por ejemplo del tipo ATM (Modo de
Transferencia Asíncrono) y a los vehículos mediante la red de
teléfonos GSM o similares; y una consola a bordo para cada
vehículo.
El radar y los sensores IR, que constituyen la
red de sensores mediante la cual la información en cuanto al
tráfico de vehículos se adquiere, tienen las mismas funciones y
generan los mismos tipos de datos, difiriendo solo en sus
diferentes tecnologías subyacentes y diferentes áreas de
cobertura.
La función de cada sensor, común al radar y al
sensor IR, es de hecho detectar y localizar vehículos con gran
exactitud, medir su velocidad, y originar información requerida para
la operación de su unidad de control local.
El procesamiento en tiempo real de toda la
información adquirida por el sensor (de tipo radar o IR), la
filtración de dicha información y la extracción de la información
relacionada con los vehículos presentes en el área de cobertura se
realiza mediante una DSP de alto rendimiento (Unidad de Proceso de
Señales Digitales). Cada unidad comprende también una tarjeta de
comunicaciones que asegura la trasferencia de la comunicación
adquirida por el sensor al ordenador central a través de la red de
transmisión de datos de la autopista, y utiliza un interfaz de
intercambio de datos estándar.
El ordenador central recibe todos los datos
originándose en la red de sensores y los procesa, asegurando el
seguimiento de vehículos entre secciones contiguas de la autopista,
para: proveer su agrupamiento apropiado, generar los mensajes a ser
enviados a los vehículos; proveer al supervisor del sistema, que
trabaja en el centro de control de la autopista, con una "vista
panorámica" de todo el tráfico que está presente en las
secciones cubiertas por los sensores; y toda la información útil
para verificar que el sistema está operando correctamente.
El ordenador central está constituido
esencialmente por un bastidor que contiene una serie de placas de
microprocesador, placas de comunicación requeridas para el
intercambio de datos con los sensores de campo y los vehículos, y
circuitos de interfaz para hacer funcionar el monitor del
supervisor.
La consola montada en el vehículo, caracterizada
por su pequeño tamaño y bajo coste, consiste esencialmente de dos
secciones, una para recibir las señales que llegan desde el
ordenador central y una que asegura su presentación gráfica en un
display pequeño. La consola está constituida por una unidad de
microprocesador de bajo consumo que convierte la cadena de datos
recibida de la red de transmisión de datos inalámbrica, generando
una presentación que está formada por dos partes: la primera es
similar al display de un radar de radio de acción corto y la
segunda hace referencia al display de otra información que es útil
para el conductor.
Las innovaciones que derivan de esta invención
son varias e involucran tanto a los conductores como a los
operadores de carretera.
De hecho: a) para los conductores, ofrece
ventajas innegables en términos de seguridad, puesto que permite
"ver", con antelación considerable, los vehículos localizados
adelante, que con baja visibilidad, típica de la época invernal
(con frecuente posibilidad de niebla, lluvia intensa, granizo,
etcétera) constituyen causas potenciales de impacto y pérdida de
control del vehículo. Con respecto a las últimas generaciones de
dispositivos anticolisión de a bordo, esencialmente basados en
sensores de radar o de láser a bordo, el sistema, además de proveer
una mayor área de cobertura, también permite "ver" los
vehículos que preceden a los más cercanos. De modo acorde es
posible frenar con antelación cuando nos acercamos a la parte
posterior de un atasco o si vehículos estacionados o con
circulación lenta se encuentran más adelante;
b) para los operadores de tráfico, el sistema
permite el seguimiento remoto y en tiempo real de los tramos de
autopista cubiertos por los sensores y por lo tanto permite el
seguimiento continuo del desarrollo del tráfico y el envío
inmediato de vehículos de rescate si se detectan accidentes o
vehículos detenidos debido a fallos. La naturaleza no intrusiva de
los sensores utilizados es una ventaja añadida del sistema. Respecto
a los sensores convencionales, tales como las bobinas de inducción
electromagnéticas ampliamente utilizadas para detectar tráfico de
vehículos, permiten: expandir el área controlada por un único sensor
a 1-2 km, mientras que las bobinas son, como es
bien sabido, sensores "de puntos"; instalarlos sin ninguna
interacción con la superficie de la carretera y por lo tanto sin
ser susceptibles a todos los problemas de instalación y
mantenimiento típicos de las bobinas, que aparecen debido a su
instalación en los carriles de tráfico de la calzada.
La presente invención es por lo tanto muy útil
para los conductores, proveyendo al usuario con información sobre
lo que está ocurriendo en su dirección de viaje con buena precisión
y antelación considerable, para permitirle realizar las maniobras
requeridas con el fin de evitar posibles accidentes.
Las características descritas anteriormente y
otras resultarán aparentes y evidentes a partir de la siguiente
descripción detallada de algunos ejemplos no limitadores de ejemplos
de realización del sistema en las cuatro hojas de dibujos que
acompañan, en los que:
La figura 1 es un diagrama esquemático general
del sistema;
La figura 2 es una vista de perspectiva
esquemática de una instalación con un dispositivo de radar en una
autopista;
La figura 3 es una vista de plano de la figura
2;
La figura 4 es una vista de plano de una
autopista con dos dispositivos de radar con cobertura que se solapa
(redundante);
La figura 5 es una vista de plano de una
autopista con dos dispositivos de radares mutuamente opuestos
instalados en la carretera;
La figura 6 es una vista frontal de una consola
de vehículo equipada para una autopista con tres carriles además de
un carril de emergencia y para información auxiliar adicional;
La figura 7 es una vista de la consola que
muestra el tráfico en la dirección de viaje del usuario.
El sistema para asistir e informar a los
conductores de vehículos viajando en carreteras o autopistas (1) en
primer lugar utiliza, en los tramos más peligrosos de la carretera
y/o en rutas enteras, equipo particular que es fijado (por ejemplo
en postes 2), tales como radares (3) y/o (5) y/o sensores
infrarrojos que están conectados mediante una red de transmisión de
datos al centro de control, que a su vez procesa y transmite al
centro de transmisión de datos inalámbrico con el fin de comunicar a
través de un enlace inalámbrico con la consola montada en el
vehículo (7).
Los sensores pueden ser instalados de varias
formas, según los requisitos técnicos y de aplicación y los
requisitos del terreno. Las instalaciones pueden ser
unidireccionales, bidireccionales (3), o mutuamente opuestas en la
carretera (5). En los últimos dos casos, las áreas de cobertura
pueden solaparse mutua y parcialmente (6) o completamente (6.1) o
estar afectadas por un único sensor (6.2).
La consola (7) muestra, en la parte superior e
inferior (11), en los varios marcos, la información relacionada con
los cruces de salida/acceso, distancia de los peajes, y alarmas
relacionadas con los atascos, accidentes, obras, etcétera. La parte
central de la pantalla muestra los carriles de tráfico (8) de la
autopista y el carril de emergencia, destacando (9) el carril en el
que el vehículo de uno mismo está viajando. La presencia de
vehículos adelante está indicada iluminando los correspondientes
segmentos de distancia, mientras que su color identifica la clase
de velocidad relativa del vehículo de uno mismo respecto de dichos
vehículos. Además, es posible mostrar en la pantalla (10) en varias
escalas el tráfico y las situaciones de emergencia en los varios
carriles.
Claims (12)
1. Un sistema de conducción asistida de
autopistas para conductores, en el que un tramo de carretera o
autopista (1) o la ruta entera está equipada con dispositivos
sensores fijos tales como radares (3, 5) y/o dispositivos
infrarrojos capaces de detectar y transmitir señales representativas
de la detección a través de una red de transmisión de datos a un
ordenador central, donde las señales representativas de la detección
se procesan y transmiten a un centro de trasmisión de datos
inalámbrico y se transfieren por un enlace inalámbrico a una
consola montada en un vehículo (7) de un vehículo viajando en el
tramo de la carretera o autopista o en toda la ruta,
caracterizado por el hecho de que
la consola montada en el vehículo (7) está
adaptada para recibir, en caso de baja visibilidad, parámetros
continuamente actualizados basados en las señales representativas de
la detección y para informar al conductor visual y/o acústicamente
en cuanto a la situación del tráfico delante de su vehículo, en su
carril de viaje y en los carriles adyacentes, los parámetros
incluyendo los vehículos localizados adelante, diferenciándolos en
términos de distancia, carril de viaje y velocidad relativa;
vehículos estacionados o de circulación lenta; acercamientos a
cruces de salida/acceso, estaciones de servicio, restaurantes de
autopista; indicación de obras.
2. Un sistema de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que los dispositivos sensores utilizados a lo largo de un
tramo de carretera o autopista o toda la ruta son del tipo
unidireccional.
3. Un sistema de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que los dispositivos sensores utilizados a lo largo de un
tramo de carretera o autopista o toda la ruta son del tipo
bidireccional.
4. Un dispositivo de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que los dispositivos sensores utilizados a lo largo del
tramo de carretera o autopista o toda la ruta están localizados
mutuamente opuestos en la carretera.
5. Un dispositivo de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que los dispositivos sensores fijos están provistos
utilizando en combinación diversos tipos de radar (3, 5) y/o
sensores infrarrojos.
6. Un sistema de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que las señales procesadas o en bruto de los dispositivos
sensores fijos son transmitidas al ordenador central a través de un
enlace de radio o satélite.
7. Un sistema de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que una red para conectar los dispositivos sensores fijos
entre sí y al ordenador central puede ser del tipo de fibra óptica;
en un cable de teléfono o coaxial; una red de transmisión de datos
inalámbrica; una red de radio; una red de satélites.
8. Un sistema de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que una red para conectar entre el ordenador central y el
centro de transmisión de datos inalámbrico puede ser del tipo de
fibra óptica; en un cable de teléfono o coaxial; una red de
transmisión de datos inalámbrica; una red de radio; una red de
satélites.
9. Un sistema de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que una red para conectar entre el centro de transmisión
de datos inalámbrico y la consola montada en el vehículo (7) puede
ser: una red de teléfono inalámbrico; una red de transmisión de
datos inalámbrica; una red de radio; una red de satélites; una red
de infrarrojos; una red de microondas.
10. Un sistema de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que incluye además indicadores visuales dispuestos a lo
largo de carreteras tales como lámparas, luces destellantes,
semáforos, paneles de mensajes variables y similares, los
indicadores visuales siendo adaptados para recibir señales de
alarma que se utilizan para su activación.
11. Un sistema de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que la información mostrada en la consola montada en el
vehículo (7) está integrada con la información que puede
suministrarse mediante otros dispositivos, tales como por ejemplo un
sistema de navegación GPS; un sistema de almacenamiento
cartográfico; un teléfono móvil; un reproductor de CD; una conexión
a Internet o redes de datos similares; un receptor de radio.
12. Un sistema de conducción asistida de
autopista según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que la consola montada en el vehículo 7 está adaptada para
visualizar la presencia de vehículos adelante iluminando
correspondientes segmentos de distancia, mientras que su color
identifica la clase de velocidad relativa del vehículo de uno mismo
respecto a los vehículos adelante.
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