ES2535272T3 - Procedimiento para la detección de situaciones de conducción críticas de camiones o vehículos de pasajeros y procedimiento para evitar colisiones - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para evitar colisiones con un objeto situado delante de un propio vehículo, con los siguientes pasos: - predeterminar un perfil de aceleración dependiente de variables de conducción del propio vehículo (aVOR,E); - asumir una evolución temporal de una aceleración previsible del propio vehículo (aVOR,E) en base a su aceleración actual (aAKT,E); - determinar un perfil de recorrido (sE) del propio vehículo a partir de la evolución temporal de la aceleración previsible (aVOR,E); - detectar una distancia actual (distAKT,V) y una velocidad relativa actual (vrelAKT,V) de un objeto situado delante del propio vehículo; - asumir una evolución temporal de una aceleración previsible del objeto situado delante (aVOR,V) en base a su aceleración actual (aAKT,V); - determinar un perfil de recorrido del objeto (sV) a partir de la evolución temporal de la aceleración previsible (aVOR,V); - comparar el perfil de recorrido (sE) del propio vehículo con el perfil de recorrido (sV) del objeto situado delante; y, - en caso de cortarse los dos perfiles de recorrido (sE, sV), o de corresponderse la velocidad del propio vehículo con la del objeto al menos dentro de una franja de tolerancia, determinar un momento de colisión previsible (TK) del propio vehículo con el objeto, - comparar un momento (Tumbral) con el momento de colisión previsible determinado; y si la velocidad del propio vehículo se corresponde con la del objeto situado delante al menos dentro de una franja de tolerancia, se determinan una distancia restante (Drest) del propio vehículo con el objeto y la reducción de la velocidad (Vrest) hasta el momento, y - si la reducción de la velocidad queda por debajo de un valor y la distancia restante también queda por debajo de un valor, se inicia un frenado (de emergencia) independiente del conductor.
Description
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Puede fijarse antes o después un momento para una alerta u otras medidas preparatorias para la colisión, en dependencia de las actividades del conductor, el escenario de conducción actual y las condiciones del entorno actuales.
Adicional o alternativamente a la emisión de alertas al conductor del propio vehículo, puede emitirse una alerta 5 óptica y/o acústica de advertencia a los siguientes participantes en el tráfico.
Breve descripción de los dibujos
Los detalles de procedimiento descritos anteriormente se representan relacionados. Se hace referencia no obstante, a que también pueden combinarse independientemente entre sí y también libremente entre sí. Los procesos mostrados en las figuras no han de entenderse como limitadores, sino como ilustrativos. También pueden realizarse 10 pasos parciales individuales, diferenciándose del orden mostrado y también pueden ser diferentes de los mostrados.
La Fig. 1 muestra un diagrama de flujo de visión de conjunto de un procedimiento para la detección de situaciones de conducción críticas de camiones o vehículos de pasajeros para evitar colisiones (en la parte posterior) entre el propio vehículo y un vehículo u objeto que circula delante del propio vehículo.
La Fig. 2 muestra un diagrama de flujo de un aspecto parcial del procedimiento según la Fig. 1, en el que se 15 observa el propio vehículo.
La Fig. 3 muestra un diagrama de flujo de un aspecto parcial del procedimiento según la Fig. 1, en el que se observa el vehículo u objeto situado delante del propio vehículo.
La Fig. 4 muestra un diagrama esquemático de los procesos del procedimiento según la Fig. 2, en el que se observa el propio vehículo.
20 La Fig. 5 muestra un diagrama esquemático de los procesos del procedimiento según la Fig. 3, en el que se observa el vehículo u objeto situado delante del propio vehículo.
La Fig. 6 muestra un diagrama esquemático de los procesos del procedimiento para determinar si se emite una alerta para el conductor del propio vehículo.
La Fig. 7 muestra un diagrama esquemático de los procesos del procedimiento para determinar si se inicia un
25 frenado de emergencia del propio vehículo independiente del conductor. En este caso pueden tenerse en cuenta dos condiciones para iniciar el frenado de emergencia: una distancia restante del propio vehículo con el objeto y/o una reducción de la velocidad hasta un momento de colisión o de distancia mínima.
La Fig. 8 ilustra esquemáticamente la construcción modular que da lugar a la relación funcional entre la determinación de la alerta al conductor y una necesidad de un frenado de emergencia posterior, tras la
30 finalización de la duración de la alerta, a determinar, y su subsiguiente emisión.
La Fig. 9 ilustra esquemáticamente la situación de un vehículo precedente delante del propio vehículo y los datos a determinar en esta situación en el propio vehículo mediante un sensor de radar.
Descripción detallada de los dibujos
Como ilustra la Fig. 9, se capta mediante un sensor de radar la situación de un vehículo precedente que circula
35 delante del propio vehículo; de esta manera pueden determinarse la velocidad absoluta del vehículo precedente a partir de la velocidad relativa del vehículo precedente y la velocidad absoluta del propio vehículo detectada mediante sensores de la velocidad de la rueda del propio vehículo. Además de ello, el sensor de radar proporciona la distancia entre el vehículo precedente y el propio vehículo. Además de ello, puede determinarse a partir de estos datos, también la aceleración del vehículo precedente.
40 La Fig. 8 muestra, como en el caso de la forma de proceder descrita en este caso, las dos funciones "determinación de la necesidad de una alerta al conductor" y "comprobación de la necesidad de un frenado de emergencia" pueden estar conectadas modularmente y llevarse a cabo una tras otra. En este caso también pueden suprimirse la "determinación de la necesidad de un frenado de emergencia" y su posterior activación; por el contrario, la forma de proceder que aquí se presenta, también permite no llevar a cabo la "determinación de la necesidad de una alerta al
45 conductor" y llevar a cabo directamente de la manera mostrada, los pasos para la "determinación de la necesidad de un frenado de emergencia" y su posterior activación.
En una primera fase del procedimiento se observa el propio vehículo. (Figs. 1, 2, 4) En este caso como primer paso se detecta o se determina por ejemplo, directamente con un sensor de aceleración longitudinal, o indirectamente a través del cálculo a partir de datos de sensores de velocidad de las ruedas, una aceleración de vehículo actual aΑΚΤ,E
50 y una velocidad del vehículo actual vAKT,E.
Como siguiente paso de esta primera fase, se asume un perfil de aceleración variable temporalmente aVOR,E=f(t), utilizándose como valor de partida (f (0)) la aceleración de vehículo actual aAKT,E. Dependiendo de la velocidad actual
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del vehículo vAKT,E y/o del entorno de la conducción (por ejemplo, ciudad, carretera, autovía, etc.), se modifica el perfil de aceleración: con una alta velocidad (autovía) el perfil de aceleración predeterminado disminuye lentamente; con una baja velocidad (tráfico en la ciudad) el perfil de aceleración predeterminado disminuye rápidamente.
Al asumir la evolución temporal de una aceleración de vehículo previsible del propio vehículo aVOR,E durante un período de tiempo predeterminado TVOR basado en la aceleración del vehículo actual del propio vehículo aAKT,E, y eventualmente a partir de la evolución temporal de la aceleración del vehículo del propio vehículo durante un periodo de tiempo de longitud determinada que alcanza hasta el pasado aVOR,E = f (t); 0 <t <TVOR, se diferencian tres casos: la aceleración del vehículo actual del propio vehículo aAKT,E, ¿es positiva, cero o negativa?
Si la aceleración del vehículo actual del propio vehículo es positiva aAKT,E> 0, es decir, cuando el propio vehículo acelera, entonces se asume para la evolución temporal, que la aceleración del vehículo del propio vehículo previsible aAVOR,E, disminuye en el periodo de tiempo predeterminado TVOR, adaptándose la evolución temporal a la situación de conducción actual, por ejemplo, la velocidad del vehículo actual del propio vehículo VAKT, E.
Si la aceleración del vehículo actual del propio vehículo es negativa aAKT,E<0, es decir, cuando el propio vehículo frena, entonces se asume, que la aceleración del vehículo del propio vehículo previsible aVOR,E, es constante en el periodo de tiempo predeterminado TVOR.
Si la aceleración del vehículo actual del propio vehículo es cero aAKT,E = 0, es decir, cuando el propio vehículo circula a una velocidad constante, entonces se asume, que la aceleración del vehículo previsible del propio vehículo aVOR,E, es constante en el periodo de tiempo predeterminado (igual a cero).
Los dos últimos casos, (aAKT,E<0 y aAKT,E=0) también se pueden verificar conjuntamente y puede asumirse para los dos casos conjuntamente, que la aceleración del vehículo previsible del propio vehículo aVOR,E, es constante en el periodo de tiempo predeterminado.
En otro paso de la primera fase, el perfil de velocidad del propio vehículo vE = f (t), se determina preferiblemente por integración gradual del perfil de aceleración asumido aVOR,E, utilizándose como valor inicial f(0) = vE(0) la velocidad actual del vehículo aAKT,E. El cálculo de la velocidad puede ser por lo tanto, por ejemplo, para cada momento discreto tn0…tnx en el periodo de tiempo 0 < t < TVOR, según la fórmula: v(tn) = v(tn-1) + an* (tn – tn-1). A continuación, sigue en esta primera fase, la determinación del perfil de recorrido del propio vehículo: sE = f(t) mediante la integración gradual del perfil de velocidad asumido vE, donde sE(0) = 0. De esta manera puede calcularse la posición del propio vehículo para cada momento discreto tn0…tnx en el periodo de tiempo 0 < t < TVOR, con la fórmula: s(tn) = s(tn-1) + vn* (tn – tn-1).
En una segunda fase del procedimiento, se observa un vehículo precedente o un objeto situado delante del propio vehículo (Figs. 1, 3, 5). En este caso se entiende con "objeto" o "vehículo precedente" siempre, tanto un vehículo precedente o un objeto que se encuentra delante del propio vehículo en relación con el propio vehículo, que también puede estar parado.
En un primer paso de la segunda fase, se lleva a cabo por ejemplo, con un sensor de radar, una captación de una distancia actual distAKT,V y de una velocidad relativa actual vrelAKT,V entre el propio vehículo y el objeto.
En un segundo paso de la segunda fase se produce un cálculo de la velocidad absoluta del objeto a partir de la velocidad relativa actual (vrelAKT,V) del objeto y de la velocidad actual del vehículo (vAKT,E) del propio vehículo (vAKT,E), así como un cálculo de la aceleración absoluta del objeto a partir del perfil de velocidad de la velocidad absoluta actual del objeto mediante diferenciación gradual según el tiempo.
A continuación, se indica un perfil de aceleración que cambia en el tiempo para el objeto: aVOR,V = f(t); f(0) = aceleración actual (aAKT,V). Dependiendo de la velocidad actual vAKT,V y/o del entorno de conducción (ciudad, carretera, autovía, etc.) se modifica el perfil de aceleración, en el caso de una velocidad alta (autovía) el perfil de aceleración predeterminado se reduce lentamente; en el caso de una velocidad baja (circulación en ciudad) el perfil de aceleración predeterminado se reduce rápidamente. Para ello se asume una evolución temporal de una aceleración previsible del objeto (aVOR,V) para un periodo de tiempo predeterminado (TVOR) en base a la aceleración actual del objeto (aAKT,V) y eventualmente a partir de la evolución temporal de la aceleración del objeto durante un periodo de tiempo de longitud predeterminada que alcanza hasta el pasado aVOR,V = f(t); 0 < t < TVOR.
Al asumir la evolución temporal de la aceleración previsible del objeto aVOR,V o la aceleración actual del objeto aAKT,V, se diferencian tres casos: la aceleración actual del objeto aAKT,E ¿es positiva, cero o negativa?
Si la aceleración actual del objeto es positiva (aAKT,V> 0), es decir, cuando el objeto acelera, entonces se asume para la evolución temporal, que la aceleración previsible del objeto (aVOR,V) es constante en el periodo de tiempo predeterminado (TVOR).
Si la aceleración actual del objeto es negativa (aAKT,V <0), es decir, cuando el objeto frena, entonces se asume que la aceleración previsible del objeto (aVOR,V) disminuye en el periodo de tiempo predeterminado (TVOR), adaptándose la evolución temporal a la situación de conducción actual, por ejemplo, a la velocidad actual del objeto (VAKT,V).
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Si el conductor del propio vehículo es alertado ópticamente y/o acústicamente y/o de manera táctil (por ejemplo, vibración del volante), se llama su atención de manera inequívoca, sobre la existencia del peligro de chocar por detrás con el objeto situado delante, y debido a ello, al terminar el tiempo de duración de la alerta predeterminada, se activa el proceso de frenado de emergencia automático.
El proceso de frenado de emergencia automático puede ser activado cuando se cumple una condición de frenado de emergencia predeterminada y ha finalizado el tiempo de duración de la alerta predeterminada. La deceleración de frenado de emergencia o una magnitud relacionada con ello, como la presión del frenado de emergencia, la fuerza del frenado de emergencia o el momento del frenado de emergencia, pueden predeterminarse de manera fija o ajustable. En este último caso, existe la posibilidad de determinar por ejemplo, en dependencia de variables, que describen por ejemplo, la masa de vehículo, el valor de fricción del revestimiento de las instalaciones de frenado de las ruedas del vehículo, el estado de la vía o las condiciones de la visibilidad, una deceleración de frenado máxima alcanzable realmente y de ajustar el valor de la deceleración del frenado de emergencia predeterminada en correspondencia con la deceleración de frenado máxima alcanzable realmente determinada.
En lugar de ello, el valor de la deceleración del frenado de emergencia también puede estar predeterminado de manera fija. En este caso se parte aquí de una deceleración de frenado máxima alcanzable promedia, cuyo valor se encuentra típicamente en el rango entre 3 m/s2 y 8 m/s2.
Lo mismo es válido para la predeterminación del tiempo de duración de la alerta, que también puede producirse de manera fija o ajustable. Una duración fija del tiempo de alerta predeterminado, tiene la ventaja de que el conductor conoce el momento de la activación del proceso de frenado de emergencia automático y éste no se inicia de forma inesperada o impredecible. Un valor adecuado de la duración del tiempo de alerta predeterminado puede determinarse debido a pruebas de conducción. Éste se encuentra típicamente en el rango entre 1,5 y 2,5 segundos. Por otra parte, es concebible ajustar el valor del tiempo de duración de la alerta predeterminada en dependencia de variables que describen por ejemplo, la masa del vehículo, el valor de fricción del revestimiento de las instalaciones de frenado de las ruedas del propio vehículo, el estado de la vía o las condiciones de la visibilidad. En este caso, se predetermina preferiblemente un valor mínimo de la duración del tiempo de alerta, que no debe superarse, para que el conductor tenga básicamente tiempo suficiente para prepararse para la activación del frenado de emergencia automático o incluso para intervenir el mismo con anterioridad.
La velocidad relativa del objeto situado delante con respecto al propio vehículo también puede predeterminarse bien de manera fija o ajustable. En este caso es ventajoso cuando el valor de una velocidad relativa objetivo predeterminada de manera fija es aproximadamente cero. En este caso se reduce la velocidad propia del vehículo mediante el proceso de frenado de emergencia automático solo hasta un punto absolutamente necesario, para evitar de manera fiable una colisión en la parte posterior del propio vehículo con el objeto situado delante. Cualquier otra reducción en la velocidad propia superior a ella, es innecesaria y supone particularmente para los siguientes vehículos un riesgo adicional.
Además de ello, la distancia de seguridad con el objeto situado delante también puede predeterminarse de manera fija o ajustable. Un ajuste del valor de la distancia de seguridad puede producirse o bien en dependencia de variables, que describen por ejemplo, la masa de vehículo, el valor de fricción del revestimiento de las instalaciones de frenado de las ruedas del propio vehículo, el estado de la vía, la velocidad del vehículo o las condiciones de la visibilidad, o bien manualmente por parte del conductor del propio vehículo. En este caso se predetermina preferiblemente un valor mínimo para la distancia de seguridad, de manera que se evita demasiado acercamiento al objeto situado delante con la finalización del proceso de frenado de emergencia automático. Por motivos de simplicidad, la predeterminación del valor de la distancia de seguridad también puede predeterminarse de manera fija. Típicamente este se encuentra entonces entre cero y algunos metros.
Ventajosamente, al existir actividad de conductor y/o al reducirse el peligro de una colisión en la parte posterior, se suprime la activación de una alerta al conductor y/o se ajusta la intensidad de la alerta al conductor. De esta manera se evita que el conductor del vehículo considere molestas las alertas al conductor activadas innecesariamente, y apague el dispositivo de manera definitiva, de manera que no se lleve a cabo el procedimiento.
Además de ello, al existir actividad del conductor y/o al reducir el riesgo de colisión por la parte trasera, puede finalizarse y/o modificarse una alerta al conductor ya activada y/o puede suprimirse la activación del proceso de frenado de emergencia automático.
Por un lado se ofrece al conductor del propio vehículo durante tanto tiempo como es posible, la posibilidad de tomar medidas contrarias para evitar la colisión por la parte trasera con el vehículo precedente, y por otro lado, una alerta al conductor, que ya se ha vuelto innecesaria, no continua manteniéndose y/o no se activa un proceso de frenado de emergencia automático que se ha vuelto innecesario.
El proceso de frenado de emergencia automático puede ser activado automáticamente tras la finalización de la duración del tiempo de alerta predeterminado, siempre y cuando la alerta al conductor no se interrumpa durante la duración del tiempo de alerta predeterminado. De esta manera el conductor del propio vehículo conoce el momento de la activación del proceso de frenado de emergencia automático, y tiene la posibilidad de tomar medidas
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contrarias adecuadas para evitar la colisión por la parte trasera con el objeto situado delante.
Con el fin de no poner en peligro el éxito de un proceso de frenado de emergencia automático ya activado mediante una interrupción antes de tiempo por parte del conductor, éste solo se interrumpe, cuando ha finalizado un tiempo de duración de frenado de emergencia predeterminado y/o cuando se ha alcanzado la velocidad relativa objetivo predeterminada y la distancia de seguridad predeterminada. La duración del tiempo del frenado de emergencia depende de la situación de conducción momentánea al activarse el proceso de frenado de emergencia automático, de la deceleración del frenado de emergencia predeterminada, de la velocidad relativa y de la distancia de seguridad entre el propio vehículo y el objeto situado delante.
Ventajosamente, la alerta al conductor consiste en al menos dos niveles de alerta que se activan secuencialmente en el tiempo durante la duración del tiempo de alerta al conductor predeterminada, habiendo asociada a cada nivel de alerta una duración de tiempo de nivel de alerta predeterminada. De esta manera es posible construir la alerta al conductor mediante el uso de niveles de alerta de diferente urgencia, pudiendo aumentar la urgencia de los niveles de alerta al disminuir el tiempo restante hasta la activación del proceso de frenado de emergencia automático, de manera que se indica al conductor el periodo de tiempo que va acortándose hasta la activación del proceso de frenado de emergencia automático.
La duración del tiempo del nivel de alerta de un nivel de alerta puede estar predeterminada de manera fija o ajustable. Una duración fija del tiempo de nivel de alerta predeterminado, tiene la ventaja de que el conductor conoce el momento de la activación de un posible nivel de alerta posterior y/o del proceso de frenado de emergencia automático, éste no llega de forma inesperada o impredecible.
Además de ello, existe la posibilidad de ajustar el valor de la duración del tiempo de un nivel de alerta en dependencia de variables, que describen por ejemplo, la masa del vehículo, el valor de fricción del revestimiento de las instalaciones de frenado de las ruedas del propio vehículo, las condiciones de visibilidad o el estado de la vía. De esta manera puede activarse por ejemplo, el último nivel de alerta, y con ello por regla general más urgente, antes, cuanto más desventajosas sean las condiciones para evitar la colisión por la parte trasera, mediante la activación del proceso de frenado de emergencia automático.
También existe la posibilidad de activar solo tras la activación de un primer nivel de alerta, al menos otro nivel de alerta, cuando se cumple una condición de alerta predeterminada asignada correspondientemente al siguiente nivel de alerta. De esta manera puede comprobarse la necesidad de la activación de cada siguiente nivel de alerta y evitarse la activación de niveles de alerta innecesarios inadecuados frente al peligro real de colisión en la parte posterior.
En el caso de existir actividad del conductor y/o al reducirse el peligro de colisión en la parte posterior, puede finalizarse al menos uno de los niveles de alerta ya activados y/o suprimirse la activación de otros niveles de alerta. De esta manera se evita que el conductor del vehículo considere como molestos niveles de alerta activados innecesariamente y desactive el dispositivo.
En este caso también es posible mantener un nivel de alerta ya activado, que se presenta por ejemplo, en forma de una alerta al conductor óptica, hasta que finaliza la duración del tiempo de alerta predeterminado, para de esta manera no activar otros niveles de alerta para indicar al conductor el peligro de colisión en la parte posterior potencialmente existente.
Convenientemente se detecta la existencia de actividad del conductor debido a una activación de al menos uno de los elementos de mando del vehículo, sirviendo el elemento de mando particularmente para la modificación de la dinámica longitudinal o transversal del vehículo.
Forman parte de los elementos de mando, que son adecuados para la detección de la actividad del conductor, por ejemplo, el pedal acelerador, el pedal de freno, el pedal del embrague, el volante o el sensor de dirección del vehículo.
Una reducción del riesgo de colisión en la parte posterior puede detectarse fácilmente mediante una distancia que aumenta con el tiempo entre el vehículo y el vehículo precedente y/o mediante una velocidad relativa que disminuye con el tiempo, entre el propio vehículo y el objeto situado delante.
Para poder detectar de manera fiable o poder valorar correctamente el peligro de una colisión por la parte trasera del vehículo con el vehículo precedente también en situaciones de tráfico complejas, se determina la situación de conducción momentánea del vehículo en dependencia de la distancia determinada entre el propio vehículo y el objeto situado delante y/o de la velocidad determinada del vehículo y/o de la aceleración relativa determinada entre el propio vehículo y el objeto situado delante y/o de la aceleración determinada del vehículo y/o de la inclinación de la vía y/o de los valores de fricción entre la vía y las ruedas del vehículo.
Para reducir el riesgo de posibles accidentes secundarios, al activarse el proceso de frenado de emergencia automático, puede producirse una alerta de vehículos precedentes y/o siguientes. Para ello se activan por ejemplo, las luces de freno, la bocina del vehículo, las luces de emergencia, las luces de carretera y/o largas del vehículo.
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