ES2276384T3 - Dispositivo para determinar la posicion relativa entre vehiculos. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para detectar la posición relativa entre al menos dos vehículos (2a, 2b) adaptado para suministrar en una salida la señal de información asociada a la distancia (Da, b) entre los dos vehículos y al ángulo (f) que forma la dirección (Da; Db) de avance de uno de los dos vehículos con una línea recta que une los dos vehículos (2a, 2b), comprendiendo dicho dispositivo un aparato (5) transceptor de radio configurado para conectarse a una antena (7) de transmisión recepción, estando dicho aparato (5) transceptor de radio adaptado para de manera alternativa: - transmitir una señal que tiene características espectrales fijadas previamente; y - recibir las señales procedentes del otro vehículo; comprendiendo adicionalmente dicho dispositivo una unidad (12) de procesamiento numérica adaptada para procesar las señales captadas por dicha antena para identificar una señal procedente del otro vehículo que se reconoce y se usa para calcular dicha distancia y dicho ángulo, caracterizado porquedicha unidad de procesamiento numérica comprende: - medios (100) de búsqueda diseñados para generar y transmitir una señal de interrogación fijada previamente para iniciar un modo de búsqueda; - medios (110) de espera a la respuesta que se ponen automáticamente en un estado de espera, que esperan una señal de respuesta que identifica la confirmación de que otro vehículo ha recibido la señal de interrogación; en el caso de que no se reciba ninguna respuesta, dichos medios (110) de espera a la respuesta seleccionan medios (128) de espera a la señal que se ponen automáticamente en un estado de espera, que esperan las señales de interrogación procedentes de otros vehículos; seleccionando dichos medios (128) de espera a la señal, en el caso en el que se detecte al menos una señal de interrogación, medios (130) de confirmación que envían una señal que identifica que la recepción se ha producido y dan acceso a un modo de red.
Description
Dispositivo para determinar la posición relativa
entre vehículos.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para determinar la posición relativa entre
vehículos.
Tal como se conoce, los dispositivos para
determinar la posición relativa entre vehículos se han propuesto
para suministrar, para un par de vehículos cercanos, la posición
relativa en cuanto a la distancia existente entre los dos vehículos
y en cuanto al ángulo formado entre la línea recta que une los
vehículos y una dirección de avance del vehículo.
Dichos dispositivos conocidos usan tecnologías
de tipo radar o localización por satélite.
El uso del radar para aplicaciones en el campo
automovilístico implica altos costes y un rendimiento que no
siempre es adecuado. En su lugar, la localización por satélite no
consigue, a menos que se utilicen sistemas GPS de coste elevado, la
precisión necesaria para las aplicaciones que tienen el propósito de
determinar la posición relativa entre vehículos.
La solicitud de patente de los Estados Unidos US
2005/0009275 describe un dispositivo para detectar la posición
relativa entre dos vehículos.
El propósito de la presente invención es
proporcionar un dispositivo para determinar la posición relativa
entre vehículos que será extremadamente sencillo y no conllevará
tecnologías complejas para su producción.
El propósito anterior se consigue por la
presente invención según las reivindicaciones adjuntas.
Ahora se ilustrará la invención con referencia
particular a la lámina adjunta de dibujos, que ilustran un ejemplo
preferido no limitativo de la realización de la misma y en los
que:
la figura 1 es una ilustración esquemática de un
dispositivo para determinar la posición entre vehículos, en
particular automóviles, obtenido según la presente invención; y
las figuras 2 y 3 ilustran etapas del método de
la presente invención correspondientes al cálculo de la posición
relativa entre dos vehículos.
Un dispositivo para detectar la posición
relativa entre vehículos, obtenido según la invención se indica de
manera global mediante un 1 en la figura 1.
El dispositivo 1 está diseñado para detectar al
menos la posición relativa entre al menos un primer vehículo 2a
(por ejemplo, un automóvil) y un segundo vehículo 2b (por ejemplo,
otro automóvil) que se desplazan siguiendo direcciones instantáneas
definidas por los vectores Da y Db.
La posición relativa se identifica a través de
la distancia Da, b (valor absoluto, cantidad escalar) que existe
entre los dos vehículos 2a y 2b y el ángulo \varphi que forma una
dirección de avance (por ejemplo la dirección Da) con la línea
recta que une los dos vehículos 2a y 2b.
Cada vehículo 2a y 2b está dotado de un aparato
5 transceptor de radio que comunica con una antena 7 de transmisión
recepción y está convenientemente (pero no exclusivamente) dispuesto
sobre una parte superior del vehículo (techo), por ejemplo, una
parte de techo externa del vehículo.
Convenientemente pero no exclusivamente, la
antena 7 de transmisión recepción está formada por una red de
antenas 10 dispuestas en un trayecto C circular.
La distancia entre una antena 10 y aquella
adyacente a la misma es menor que la longitud de onda de la señal
recibida/transmitida mediante la antena 7 direccional.
El número de antenas 10 que forman la antena 7
depende de la frecuencia utilizada. Por ejemplo, al usar una
frecuencia de transmisión/recepción en la banda de
5795-5815 MHz, dedicada a RTTT (telemática de
tráfico y transporte por carretera, Road Transport and Traffic
Telematics) el número de antenas 10 es aproximadamente treinta.
Obviamente el número de antenas 10 utilizadas también es una función
de la precisión que se pretende conseguir en la determinación de la
posición relativa.
Según la presente invención, el aparato 5
transceptor de radio está diseñado para realizar de manera
alternativa:
- etapas de transmisión de una señal conocida
que tiene unas características espectrales determinadas, es decir,
una potencia Pt transmitida conocida (por ejemplo, 2 W), una
frecuencia fq determinada, y una modalidad de modulación digital
fijada previamente (por ejemplo, FSK, GFSK, etc.); y
- etapas de identificación y recepción de la
señal conocida procedente de otro vehículo.
De manera conveniente, cada antena 10 comunica,
en el ejemplo ilustrado, con una unidad 12 de procesamiento
numérica (ilustrada esquemáticamente) a través de un mezclador 13 y
un dispositivo 14 conversor analógico a digital que están
dispuestos en serie.
El mezclador 13 comunica adicionalmente con un
sintetizador 15.
Durante las etapas de identificación y
recepción, la señal captada por cada antena 10 se suministra en su
lugar, en un formato digital, a la unidad 12 de procesamiento
numérica que ejecuta las operaciones siguientes:
a) trata el protocolo de transmisión digital que
comunica con los demás dispositivos que tratan la etapa de búsqueda
de otros dispositivos, el turno para la transmisión, etc. y
b) procesa las señales para la identificación de
la posición relativa de los demás vehículos a través de:
- la medición de la potencia Pr recibida de la
señal seleccionada para identificar la distancia Da, b de la fuente
que ha generado dicha señal y por tanto, la distancia entre los dos
vehículos, la distancia Da, b se obtiene fácilmente mediante
algoritmos (de tipo conocido) que se aprovechan de las leyes de
propagación; y
- el procesamiento de la señal seleccionada
procedente de cada antena 10 de la red utilizando un algoritmo de
radiogonometría (de tipo conocido) que, aprovechándose de las
técnicas de batimiento y ponderación, suministra la indicación en
el ángulo
\varphi.
\varphi.
Por lo que respecta al funcionamiento indicado
anteriormente mediante b) se señala cómo, aunque las bandas de
frecuencia en la transmisión/recepción tendrían que ser
preferiblemente libres, no puede descartarse la posibilidad de que
las señales que no pertenecen al sistema se reconozcan como señales
que pueden seleccionarse y por tanto como procedentes de otros
vehículos.
Para el propósito anterior, todo el
procedimiento se gestiona a través de un protocolo digital que trata
la comunicación entre los vehículos. Dicho protocolo tiene el
propósito de hacer que los diversos dispositivos (que transmiten
todos según el mismo protocolo/codificación) se reconozcan unos a
otros, de hacer que los dispositivos que se reconocen unos a otros
formen una red inalámbrica, de tratar la entrada a y la salida de
dicha red, de tratar el turno para la comunicación, etc.
Cuando solamente está presente un dispositivo en
una zona determinada, éste permanece en el modo de búsqueda, es
decir, un modo en el que transmite y espera para la recepción de
cadenas digitales codificadas según el protocolo en cuestión para
reconocer a otro dispositivo que ha entrado en el radio de acción de
la transmisión.
Una vez que están presentes al menos dos
dispositivos en el radio de acción de la transmisión, éstos llegan
a formar una red inalámbrica en la que cada dispositivo transmite
por turnos mientras que todos los demás dispositivos reciben (red
de tipo "red en anillo"("token ring")).
Dichas operaciones de búsqueda se ilustran
esquemáticamente en la figura 2.
En particular, está previsto un primer bloque
100 en el que se transmite una señal de búsqueda fijada previamente
para identificar el inicio de un modo de búsqueda.
Al bloque 100 le sigue un bloque 110 en el que
el dispositivo se pone automáticamente en un modo de espera,
esperando una señal de respuesta que identifique la confirmación de
que la señal de búsqueda ha sido recibida por la unidad 12 numérica
de otro vehículo; en el caso de confirmación (la señal de búsqueda
irradiada se ha recibido por otro vehículo que ha contestado), al
bloque 110 le sigue un bloque 120; por el contrario (ninguna señal
de respuesta recibida), al bloque 110 le sigue un bloque 128 en el
que el dispositivo se pone automáticamente en un modo de espera,
esperando señales de búsqueda procedentes de otros vehículos. Si
dichas señales de búsqueda no se detectasen dentro de un intervalo
de tiempo fijado previamente, al bloque 128 le sigue el bloque 100;
en el caso en el que se detecta al menos una señal de búsqueda, al
bloque 128 le sigue un bloque 130, en el que se envía una señal que
identifica que se ha producido la recepción (búsqueda finalizada con
éxito); a continuación se produce un paso a un modo de red
(descrito en la figura 3).
En el bloque 120 se realiza una comprobación
para verificar si la señal de respuesta recibida identifica un modo
de red utilizado por la unidad 12 de procesamiento numérica que ha
transmitido la señal de respuesta; si es así, al bloque 120 le
sigue el bloque 140 que fija la unidad 12 numérica en el modo de
red; de lo contrario, al bloque 120 le sigue un bloque 150 en el
que se envía una señal que solicita el cambio de estado para pedir
al vehículo que ha contestado que pase al modo de red.
La figura 3 ilustra las operaciones realizadas
en el modo de red.
Dichas operaciones comprenden un bloque 200
inicial en el que la unidad 12 de procesamiento electrónico a bordo
del vehículo comprueba si ha llegado su propio turno para la
transmisión.
Si no ha llegado, al bloque 200 le sigue un
bloque 210 en el que el dispositivo se pone automáticamente en un
modo de espera, esperando señales procedentes de otros dispositivos
que pertenecen a la red indicando que se ha producido la recepción;
si se ha recibido una señal que indica que se ha producido la
recepción (salida SI bloque 210), al bloque 210 le siguen los
bloques 220, 230 y 240, en los que se llevan a cabo las siguientes
operaciones, respectivamente:
- identificación del dispositivo que está
transmitiendo a través del reconocimiento de un código numérico de
identificación del mismo;
- recepción de la señal a una potencia conocida
y uso de dicha potencia para calcular la distancia; y
- procesamiento trigonométrico de la señal a una
potencia conocida para determinar la posición relativa entre los
vehículos.
Desde el bloque 240 el control vuelve
adicionalmente al bloque 200.
En el caso en el que en el bloque 210 no se
detectara la recepción de señales que indiquen que se ha producido
la recepción en un intervalo de tiempo fijado previamente (bloque
210a - salida SI) vuelve a seleccionarse el modo de búsqueda
(bloque 100). Al bloque 210a le sigue entonces el bloque 100.
En el caso en el que, en su lugar, en el bloque
200 la unidad 12 de procesamiento electrónico detecte que ha
llegado su propio turno para la transmisión, al bloque 200, en
ausencia de otras señales que identifican una búsqueda (bloque 200a
- salida NO) le siguen los bloques 250, 260 y 270 en los que se
llevan a cabo las siguientes operaciones, respectivamente:
- transmisión de una señal que contiene el
código numérico de identificación;
- transmisión de la señal a la potencia conocida
que utilizarán los demás vehículos para calcular la distancia;
- transferencia del turno de transmisión a otro
vehículo; para dicho propósito al bloque 270 le sigue el bloque
200.
Si en el bloque 200a se detectara la presencia
de otras señales que identifican una búsqueda, entonces al bloque
200a le sigue un bloque 280 que provoca la transmisión de una señal
que confirma la recepción al dispositivo en el modo de búsqueda de
tal manera que este último pueda acceder a la red. Al bloque 280 le
sigue entonces el bloque 250.
De esta manera durante el turno de transmisión,
se transmite en primer lugar una señal que identifica el dispositivo
de transmisión (que contiene su "código de identificación",
bloque 250), y después se transmite (bloque 260) una señal útil a
los demás dispositivos para identificar la posición del dispositivo
de transmisión.
Los dispositivos de recepción utilizan las
técnicas citadas anteriormente para determinar la posición del
dispositivo de transmisión y para almacenarla y después
suministrarla a la interfaz de usuario.
El "código" de cada dispositivo que es útil
para diferenciarlo y distinguirlo de los demás, es un código de
fábrica que se asigna en el momento del montaje.
La entrada a y salida de la red formada de esta
manera se produce dictada por el algoritmo.
Por tanto están disponibles dos etapas
distintas:
- una etapa de búsqueda (figura 2) cuando un
dispositivo no encuentra otros dispositivos en su radio de acción
(la potencia de la señal transmitida por ello o por los otros
dispositivos no es suficiente para cubrir la distancia que los
separa; 2 W corresponde aproximadamente a 5 km); y
- una etapa de comunicación con los demás
dispositivos (figura 3) cuando al menos dos dispositivos están
dentro del radio de acción; en este punto, la transmisión se
produce por turnos tal como se ilustró anteriormente.
La unidad 12 numérica comunica con un
dispositivo 20 de visualización para suministrar al conductor del
vehículo la información sobre la distancia Da, b de los vehículos
adyacentes y sobre la posición \varphi de dichos vehículos; de
manera conveniente, dicha información puede suministrarse a través
de una interfaz gráfica. También podría suministrarse información
auxiliar al conductor, tal como: la velocidad de los vehículos
adyacentes, señales de aviso en el caso de deceleraciones bruscas,
etc.
Por ejemplo, para el propósito anterior, la
unidad numérica puede procesar el tiempo que tarda un vehículo en
pasar de una posición a otra y calcular entonces la velocidad y
aceleración de dicho vehícu-
lo.
lo.
De esta manera es posible entender si un
vehículo que está enfrente de otro y que avanza en la misma
dirección está sufriendo deceleraciones bruscas y por tanto está
causando situaciones de peligro.
De manera similar, puede identificarse también
un vehículo que avanza a lo largo del trayecto de otro vehículo,
etc.
Todas las situaciones de peligro anteriores
pueden almacenarse en la unidad numérica y, al producirse una de
dichas situaciones, puede emitirse una señal de alarma al usuario
(conductor).
Claims (6)
1. Dispositivo para detectar la posición
relativa entre al menos dos vehículos (2a, 2b) adaptado para
suministrar en una salida la señal de información asociada a la
distancia (Da, b) entre los dos vehículos y al ángulo (\varphi)
que forma la dirección (Da; Db) de avance de uno de los dos
vehículos con una línea recta que une los dos vehículos (2a, 2b),
comprendiendo dicho dispositivo un aparato (5) transceptor de radio
configurado para conectarse a una antena (7) de transmisión
recepción, estando dicho aparato (5) transceptor de radio adaptado
para de manera alterna-
tiva:
tiva:
- transmitir una señal que tiene características
espectrales fijadas previamente; y
- recibir las señales procedentes del otro
vehículo; comprendiendo adicionalmente dicho dispositivo una unidad
(12) de procesamiento numérica adaptada para procesar las señales
captadas por dicha antena para identificar una señal procedente del
otro vehículo que se reconoce y se usa para calcular dicha distancia
y dicho ángulo, caracterizado porque dicha unidad de
procesamiento numérica comprende:
- medios (100) de búsqueda diseñados para
generar y transmitir una señal de interrogación fijada previamente
para iniciar un modo de búsqueda;
- medios (110) de espera a la respuesta que se
ponen automáticamente en un estado de espera, que esperan una señal
de respuesta que identifica la confirmación de que otro vehículo ha
recibido la señal de interrogación; en el caso de que no se reciba
ninguna respuesta, dichos medios (110) de espera a la respuesta
seleccionan medios (128) de espera a la señal que se ponen
automáticamente en un estado de espera, que esperan las señales de
interrogación procedentes de otros vehículos; seleccionando dichos
medios (128) de espera a la señal, en el caso en el que se detecte
al menos una señal de interrogación, medios (130) de confirmación
que envían una señal que identifica que la recepción se ha
producido y dan acceso a un modo de red.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que dicha unidad (12) de procesamiento numérica lleva a cabo las
siguientes operaciones:
- selecciona de entre las diversas señales
recibidas, la señal útil que tiene el espectro fijado previamente y
por tanto reconocido como generado por otro vehículo que funciona
con el mismo sistema;
- mide la potencia (Pr) recibida de la señal
seleccionada para identificar dicha distancia (Da, b) de la fuente
que ha generado dicha señal y en consecuencia la distancia entre los
dos vehículos; y
- procesa las señales seleccionadas procedentes
de cada antena 10, suministrándolas a un algoritmo de
radiogonometría que suministra la indicación en dicho ángulo
(\varphi).
3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el
que dicha antena de transmisión recepción se forma mediante una red
de antenas (10).
4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el
que dicha antena de transmisión recepción se forma mediante una red
de antenas (10) dispuestas en un trayecto circular.
5. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que están previstos: medios (120) de control que se seleccionan
mediante dichos medios (110) de espera a la respuesta en el caso en
el que se haya recibido una respuesta; verificando dichos medios
(120) de control si la señal de respuesta recibida identifica un
modo de red que está utilizándose; si es así se seleccionan medios
(140) de cambio de estado que emiten un comando para una transición
a dicho modo de red; en el caso contrario, se seleccionan medios
(150) de petición de cambio de estado que envían un mensaje de
petición de cambio de estado para pedir al vehículo que ha
respondido que pase al modo de red.
6. Dispositivo según la reivindicación 1 o la
reivindicación 5, en el que los medios que proporcionan dicho modo
de red comprenden:
- medios (200) de toma de decisiones, en los que
se establecen los turnos para la transmisión; si no se identifica
un turno para la transmisión se seleccionan medios diseñados para
llevar a cabo las siguientes operaciones:
- identificar la unidad (12) numérica que
transmite a través del reconocimiento de un código numérico de la
misma que identifica el vehículo;
- recibir la señal a una potencia conocida y uso
de dicha señal para calcular la distancia;
- procesar la señal trigonométricamente a una
potencia conocida para determinar la posición relativa entre los
vehículos; si se identifica un turno de transmisión, se seleccionan
medios diseñados para llevar a cabo las siguientes operaciones:
- transmitir una señal que contiene el código
numérico que identifica el vehículo;
- transmitir la señal a una potencia conocida
que utilizarán los otros vehículos para calcular la distancia;
y
- transferir el turno para la transmisión a una
unidad (12) numérica de otro vehículo.
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