ES2310696T3 - Sistema de asistencia al conductor. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para asistir a un conductor de un vehículo automóvil, en el que se deriva una predicción (8) de la situación actual del entorno de un vehículo automóvil a partir de informaciones captadas sobre el ambiente exterior del vehículo automóvil, caracterizado porque se hace una predicción (12) de la reacción del conductor y se combinan una con otra la predicción (12) de la reacción del conductor y la predicción de situación (8) para llegar a una decisión (14) sobre contramedidas (15), poniéndose en marcha como contramedida una superación de la holgura de levantamiento del freno y otros tiempos muertos y/o efectuándose un aviso al conductor que consiste en la inducción de una presión de frenado y/o una modulación de la fuerza de frenado.
Description
Sistema de asistencia al conductor.
La invención concierne a un sistema de
asistencia al conductor que ayuda al conductor de un vehículo
automóvil al conducir dicho vehículo o que incluso asume el control
del vehículo en situaciones críticas en las que es fácil de
reconocer que una actuación del conductor ya no puede impedir la
situación dada, por ejemplo una colisión, a fin de minimizar así
las consecuencias de la colisión, según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Se conocen sistemas para vehículos que ayudan al
conductor en situaciones críticas de tal manera que se impida en lo
posible un accidente inminente mediante un frenado óptimo o al menos
se reduzca a un mínimo la velocidad de impacto en el punto de
colisión. Un sistema de frenado automático de esta clase se
encuentra en uso en muchos vehículos bajo la designación general
ABS. La función básica del ABS consiste en evitar un bloqueo de las
ruedas durante un frenado de emergencia a fin de poder conservar la
capacidad de conducción del vehículo incluso en el caso de un
frenado completo. El conductor tiene así la posibilidad de esquivar
el punto de colisión incluso en caso de un frenado completo y
evitar con ello una colisión, siempre que no se trate de una
situación de accidente inevitable en la que, por motivos físicos de
la circulación, ya no sea en absoluto posible evadirse.
Asimismo, se conocen sistemas que pretenden
impedir una colisión del vehículo con un obstáculo mediante una
aceleración o deceleración deliberada y/o mediante una maniobra de
evasión. Tales sistemas, denominados abreviadamente CAS (Collision
Avoidance Systems = Sistemas de Evitación de Colisiones), pretenden
sacar al vehículo de situaciones de colisión reconocidas por medio
de sensores evitando una colisión mediante una conducción
desacoplada del conductor y, por tanto, mediante movimientos de
conducción a realizar con independencia del conductor, así como
también mediante aceleraciones o deceleraciones del vehículo
controladas con independencia del conductor. En el documento EP 0
582 236 se propone una red que evalúa el ambiente en cuanto a
posibles colisiones por medio de la evaluación de imágenes del
entorno registradas por cámaras CCD consecutivas y que, sobre la
base de señales adicionales del estado de circulación del vehículo,
realiza una influenciación de la velocidad del vehículo y del
movimiento de conducción. El documento DE 43 02 527 propone otra
solución en la que, por segmentación de la zona de la vía pública a
vigilar y con incorporación de informaciones de estado del vehículo,
se deducen reglas referentes a cómo puede esquivarse un obstáculo
reconocido mediante operaciones de frenado y de conducción.
Se conoce por el documento EP 0 545 437 B1 un
procedimiento para evitar colisiones de vehículos automóviles, con
el cual se pueden detectar vehículos distanciados en la dirección de
circulación y, en caso de aproximaciones inadmisibles, se le envían
comunicaciones de aviso al conductor. Sobre la base del mínimo de
distancia aún no alcanzado, el conductor tiene la oportunidad de
iniciar él mismo procesos de frenado correspondientes. En caso de
que se caiga por debajo de una distancia mínima admisible, se frena
automáticamente el vehículo, de modo que se restablece la distancia
de seguridad requerida. En una situación de accidente que se
presente repentinamente, este sistema es en todo caso
adecuado para realizar un frenado de emergencia automático a fin de producir una reducción óptima de la velocidad.
adecuado para realizar un frenado de emergencia automático a fin de producir una reducción óptima de la velocidad.
Se conocen también por el documento DE 38 30 790
A1 un procedimiento y un dispositivo para evitar automáticamente
una colisión de vehículos que puedan ser guiados automáticamente,
los cuales realizan por medio de sensores un reconocimiento
continuo de riesgos de colisión. Si se detecta un riesgo de
colisión, el sistema conduce el vehículo a lo largo de una línea de
circulación exenta de colisión que circunscribe un obstáculo
reconocido. Sin embargo, si se presenta una situación de accidente
inevitable con una colisión inminente, existe entonces en este
sistema el riesgo de que el vehículo automáticamente conducido sea
llevado de una posición de colisión más favorable a una posición de
colisión más desfavorable para los ocupantes.
Se conoce por el documento DE 196 47 283 A1 un
dispositivo para evitar y/o minimizar situaciones de conflicto en
el tráfico viario, el cual puede controlar el comportamiento de
circulación de un vehículo en una situación de accidente
inevitable. Cuando el conductor del vehículo no está ya en
condiciones de evitar un accidente inminente, interviene el
dispositivo adoptando medidas para limitar los daños, a cuyo fin,
por ejemplo, dicho dispositivo prefiere la colisión con un
contenedor de basura colocado en la acera que no el choque con una
persona que se encuentre en la calzada. El dispositivo realiza
entonces una función de condición automática.
En los sistemas conocidos es desventajoso el
hecho de que éstos evalúan en todo caso situaciones parciales del
acontecimiento actual y reaccionan de manera correspondiente
inflexible, en general según un esquema predeterminado.
Por tanto, la invención se basa en el problema
de crear un procedimiento para asistir al conductor de un vehículo,
así como un sistema de esta clase, en donde se reconozca
tempranamente una posible situación de colisión y se reaccione a la
situación de manera flexible, para que se incremente la probabilidad
de una evitación de la colisión y, en el caso de una colisión, se
rebajen adicionalmente las posibles consecuencias del accidente.
Este problema se resuelve por medio de un
procedimiento según la reivindicación 1 y un sistema según la
reivindicación 11. Ejecuciones preferidas de la invención son
objeto de las reivindicaciones subordinadas.
En el procedimiento según la invención para
asistir a un conductor de un vehículo automóvil, en el que se
deriva una predicción de la situación actual del entorno de un
vehículo automóvil a partir de informaciones captadas sobre el
ambiente exterior del vehículo automóvil, se hace una predicción de
la reacción del conductor y se combinan una con otra la predicción
de reacción del conductor y la predicción de la situación para
llegar a una decisión en materia de contramedidas, poniéndose en
marcha como contramedida una superación de la holgura de
levantamiento del freno y otros tiempos muertos y/o enviándose un
aviso al conductor que consiste en la inducción de una presión de
frenado y/o una modulación de la fuerza de frenado. En otras
palabras, se le envía como contramedida al conductor un preaviso
sobre un eventual ANB o bien, en otras situaciones críticas, se
inicia una acción que consiste en un ligero frenado o una ligera
modulación de la fuerza de frenado, es decir, una aplicación
intermitente y rápida del freno.
Asimismo, se puede conectar, como contramedida
adicional, el asistente de frenado.
Debido a la combinación de la predicción de la
reacción del conductor con la predicción de la situación es posible
reaccionar a la situación actual en función del comportamiento del
conductor, es decir que se somete a una valoración el sistema
completo constituido por el conductor y el vehículo automóvil en el
ambiente del tráfico. Cuando, por ejemplo, la predicción incluye
una reacción lenta del conductor, se puede activar entonces más
pronto, por ejemplo, el frenado automático de emergencia, en lo que
sigue denominado ANB. Por tanto, el momento de tales preavisos
puede elegirse de manera flexible teniendo en cuenta las facultades
del conductor, lo que aumenta la seguridad.
Preferiblemente, las informaciones del ambiente
del vehículo automóvil captadas por uno o varios sensores de
captación del ambiente son sometidas a una fusión de sensores y una
interpretación de escena, con lo que, empleando modelos de
movimiento y modelos de forma, se deriva una descripción
espaciotemporal consistente de la escena que rodea al vehículo
automóvil, se somete a continuación la descripción de la escena a un
reconocimiento e interpretación de la situación empleando una base
de conocimientos de situaciones, se archiva la situación reconocida
e interpretada en una memoria de situaciones que almacena un número
prefijado de situaciones en orden cronológico, y se hace entonces
la predicción de situación a partir de las situaciones almacenadas
en la memoria de situaciones. Preferiblemente, se almacenan las
situaciones en la memoria de situaciones durante un espacio de
tiempo predeterminado, por ejemplo durante un minuto. Después de
transcurrido el espacio de tiempo predeterminado, se borran las
situaciones de la memoria, puesto que, debido a su distancia
temporal, éstas no pueden aportar ya ninguna contribución a la
valoración de la situación actual.
Preferiblemente, en el reconocimiento e
interpretación de la situación intervienen informaciones de otros
sensores y elementos de mando del vehículo automóvil, obteniendo los
demás sensores y elementos de mando informaciones sobre el
conductor y su manejo del vehículo automóvil.
Preferiblemente, el orden cronológico de
archivado de las situaciones reconocidas e interpretadas en la
memoria de situaciones es empleado para la predicción de la
situación, es decir que a partir de la correlación temporal de las
situaciones archivadas y a partir de las propias situaciones
archivadas se deduce la situación que cabe esperar.
En una forma de realización preferida se realiza
a partir de las informaciones de los demás sensores y elementos de
mando, empleando una base de conocimientos de dictámenes sobre
conductores, un reconocimiento del tipo de conductor que suministra
como resultado una representación del tipo de conductor, derivándose
de la representación del tipo de conductor y de la predicción de la
situación una predicción de la reacción del conductor.
Para combinar la predicción de la situación y la
predicción de la reacción del conductor se emplea preferiblemente
una base de conocimientos de comportamientos del conductor/del
sistema para poder determinar entonces las contramedidas
necesarias. Las contramedidas pueden adoptarse mediante una
comparación de la predicción de la reacción del conductor y de la
predicción de la situación con la base de conocimientos de
comportamientos del conductor/del sistema.
Un sistema de asistencia al conductor para
realizar el procedimiento anteriormente descrito presenta un primer
grupo de sensores con uno o varios sensores para la detección del
ambiente de un vehículo automóvil, un segundo grupo de sensores con
uno o varios sensores para la detección del conductor y su
comportamiento de conducción, una unidad de control y una unidad de
memoria.
Se explica seguidamente con más detalle una
forma de realización preferida de la invención haciendo referencia
a la figura única.
La figura muestra una representación esquemática
del sistema de asistencia al conductor con la cooperación de los
distintos componentes.
Dos grupos de sensores 1, 2 toman informaciones
del medio ambiente y las proporcionan al sistema para su evaluación.
Pueden estar presentes ambos grupos de sensores, pero ésta no
constituye ninguna premisa necesaria para el funcionamiento del
sistema. Asimismo, ambos grupos pueden estar constituidos cada uno
de ellos por uno o varios sensores. Se tratará aquí el caso general
en el que están presentes varios sensores.
El primer grupo de sensores 1 sirve para captar
el entorno del vehículo (vista exterior). Estos sensores pueden
consistir en sensores activos y sensores pasivos, tales como, por
ejemplo, sensores de radar, de lidar, de vídeo, cámaras, escáneres
de láser, radares de aparcamiento, sensores de lluvia y sensores de
temperatura (temperatura exterior).
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Pertenecen al segundo grupo 2 unos sensores que
vigilan el habitáculo del vehículo, en este caso especialmente el
estado y el comportamiento de conducción del conductor y de
eventuales acompañantes del mismo. Entre éstos puede contarse, por
ejemplo, una cámara del habitáculo, pero también la detección de la
posición del pedal del acelerador y del pedal del freno, así como
el tipo de manejo del volante de dirección y/o la frecuencia de
cambio de marcha, es decir, información sobre la transmisión. Otros
datos para al reconocimiento del conductor son la posición del
pedal del freno, la posición del pedal del acelerador, el ángulo de
dirección, la aceleración longitudinal, la aceleración transversal,
la aceleración angular de guiñada, el coeficiente de rozamiento y
la velocidad del vehículo.
Las informaciones del primer grupo de sensores 1
se someten a una fusión de sensores y a una interpretación de
escena 3 con el objetivo de obtener una descripción espaciotemporal
(física) consistente 4 de la escena en un momento determinado. La
representación se basa en modelos de movimiento y de forma de los
objetos relevantes esperados en la escena, los cuales están
archivados en una base 4a de conocimientos de escenas. Sobre la base
de esta descripción física de la escena se hacen con los modelos
empleados predicciones sobre la variación de la escena en los
momentos siguientes. Esto corresponde a un registro continuado de
las trayectorias de estos objetos con ayuda de las magnitudes de
estado estimadas de dichos objetos.
Dentro de la descripción de la escena se puede
realizar convenientemente un reconocimiento del coeficiente de
rozamiento de la calzada, en el cual se determina, por ejemplo por
medio de una cámara actuante como sensor, el coeficiente de
rozamiento de la calzada por el reconocimiento de agua, hielo, nieve
y/o determinados revestimientos de la calzada sobre la base de, por
ejemplo, el color y comportamiento de reflexión y la asignación
subsiguiente de un valor empírico del coeficiente de rozamiento a
los datos medidos. El conocimiento del coeficiente de rozamiento es
importante para, por ejemplo, el comportamiento de frenado del
vehículo, etc.
Pertenece también a la descripción de la escena
el reconocimiento automático de una retención de tráfico realizado
mediante la evaluación de las señales de sensores ópticos (por
ejemplo, cámaras), el reconocimiento de intermitentes de aviso y de
luz del freno, la evaluación de noticias del tráfico recibidas vía
radio/vía telemática.
Dado que los objetos relevantes para las
funciones de asistencia al conductor son otros participantes del
tráfico, esta predicción en el plano de estado físico está afectada
de altas inseguridades tan pronto como se prediga sobre un espacio
de tiempo más largo que, típicamente, alrededor de 2 segundos. La
razón de esta alta inseguridad reside en la evolución no conocida
de las magnitudes de control de los otros participantes del
tráfico. Se puede lograr una predicción más expresiva del desarrollo
futuro de las incidencias del tráfico mediante el tránsito a otro
plano de presentación en el que se pasa a la representación de
situaciones. Por una situación ha de entenderse aquí un contexto de
situación objetiva del tráfico, situación subjetiva del conductor y
propósitos de actuación (reacciones) del conductor. Las situaciones
se pueden describir típicamente en forma simbólica, pero son
posibles también otras representaciones, por ejemplo analógicas.
Indicativos típicos de estas descripciones de situación son
presentaciones de situaciones basadas en la descripción humana (en
lenguaje corriente) en la forma de
``El vehículo propio se encuentra en una
autopista.
La calzada tiene tres carriles por cada
dirección de circulación.
En el carril izquierdo lateral respecto del
vehículo propio se encuentra un automóvil de turismo con una
velocidad netamente más alta.
En el carril derecho con una separación media
circulan dos camiones a poca distancia con aproximadamente
90 km/h.
90 km/h.
El vehículo propio circula a 130 km/h en el
carril central.
El carril central está libre hasta
aproximadamente 300 m''.
Mediante esta forma de descripción se pueden
captar de manera natural los modelos de comportamiento de
conductores humanos basados en conocimientos y reglas y estos
modelos pueden ser procesados o bien depositados en bancos de
datos.
El tránsito de la descripción física 4 de la
escena a la descripción en forma de una situación se efectúa por
medio de un reconocimiento e interpretación 5 de la situación en el
sentido de una adjudicación de importancia a los objetos contenidos
en la escena, con agregación de una base 6 de datos de situación, y
del recurso a las situaciones precedentes archivadas en la memoria
7 de situaciones. Dado que la captación de la situación indica la
visión subjetiva de la situación desde la perspectiva del vehículo
propio, pueden confluir aquí también informaciones sobre los
propósitos del conductor (intermitencia, frenado, cambio de marcha,
...). A partir de las reglas depositadas en la base de datos sobre
comportamientos típicos de participantes del tráfico y otros
objetos se pueden hacer predicciones sobre el acontecimiento futuro
que van más allá del plano puramente físico.
Se da el ejemplo siguiente:
"Un automóvil de turismo que se aproxima por
el carril derecho de una autopista a un camión con alta velocidad
cambiará con alta probabilidad al carril central para adelantar al
camión".
\global\parskip1.000000\baselineskip
Para poder aprovechar estas predicciones en el
plano de situaciones, se pueden predecir en la memoria 7 de
situaciones una o varias hipótesis de situación futuras.
Además de la determinación de la situación, se
efectúa a partir de los datos de los sensores del segundo grupo 2
de sensores un reconocimiento del tipo de conductor que, soportado
por una base de datos de modelos de conductores de referencia para
dictaminar sobre los conductores 10, obtiene una representación del
tipo de conductor que incluye las características del conductor
esenciales para la función del sistema y que puede aprovecharse
para una predicción 12 de la reacción del conductor. Dado que la
reacción del conductor tiene sentido solamente en combinación con
las situaciones predichas, esta reacción interviene también en la
predicción de la reacción del conductor.
Por otro lado, la predicción de la reacción del
conductor puede realimentarse también al reconocimiento del tipo de
conductor para llegar a una modelación mejorada 11 de conductores
mediante la comparación de la predicción, la situación realmente
producida y la reacción realmente observada del conductor.
Como resultado de este sistema de reconocimiento
se obtiene a partir de la predicción de la situación 8 y de la
reacción 12 del conductor a lo largo de un horizonte de previsión de
medio a largo y mediante su comparación 14 con las reacciones
deseadas 13 del conductor (eventualmente en forma adaptativa para el
conductor) definidas con respecto a la función, la decisión sobre
posibles medidas 15 del sistema en forma de intervención activa o
bien como avisos pasivos, designándose las medidas reales con el
término de diversificaciones 16.
Contramedidas en forma de intervención activas
son, por ejemplo, ANB (frenado automático de emergencia), ABS
(sistema antibloqueo), ASR (regulación antipatinamiento), ESP
(programa electrónico de estabilidad) y/o iniciación y realización
de una intervención de conducción. Cuando una colisión es inevitable
y se ha iniciado el frenado automático de emergencia, se puede
provocar también un frenado asimétrico por medio de obstáculos a fin
de crear un ángulo de impacto conveniente al chocar el vehículo con
el obstáculo.
Otras contramedidas pueden ser medidas ópticas,
acústicas y/o táctiles que avisen al conductor y le transmitan
informaciones, de modo que pueda evitarse todavía una medida
eventualmente activa por parte de una reacción correspondiente del
conductor.
Otras medidas para el preaviso del conductor o
para el reconocimiento de una situación de peligro pueden ser las
siguientes:
- Conexión del asistente de frenado,
- Diseño más duro del tren de rodadura,
- Control de la suspensión elástica y/o de los
amortiguadores para mantener horizontal el vehículo,
- Superación de la holgura de levantamiento del
freno y otros tiempos muertos.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1
- Sensor de captación del ambiente
- 2
- Otros sensores/elementos de mando
- 3
- Interpretación de la escena
- 4
- Descripción espaciotemporal consistente de la escena
- 4a
- Modelos de movimiento/forma
- 5
- Reconocimiento de situación/interpretación de situación
- 6
- Base de conocimientos de situación
- 7
- Memoria de situaciones
- 8
- Predicción de situación
- 9
- Reconocimiento del tipo de conductor
- 10
- Base de conocimientos de dictámenes sobre conductores
- 11
- Representación del tipo de conductor
- 12
- Predicción de reacción del conductor
- 13
- Base de conocimientos de comportamientos de conductor/sistema
- 14
- Comparación
- 15
- Contramedidas
- 16
- Diversificación
Claims (11)
1. Procedimiento para asistir a un conductor de
un vehículo automóvil, en el que se deriva una predicción (8) de la
situación actual del entorno de un vehículo automóvil a partir de
informaciones captadas sobre el ambiente exterior del vehículo
automóvil, caracterizado porque se hace una predicción (12)
de la reacción del conductor y se combinan una con otra la
predicción (12) de la reacción del conductor y la predicción de
situación (8) para llegar a una decisión (14) sobre contramedidas
(15), poniéndose en marcha como contramedida una superación de la
holgura de levantamiento del freno y otros tiempos muertos y/o
efectuándose un aviso al conductor que consiste en la inducción de
una presión de frenado y/o una modulación de la fuerza de
frenado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se conecta, como contramedida adicional,
el asistente de frenado.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque
- las informaciones del ambiente del vehículo
automóvil captadas por uno o varios sensores (1) de captación del
ambiente son sometidas a una fusión de sensores y una interpretación
de escena (3), con lo que, empleando modelos de movimiento y
modelos de forma (4a), se deriva una descripción espaciotemporal
consistente (4) de la escena que rodea al vehículo automóvil,
- se somete seguidamente la descripción (4) de
la escena a un reconocimiento e interpretación (5) de la situación
empleando una base (6) de conocimientos de situaciones,
- se archiva la situación reconocida e
interpretada en una memoria (7) de situaciones que almacena un
número prefijado de situaciones en orden cronológico, y
- a partir de las situaciones almacenadas en la
memoria (7) de situaciones se hace la predicción (8) de la
situación.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque en el reconocimiento e interpretación
(5) de la situación intervienen informaciones de otros sensores y
elementos de mando (2) del vehículo automóvil, obteniendo los otros
sensores y elementos de mando (2) informaciones sobre el conductor y
su manejo del vehículo automóvil.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque el orden
cronológico de archivado de las situaciones reconocidas e
interpretadas en la memoria (7) de situaciones se emplea para la
predicción (8) de la situación.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se realiza
a partir de las informaciones de otros sensores y elementos de
mando (2), empleando una base (10) de conocimientos de dictámenes
sobre conductores, un reconocimiento (9) del tipo de conductor que
suministra como resultado una representación (11) del tipo de
conductor, derivándose de la representación (11) del tipo de
conductor y de la predicción (8) de la situación una predicción
(12) de la reacción del conductor.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque se derivan contramedidas (15) a partir
de la predicción (8) de la situación y de la predicción (12) de la
reacción del conductor empleando una base (13) de conocimientos de
comportamientos de conductor/sistema.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque las contramedidas se toman por medio de
una comparación (14) de la predicción (12) de la reacción del
conductor y de la predicción (8) de la situación con la base (13)
de conocimientos de conductor/sistema.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se inician
y realizan, como contramedidas adicionales (15), medidas (16) de
intervención activa, tales como ANB, ABS, ASR, ESP, y/o una
intervención de conducción.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se toman, como
contramedidas adicionales (15), medidas (16) ópticas, acústicas y/o
táctiles.
11. Sistema de asistencia a la conducción para
la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones
anteriores, que comprende un primer grupo (1) de sensores con uno o
varios sensores para detectar el ambiente de un vehículo automóvil,
un segundo grupo (2) de sensores con uno o varios sensores para
detectar el conductor y su comportamiento de conducción, una unidad
de control y una unidad de memoria.
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