ES2317337T3 - Aparato para la conduccion asistida de un vehiculo particularmente para mantener la distancia de seguridad respecto a un vehiculo que va delante. - Google Patents
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Abstract
Un aparato (1) para la conducción asistida, particularmente para mantener la distancia de seguridad adecuada entre dos vehículos, comprendiendo al menos un sensor (2) adaptado para detectar una señal (5) a partir de la cual se puede determinar información sobre distancia y velocidad relativa respecto del vehículo (4) de delante; una unidad de procesamiento y control (7) que es adecuada para procesar dicha información junto con señales (8, 12) que indican el estado del vehículo y señales (10, 14) que indican las condiciones medioambientales exteriores; dicha unidad de procesamiento y control (7) estando adaptada para proveer una señal indicando el grado de riesgo de colisión con el fin de proveer a dicho usuario de una indicación única y objetiva del grado de riesgo con el estado actual del vehículo y del estado actual de las condiciones atmosféricas externas, caracterizado por el hecho de que dicha unidad de procesamiento y control (7) proveyendo dicho grado de riesgo depende de: una eficacia del sistema de frenado del vehículo del usuario; un parámetro de comienzo de escala que es un valor asignado dependiente del tiempo que indica un margen de seguridad mínimo considerado seguro en el que si el margen de seguridad es mayor que un valor de comienzo de escala, el nivel de peligro es cero; y un factor de seguridad que es un parámetro adimensional que expresa una extensión de la necesidad de considerar la detención instantánea del vehículo (4) de delante.
Description
Aparato para la conducción asistida de un
vehículo particularmente para mantener la distancia de seguridad
respecto de un vehículo que va delante.
La presente invención hace referencia a un
aparato para la conducción asistida de un vehículo, particularmente
para mantener la distancia de seguridad respecto de un vehículo que
va delante.
Mas particularmente, la invención hace
referencia a un aparato para la conducción asistida, que es capaz de
dar una indicación del grado de riesgo que el conductor del
vehículo está corriendo en un momento dado con relación a la
distancia del vehículo de delante.
Como es sabido, una de las causas más frecuentes
de los accidentes de tráfico es el incumplimiento de la distancia
de seguridad entre dos vehículos. Sustancialmente, es un hábito
común para un conductor llegar a una distancia del vehículo de
delante que es extremadamente limitada e inadecuada para asegurar
espacios de frenado suficientes para impedir la colisión con el
vehículo de delante, si dicho vehículo tiene que realizar una
frenada de emergencia.
El incumplimiento de la distancia de seguridad,
además de ser una causa de accidentes, genera una sensación de
inquietud en el conductor del vehículo de delante, ya que por
ejemplo en condiciones de conducción nocturna los faros del
vehículo posterior tienden a deslumbrar al conductor del vehículo de
delante cuando el conductor mira en el espejo retrovisor
interior.
Sin embargo, incluso si el conductor es
extremadamente cuidadoso de observar la distancia de seguridad
prescrita por la ley, nunca es consciente en modo alguno de si está
manteniendo de hecho la distancia de seguridad adecuada o no,
puesto que tal evaluación no tiene elementos que permitan una
verificación objetiva.
Esencialmente, en condiciones normales, al
conducir un vehículo, el conductor actúa para mantener una distancia
que cree que es óptima respecto de los vehículos de delante. El
aseguramiento de evitar una colisión es por lo tanto confiado
exclusivamente a una evaluación subjetiva, que realiza viendo la
escena externa y mediante los instrumentos provistos en el
vehículo.
La evaluación de la velocidad de uno mismo puede
determinarse, con un grado variable de precisión, viendo el
exterior y/o leyendo las indicaciones del velocímetro de a
bordo.
La distancia del vehículo de delante, o en
cualquier caso el espacio libre de obstáculos, en su lugar debe
evaluarse exclusivamente viendo el exterior, puesto que en la
práctica común actualmente no hay instrumentos capaces de dar esta
indicación de modo objetiva.
Lo mismo ocurre en cuanto a la velocidad
relativa del vehículo de uno mismo y del vehículo de delante:
también en este caso el conductor no tiene instrumentos capaces de
dar una evaluación objetiva de este valor.
La situación descrita anteriormente es empeorada
además al conducir en condiciones de baja visibilidad, tales como
lluvia, neblina o niebla. Es bien conocido que en estas condiciones
la evaluación de las condiciones externas (velocidad y distancia)
puede alterarse incluso sustancialmente debido a razones
relacionadas con dificultades de percepción, para comprometer la
eficacia del conductor en evaluar y mantener una condición
específica y adecuada de seguridad durante la conducción.
El principal inconveniente que surge a partir de
lo que se ha descrito anteriormente es que dos de los tres factores
mencionados, es decir, la distancia del vehículo de delante y la
velocidad relativa de los dos vehículos, no están disponibles para
el conductor en forma de mediciones objetivas y como tales provistas
por los instrumentos de a bordo. Además, incluso si tal información
estuviera disponible como valores provistos por instrumentos, su
presentación ocurriría en forma de diferentes y distintos valores.
Por lo tanto, el conductor siempre tendría la tarea de deducir
constantemente un resumen de esta información para establecer si las
condiciones de conducción actuales aseguran o no una seguridad
adecuada contra una posible colisión con el vehículo de delante.
US 5 278 764 muestra un sistema de frenado
automático con detección de proximidad a un vehículo precedente que
tiene una combinación de características tal y como se establece en
la porción precaracterizante de la reivindicación 1 anexada.
El objetivo de la presente invención es proveer
un aparato para la conducción asistida de un vehículo que permita
objetivar las evaluaciones de la distancia del vehículo de delante
que el conductor normalmente realiza subjetivamente.
Dentro de este objetivo un objeto de la presente
invención es proveer un aparato para la conducción asistida que
permita proveer al conductor con un grado de riesgo constantemente
actualizado.
Otro objeto de la presente invención es proveer
un aparato para la conducción asistida que sea capaz de dar al
conductor una evaluación del riesgo de colisión de una forma
extremadamente directa y simple.
Otro objeto de la presente invención es proveer
un aparato para la conducción asistida que también tenga en cuenta
las condiciones medioambientales con el fin de evaluar el estado de
riesgo.
Otro objeto de la presente invención es proveer
un aparato de conducción asistida que sea altamente fiable,
relativamente simple de fabricar y con costes competitivos.
De acuerdo con la invención, está provisto un
aparato para la conducción asistida, particularmente para mantener
la distancia de seguridad entre dos vehículos, tal y como se define
en las reivindicaciones anexadas.
Otras características y ventajas de la invención
resultarán aparentes de mejor modo a partir de la siguiente
descripción detallada de ejemplos de realización preferidos pero no
exclusivos del aparato según la invención ilustrados en los dibujos
que acompañan, en los que la única figura es un diagrama esquemático
del aparato según la invención.
Un aparato según la invención, generalmente
designado por el número de referencia 1, comprende al menos un
sensor 2, que está adaptado para medir el espacio libre de
obstáculos en la dirección de viaje del vehículo y al mismo tiempo
determinar la velocidad relativa respecto del vehículo (u obstáculo)
de delante. Tal sensor puede estar constituido convenientemente por
un dispositivo de radar, que opera emitiendo un haz de microondas
estrecho 3 en la dirección hacia delante del vehículo, tal haz
siendo reflejado por un vehículo u obstáculo 4 que se encuentra
delante y luego alcanzando de nuevo un dispositivo de sensor de
radar 2. El haz reflejado está designado por el número de
referencia 5 en la figura.
El dispositivo sensor 2 comprende un circuito de
procesamiento 6, que compara la señal emitida por el sensor de
radar 2 con la señal reflejada y obtiene de ellos una señal
adicional con el fin de determinar la información de distancia y
velocidad relativa. Esta señal es convenientemente enviada a una
unidad de procesamiento y control 7, que recibe además otras
señales que llegan del vehículo o del ambiente externo.
En particular, la unidad de procesamiento y
control 7 recibe una señal de velocidad 8 de un velocímetro 9 que
está normalmente presente a bordo del vehículo, señal de temperatura
10 adquirida por un sensor de temperatura externo 11, y una señal
de giro de ruedas 12, que es detectada por un sensor apropiado 13
(si la señal de salida 8 no es enviada a la unidad de procesamiento
y control 7). La unidad de procesamiento y control 7 recibe además
una señal de activación de limpiaparabrisas 14 obtenida del sistema
eléctrico de a bordo 15.
Estas señales son entonces procesadas por la
unidad de procesamiento y control 7 de modo que dicha unidad pueda
realizar un cálculo con el fin de determinar el grado de riesgo de
la posición actual del vehículo respecto del vehículo de delante o
respecto del obstáculo.
Sustancialmente, la unidad de procesamiento y
control 7 procesa las siguientes señales:
señal de distancia;
señal indicando la velocidad relativa de los dos
vehículos;
señal indicando la velocidad del vehículo
propio;
señal de temperatura externa;
señal de activación de limpiaparabrisas
Además, el aparato según la invención puede
comprender al menos un, y preferiblemente una pluralidad de,
sensores de aparcamiento 16, gestionados por una unidad de control
independiente 17 conectada a la unidad de procesamiento y control
7.
Finalmente, el aparato tiene una unidad de
display 18, que es adecuada para mostrar información para el
conductor, tales como una alarma de velocidad y/o la indicación de
un margen de distancia del vehículo, además de la posibilidad de
seleccionar varias funciones posibles del aparato operando botones
de programación apropiados.
Además, el aparato según la invención puede
estar provisto de una alarma acústica capaz de alertar adecuadamente
al conductor si el grado de riesgo estimado excede un umbral
determinado.
Con referencia a la figura, la operación del
aparato según la invención es como sigue.
En primer lugar, el sensor de radar emite un haz
estrecho de microondas desde el vehículo en movimiento y detecta el
haz de retorno, que puede ser reflejado por un obstáculo o por un
vehículo de delante, que también está moviéndose.
Al procesar los datos entre el haz emitido y el
haz reflejado, el circuito 6 es capaz de determinar la información
de distancia y de velocidad relativa. La señal que contiene la
información de distancia y velocidad relativa es entonces enviada a
la unidad de procesamiento y control 7, que realiza el procesamiento
necesario; en particular, tal unidad utiliza la señal recibida
desde el dispositivo sensor 2 junto con una señal indicando la
velocidad del vehículo propio 8, con la señal de temperatura
externa 10, y con la señal de activación de limpiaparabrisas 14,
para realizar toda una serie de operaciones de procesamiento para
obtener una indicación del grado de riesgo correlacionado con la
posición actual del vehículo respecto del vehículo de delante o
respecto de cualquier obstáculo fijo.
En particular, los valores físicos medidos por
el aparato según la invención son los siguientes:
- velocidad del vehículo propio;
- velocidad del vehículo de delante.
- distancia del vehículo de delante.
\vskip1.000000\baselineskip
Algunos parámetros también son considerados y
están asignados al valor apropiado:
- tiempo de reacción (expresado en
segundos);
- eficacia del sistema de frenado (parámetro
adimensional comprendido por ejemplo entre 0 y 100);
- factor de seguridad (parámetro adimensional
comprendido por ejemplo entre 0 y 100);
- comienzo de escala (parámetro dependiente del
tiempo que indica el margen de seguridad mínimo que es considerado
"seguro": Si el margen de seguridad es mayor que el valor de
comienzo de escala, el nivel de peligro es 0);
- deceleración teórica máxima.
\vskip1.000000\baselineskip
El cálculo descrito a continuación se realiza
tanto para el vehículo propio como para el vehículo de delante.
Deceleración del vehículo:
- Deceleración = máx_dec * eficac/100 [m/s^{2}]
- [1]
Tiempo de frenado:
- tiem_fren = velocidad/deceleración [s]
- [2]
Espacio de frenado:
- espacfren = 0,5 * veloc * tiemp_fren [m]
- [3]
Espacio de reacción:
- espac_reacción = tiemp_reacción * velocidad [m]
- [4]
Espacio de detención:
- espac_detención = espac_fren + espac_reacción [m]
- [5]
\vskip1.000000\baselineskip
Una vez que se han obtenido estos valores para
ambos vehículos la distancia de seguridad es determinada:
- Dist_seg = espac_deten_propio - espac_deten_otro_vehíc [m]
- [7]
Finalmente, el margen de seguridad y el grado de
riesgo son determinados:
- Marg_seg = (dist_objeto - dist_mín)/vel_propia [s] (3)
- [8]
- Riesgo = 1-marg_seg/comien_escala [adimensional, 0-1] (4)
- [9]
\newpage
Sin embargo, los cálculos listados anteriormente
son meramente ejemplos, puesto que es posible encontrar diferentes
algoritmos capaces de expresar el grado de riesgo, en los que esta
expresión es utilizada para referenciar el grado de riesgo de
colisión experimentado por el conductor que está conduciendo el
vehículo.
Además, debería señalarse que el factor de
seguridad utilizado anteriormente en el cálculo es un parámetro que
expresa la extensión a la que es necesaria considerar la detención
instantánea del vehículo de delante. Un valor cero lleva a
considerar en su totalidad el espacio de frenado del vehículo de
delante, mientras que un valor 100, significa considerar sólo el
espacio de detención de uno mismo, como si el vehículo de delante
pudiera detenerse instantáneamente en un espacio de detención
cero.
El margen de seguridad es en su lugar el tiempo
que pasa entre el instante actual y el último instante en el que es
posible empezar a frenar y aun así ser capaz de detenerse a
tiempo.
Finalmente, el peligro es el complemento del
margen de seguridad respecto del valor de comienzo de escala,
aplicado al intervalo 0-1 (los valores negativos
están limitados a cero).
Por lo tanto, el método según la presente
invención provee para un primer paso, en el que valores relacionados
con el vehículo propio y el vehículo de delante son determinados, y
un segundo paso, en el que el grado de riesgo de colisión es
calculado.
Además, el aparato es capaz de realizar algunas
funciones auxiliares, que también están orientadas hacia la
seguridad del vehículo. En particular, el aparato activa una alarma
visual/acústica, que interviene si la velocidad del vehículo propio
excede un límite y puede ser preestablecido por el conductor. Otra
función es proveer al conductor de una indicación del margen de
distancia durante maniobras de aparcamiento. Esta función es
realizada utilizando la unidad 17 con los correspondientes sensores
de aparcamiento 16 dispuestos para detectar la distancia delantera
y trasera respecto de obstáculos.
En la práctica se ha descubierto que el aparato
según la invención consigue completamente el objetivo y los objetos
pretendidos, puesto que permite proveer una evaluación no ambigua y
resumida del grado actual de riesgo durante la conducción, dicho
grado de riesgo estando expresado opcionalmente en otros términos,
como el grado de seguridad y siendo informado al conductor mediante
un sistema apropiado visual y/o acústico, que es capaz de comunicar
directamente y sin ambigüedades dicha información al conductor.
Por lo tanto la evaluación de seguridad respecto
de una posible colisión con un vehículo (o con cualquier obstáculo)
que se encuentra delante ya no se confía a la percepción subjetiva
por parte del conductor, con todos los riesgos consiguientes de
error y ambigüedad, sino a un aparato que es capaz de realizar un
cálculo matemático mediante un algoritmo apropiado y utilizando
valores físicos del vehículo de delante además de valores físicos
adquiridos del entorno exterior, para determinar las condiciones de
las superficies de la carretera.
La indicación provista al conductor permite a
dicho conductor cambiar su comportamiento durante el viaje y por lo
tanto permanecer constantemente a una distancia del vehículo de
delante que de modo acorde asegura una seguridad adecuada.
Claims (12)
1. Un aparato (1) para la conducción asistida,
particularmente para mantener la distancia de seguridad adecuada
entre dos vehículos, comprendiendo al menos un sensor (2) adaptado
para detectar una señal (5) a partir de la cual se puede determinar
información sobre distancia y velocidad relativa respecto del
vehículo (4) de delante;
una unidad de procesamiento y control (7) que es
adecuada para procesar dicha información junto con señales
(8, 12) que indican el estado del vehículo y señales (10, 14) que indican las condiciones medioambientales exte-
riores;
(8, 12) que indican el estado del vehículo y señales (10, 14) que indican las condiciones medioambientales exte-
riores;
dicha unidad de procesamiento y control (7)
estando adaptada para proveer una señal indicando el grado de
riesgo de colisión con el fin de proveer a dicho usuario de una
indicación única y objetiva del grado de riesgo con el estado
actual del vehículo y del estado actual de las condiciones
atmosféricas externas,
caracterizado por el hecho de que dicha
unidad de procesamiento y control (7) proveyendo dicho grado de
riesgo depende de: una eficacia del sistema de frenado del vehículo
del usuario; un parámetro de comienzo de escala que es un valor
asignado dependiente del tiempo que indica un margen de seguridad
mínimo considerado seguro en el que si el margen de seguridad es
mayor que un valor de comienzo de escala, el nivel de peligro es
cero; y un factor de seguridad que es un parámetro adimensional que
expresa una extensión de la necesidad de considerar la detención
instantánea del vehículo (4) de delante.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El aparato según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho al menos un sensor es
un sensor de radar (2).
3. El aparato según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicha unidad de
procesamiento y control (7) recibe una señal de velocidad (8) de un
velocímetro (9) de dicho vehículo.
4. El aparato según una o más de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que comprende
un circuito electrónico (6) que está adaptado para comparar una
señal (3) emitida por dicho sensor (2) con una señal reflejada (5)
para determinar dicha información de distancia y velocidad
relativa.
5. El aparato según una o más de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que dicha
unidad de procesamiento y control (7) recibe una señal de rotación
de ruedas (12) detectada por al menos un sensor de rotación de
ruedas (13).
6. El aparato según una o más de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que dicha
unidad de procesamiento y control (7) recibe una señal (14) que
indica la activación del limpiaparabrisas del vehículo.
7. El aparato según una o más de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que dicha
unidad de procesamiento y control (7) recibe una señal de
temperatura externa (10).
8. El aparato según una o más de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que comprende
al menos un sensor de aparcamiento (16) controlado por una unidad
de gestión (17), que a su vez está conectada a dicha unidad de
procesamiento y control (7).
9. El aparato según una o más de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que comprende
una unidad de display (18) que está adaptada para ofrecer
indicaciones al conductor.
10. Un método para determinar el grado de riesgo
de colisión de un vehículo respecto del vehículo de delante o
respecto de un obstáculo fijo, que comprende los pasos de:
determinar, respecto de un vehículo (4) de
delante, información de distancia y velocidad relativa;
procesar dicha información de distancia y
velocidad relativa junto con señales (8, 12) que indican el estado
del vehículo y señales (10, 14) que indican condiciones
medioambientales externas, y obtener una indicación del grado
actual de riesgo de colisión para el vehículo en las condiciones
actuales, caracterizado por el hecho de que el grado de
riesgo es obtenido usando los siguientes parámetros: la eficacia del
sistema de frenado del vehículo del usuario; un parámetro de
comienzo de escala que es un valor asignado dependiente del tiempo
que indica un margen de seguridad mínimo que se considera seguro en
el que si el margen de seguridad es mayor que un valor de comienzo
de escala, el nivel de peligro es cero; y un factor de seguridad que
es un parámetro adimensional que expresa la extensión de la
necesidad de considerar la detención instantánea del vehículo (4) de
delante.
\vskip1.000000\baselineskip
11. El método según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho de que comprende los pasos de
medir la velocidad del vehículo de delante, la velocidad del
vehículo propio y la distancia del vehículo de delante.
12. El método según una o más de las
reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por el hecho de que
dicha eficacia del sistema de frenado se asigna a un valor
adimensional comprendido entre 0 y 100, y dicho factor de seguridad
estando comprendido entre 0 para considerar un espacio de frenada
del vehículo (4) de delante en su totalidad, y 100 para considerar
sólo el espacio de detención de uno mismo si el vehículo (4) de
delante pudiera detenerse instantáneamente con un espacio de
detención de cero.
Applications Claiming Priority (2)
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| ITMI04A2359 | 2004-12-10 | ||
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