ES2270621T3 - Sistema para evitar la colision de vehiculos en condiciones de visibilidad reducida. - Google Patents

Abstract

Sistema para a evitar la colisión de un vehículo terrestre (10) en una carretera delimitada por arcenes, en unas condiciones de visibilidad reducida, comprendiendo dicho sistema un sistema pasivo de detección instalado en dicho vehículo (10) y basado en sensores ¿inteligentes¿ (1 y 1¿) que funcionan en el espectro infrarrojo, caracterizado porque dichos sensores ¿inteligentes¿ (1 y 1¿) realizan mediciones diferenciales de la temperatura de los arcenes y la distribución térmica en la carretera delimitada por dichos arcenes de modo que se detecta la presencia de un posible obstáculo en la calzada y se emite una señal de alarma.

Description

Sistema para evitar la colisión de vehículos en condiciones de visibilidad reducida.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema para evitar la colisión de vehículos de cualquier tipo en condiciones de visibilidad reducida.

La invención puede clasificarse en el campo técnico de las señalizaciones para sistemas de control de tráfico y en el campo de aplicación de la seguridad vial en condiciones de visibilidad reducida o en presencia de obstáculos peligrosos.

Técnicas anteriores

En el estado actual de la técnica, el problema de la visibilidad reducida, provocado principalmente por la niebla espesa, ha sido objeto de diversas propuestas de solución, más o menos eficaces en función de la tecnología escogida.

En particular, las soluciones propuestas hasta el momento pueden clasificarse en dos grupos principales:

1.

un grupo que comprende los sistemas instalados a bordo de los vehículos; y

2.

otro grupo que comprende los sistemas de control externo que pueden alertar o incluso guiar automáticamente los vehículos en la carretera, lo que recientemente ha llevado a proponer la automatización sobre plataformas móviles dirigidas que desplazan los vehículos de la carretera sobre cintas transportadoras.

El primer grupo, que proporciona una conducción asistida por medio de sistemas a bordo, puede dividirse en dos subgrupos, uno de los cuales se basa en tecnologías activas y el otro se basa en tecnologías pasivas.

El subgrupo basado en tecnologías pasivas utiliza la visión infrarroja, es decir, visores térmicos que permiten una mayor visibilidad en condiciones complicadas, tales como una niebla no muy espesa, gracias a una mayor penetración de la radiación infrarroja en comparación con la del espectro visible. Dichos dispositivos presentan una relación eficacia/costo baja, debido al costo muy elevado de los visores térmicos de imágenes, que pueden proporcionar una imagen con una resolución elevada, pero que presentan un precio equivalente al de un automóvil pequeño - mediano.

El subgrupo basado en tecnologías activas comprende esencialmente las tecnologías electroópticas, que consisten en sistemas que emiten impulsos cortos de láser en el espectro infrarrojo que actúan como radar óptico, en los que la señal generada y retrodispersada por parte del objetivo se detecta mediante un sensor que determina su forma y el instante de llegada, y a continuación determina la velocidad y la distancia del objetivo. Dichas tecnologías se utilizan de dos modos;

(a)

técnicas activas con impulsos de láser en la zona inicial del espectro infrarrojo, que no permiten largas distancias de detección en el caso de una niebla muy espesa y que además experimentan interferencias en el radar cuando el vehículo equipado con dicha aplicación se cruza con otros vehículos equipados con el mismo sistema de alarma activo;

(b)

técnicas basadas en la utilización de sistemas pequeños de radar instalados a bordo del vehículo. Dichos sistemas de radar emiten un impulso usualmente a una frecuencia muy elevada (aproximadamente 60 - 90 GHz), que impacta con los obstáculos y se detecta como señal de retrodispersión, y por lo tanto detecta la presencia de un obstáculo y determina su distancia. Los inconvenientes de dicha solución son tanto la dificultad de instalación del equipo con un rendimiento elevado y unos costos reducido como el hecho de que dicho instrumento, si se instala en cada vehículo, crearía una saturación de la zona por la que pasan los vehículos generando señales electromagnéticas de densidad muy elevadas, principalmente los vehículos desplazándose en el mismo sentido y en el sentido opuesto con respecto al vehículo considerado. Dichos vehículos no crearían únicamente problemas de incompatibilidad sino que provocarían también grandes interferencias en los detectores y en los receptores instalados a bordo de cada vehículo considerado, originando problemas de discriminación entre las señales de alarma reales y las falsas.

En el documento EP-0 436 213 se da a conocer un sistema de detección de obstáculos. El sistema es un sistema de detección de obstáculos de pasividad máxima que realiza una utilización selectiva de un sensor activo.

Descripción de la invención

La invención descrita en la presente memoria puede superar las limitaciones habituales de las técnicas descritas anteriormente y consiste esencialmente en un sistema cooperativo entre carretera y vehículo para la detección de obstáculos, que se puede instalar con unos costos reducidos y una eficacia muy elevada en ambos lados de la autopista.

Dicho sistema comprende un sensor pasivo simple de rayos infrarrojos con unos pocos elementos detectores (aproximadamente cien), de un tamaño menor en tres órdenes de magnitud que las cámaras térmicas así como en el número de píxeles, que en la actualidad, gracias a la tecnología de microbolómetros que funcionan a temperatura ambiente, se ha podido hacer frente a los costos y por lo tanto puede ser apto para cualquier tipo de vehículos, especialmente para los automóviles.

Dicho sensor no proporciona una imagen (que podría distraer la atención del conductor); proporciona una señal de alarma que indica la presencia de un obstáculo en la carretera. Ello resulta posible debido a que dicho sensor realiza una medición diferencial de la temperatura de los arcenes (que en el caso de una autopista resultan claramente distinguibles, gracias a las vallas de seguridad metálicas que obviamente presentan una temperatura menor en comparación con la temperatura de cualquier obstáculo posible) y la distribución térmica de la carretera delimitada por los márgenes. La presencia de un obstáculo posible en la carretera se detecta por lo tanto mediante la radiación térmica emitida por un objeto más cálido en la carretera.

Dicho mecanismo ofrece la ventaja de una capacidad muy elevada para discriminar los objetos detectados por el sensor. En particular, los vehículos que se desplazan hacia delante resultan fácilmente distinguibles debido a las temperaturas elevadas de sus tubos de escape. El sensor detecta por lo tanto algunas señales que difieren de las señales emitidas por las otras zonas más frías de la carretera.

El presente sistema comprende no únicamente el sensor instalado en el vehículo, sino también pequeños emisores de rayos infrarrojos instalados en las vallas de seguridad, exactamente en el mismo lugar donde actualmente se disponen los reflectores. Dichos emisores son esencialmente elementos que se calientan con un costo muy reducido, que se conectan directamente a la corriente eléctrica (por ejemplo, CA de 220 V, 50 Hz). Dichos emisores se pueden detectar directa y sincrónicamente por el sensor instalado a bordo del vehículo. Para dicho propósito se instalan en el vehículo dos receptores pequeños, del mismo tipo que el sensor descrito anteriormente, en el interior de los faros del propio vehículo. Dichos receptores, diseñados del modo adecuado, constituyen la antena de enfoque del vehículo en el espectro infrarrojo.

La invención que se describe en la presente memoria hace posible detectar fuentes electromagnéticas que se detectan fácilmente por parte de los receptores de a bordo y que presentan una intensidad de señal varias veces superior a la intensidad de la señal de fondo. Ello ocurre debido a que dichas fuentes se detectan en el espectro infrarrojo de un modo modulado, incluso si la emisión de los emisores individuales es relativamente pequeña (inferior a unos pocos vatios).

Además, la presente invención proporciona un sistema de red que funciona a lo largo de la carretera entera. Con este propósito, los receptores se instalan también en cada sitio de transmisión, controlando cada receptor varios (por ejemplo, tres) transmisores correspondientes dispuestos en el otro lado de la carretera, y detectando, si resulta necesario, la presencia de cada obstáculo que se encuentra entre cada receptor individual y el correspondiente transmisor. Dicha detección de los obstáculos en la carretera se presenta mediante una señal acústica y luminosa, que puede ser recibida por todos los vehículos presentes en el radio de acción de la señal, incluso por aquéllos que no poseen un sistema de alarma de infrarrojos instalado a bordo. Los conductores de dichos vehículos pueden de este modo disminuir su velocidad y evitar la colisión.

El sistema descrito en la presente memoria es completamente nuevo, en comparación con los que se encuentran disponibles con la tecnología actual, ya que comprende:

\bullet

un sistema a bordo que presenta un grado de complejidad muy bajo pero un nivel de especialización muy elevado (hay pocos sensores, aproximadamente cien, en comparación con los más de cien mil de un generador de imágenes térmico, con el consiguiente descenso en términos de costos, y el incremento en términos de sensibilidad, ya que los sensores de la invención descritos en la presente memoria funcionan automáticamente como detectores de una diferencia de temperatura y por lo tanto presentan una capacidad de discriminación superior en comparación con una imagen difusa y no muy bien definida, que puede obtenerse también con los rayos infrarrojos incluso en el caso de niebla);

\bullet

un sistema en la carretera que coopera con el sistema de a bordo comentado anteriormente, que es un elemento decisivo en la capacidad muy elevada de detección de obstáculos y en la posibilidad muy reducida de originar una falsa señal de alarma; dicho sistema en la carretera funciona con una estructura de transmisores y receptores distribuidos a lo largo de la red entera, que presenta una capacidad independiente para detectar la presencia de obstáculos y por lo tanto de emitir una señal local de alarma.

El resultado es una capacidad notable de conducción, disponible en la actualidad en los aeropuertos, pero con la ventaja de utilizar transmisores que, debido a que funcionan en el espectro infrarrojo y no en el visible, presentan un grado superior de penetración en la niebla, y que se pueden también modular y por lo tanto regular, con la consiguiente gran ventaja en términos de relación señal/ruido en comparación con las señales de tipo continuo.

A continuación se describe la invención haciendo referencia a las figuras adjuntas, a fin de ilustrar la configuración preferida actualmente por parte del inventor. Sin embargo, la presente invención puede realizarse también de distintos modos, sin modificar sus conceptos básicos. Lista de figuras:

La Figura 1 ilustra dos sensores inteligentes 1 y 1' y un telémetro 20 instalado en un vehículo 10, del que se representa únicamente su parte anterior. La figura ilustra también los transmisores 2, 2', 2'', ... y los receptores 3, 3', 3'', ... instalados en el arcén izquierdo de la carretera 12 y los transmisores correspondientes 2_{bis}, 2'_{bis}, 2''b_{bis}, ... y los receptores 3_{bis}, 3'_{bis}, 3''_{bis}, ... instalados en el arcén derecho de la carretera. La misma figura ilustra también un obstáculo 11 que puede encontrarse presente en la carretera.

La Figura 2 ilustra en particular la parte anterior del vehículo 10 y los sitios en los que se instalan los dos sensores inteligentes 1 y 1' y el telémetro 20.

La Figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra el procesamiento de las dos señales 1_{1} y 1_{1}', recibidas respectivamente por el sensor 1 y el sensor 1', desde el instante de su recepción hasta el instante en el que se emite una señal de alarma en el caso de que se encuentren presentes obstáculos en la carretera.

La Figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra el procesamiento de las dos señales infrarrojas emitidas por los transmisores 2, 2', 2'', ...; 2_{bis}, 2'_{bis}, 2''_{bis}, ... instalados en las vallas de seguridad de los dos arcenes y de las señales infrarrojas emitidas de un modo natural por cualquier otro objeto que pueda encontrarse presente en la zona.

Se ha de tener presente que la invención descrita en la presente memoria puede funcionar, pero con un nivel de rendimiento inferior, utilizando únicamente el equipo instalado en el vehículo, sin los transmisores 2, 2', 2'', ...; 2_{bis}, 2'_{bis}, 2''_{bis}, ... y los receptores 3, 3', 3'', ...; 3_{bis}, 3'_{bis}, 3''_{bis}, ... instalados en los arcenes.

El modo de funcionamiento de la presente invención se describe claramente en la parte descriptiva de la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas ilustran otras características útiles de la presente invención.

Claims (3)

1. Sistema para a evitar la colisión de un vehículo terrestre (10) en una carretera delimitada por arcenes, en unas condiciones de visibilidad reducida, comprendiendo dicho sistema un sistema pasivo de detección instalado en dicho vehículo (10) y basado en sensores "inteligentes" (1 y 1') que funcionan en el espectro infrarrojo, caracterizado porque dichos sensores "inteligentes" (1 y 1') realizan mediciones diferenciales de la temperatura de los arcenes y la distribución térmica en la carretera delimitada por dichos arcenes de modo que se detecta la presencia de un posible obstáculo en la calzada y se emite una señal de alarma.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende también un sistema activo, que coopera con dicho sistema pasivo y se basa en una pluralidad de transmisores (2, 2', 2'', ...; 2_{bis}, 2'_{bis}, 2''_{bis}, ...) y receptores (3, 3', 3'', ...; 3_{bis}, 3'_{bis}, 3''_{bis}, ...) que funcionan también en el espectro infrarrojo y se instalan en los arcenes en los lugares utilizados en la actualidad por los reflectores, emitiendo dicho sistema activo, mediante dichos transmisores (2, 2', 2'', ...;
2_{bis}, 2'_{bis}, 2''_{bis}, ...) señales infrarrojas que son recibidas por dichos sensores (1 y 1'), proporcionando de este modo al conductor del vehículo la información que definen los márgenes de la carretera, y mediante dichos receptores (3, 3', 3'', ...; 3_{bis}, 3'_{bis}, 3''_{bis}, ...) proporcionando de este modo una señal de alarma acústica y/o visual en el caso de que un obstáculo cualquiera (11) se encuentre presente entre dichos receptores y los transmisores correspondientes instalados en el lado opuesto de la carretera.

3. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dichos sensores (1 y 1') en el caso de que perciban una señal de alarma, pueden activar un telémetro activo (20), de tipo radar o de tipo telémetro láser, que se instala en dicho vehículo (10), para obtener la confirmación de la señal de alarma recibida y para obtener también la medición de la distancia entre el objeto detectado (11) y el vehículo (10).