ES2573477T3 - Sistema y método para probar tecnologías de prevención de accidentes - Google Patents

Abstract

Un sistema de Objetivo Blando Guiado (OBG) que comprende: un vehículo objeto (VO) (105) con un sensor de posición de VO y un sensor de velocidad de VO; un elemento de movimiento dinámico (EMD) (115) con un sensor de posición de EMD en que el EMD (105) comprende un cuerpo que comprende una superficie superior en que la superficie superior está adaptada para soportar un cuerpo blando que tiene el tamaño y la forma de un vehículo o de una parte de un vehículo, en que el cuerpo tiene al menos un lado cónico de manera que permite que el vehículo objeto avanzar hasta y sobre la superficie superior con un daño mínimo o ningún daño al vehículo objeto (105) ni al EMD (115), en que el cuerpo está soportado además por una pluralidad de ruedas; un procesador que está conectado a una memoria, al DME (115) y al VO (105), en que el procesador está configurado para determinar una posición del VO desde el sensor de posición del VO (305) y una posición del EMD desde el sensor de posición del EMD (310); un controlador de velocidad conectado a un motor que impulsa una rueda y que recibe instrucciones de control desde el procesador; un archivo de trayectoria del VO (325) que representa la trayectoria del VO y que está almacenado en la memoria, un archivo de trayectoria del EMD (315) que representa la trayectoria del EMD y que está almacenado en la memoria, caracterizado porque el archivo de trayectoria del VO (325) comprende un conjunto de puntos de referencia del VO y un conjunto de velocidades del VO, de manera que las velocidades del VO son asignadas a los puntos de referencia del VO; el archivo de trayectoria de EMD (315) comprende un conjunto de puntos de referencia del EMD y un conjunto de velocidades del EMD, de manera que las velocidades del EMD son asignadas a los puntos de referencia del EMD, en que cada punto de referencia del EMD con su velocidad de EMD asignada es asignado a un punto de referencia del VO correspondiente con su velocidad de VO asignada en el archivo de trayectoria del VO; y el procesador está también configurado para realizar los siguientes pasos: (a) determinar una posición del VO a lo largo de la trayectoria representada por el archivo de trayectoria del VO y determinar el punto de referencia del VO para dicha posición en el archivo de trayectoria del VO (330); (b) determinar el punto de referencia correspondiente a partir del archivo de trayectoria del EMD (320) que se asigna al punto de referencia del VO en el archivo de trayectoria del VO tal como se calcula en el paso (a); (c) calcular un error longitudinal (342) de la posición del EMD en forma de una desviación de distancia a lo largo de la trayectoria para un punto de referencia determinado; (d) calcular una compensación de velocidad basada en el error longitudinal (345); (e) determinar una relación de velocidad a partir del archivo de trayectoria del VO (325) y el archivo de trayectoria del EMD (315) para el punto de referencia del EMD correspondiente determinado a partir del paso (b); (f) determinar la velocidad del VO a partir del sensor de velocidad del VO (360); (g) calcular una nueva velocidad del EMD; (h) calcular una instrucción de control del EMD; y (i) enviar la instrucción de control al EMD.

Description

Sistema y Método para Probar Tecnologías de Prevención de Accidentes

1.0 Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema de objetivo blando guiado de acuerdo con la parte de precaracterización de la reivindicación 1, y a un método para controlar la velocidad en un elemento de movimiento dinámico (EMD) utilizado para probar una tecnología de prevención de accidentes de acuerdo con la parte de pre-caracterización de la reivindicación 5.

2.0 Antecedentes

El sistema descrito en el presente documento se puede utilizar con, pero no se limita a, vehículos empleados en tecnologías de prevención de accidentes descritas en las siguientes solicitudes de patentes desarrolladas por los mismos inventores y asignadas al mismo cesionario: solicitud de patente de Estados Unidos nº 14/050039 titulada "System and Method for testing Crash Avoidance Technologies (Sistema y método para pruebas de tecnologías de prevención de accidentes)", presentada el 9 de octubre de 2013, por Joseph Kelly et al; la solicitud de patente de Estados Unidos nº 14/050048, titulada " System and Method for testing Crash Avoidance Technologies (Sistema y método para pruebas de tecnologías de prevención de accidentes)", presentada el 9 de octubre de 2013, por Joseph Kelly et al; Solicitud de Patente de EE.UU. número 61/874274 titulada "Master-Slave Automated Coordinated Vehicle Control (Control de Vehículo Coordinado Automatizado Maestro-Secundario)" presentada el 5 de septiembre de 2013, por Joseph Kelly et al; la solicitud de patente de EE.UU. número 61/874267 titulada "Rigid Belt Drive Tensioner (Tensor del Dispositivo de Correa Rígida)" presentada el 5 de septiembre de 2013, por Joseph Kelly et al; la solicitud de patente EE.UU. número 61/874264 titulada "Robotic Hydraulic Brake Master Cylinder (Cilindro Maestro del Freno Hidráulico Robótico)" presentada el 5 de septiembre de 2013, por Joseph Kelly et al; la solicitud de patente EE.UU. 13/357526 titulada "System and Method for Testing Crash Avoidance Technologies (Sistema y Método para Probar Tecnologías de Evitación de Accidentes" presentada el 24 de enero de 2012 por Joseph Kelly et al (expedida como Patente de EE.UU. número 8.447.509); la solicitud de patente EE.UU. número 61/507539 titulada "Guided Soft Target For Full Scale Advanced Crash Avoidance Technology Testing (Objetivo blando guiado para pruebas de tecnología avanzada de evitación de accidentes de plena escala)", presentada el 13 de julio de 2011 por Joseph Kelly et al; la Solicitud de Patente de EE.UU. número 61/578452 titulada "Guided Soft Target For Full Scale Advanced Crash Avoidance Technology Testing (Objetivo blando guiado para pruebas de tecnología avanzada de evitación de accidentes de plena escala)", presentada el 21 de diciembre de 2011 presentada por Joseph Kelly et al; la solicitud de Patente de EE.UU. número 61/621597 titulada "Collision Partner, System and Method (Socio de Colisión, Sistema y Método)", presentada el 9 de abril de 2012 por Joseph Kelly et al; la solicitud de patente de EE.UU. número 61/639745 titulada "Devices, Systems And Methods For Testing Crash Avoidance Technologies (Dispositivos, Sistemas y Métodos para Pruebas de Tecnologías de Evitación de Accidentes)", presentada el 27 de abril de 2012 por Joseph Kelly et al; la solicitud de patente de EE.UU. número 13/532366 titulada "Devices, Systems And Methods For Testing Crash Avoidance Technologies (Dispositivos, Sistemas y Métodos para Pruebas de Tecnologías de Evitación de Accidentes)", presentada el 25 de junio de 2012 por Joseph Kelly et al (publicada como patente de EE.UU. número 8.428.863); la solicitud de patente EE.UU. número 13/532383 titulada "Devices, Systems And Methods For Testing Crash Avoidance Technologies (Dispositivos, Sistemas y Métodos para Pruebas de Tecnologías de Evitación de Accidentes)", presentada el 25 de junio de 2012 por Joseph Kelly et al (publicada como patente de EE.UU. número 8.428.864); la solicitud de patente de EE.UU. número 13/532396 titulada "Devices, Systems And Methods For Testing Crash Avoidance Technologies (Dispositivos, Sistemas y Métodos para Pruebas de Tecnologías de Evitación de Accidentes)", presentada el 25 de junio de 2012 por Joseph Kelly et al (publicada como patente de EE.UU. número 8.457.877); la solicitud de patente EE.UU. 13/532417 titulada "Devices, Systems And Methods For Testing Crash Avoidance Technologies (Dispositivos, Sistemas y Métodos para Pruebas de Tecnologías de Evitación de Accidentes)", presentada el 25 de junio de 2012 por Joseph Kelly et al; y la Solicitud de Patente de EE.UU. número 13/532430 titulada "Devices, Systems And Methods For Testing Crash Avoidance Technologies (Dispositivos, Sistemas y Métodos para Pruebas de Tecnologías de Evitación de Accidentes)", presentada el 25 de junio de 2012 por Joseph Kelly et al.

A medida que las Tecnologías Avanzadas de Evitación de Accidentes (TAEA), como por ejemplo la Advertencia de Colisión Frontal (ACF), los Sistemas de Frenado Inminente de Accidente y otras tecnologías avanzadas se han ido desarrollando, la necesidad de metodologías de pruebas a gran escala que puedan minimizar los riesgos del personal que se pone a prueba y los daños a los equipos ha aumentado rápidamente. La evaluación de este tipo de sistemas ACAT presenta un gran número de desafíos. Por ejemplo, el sistema de evaluación debería ser capaz de proporcionar un socio de colisión potencial blando (SC Blando) de forma fiable y precisa a lo largo de una trayectoria que en última instancia resultaría en un accidente en una variedad de configuraciones, tales como alcances traseros, choques frontales, cruce de trayectorias, y choques laterales. Además, el Socio de Colisión Blando no debe suponer un riesgo físico sustancial para el piloto de pruebas, ni para otro personal de pruebas, para el equipo, o para los vehículos

implicados en el caso de que la colisión no se evite. Este reto ha sido difícil de abordar. En tercer lugar, el SC Blando debería aparecer en el vehículo objeto como el artículo real que se está simulando, como por ejemplo un vehículo de motor, un peatón, u otro objeto. Por ejemplo, el SC Blando debería proporcionar una firma consistente para el radar y para otros sensores a los diversos vehículos sujetos, sustancialmente idéntica a la del artículo que se está simulando. También resultaría ventajoso que el SC Blando fuese de bajo costo y reutilizable de forma repetible con un mínimo de tiempo y esfuerzo.

Tal como se describe en las solicitudes de patente anteriores de los inventores, el sistema de Objetivo Blando Guiado (OBG) que se incorpora completamente en el presente documento como referencia, incluye un Elemento de Movimiento Dinámico (EMD) como una plataforma móvil y controlable que lleva el SC Blando. El EMD es de una forma y dimensión tales que puede ser atropellado por el vehículo de prueba (también conocido como el vehículo objeto), con poco o ningún daño ni al EMD ni al vehículo objeto. Cuando se produce una colisión con el sistema de OBG, el vehículo objeto impacta contra el SC Blando, que a continuación absorbe la colisión y puede colapsarse. Dicho SC Blando se da a conocer en la solicitud de patente de EE.UU. número 13/532366 (publicada como patente de EE.UU. número 8.428.863).

Las innovaciones descritas en esta solicitud están dirigidas a sistemas que guían y controlan los componentes del sistema de OBG incluyendo el EMD, más específicamente para controlar de manera próxima los movimientos de dos o más vehículos en movimientos predeterminados coordinados.

Un sistema de objetivo blando guiado de acuerdo con la parte de pre-caracterización de la reivindicación 1 y un método para controlar la velocidad de un elemento de movimiento dinámico (EMD) utilizado para probar una tecnología de prevención de accidentes de acuerdo con la parte de pre-caracterización de la reivindicación 5 es conocido a partir de la publicación de la solicitud de patente de Estados Unidos nº US 2013/162479. En este documento de la técnica anterior se muestran trayectorias espaciales para ser almacenadas en archivos que también incluyen velocidades del Vehículo Objeto (VO) y un Elemento de Movimiento Dinámico EMD como parte del objetivo blando guiado OBG que muestra US 2013/1262479.

A partir de la publicación de la solicitud de patente de Estados Unidos nº US 2012/086582 se conoce una tecnología de prevención de accidentes que incluye almacenar unos datos de mapa digital que pueden incluir información sobre una red de carreteras, geometría de carreteras, condiciones de la carretera y otra información. Este mapa digital puede incluir una pluralidad de nodos y segmentos de carretera.

A partir de la publicación de solicitud de patente de Estados Unidos nº US 2011/270467 se conoce una prueba de seguridad activa y pasiva para vehículos automóviles en que los datos de trayectoria incluyen la posición y la velocidad como un vector, que incluye la dirección como una función de tiempo, habitualmente el tiempo después del inicio de la prueba de seguridad de automóvil, o como una función de la posición u otra característica del vehículo de pruebas de automoción.

La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos nº US 2009/292468 muestra un escenario de prevención de accidentes que incluye un vehículo huésped que puede cruzar su trayectoria de forma inminente con un vehículo amenaza. El vehículo huésped está equipado con dos sensores: un sistema de cámara estéreo y un sensor de radar. Los sensores están configurados para realizar una estimación de la información de posición y del movimiento del vehículo amenaza en relación con el vehículo huésped.

Uno de los objetos de la invención es controlar la precisión del sistema de acuerdo con la parte de precaracterización de la reivindicación 1 y el método de acuerdo con la parte de pre-caracterización de la reivindicación 5. Estos y otros objetos se consiguen en combinación con las características en las partes de pre-caracterización por medio de las características en las partes de caracterización de las reivindicaciones 1 y 5. Las formas de realización ventajosas se reivindican en las reivindicaciones dependientes 2 -4 y 6 -8.

3.0 Resumen

Se describe un Sistema de Objetivo Blando Guiado que incluye un vehículo objeto y un Elemento de Movimiento Dinámico (EMD). El vehículo objeto puede ser acelerado en una relación arbitraria a una velocidad que corresponde a la velocidad en su propia trayectoria predeterminada. Cada uno de los vehículos EMD calcula su velocidad objetivo como una relación de la velocidad del vehículo objeto en cada ubicación de punto de referencia, y modula su control de velocidad para lograr esta velocidad objetivo. Para compensar aún más las diferencias temporales a lo largo de la trayectoria objetivo, cada EMD calcula su error longitudinal a lo largo de la trayectoria relativa a su posición objetivo, de acuerdo con lo que dicta la posición del vehículo objeto dentro de su propia trayectoria, y la velocidad objetivo de cada EMD se modula con el fin de minimizar el error longitudinal a lo largo de la trayectoria predeterminada.

Otros aspectos de la invención se describen en el presente documento tal como se describen en los siguientes dibujos y descripción detallada.

4.0 Breve Descripción de los Dibujos

La invención se puede comprender mejor con referencia a las siguientes figuras. Los componentes dentro de las figuras no están necesariamente a escala, y en su lugar se pone énfasis en ilustrar de forma clara los aspectos de ejemplo de la invención. En las figuras, los mismos números de referencia designan partes correspondientes en todas las diferentes vistas. Se entenderá que ciertos componentes y detalles pueden no aparecer en las figuras para ayudar a describir más claramente la invención.

La FIG. 1 ilustra un ejemplo de arquitectura de Sistema de OBG. La FIG. 2 ilustra las trayectorias y la colisión de un vehículo objeto y un EMD. La FIG. 3 es un diagrama de flujo que detalla el método para controlar la velocidad y la posición de los diversos vehículos en el sistema de OBG. La FIG. 4 ilustra cómo las instrucciones del controlador del método de la FIG 3 son ejecutadas por el sistema de OBG.

5.0 Descripción Detallada

A continuación se proporciona una descripción escrita no limitativa de formas de realización de ejemplo que ilustran diversos aspectos de la invención. Estos ejemplos se proporcionan para permitir a una persona con una experiencia ordinaria en la técnica poner en práctica el alcance completo de la invención sin tener que comprometerse a llevar a cabo una cantidad indebida de experimentación. Tal como resultará evidente para las personas expertas en la técnica, se pueden llevar a cabo otras modificaciones y adaptaciones sin apartarse del alcance de la invención, que está limitada solamente por las reivindicaciones.

Tal como se describe en la solicitud de patente SN 13/357526, se da a conocer un ejemplo de arquitectura y funciones del sistema de OBG. Los sistemas de OBG en diversas formas de realización de ejemplo pueden comprender, por ejemplo, una pluralidad de ordenadores que se comunican, por ejemplo a través de una red de área local inalámbrica (WLAN), y realizan diversas funciones. La FIG. 1 ilustra el diseño de arquitectura general de un sistema de OBG de ejemplo 100, que puede incluir los siguientes nodos y sus equipos periféricos asociados, por ejemplo: un vehículo objeto 105; una estación de base 110; y un EMD

115.

El ordenador asociado con el vehículo objeto 105 puede realizar las diversas funciones de E/S de datos dentro del vehículo objeto 105, y proporcionar los datos medidos al resto del sistema. Además, el equipo objeto puede controlar eventos discretos dentro del vehículo objeto 105. El nodo del vehículo objeto 105 puede comprender los siguientes componentes, por ejemplo: un ordenador portátil; un receptor de GPS diferencial (DGPS); un acelerómetro triaxial; una tabla de E/S digital para supervisar y controlar eventos discretos (por ejemplo, notar el encendido / apagado de advertencia ACAT, iluminar los LED, iniciar el frenado de bucle abierto, proporcionar alertas audibles); y el puente de LAN inalámbrica, por ejemplo.

La estación de base 110 puede actuar como el eje central para todas las comunicaciones, y permitir al usuario supervisar y controlar el sistema. La estación de base 110 puede comprender los siguientes componentes, por ejemplo: receptor de la estación de base de DGPS; ordenador portátil; palanca de mando; enrutador de LAN inalámbrica; y transmisor de radio para proporcionar capacidad de parada de emergencia, por ejemplo.

El ordenador asociado con la estación de base 110 puede permitir que el operador del sistema ejecute un conjunto completo de pruebas desde una única ubicación. Desde el ordenador asociado con la estación de base 110, el operador puede realizar las siguientes funciones, por ejemplo: instalación y configuración del vehículo objeto 105 y ordenadores del OBG a través de conexión remota; supervisar el vehículo objeto 105 y posiciones, velocidades, información sobre la salud del sistema y otra información del sistema de OBG; instalación de la configuración de ensayo; coordinación de ensayo; análisis de los datos después de la prueba; y selección de modos de OBG, incluyendo, por ejemplo: espera; manual; semiautónomo; y completamente autónomo, por ejemplo. Además, las funciones del ordenador asociado con la estación de base 110 también pueden llevarse a cabo en el equipo asociado con el vehículo objeto 105, reduciendo el número de los ordenadores en la red informática. En esta forma de realización de un OBG, la estación de base, o una consola de operador, estaría localizada en el vehículo objeto 105. Los métodos utilizados para el control y posicionamiento del vehículo objeto 105 y el EMD 115 se describen a continuación con referencia a la FIG. 3.

El receptor de DGPS en la estación de base 110 puede proporcionar correcciones a los receptores de DGPS itinerantes, tanto en el EMD 115 como en el vehículo objeto 105 a través de una red WLAN u otras comunicaciones. Esto se puede lograr sin la necesidad de un módem de radio de DGPS separado, reduciendo al mínimo el número de antenas en cada nodo del sistema. Esto puede ser importante en el caso del EMD 115, ya que todas las conexiones a las antenas se hacen habitualmente frangibles, de manera que puedan separarse del EMD 115 en caso de una colisión con el vehículo objeto 105.

Los subsistemas de EMD de ejemplo 115 pueden comprender los siguientes componentes, entre otros, por ejemplo: puente de LAN inalámbrica; equipo PC104; sensor de velocidad de giro; brújula electrónica; dos motores de accionamiento de CC sin escobillas y amplificadores; un motor de dirección y amplificador de corriente continua sin escobillas; sistema de frenos; sistema de frenos de emergencia de RF; receptor de DGPS; un ordenador de EMD como por ejemplo un ordenador PC104 que realiza funciones tales como las funciones de ejemplo siguientes: cálculos de Guiado, Navegación y Control (GNC); entrada y salida de datos digital y analógica; datos de entrada, que incluyen: información del GPS diferencial; brújula electrónica (ángulo de dirección); velocidad de giro; velocidad del motor de accionamiento; ángulo de dirección; temperatura del amplificador del motor de accionamiento; temperatura del bobinado del motor de accionamiento; y datos de salida, que incluyen: comando de par de la unidad de motor; comando de ángulo del motor de dirección; comando de freno; vigilancia de la salud del sistema; y recopilación de datos, por ejemplo. En distintas formas de realización de ejemplo pueden ser utilizados otros elementos o un número menor de ellos.

Antes de la prueba, se pueden generar trayectorias espacio-temporales pareadas para el vehículo objeto 105 y el EMD 115 (preferiblemente cargado con un SC blando). Por ejemplo, la FIG. 2 ilustra una trayectoria espacio-tiempo aparejada 200 de este tipo. El vehículo objeto 105 tiene una trayectoria 205, mientras que el EMD 115 (aquí se muestra cargado con un SC blando, esta combinación se refiere en algún momento como OBG) tiene una trayectoria 210. Las trayectorias espacio-temporales para cada vehículo implicado se generan de tal manera que se definen puntos de referencia espaciales (por ejemplo, X, Y, Z) para cada vehículo en puntos específicos, no absolutos (relativos) en el tiempo. En general, no es necesario que los puntos de referencia se produzcan en intervalos espaciales o temporales determinados; sin embargo, los puntos de control en cada trayectoria deben ocurrir en el mismo tiempo relativo. En otras palabras, el punto de referencia 1 (215) se produce al mismo tiempo relativo en el escenario, tanto para el vehículo objeto 105 como para el EMD 115. Asimismo, el punto de referencia 2 (220) se produce al mismo tiempo, tanto para el vehículo objeto 105 como para el EMD 115, al igual que el punto de referencia 3 (225). Además, se define una velocidad para cada vehículo en cada punto de referencia, así como una relación de la velocidad del vehículo secundario, en relación con la velocidad del vehículo principal en cada punto de referencia. El archivo de trayectoria para el vehículo objeto tiene una serie de puntos de referencia y el archivo de trayectoria del EMD tiene una serie de puntos de referencia correspondientes, de tal manera que si se conoce la posición del vehículo objeto dentro de su propia trayectoria, se puede determinar el punto de referencia correspondiente en el archivo de trayectoria del EMD, lo que indica una posición objetivo para el EMD.

Una realización de un archivo de trayectoria es un archivo ASCII con un formato tal como se representa en la Tabla 1 a continuación. Los archivos pueden incluir alguna información de cabecera básica y un conjunto de datos para cada punto de referencia. Cada línea del archivo define un punto de referencia y diversos datos relacionados con dicho punto de referencia. Un punto de referencia es un punto en el espacio a lo largo de la trayectoria del vehículo. Cada punto de referencia del vehículo objeto corresponde a un punto de referencia del EMD de tal manera que, cuando el vehículo objeto se encuentra en el punto de referencia 10, por ejemplo, el EMD debe también estar en su punto de referencia 10. El archivo de trayectoria puede consistir también en otros datos, como la relación de velocidad (SR) (relación de la velocidad de este vehículo en relación con la velocidad del otro vehículo) y la velocidad (Spd).

Tabla 1: Ejemplo de archivo de Trayectoria

Cada vehículo en la prueba tendría su propio archivo de trayectoria. Como alternativa, el sistema de OBG 100 puede implementar un único archivo de trayectoria con los datos de posición y velocidad de cada vehículo en cada punto de referencia.

El sistema de OBG 100 puede utilizar un archivo de trayectoria que provoca una colisión entre el vehículo objeto 105 y el EMD 115, tal como se muestra en la FIG. 2. Esto también ilustra tres puntos de referencia, aunque sería obvio que se pueden utilizar varios puntos de ruta. Preferiblemente, la diferencia de tiempo entre puntos de recorrido es de aproximadamente 1/10 de segundo. Al tener una frecuencia tan alta de muestreo de los puntos de referencia a lo largo de las trayectorias, el sistema de OBG 100 puede controlar más eficazmente los diferentes vehículos y garantizar la colisión y el rendimiento adecuados.

Estas trayectorias deberían estar basadas en la física, y, pueden ser situaciones de accidente del mundo real, ya sean hipotéticas o bien reconstruidas. Las trayectorias se pueden especificar para que no den lugar a ninguna colisión, o para que den lugar a cualquier tipo de colisión entre el vehículo objeto 105 y el EMD 115, y pueden incluir variaciones en la velocidad y en la trayectoria de curvatura, tanto para el vehículo objeto 105 como para el EMD 115. Las trayectorias espaciales se pueden almacenar en archivos que también incluyen las velocidades del vehículo objeto 105 y del EMD 115 a lo largo de sus respectivas trayectorias, y eventos discretos en escenarios específicos. Estos eventos discretos (por ejemplo, el punto de aplicación del freno) se pueden utilizar para controlar el tiempo de los eventos en el vehículo objeto 105 en puntos conocidos a lo largo de la trayectoria del vehículo objeto 105. Estos pueden ser utilizados para iniciar el frenado de bucle abierto, iluminar los LED, o proporcionar alertas audibles dentro del vehículo objeto 105, por ejemplo.

En diferentes formas de realización, un sistema de OBG 100 puede tener, por ejemplo, cuatro modos de funcionamiento diferentes: espera; manual; semiautónomo; y totalmente autónomo. El Modo de Espera es el modo "inactivo" para el sistema de OBG. En este modo, las señales de salida a los motores de dirección y tracción pueden ser anuladas, pero la interfaz gráfica de usuario para la estación de base 110 puede continuar mostrando los datos de los sensores del EMD 115 y del vehículo objeto 105. Cada vez que el EMD 115 se conmuta a este modo desde uno de los modos "activos" (por ejemplo, manual, semi-autónomo

o completamente autónomo), los datos recogidos durante el modo activo pueden ser transferidos de forma inalámbrica al ordenador asociado con la estación de base 110 para su posterior análisis.

El Modo Manual puede ser controlado completamente por un ser humano a través de una palanca de mando asociada con la estación de base 110. En este modo, el operador puede tener un control remoto sobre la velocidad y la dirección del EMD 115. Este modo puede ser útil para el posicionamiento previo del EMD 115

o para devolverlo a la base para cargar las baterías, para el servicio de rutina, o para apagar el sistema.

El Modo Semi-Autónomo permite al operador de la estación de base 110 controlar la velocidad del EMD 115 mientras que el seguimiento de la trayectoria puede llevarse a cabo de forma autónoma. Esto puede ser especialmente útil para el posicionamiento previo del EMD 115 antes de un recorrido de prueba determinado, ya que el EMD 115 puede ser accionado desde cualquier punto de la superficie de prueba, y buscará y convergirá en la trayectoria deseada. El algoritmo del GNC de seguimiento de trayectoria también puede permitir el funcionamiento a la inversa, permitiendo al operador accionar el EMD 115 en sentido inverso a lo largo de la ruta de acceso para la repetición rápida de pruebas.

El Modo Totalmente Autónomo puede no requerir más entradas desde la estación de base 110. En este modo, el vehículo objeto 105 puede ser impulsado a lo largo de la trayectoria del vehículo objeto 105, y el EMD 115 calcula los datos de entrada de velocidad y de dirección necesarios para moverse a lo largo de su propio camino en coordinación con el vehículo objeto 105, tal como se determina a través del par de trayectorias previamente programadas. De esta manera, la posición longitudinal del EMD 115 puede ser accionada por la posición longitudinal del vehículo objeto 105 de manera tal que el EMD 115 llega al punto de colisión predeterminado en el mismo momento que el vehículo objeto 105, incluso permitiendo errores

en la velocidad del vehículo objeto 105 (en relación con la velocidad en el archivo de trayectoria) a medida que se aproxima mediante el ajuste de su propia velocidad. Como opción, el ingeniero de pruebas puede activar un sub-modo en el que, si el conductor del vehículo objeto 105 o del sistema ACAT comienza a reaccionar a una colisión inminente, el comando de velocidad del EMD 115 puede ser cambiado a la velocidad contenida en el archivo de trayectoria, de manera tal que ya no depende de la velocidad del vehículo objeto 105. El cambio a este sub-modo se puede realizar de forma automática (a medio proceso) cuando la aceleración del vehículo objeto 105 supera un umbral predeterminado (por ejemplo, 0,3 g) o cuando la activación del sistema ACAT del vehículo objeto 105 puede ser detectada a través de un dato de entrada discreto. De esta manera, el EMD 115 pasa a través del posible punto de colisión a la velocidad prescrita en el archivo de trayectoria, independientemente de la posición o de la velocidad del vehículo objeto 105.

Durante la configuración de prueba, las trayectorias espacio-temporales emparejadas se pueden cargar de forma inalámbrica en el procesador que se encuentra a bordo del EMD 115 desde la estación de base 110, y el EMD 115 puede ser colocado en el modo totalmente autónomo. A medida que el vehículo objeto 105 comienza a desplazarse a lo largo de su trayectoria, su posición (tal como es medida por el DGPS) se puede transmitir de forma inalámbrica al procesador del EMD 115, que puede estar programado para llevar a cabo el control lateral y longitudinal con el fin de obtener las trayectorias de circuito cerrado relativas deseadas. Una prueba de funcionamiento determinada puede culminar en una colisión entre el vehículo objeto 105 y el EMD 115, en cuyo caso, el EMD 115 puede ser llevado a una parada mediante un transmisor de radio, separarse de la WLAN, que puede accionar los frenos a bordo del EMD 115, y deshabilitar los motores de accionamiento. Los datos de prueba pueden ser transmitidos automáticamente en forma inalámbrica desde el EMD 115 al ordenador asociado con la estación de base 110 una vez que el operador realiza la transición desde el Modo Totalmente Autónomo al Modo de Espera.

El EMD 115 puede emplear componentes de alto rendimiento y de alta eficiencia, que le permiten alcanzar velocidades relativamente altas y lograr una alta precisión de la posición a lo largo de su trayectoria. Los motores de accionamiento sin escobillas de CC proporcionan de manera eficiente una alta potencia desde un pequeño paquete, y un receptor de DGPS proporciona una alta precisión posicional.

Cada uno de los vehículos (es decir, el EMD 110 y el vehículo objeto 105) está equipado con una tecnología de detección que le permite determinar, al menos, su posición, su orientación y su velocidad con respecto a algún sistema de coordenadas conocido. Esta tecnología de detección puede consistir en un DGPS o cualquier otro sistema de medición de la posición. El sensor puede estar opcionalmente integrado con una Unidad de Medición Inercial (UMI), que mejora la precisión de las señales detectadas. Las señales de velocidad se pueden medir desde un GPS, desde una UMI, o desde un sensor de velocidad independiente (como por ejemplo un sensor Doppler o un sensor de velocidad óptico).

Cada EMD está equipado con medios para regular su desviación de la trayectoria lateral (por ejemplo, a través de medios de dirección automática) y para regular su velocidad a lo largo de su trayectoria predeterminada (por ejemplo, a través de medios de control automático de velocidad -motor, frenos, etc.).

El vehículo objeto está equipado con un medio para transmitir su propia posición, velocidad y orientación, de manera que el Sistema de OBG 100 puede determinar que el vehículo objeto se encuentra a lo largo de la trayectoria predeterminada del vehículo objeto. Esto se puede realizar a través de cualquier medio, incluyendo Red Inalámbrica de Área Local (LAN), Red de Área de Controlador (CAN) o cualquier otro medio con o sin cables de transmisión de datos.

El vehículo objeto puede ser operado manualmente por un operador humano, o puede ser controlado de forma automática o de forma autónoma para moverse a lo largo de la trayectoria prevista a una velocidad variable. Todos los vehículos se posicionan inicialmente en o cerca de los lugares de partida correspondientes a las posiciones dentro de, o extrapoladas a partir de, las trayectorias predeterminadas. El vehículo objeto se acelera a un ritmo arbitrario a una velocidad correspondiente a la velocidad en su propia trayectoria predeterminada. Cada uno de los vehículos EMD (puede haber más de uno) calcula su velocidad objetivo como una relación de la velocidad del vehículo objeto en cada ubicación de punto de referencia, y modula su control de velocidad para lograr esta velocidad objetivo. Para compensar todavía más las diferencias temporales a lo largo de la ruta objetivo, cada EMD calcula su error longitudinal a lo largo de la trayectoria relativa a su posición objetivo, de acuerdo con lo dictado por la posición del vehículo objeto dentro de su propia trayectoria y cada velocidad objetivo de los EMD se modula con el fin de minimizar el error longitudinal a lo largo de la trayectoria predeterminada.

Volviendo ahora a la FIG. 3, el método 300 es un ejemplo de realización de este método. Los objetos dentro de esta figura que están enmarcados por una línea de puntos son datos medidos, los que están enmarcados por una línea discontinua son datos de archivo y los que están enmarcados por una línea continua son cálculos de software. Este método 300 puede realizarse en cualquier lugar dentro del sistema de OBG 100. Opcionalmente, algunas partes pueden ser realizadas en una parte del sistema de OBG 100 (por ejemplo, el EMD 115), mientras que otras partes se llevan a cabo en otro (por ejemplo, la estación de base 110).

El método 300 comienza mediante la determinación de la posición del vehículo objeto y el EMD en los pasos 305 y 310 (esto se puede realizar por medio de mediciones de GPS). La posición del EMD 310 se utiliza para calcular la posición del EMD en el archivo de trayectoria del EMD 315, tal como se muestra en el paso

320. En el paso 330 se realiza un cálculo similar para el vehículo objeto dentro del archivo de trayectoria del vehículo objeto 325. Tanto el vehículo objeto como los archivos de trayectoria del EMD pueden estar consolidados en un solo archivo. En el paso 335, el método 300 utiliza la posición del vehículo objeto dentro del archivo de trayectoria desde el paso 330 para encontrar la posición objetivo del EMD dentro del archivo de trayectoria del EMD. Debe tenerse en cuenta que los archivos de trayectoria tienen puntos de referencia discretos, a veces simultáneos, por lo tanto, sabiendo dónde se encuentra el vehículo objeto a lo largo de su trayectoria, el método 300 puede calcular donde debe estar el EMD de acuerdo con el archivo de trayectoria del EMD.

La distancia del EMD medida (o real) se determina a lo largo del archivo de trayectoria en el paso 340. La diferencia entre los dos valores de los pasos 335 y 340 calculados en el paso 342 representaría una desviación de la distancia (es decir, el error longitudinal) de la trayectoria programada del EMD que, a su vez, impide que la colisión se produzca en las condiciones esperadas (es decir, la posición, la velocidad y la localización del impacto sobre el vehículo).

Por lo tanto, el método 300 debe compensar la velocidad del EMD para regular este error, que tiene lugar en el paso 345. Esta compensación de la velocidad se añade a una velocidad de "control anticipado", que se calcula en el paso 355, con el fin de determinar la velocidad real deseada del EMD en el paso 365. La velocidad de "control anticipado" es una estimación de la velocidad requerida por parte del EMD para lograr el control longitudinal deseado sin ningún tipo de retroalimentación de la EMD (es decir, el control de bucle abierto). La velocidad de "control anticipado" explica la velocidad real actual del vehículo objeto en el paso 350, mediante la determinación de la relación de velocidad a partir del archivo de trayectoria para el EMD en la posición actual. Por ejemplo, en la posición actual el vehículo objeto debería viajar a 60 KPH mientras que el EMD debe viajar a 30 KPH. Por lo tanto, la relación de velocidad es de 2:1, o el EMD se desplaza a

0.5 veces la velocidad del vehículo objeto. En el paso 355, el método utiliza la velocidad del vehículo objeto 360 para determinar una velocidad de "control anticipado". Por ejemplo, si el vehículo objeto está viajando un 20% más rápido de lo que debería, en este punto de referencia, la velocidad de "control anticipado" sería: 72KPH (velocidad del vehículo objeto) x 0.5 (relación de velocidad) = 36KPH. Por lo tanto, un componente del comando de velocidad al EMD es generado por la relación de velocidad que se aplica a la velocidad medida del vehículo objeto.

La velocidad de "control anticipado" y la compensación de velocidad en base al error en la distancia (es decir, el paso 345) se combinan en el paso 365 para calcular una nueva velocidad del EMD. Las nuevas instrucciones para el control de velocidad se calculan en el paso 370, el cual se basa en parte en la velocidad actual del EMD 375. Si, por ejemplo, la velocidad ordenada es de 36KPH y la velocidad actual del EMD es de solo 30 KPH, el sistema sabría que está lejos de la velocidad necesaria, y podría generar una instrucción para que el controlador acelere a un ritmo alto para llegar a la velocidad objetivo lo más rápidamente posible. Si, por el contrario, la diferencia es de sólo 0.5KPH, la aceleración en la instrucción del controlador podría ser menor. Esto puede lograrse utilizando, por ejemplo, un control de retroalimentación Proporcional / Integral (PI) para regular y reducir el error al mínimo.

La descripción anterior se ha limitado a un escenario de dos vehículos. Sin embargo, sería evidente para los iniciados en la técnica que estas enseñanzas se pueden utilizar para controlar más de dos vehículos. Por ejemplo, el escenario de prueba puede requerir que dos EMD choquen con el vehículo objeto. En tal caso, cada vehículo tendría su propio archivo de trayectoria, y la velocidad y la posición de cada vehículo pueden ser controladas por el método 300 descrito anteriormente. El sistema de OBG 100 ejecutaría el método 300 para el segundo EMD tal como lo hizo para el primero, manteniendo el segundo vehículo tan ajustado a la trayectoria como resulte posible.

La FIG. 4 ilustra el EMD 115 que tiene un controlador de velocidad 405, un motor 410 que impulsa una rueda (que no se muestra) y un freno 415. Dependiendo de la instrucción del controlador a partir del método 300, el controlador puede dar instrucciones al motor para acelerar o desacelerar, y puede dar instrucciones al freno para que actúe. Las instrucciones son proporcionadas por el procesador 420 que lleva a cabo el método 300. El procesador, tal como se describe anteriormente, puede estar situado en diferentes lugares dentro del sistema de OBG. En una realización, el procesador 420 se encuentra en la estación de base y la instrucción de control se envía a la EMD 115 a través de la señal inalámbrica 425.

Claims (8)

1. Reivindicaciones

   1. Un sistema de Objetivo Blando Guiado (OBG) que comprende:

   un vehículo objeto (VO) (105) con un sensor de posición de VO y un sensor de velocidad de VO; un elemento de movimiento dinámico (EMD) (115) con un sensor de posición de EMD en que el EMD (105) comprende un cuerpo que comprende una superficie superior en que la superficie superior está adaptada para soportar un cuerpo blando que tiene el tamaño y la forma de un vehículo o de una parte de un vehículo, en que el cuerpo tiene al menos un lado cónico de manera que permite que el vehículo objeto avanzar hasta y sobre la superficie superior con un daño mínimo o ningún daño al vehículo objeto (105) ni al EMD (115), en que el cuerpo está soportado además por una pluralidad de ruedas; un procesador que está conectado a una memoria, al DME (115) y al VO (105), en que el procesador está configurado para determinar una posición del VO desde el sensor de posición del VO (305) y una posición del EMD desde el sensor de posición del EMD (310); un controlador de velocidad conectado a un motor que impulsa una rueda y que recibe instrucciones de control desde el procesador; un archivo de trayectoria del VO (325) que representa la trayectoria del VO y que está almacenado en la memoria, un archivo de trayectoria del EMD (315) que representa la trayectoria del EMD y que está almacenado en la memoria,

   caracterizado porque

   el archivo de trayectoria del VO (325) comprende un conjunto de puntos de referencia del VO y un conjunto de velocidades del VO, de manera que las velocidades del VO son asignadas a los puntos de referencia del VO; el archivo de trayectoria de EMD (315) comprende un conjunto de puntos de referencia del EMD y un conjunto de velocidades del EMD, de manera que las velocidades del EMD son asignadas a los puntos de referencia del EMD, en que cada punto de referencia del EMD con su velocidad de EMD asignada es asignado a un punto de referencia del VO correspondiente con su velocidad de VO asignada en el archivo de trayectoria del VO; y el procesador está también configurado para realizar los siguientes pasos:

   (a)

   determinar una posición del VO a lo largo de la trayectoria representada por el archivo de trayectoria del VO y determinar el punto de referencia del VO para dicha posición en el archivo de trayectoria del VO (330);

   (b)

   determinar el punto de referencia correspondiente a partir del archivo de trayectoria del EMD (320) que se asigna al punto de referencia del VO en el archivo de trayectoria del VO tal como se calcula en el paso (a);

   (c)

   calcular un error longitudinal (342) de la posición del EMD en forma de una desviación de distancia a lo largo de la trayectoria para un punto de referencia determinado;

   (d)

   calcular una compensación de velocidad basada en el error longitudinal (345);

   (e)

   determinar una relación de velocidad a partir del archivo de trayectoria del VO

   (325) y el archivo de trayectoria del EMD (315) para el punto de referencia del EMD correspondiente determinado a partir del paso (b);

   (f)

   determinar la velocidad del VO a partir del sensor de velocidad del VO (360);

   (g)

   calcular una nueva velocidad del EMD;

   (h)

   calcular una instrucción de control del EMD; y

   (i)

   enviar la instrucción de control al EMD.

2. 2.

   El sistema de OBG de la reivindicación 1, caracterizado porque el EMD (115) comprende además un controlador de velocidad conectado a un motor que impulsa una rueda; el controlador de velocidad recibe una instrucción de control desde el procesador, y porque la instrucción se basa en el cálculo del paso (d).

3. 3.

   El sistema de OBG de la reivindicación 2, caracterizado porque la instrucción comprende una aceleración del motor.

4. 4.

   El sistema de OBG de la reivindicación 2, caracterizado porque la instrucción de control se envía al EMD (115) a través de una señal inalámbrica.

5. 5.

   Un método para controlar la velocidad de un Elemento de Movimiento Dinámico (EMD) (115) utilizado en el ensayo de una tecnología de prevención de accidentes de un vehículo objeto (SV) (105), en que el EMD (115) está conectado a un procesador, y en que el procesador está conectado a una memoria, en que el método comprende:

   (a)

   proporcionar un EMD (115) que comprende un cuerpo que comprende una superficie superior en la que la superficie superior está adaptada para soportar un cuerpo blando que tiene el tamaño y la forma de un vehículo o de una parte de un vehículo, en que el cuerpo tiene al menos un lado en forma de cono a fin de permitir que el vehículo objeto llegue hasta y sobre la superficie superior con un daño mínimo

   o sin ningún daño ni al vehículo objeto ni al EMD, en que el cuerpo está soportado además por una pluralidad de ruedas;

   (b)

   almacenar un archivo de trayectoria del VO (325) en la memoria que representa la trayectoria del VO (105), y almacenar un archivo de trayectoria de EMD (315) en la memoria que representa la trayectoria del EMD,

   caracterizado por

   (c)

   realizar el almacenamiento del archivo de trayectoria del VO en la memoria que representa la trayectoria del VO almacenando una serie de puntos de referencia del VO y una serie de velocidades del VO (325) de manera que las velocidades del VO sean asignadas a los puntos de referencia del VO;

   (d)

   realizar el almacenamiento del archivo de trayectoria del EMD en la memoria que representa la trayectoria del EMD almacenando una serie de puntos de referencia del EMD y una serie de velocidades del EMD (315) de manera que las velocidades del EMD sean asignadas a los puntos de referencia del EMD, en que cada punto de referencia del EMD con su velocidad de EMD asignada sea asignado a un punto de referencia de VO correspondiente con su velocidad de VO asignada en el archivo de trayectoria del VO;

   (e)

   determinar, a través del procesador, las posiciones reales del VO (305) y del EMD (310);

   (f)

   calcular, a través del procesador, la posición del VO a lo largo de una trayectoria representada por el archivo de trayectoria del VO (330) y determinar el punto de referencia del VO para esa posición en el archivo de trayectoria del VO (320);

   (g)

   determinar, a través del procesador, el punto de referencia correspondiente del EMD a partir del archivo de trayectoria del EMD (335) que está asignado al punto de referencia en el archivo de trayectoria del VO tal como se calcula en el paso (f);

   (h)

   calcular, a través del procesador, el error longitudinal de la posición del EMD (342) en forma de una desviación de distancia a lo largo de la trayectoria para un punto de referencia determinado;

   (i)

   calcular, a través del procesador, una compensación de velocidad basada en el error longitudinal (345).

   (j)

   determinar, a través del procesador, una relación de velocidad (350) a partir del archivo de trayectoria del VO (325) y el archivo de trayectoria del EMD (315) para el punto de referencia del EMD correspondiente determinado a partir del paso (g);

   (k)

   determinar, a través del procesador, la velocidad del VO (105) a partir de un sensor de velocidad del VO (360);

   (l)

   calcular, a través del procesador, una nueva velocidad del EMD (365);

   (m)

   calcular, a través del procesador, una instrucción de control del EMD (370); y

   (n)

   enviar, a través del procesador, la instrucción de control al EMD.

6. 6.

   El método de la reivindicación 5, caracterizado porque la instrucción de control se envía de forma inalámbrica.

7. 7.

   El método de la reivindicación 5, caracterizado por: activar, a través del procesador, un motor basado en la instrucción de control.

8. 8.

   El método de la reivindicación 5, caracterizado por: activar, a través del procesador, un freno basado en la instrucción de control.

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   Archivo de Trayectoriadel Vehículo Objeto

   Leyenda

   Datos Medidos

   Datos a Partir del Archivo

   Cálculo de Software

   Posición del Vehículo Objeto

   Calcular la Posición del Vehículo Objeto Dentro del Archivo de Trayectoria

   Calcular la Distancia al Objetivo EMD alo Largo del Archivo de Trayectoria Posición

   del EMD

   Calcular la Posición del EMD Dentro del Archivo de Trayectoria

   Calcular la Distancia al EMD Medida a lo Largo del Archivo de Trayectoria

   Calcular el error longitudinal

   Determinar la

   Calcular la

   Relación de

   Compensación de

   Velocidad a

   Velocidad Basada en

   Partir del

   el Error en la

   Archivo de

   Distancia

   Trayectoria en la Posición del

   Calcular la

   Calcular la

   Velocidad del

   nueva

   EMD en Control

   Velocidad del

   Anticipado

   EMD

   Calcular las Instrucciones del

   Velocidad del Control de EMD Velocidad

   Archivo de Trayectoriadel EMD

   Velocidad del Vehículo Objeto

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