ES2269748T3 - Procedimiento y mecanismo de activacion automatica de frenada de un vehiculo. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la activación automática de una deceleración de un vehículo para impedir una colisión con otro objeto o la reducción de las consecuencias de una colisión inminente con otro objeto, detectándose los objetos en la trayectoria del vehículo mediante señales de un dispositivo para la emisión y recepción de señales de radar o de LIDAR o de un dispositivo para la recepción de señales de video o una combinación de los mismos, abarcando las variables de movimiento del vehículo, determinándose un potencial de peligro en función de los objetos detectados y de las variables de movimiento y controlando el dispositivo de deceleración del vehículo en función del potencial de peligro determinado, caracterizado porque los medios de deceleración operan en uno de cinco estados, estando los medios de deceleración inactivos en un primer estado, operando los medios de deceleración en un estado de preparación de la frenada en un segundo estado, verificándose en un tercer estado una deceleracióncon un valor de deceleración claramente inferior a la deceleración máxima posible del vehículo, operando en un cuarto estado una deceleración con un valor de deceleración aproximadamente correspondiente a la máxima deceleración posible del vehículo, y verificándose en un quinto estado una deceleración con la que las ruedas delanteras se bloquean y las ruedas traseras permanecen libres de bloqueo.

Description

Procedimiento y mecanismo de activación automática de frenada de un vehículo.
Estado actual de la técnica
En el pasado han aparecido en el mercado múltiples sistemas para el control de distancia y de velocidad, que partiendo de ello amplían la funcionalidad de un Tempomat habitual, donde en el caso del reconocimiento de un vehículo más lento anterior al propio vehículo, conmutan el control de velocidad tras una regulación de la distancia y sigue al vehículo anterior con la misma velocidad. El modo de función fundamental de uno de estos sistemas de regulación de distancia y de la velocidad se describe en el artículo "adaptive cruise control system - aspects and development trends" ("sistemas de control de conducción adaptativa - aspectos y tendencias de desarrollo") de Winner, Witte et al., revista SAE 96 10 10, presentado en el SAE International Congress and Exposition (Congreso y Exposición Internacional SAE), Detroit, 26-29 de Febrero de 1996.
En la DE 195 47 111 se describen un procedimiento y un mecanismo para el control del sistema de frenada de un vehículo, en el que ya antes del comienzo de una regulación del deslizamiento de tracción se aplica presión a los frenos de las ruedas en el caso de que existan las condiciones dadas anteriormente, no procurándose ningún efecto apreciable de frenada en las ruedas motrices.
Gracias a la US 6,085,151, considerado como el estado de la técnica más próximo, se conoce un sistema previsor de reconocimiento de colisión, en el que se mueve un haz estrecho de radiación electromagnética de alta frecuencia u óptica a lo largo de un intervalo de azimut relativamente amplio. La señal recibida se evalúa para obtener la distancia y velocidad de cada uno de los puntos de reflexión. Los objetivos individuales se detectan mediante agrupamiento y rastreo y se evalúan en un sistema de coordenadas cartesianas con ayuda de un filtro Kalman. La peligrosidad del propio vehículo se determina a partir de valores estimados previamente para la distancia, velocidad relativa y tamaño de cada objetivo individual y en función de la peligrosidad específica uno o varios dispositivos de vehículos dirigidos a elevar la seguridad de los ocupantes del vehículo. En un modo de ejecución preferido se radia y recibe una señal de régimen continuo cuantificada, lineal y de frecuencia modulada mediante una antena multibanda, presentando la antena un área azimutal de detección de por lo menos +/- 100º y una amplitud de banda simple de aproximadamente 10º.
Núcleo y ventajas de la invención
El núcleo de la presente invención es indicar un procedimiento y un mecanismo, mediante los cuales pueda verificarse una frenada automática del propio vehículo para impedir una colisión o una reducción de las consecuencias de una colisión inminente con otro objeto.
Esto se resuelve acorde a la invención mediante las características de las reivindicaciones independientes. De las subreivindicaciones se obtienen perfeccionamientos y configuraciones favorables.
Los mecanismos proporcionan preferiblemente señales a un dispositivo de emisión y recepción de señales de radar o de LIDAR o a un dispositivo de recepción de señales de video, que detectan objetos en la trayectoria del vehículo.
También otros sensores, que abarcan el entorno del vehículo, pueden proporcionar preferiblemente señales a este dispositivo. En el contexto de esta invención es precisamente concebible, que para esto recurran mecanismos del vehículo a señales, a partir de las que se puede describir el propio comportamiento en ruta.
Resulta además favorable establecer un potencial de peligro en un dispositivo de determinación del potencial de peligro en función de los objetos detectados, en el que entra, por ejemplo, la probabilidad de una colisión con un objeto detectado por el sensor del entorno del vehículo.
El potencial de peligro se define preferiblemente en varios valores, para poder describir suficientemente la complejidad de la situación esperada. En función del potencial de peligro determinado se pueden preparar ya los dispositivos de frenada del vehículo para la frenada inminente para reducir el tiempo de reacción en caso de activación.
Los dispositivos de frenada se preparan ya preferiblemente para la frenada del vehículo en función del potencial de peligro de tal forma que en el sistema de frenada se desarrolla una presión de frenada, que prellena el sistema de frenada y coloca las pastillas de freno sobre los discos de frenos de forma que no se produzca ninguna frenada apreciable del vehículo. En caso de activación, la presión de frenada puede desarrollarse considerablemente más rápido, originándose una reducción de los tiempos de reacción del efecto de frenada.
Dependiendo del potencial de peligro se implementan preferiblemente otras funciones del vehículo, que elevan la seguridad de los ocupantes del vehículo para el caso de una colisión inevitable. En este caso entran en consideración particularmente funciones, que ponen al tren de potencia del vehículo en una situación en la que ninguna fuerza de accionamiento actúe más sobre las ruedas del vehículo, así como convenientemente, una reducción del número de revoluciones del motor hasta el ralentí o una desactivación del motor mediante la desconexión del dispositivo de ignición y/o ninguna inyección adicional de combustible. Además, debe señalarse que la transmisión de fuerza de accionamiento sobre las ruedas se obtiene mediante una influencia de la transmisión.
Otra función favorable, con la que se puede aumentar la seguridad de los ocupantes es la disposición de los medios de retención de los ocupantes. Los sistemas de retención reversibles, preferiblemente en forma de tensores de los cinturones, pueden obligar a los ocupantes a permanecer en la posición de asiento correcta, de forma que en caso de una colisión inevitable los sistemas irreversibles de retención, preferiblemente en forma de airbags, puedan desarrollar todo su efecto. Además, como función preparatoria puede modificarse el umbral de activación de estos sistemas irreversibles de retención en función de la propia situación de conducción y del movimiento del objeto detectado, de forma que los sistemas de retención se activan en el momento preciso y con una fuerza adaptada a la respectiva situación.
Son también funciones especialmente favorables, que informan a los otros usuarios de la carretera acerca de la colisión inminente, en las que se enciende preferiblemente el dispositivo de luz de emergencia, se activa el claxon o se informa al siguiente vehículo acerca de la colisión inminente mediante una transmisión de radio. Por lo tanto es necesario, que tanto el propio como también los siguientes vehículos estén equipados con un interfaz de comunicaciones inalámbrico apropiado.
Especialmente favorable resulta además que se provea como función, que los datos recibidos antes de la colisión, tanto los sensores del entorno como también los sensores de condiciones de la propia conducción, se almacenen en una memoria no volátil. De este modo puede aclararse posteriormente el desarrollo del accidente aunque también operarse un desarrollo ulterior de algoritmos de activación de la frenada del vehículo.
En el caso de reconocimiento de una situación inevitable de colisión se informa preferiblemente a la dirección de tráfico, una central de llamadas de emergencia o un servicio telemático acerca del paradero momentáneo del vehículo y de la existencia de una situación de colisión, que puede ocurrir preferiblemente mediante un teléfono móvil instalado en el vehículo. De este modo puede ya solicitarse una asistencia lo más rápida posible. Es preferiblemente concebible, que la dirección de tráfico, central de llamadas de emergencia o servicio telemático informado, poco después de la entrada de esta información, rellame al equipo que ha realizado la demanda de ayuda, para asegurarse de la existencia de la colisión precalculada y para preparar una asistencia acertada.
De especial significado es la realización del procedimiento conforme a la invención en forma de elemento de control, que provea de un control adaptativo de distancia y/o de velocidad de un vehículo para un dispositivo de control. En este caso se almacena en el elemento de control un programa ejecutable en un dispositivo de rastreo, particularmente en un microprocesador y es apropiado para la ejecución del procedimiento conforme a la invención. En este caso se realiza por consiguiente la invención mediante un programa almacenado en el elemento de control, de forma que este elemento de control provisto del programa representa la invención del mismo modo que el procedimiento, para cuya ejecución es apropiado el programa. Como elemento de control puede emplearse particularmente un medio eléctrico de almacenamiento, por ejemplo una Read- Only- Memory (memoria de sólo lectura).
Otras características, posibilidades de aplicación y ventajas de la invención, resultan de la siguiente descripción de los ejemplos de ejecución de la invención, que se representan en las figuras del diseño. En este caso, todas las características descritas o representadas forman por sí mismas o en cualquier combinación, la finalidad de la invención, independientemente de su composición en las reivindicaciones o su relación retrospectiva así como independientemente de su formulación y/o representación en la descripción y/o en el diseño.
A continuación, se explican los ejemplos de ejecución de la invención en base a los dibujos. Muestran:
Fig. 1 un diagrama de flujo para la puesta en marcha del procedimiento conforme a la invención y
Fig. 2 un diagrama de bloques de un mecanismo para la puesta en marcha del procedimiento conforme a la invención.
La Fig. 1 presenta un diagrama de flujo del procedimiento conforme a la invención. Este procedimiento se implementa preferiblemente en un microprocesador en forma de un programa ejecutable. El diagrama de flujo es un procedimiento, que tras el comienzo se repite con frecuencia arbitraria y cuando se alcanza el extremo A da un salto atrás de nuevo al principio A. En el paso 1 un sensor del entorno, con el que está equipado el vehículo, lee los datos. Como sensor del entorno entran en consideración preferiblemente un dispositivo de emisión y recepción de señales de radar o de LIDAR o un dispositivo de recepción de señales de video. Los datos leídos describen objetos en el área de detección del sensor y consisten por lo menos en las dimensiones posición relativa del objeto al vehículo, velocidad relativa del objeto y distancia del objeto. Otras dimensiones que puede proporcionar el sensor del entorno, son por ejemplo dimensión horizontal del objeto, dimensión vertical del objeto, geometría del objeto o acabado superficial de la superficie de reflexión. En el paso 2 del diagrama de flujo se leen los datos, que describen el propio movimiento del vehículo. Estos datos proceden de dispositivos de determinación de la propia comportamiento en ruta, relación de viraje, dirección de movimiento del vehículo en relación al eje longitudinal del vehículo (sensor del ángulo de deslizamiento lateral), accionamiento del pedal de freno, accionamiento del acelerador o sensor del ángulo de conducción. En el paso 3 se determina a partir de los datos del sensor del entorno, así como de los datos que caracterizan la propia comportamiento en ruta, un potencial de peligro actual GP. Este potencial de peligro describe la probabilidad de que una colisión con un objeto detectado por el sensor del entorno sea inevitable. En el siguiente paso 4 se comprueba en una decisión, si el potencial actual de peligro GP es mayor que un valor umbral predeterminado SW. Este valor umbral SW representa el umbral de activación del potencial de peligro. Si este no es el caso, es decir, que el potencial de peligrosidad GP es inferior o del mismo tamaño que este umbral de activación del potencial de peligro SW, el diagrama de flujo se ramifica directamente hasta el círculo A y salta de nuevo al principio, desde donde se recorre de nuevo. Si la decisión del paso 4 se contesta con "Sí", es decir, que el potencial actual de peligro GP es mayor que el umbral de activación del potencial de peligro SW, se provoca en el paso 5 que el sistema de frenada se prepare ya para una inminente frenada de emergencia y/o frenada en seco, ya que se tiene que contar con una colisión directa inminente. Esta preparación realizada conforme a la invención mediante un rellenado del sistema de frenos y una creación de una presión de frenada, que se dosifica de forma que las pastillas de freno descansen sobre los discos de frenos y, sin embargo, no aparece aún ningún efecto apreciable de frenada. Con la preparación del sistema de frenada se implementan incluso otras funciones del vehículo para elevar la seguridad de los ocupantes en caso de colisión. Como funciones adicionales del vehículo se pueden citar, que el motor se reduzca hasta el ralentí o se desactive; que la transmisión se conmute en una posición neutral, de forma que no pueda verificarse ninguna transmisión de fuerza; que se activen los sistemas reversibles o de retención de los ocupantes, que estos modifiquen el umbral de activación de los sistemas irreversibles de retención de los ocupantes de forma que correspondan al potencial prevaleciente de peligro; que un sistema de regulación para el control de una intervención del freno y/o del motor para la estabilización del movimiento del vehículo se modifique de forma que se optimice para una fuerte frenada del vehículo, que los demás usuarios de la carretera queden advertidos mediante la activación del dispositivo indicador de la dirección y/o del claxon; que se informe a los siguientes vehículos acerca de la inminente frenada del vehículo mediante una transmisión de radio; que los datos de los objetos detectados en el entorno del vehículo y los datos que caracterizan el propio comportamiento en ruta se almacenen en un dispositivo de memoria no volátil; o que se informe mediante una transmisión de radio a una central de control del tráfico o una central de llamadas de emergencia acerca de la posición del vehículo, que se ha determinado mediante un procedimiento de localización vía satélite; o una combinación de las mismas. En otro paso 6 se pregunta si el potencial de peligro GP es mayor que un umbral de activación AS. Este umbral de activación AS es el valor, que se activa automáticamente en el caso de superación de una frenada del vehículo para impedir una colisión con otro objeto. Si la pregunta del paso 6 se contesta con "No", es decir, que el potencial de peligro GP es menor o igual al valor umbral de activación AS, el diagrama de flujo se ramifica hasta el círculo A y salta de nuevo al principio, desde donde comienza de nuevo. En el paso 6 se indica, que si el potencial de peligro GP es mayor que el valor umbral de activación AS, se lleva a cabo en el paso 7 una activación automática de la frenada de emergencia y/o frenada en seco para la prevención de una colisión. Después del paso 7 el diagrama de flujo llega de nuevo al círculo A, desde donde salta de nuevo al principio y comienza de nuevo. Se debe apuntar además, que el valor umbral de activación AS es mayor que el valor umbral del potencial de peligro SW, ya que las funciones preparatorias de la frenada deberían verificarse incluso antes de la activación de la frenada. Se debe mencionar además, que el valor AS y el valor SW se hallan sin embargo muy próximos uno de otro, pues se deben impedir considerablemente falsas activaciones de las funciones preparatorias del frenada. Sin embargo, en el caso de un rápido aumento del potencial de peligro GP se tiene que permanecer suficiente tiempo entre la superación del valor umbral del potencial de peligro SW y la superación del valor umbral de activación AS, para poder efectuar del modo antes descrito una preparación completa de los frenos antes del comienzo de la frenada. Si se activa uno de los pasos activos 5 ó 7, y en el transcurso ulterior se manifiesta en un desarrollo renovado del ciclo del procedimiento descrito, que las condiciones de activación no existen ya, se puede concebir una desactivación y/o reestablecimiento de estas funciones en distintos modos. Por una parte, es posible que cuando no se cumpla más una condición, se aguarde un tiempo dado anteriormente, en el que no puede aparecer ninguna activación renovada, hasta que se lleve a cabo la desactivación y/o el reestablecimiento. Otra posibilidad es que el potencial de peligro GP deba quedar por debajo de otro valor umbral menor que el valor umbral de activación, para poder efectuar un reestablecimiento y/o desactivación de la función activada.
En la Fig. 2 se muestra un mecanismo para la puesta en marcha del procedimiento antes descrito. El mecanismo 8 de activación y de medidas de preparación de la frenada, así como de la frenada del vehículo, contiene un panel de entrada 9, al que se suministran una o varias señales de entrada 12 a 13 de los mecanismos sensores 10 a 11. Como mecanismos sensores 10 a 11 entran en consideración por una parte un sensor radar, un sensor LIDAR o un videosensor o una combinación de los mismos, así como otros dispositivos, con los que se puede detectar el propio velocidad del vehículo. Aquí se citan, por ejemplo, los dispositivos para la determinación de la propia comportamiento en ruta, relación de viraje, dirección de movimiento del vehículo, accionamiento del pedal de freno, accionamiento del acelerador o un sensor del ángulo de conducción, que se pueden utilizar también en cualquier combinación. Las señales que llegan al panel de entrada 9 se suministran mediante un sistema de transporte de datos 14 de una unidad de evaluación 15. En la unidad de evaluación 15 se verifica el procedimiento de activación de la frenada del vehículo para la prevención de una colisión y para la activación de las funciones de preparación de la detención. Este dispositivo de evaluación 15 proporciona dependiendo del potencial de peligro determinado GP, que se calcula en función de la situación del vehículo y la situación del entorno, señales de salida, que se suministran mediante el sistema de transporte de datos 14 a un panel de salida 16. En un ejemplo de ejecución se trata de dos señales de salida emisibles. Por un lado se trata de una señal de preparación de la frenada, que se emite cuando la decisión en el paso 4 se ha contestado con "Sí", a partir de lo que se activan y/o implantan las funciones descritas de preparación de la frenada. Por otra parte se trata de la señal de activación, que se emite cuando la decisión en el paso 6 se ha contestado con "Sí", a partir de lo que los medios de frenada del vehículo efectúan una operación de frenada. A través del panel de salida 16 se suministran las señales 19 a 20 a los dispositivos 17 a 18, en los que se lleva a cabo un tratamiento ulterior. En el caso de los dispositivos 17 a 18, a los que se suministran las señales de salida 19 a 20, se trata por un lado de un dispositivo de control para la activación del sistema de frenada, que puede efectuar una frenada automática en función de las señales de salida del mecanismo 8. Además, en el caso de los dispositivos 17 a 18 puede tratarse de dispositivos para la puesta en marcha y/o activación de las medidas de preparación de la frenada, en este caso particularmente de un dispositivo de control del motor, que puede reducir el número de revoluciones del motor hasta el ralentí o desactivar el motor, de un dispositivo de control de la transmisión, que puede conmutar la transmisión en una posición neutral, de forma que no se verifique ninguna transmisión de fuerza, de un dispositivo de control del sistema de retención, que puede activar los sistemas reversibles de retención de los ocupantes y que puede modificar los umbrales de activación de los sistemas irreversibles de retención de los ocupantes de forma que estos se ajustan al potencial de peligro prevaleciente. Es también concebible, que en el caso de los dispositivos 17 a 18 se trate de un sistema de regulación para el control de una intervención del freno y/o del motor para la estabilización del movimiento del vehículo, que se modifica de forma que se optimiza para una fuerte frenada del vehículo, de un dispositivo para la activación del dispositivo indicador de la dirección y/o del claxon, de forma que se pueda advertir a los demás usuarios de la carretera, de un dispositivo para la transmisión de radio, que pueda informar a los siguientes vehículos acerca de la inminente frenada del vehículo, de un dispositivo de memoria no volátil, que almacena los datos de los objetos detectados en el entorno del vehículo y los datos que caracterizan el propio comportamiento en ruta, o de un dispositivo para la transmisión de radio, que informa a una central de control del tráfico o una central de llamadas de emergencia acerca de la posición del vehículo, que se ha determinado mediante procedimientos de localización vía satélite.

Claims (7)

1. Procedimiento para la activación automática de una deceleración de un vehículo para impedir una colisión con otro objeto o la reducción de las consecuencias de una colisión inminente con otro objeto, detectándose los objetos en la trayectoria del vehículo mediante señales de un dispositivo para la emisión y recepción de señales de radar o de LIDAR o de un dispositivo para la recepción de señales de video o una combinación de los mismos, abarcando las variables de movimiento del vehículo, determinándose un potencial de peligro en función de los objetos detectados y de las variables de movimiento y controlando el dispositivo de deceleración del vehículo en función del potencial de peligro determinado, caracterizado porque los medios de deceleración operan en uno de cinco estados, estando los medios de deceleración inactivos en un primer estado, operando los medios de deceleración en un estado de preparación de la frenada en un segundo estado, verificándose en un tercer estado una deceleración con un valor de deceleración claramente inferior a la deceleración máxima posible del vehículo, operando en un cuarto estado una deceleración con un valor de deceleración aproximadamente correspondiente a la máxima deceleración posible del vehículo, y verificándose en un quinto estado una deceleración con la que las ruedas delanteras se bloquean y las ruedas traseras permanecen libres de bloqueo.
2. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1, caracterizado porque el estado de preparación de la frenada facilita que se aplique en el sistema de frenada del vehículo una presión de frenada tal que las pastillas de freno descansan sobre los discos de frenos sin que se produzca un apreciable efecto de frenada.
3. Procedimiento acorde a una de las anteriores Reivindicaciones, caracterizado porque se implanta por lo menos una función adicional en función del potencial de peligro.
4. Procedimiento acorde a una de las anteriores Reivindicaciones, caracterizado porque como función adicional se provee,
- que el motor se reduce al ralentí o se desactiva,
- que la transmisión se conmute a una posición neutral, de forma que no pueda verificarse ninguna transmisión de fuerza,
- que se activen los sistemas reversibles de respaldo de los ocupantes,
- que los ejes de activación de los sistemas irreversibles de respaldo de los ocupantes se modifiquen de forma que se correspondan con el potencial de peligro prevaleciente,
- que un sistema de regulación para el control de una intervención del freno y/o del motor para la estabilización del movimiento del vehículo se modifique de forma que se optimice para una fuerte frenada del vehículo,
- que los demás usuarios de la carretera queden advertidos mediante la activación del dispositivo indicador de la dirección y/o del claxon,
- que se informe a los siguientes vehículos acerca de la inminente frenada del vehículo mediante una transmisión de radio;
- que los datos de los objetos detectados en el entorno del vehículo y los datos que caracterizan el propio comportamiento en ruta se almacenen en un dispositivo de memoria no volátil,
- que se informe mediante una transmisión de radio a una central de control del tráfico o una central de llamadas de emergencia acerca de la posición del vehículo, que se ha determinado mediante un procedimiento de localización vía satélite,
o una combinación de los mismos.
5. Mecanismo para la activación automática de una deceleración de un vehículo para impedir una colisión con otro objeto o la reducción de las consecuencias de una colisión inminente con otro objeto, caracterizado porque el mecanismo recibe señales de un dispositivo para la emisión y recepción de señales de radar o de LIDAR o de un dispositivo para la recepción de señales de video, que detectan objetos en la trayectoria del vehículo, porque mediante un dispositivo de determinación del potencial de peligrosidad se calcula un potencial de peligrosidad en función de los objetos detectados y porque se proveen medios para la activación del dispositivo de deceleración del vehículo, que en caso de sobrepasar un valor umbral del potencial de peligrosidad dado anteriormente, inferior al valor umbral de activación de la deceleración, los medios de deceleración del vehículo se pueden desplazar a un estado de preparación de la frenada.
6. Mecanismo acorde a la Reivindicación 5, caracterizado porque se provee por lo menos un medio adicional, que dependiendo del potencial de peligrosidad puede activar otras funciones.
7. Mecanismo acorde a la Reivindicación 5 o 6, caracterizado porque se provee como medio adicional
- un dispositivo de control del motor que pueda reducir el número de revoluciones del motor al ralentí o desactivar el motor,
- un dispositivo de control de la transmisión, que pueda conmutar la transmisión a una posición neutral, de forma que no se verifique ninguna transmisión de fuerza,
- un dispositivo de control del sistema de retención, que pueda activar los sistemas reversibles de retención de los ocupantes
- un dispositivo de control del sistema de retención, que pueda modificar los umbrales de activación de los sistemas irreversibles de retención de los ocupantes de forma que estos se ajusten al potencial de peligro prevaleciente.
- un sistema de regulación para el control de una intervención del freno y/o del motor para la estabilización del movimiento del vehículo, que se modifique de forma que se optimice para una fuerte frenada del vehículo,
- un dispositivo para la activación del dispositivo indicador de la dirección y/o del claxon, de forma que se pueda advertir a los demás usuarios de la carretera,
- un dispositivo para la transmisión de radio, que pueda informar a los siguientes vehículos acerca de la inminente frenada del vehículo,
- un dispositivo de memoria no volátil, que almacene los datos de los objetos detectados en el entorno del vehículo y los datos que caracterizan el propio comportamiento en ruta,
- un dispositivo para la transmisión de radio, que informe a una central de control del tráfico o una central de llamadas de emergencia acerca de la posición del vehículo, determinada mediante procedimientos de localización vía satélite,
o una combinación de los mismos.
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