ES2708825T3 - Aparato de control para vehículo utilitario que navega de manera autónoma - Google Patents

Abstract

Un aparato para controlar la operación de un vehículo utilitario de navegación autónoma (10) adaptado para desplazarse alrededor de un área de trabajo (70), definida por un cable limitador (72) que genera un campo magnético alrededor del mismo cuando se le suministra corriente eléctrica, para que funcione de manera autónoma, y que tiene un sensor magnético (34) que está adaptado para producir una salida que indica la intensidad del campo magnético generado por el cable limitador (72) y una unidad de determinación de posición (42) que está adaptada para determinar una posición del vehículo (10) con respecto al área de trabajo (70) basada en la salida del sensor magnético (34), en el que el aparato comprende un generador de campo magnético (84b, 84c) que está adaptado para generar señales de datos codificadas que forman una secuencia de datos de continuidad y que se determina que son inherentes a cada una de las diferentes áreas de trabajo (70) y para suministrar la corriente eléctrica en las señales de datos codificadas generadas al cable limitador (72), para controlar la operación del vehículo utilitario (10), en el que el generador de campo magnético (84b, 84c) está adaptado para establecer intervalos de tiempo (T1, T2, T3) entre las señales de datos codificadas de manera aleatoria y para establecer longitudes de señal (L) de las señales de datos codificados de manera aleatoria; y la unidad de determinación de posición (42) está adaptada para detectar las señales de datos desde la salida del sensor magnético (34) y para determinar la posición del vehículo (10) con respecto al área de trabajo (70) comparando (S14) una tasa de coincidencia de las señales de datos detectadas con una señal de referencia almacenada de antemano en una memoria, en el que la unidad de determinación de posición está adaptada para determinar que el vehículo (10) está dentro del área de trabajo (70) cuando un número de coincidencias de valores de las señales de datos detectadas y la señal de referencia es igual o mayor que un número de inversiones de valores de las señales de datos detectadas y la señal de referencia (S16: SÍ) y la tasa de coincidencia es igual o mayor que un valor umbral (S18: SÍ); pero para determinar que el vehículo (10) está fuera del área de trabajo (70) cuando el número de coincidencias de valores de las señales de datos detectadas y la señal de referencia es menor que el número de inversiones de valores de las señales de datos detectadas y la señal de referencia (S16: NO), y una tasa de coincidencia de inversión que indica una tasa de número de inversiones de las señales de datos detectadas en relación con la señal de referencia es igual o mayor que el valor umbral (S24: SÍ), y para determinar (S24, S28) que no se genera ninguna de las señales codificadas o que no pasa corriente a través del cable limitador (72), cuando la tasa de coincidencia no es igual o mayor que el valor umbral (S18: NO) y cuando la tasa de coincidencia de inversión no es igual o mayor que el valor de umbral (S24: NO).

Description

DESCRIPCION

Aparato de control para vetnculo utilitario que navega de manera autonoma

Esta invencion se refiere a un aparato de control para un vetnculo utilitario que navega de manera autonoma, particularmente a un aparato, que se utiliza en un vetnculo utilitario que navega de manera autonoma y que trabaja en un area de trabajo, que controla la operacion de una unidad de trabajo, mientras que determina una posicion (posicion propia) respecto al area de trabajo.

El documento US 2013/154688 A1 divulga un aparato para controlar la operacion de un vetnculo utilitario que navega de manera autonoma adaptado para funcionar sobre un area de trabajo, definida por un cable delimitador que genera alrededor de la misma un campo magnetico cuando se le suministra corriente electrica para realizar trabajo de forma autonoma, y que tiene un sensor magnetico que produce una salida que indica la intensidad del campo magnetico generado por el cable delimitador; y una unidad de determinacion de posicion que determina una posicion del vetnculo con respecto al area de trabajo en funcion de la salida del sensor magnetico; un generador de campo magnetico que genera una senal de datos codificados pseudoaleatorios y suministra la corriente electrica en la senal de datos codificados generados al cable delimitador. La unidad de determinacion de posicion detecta la senal de datos de la salida del sensor magnetico y determina la posicion del vetnculo con respecto al area de trabajo basandose en una tasa de concordancia de la senal de datos detectada y una senal de referencia pseudoaleatoria. El documento EP 2741 160 A1 divulga un aparato para controlar la operacion de un vetnculo utilitario que navega de manera autonoma, adaptado para funcionar alrededor de un area de trabajo, definida por un cable delimitador que genera un campo magnetico a su alrededor cuando se le suministra corriente electrica, para que funcione de manera autonoma, y que tiene un sensor magnetico que esta adaptado para producir una salida que indica la intensidad del campo magnetico generado por el cable delimitador y una unidad de determinacion de posicion que esta adaptada para determinar una posicion del vetnculo con respecto al area de trabajo en funcion de la salida del sensor magnetico, en el que el aparato comprende un generador de campo magnetico que esta adaptado para generar senales de datos codificados por pulsos que forman una secuencia de datos de continuidad y para suministrar la corriente electrica en las senales de datos codificados generados al cable delimitador, para controlar la operacion del vetnculo utilitario, en el que el generador de campo magnetico esta adaptado para establecer un intervalo de tiempo entre las senales de datos codificadas fijas o de manera aleatoria; y la unidad de determinacion de posicion esta adaptada para detectar las senales de datos de la salida del sensor magnetico y para determinar la posicion del vetnculo con respecto al area de trabajo al comparar una tasa de coincidencia de las senales de datos detectadas con una senal de referencia almacenada en una memoria.

Entre los aparatos de control de la tecnica anterior que determinan una posicion del vetnculo utilitario que navega de manera autonoma con respecto a un area de trabajo para de controlar la operacion de una unidad de trabajo pueden citarse, por ejemplo, los descritos en los Documentos de Patente 1 y 2.

Un concepto tecnico impartido por el Documento de Patente 1 (publicacion de patente internacional WO/2003/104908 correspondiente a la patente japonesa n.° 4246701, etc. es determinar una posicion con respecto a un area de trabajo mediante la deteccion de un campo magnetico generado mediante el paso una corriente electrica de ancho de pulso predeterminado a traves de un cable perimetral (cable electrico) que delinea el area de trabajo.

Mas espedficamente, la generacion de pulsos de corriente transmitidos desde un generador de senal para el cable delimitador y la deteccion por un detector (sensor) se sincronizan para detectar un campo magnetico generado por el cable delimitador, evitando al mismo tiempo la influencia de ruido, determinando de este modo si el vetnculo ha salido fuera del area de trabajo.

Un concepto tecnico ensenado por el Documento de Patente 2 (publicacion de solicitud de patente europea n.° 2447799) es codificar una corriente (para ser suministrada a un cable limitador) por un generador de senal y determinar con precision una posicion con respecto a un area de trabajo reconociendo el codigo en cuestion a partir del cambio en la intensidad del campo magnetico detectado por un sensor.

Un punto de interes en esto es que la intensidad del campo magnetico generado por el cable delimitador es inversamente proporcional a la distancia del vetnculo desde el cable limitador, es decir, que la intensidad del campo magnetico disminuye al aumentar la distancia del vetnculo desde el cable delimitador, lo que dificulta la determinacion precisa de la posicion con respecto a una gran area de trabajo.

Por otra parte, el ruido recogido por el sensor incluye ruido generado periodicamente similar al generado por el propio vetnculo, de manera que cuando se adopta una configuracion para detectar el campo magnetico en cada penodo especificado como se ensena por el Documento de Patente 1, la posicion del vetnculo puede determinarse falsamente dependiendo de los tiempos de generacion de ruido.

Ademas, las ensenanzas de los Documentos de Patente 1 y 2 requieren procesamiento para la sincronizacion de la senal transmitida al cable delimitador y de la senal detectada por el sensor. En el Documento de Patente 2, por ejemplo, como se explica con referencia, entre otras, a las figuras 5 a 7 del mismo, el codigo detectado por el sensor debe procesarse con datos para determinar si el codigo detectado incluye un codigo generado por el generador de senal y transmitido al cable delimitador.

Sin embargo, la necesidad del proceso de sincronizacion del codigo detectado complica el procesamiento en una medida proporcional, y, en un caso en que la distancia desde el cable es grande o cuando el tratamiento de sincronizacion no se puede realizar debido a los tiempos de generacion de ruido, la determinacion precisa de la posicion del vehnculo a veces puede ser imposible.

El objeto de esta invencion es superar los problemas mencionados anteriormente, proporcionando un aparato de control para un vehfculo utilitario que navega de manera autonoma configurado para evitar la influencia de ruido y permitir la determinacion precisa de la posicion con respecto a una zona de trabajo sin realizar un proceso de sincronizacion de una senal detectada.

Para lograr el objeto, esta invencion proporciona en su primer aspecto un aparato para controlar la operacion de un vehnculo utilitario que navega de manera autonoma segun la reivindicacion 1.

Para lograr el objeto, esta invencion proporciona en su segundo aspecto un metodo para controlar la operacion de un vehfculo utilitario que navega de manera autonoma segun la reivindicacion 2.

El vehfculo esta adaptado para funcionar sobre una zona de trabajo, definida por un cable limitador que genera alrededor del mismo un campo magnetico cuando se le suministra corriente electrica, para realizar el trabajo de forma autonoma, y tiene un sensor magnetico que produce una salida que indica la intensidad de campo magnetico generado por el cable delimitador. El metodo comprende las etapas de: determinar una posicion del vehfculo con respecto al area de trabajo en funcion de la salida del sensor magnetico, y generar una senal de datos codificada determinada que es inherente al area de trabajo y suministrar la corriente electrica en la senal de datos codificada generada al cable delimitador; en el que la etapa de determinacion de la posicion detecta la senal de datos desde la salida del sensor magnetico y determina la posicion del vehfculo con respecto al area de trabajo basandose en una tasa de concordancia de la senal de datos detectada y una senal de referencia.

Los objetos y ventajas anteriores y otros seran mas evidentes a partir de la siguiente descripcion y de los dibujos, en los que:

La figura 1 es un diagrama esquematico global que muestra un aparato de control para un vehfculo utilitario que navega de manera autonoma de acuerdo con una realizacion de esta invencion;

La figura 2 es un diagrama explicativo que explica el trabajo del vehfculo utilitario que navega de manera autonoma controlado por el aparato de control mostrado en la figura 1;

La figura 3 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de una estacion de carga del vehuculo utilitario que navega de manera autonoma mostrado en la figura 1 y un generador de campo magnetico;

La figura 4 es un diagrama explicativo que muestra las senales de pulso generadas por el generador de campo magnetico mostrado en la figura 3;

La figura 5 es un diagrama de flujo que muestra la operacion del aparato de control que se muestra en la figura 1; La figura 6 es un diagrama explicativo para explicar una relacion entre las senales de pulso generadas por el generador de campo magnetico mostrado en la figura 3 y las senales de pulso generadas por otro aparato;

La figura 7 es un diagrama explicativo, similar a la figura 4, pero que muestra senales de pulso generadas en la tecnica anterior;

Las figuras 8A a 8C son un conjunto de diagramas que explican una senal de pulso detectada en la tecnica anterior y el procesamiento de la determinacion de posicion en la tecnica anterior;

La figura 9 es un diagrama explicativo que muestra el ruido generado por la operacion del vehfculo utilitario que navega de manera autonoma mostrado en la figura 1;

La figura 10 es un diagrama explicativo que explica los efectos del entorno circundante en la determinacion de la posicion del vehfculo utilitario que navega de manera autonoma; y

La figura 11 es un diagrama explicativo que explica la configuracion de una ECU que se muestra en la figura 1. Un aparato de control para un vehfculo utilitario que navega de manera autonoma de acuerdo con una realizacion de esta invencion se explica con referencia a los dibujos adjuntos a continuacion.

La figura 1 es un diagrama esquematico global que muestra un aparato de control para un vehfculo utilitario que navega de manera autonoma de acuerdo con una realizacion de esta invencion, la figura 2 es un diagrama explicativo que explica el trabajo del vehfculo utilitario que navega de manera autonoma controlado por el aparato de control mostrado en la figura 1 y la figura 3 es un diagrama de bloques que muestra la configuracion de una estacion de carga del vehfculo utilitario que navega de manera autonoma mostrado en la figura 1 y un generador de campo magnetico. Los elementos que se muestran en la figura 1 se simplifican en la figura 2 por facilidad de brevedad.

Como se muestra en la figura 1, el sfmbolo de referencia 10 designa un vehnculo utilitario que navega de manera autonoma, por ejemplo, un cortacesped; en lo sucesivo denominado "vehnculo". Un cuerpo 12 del vehnculo 10 comprende un chasis 12a y un bastidor 12b unido al mismo. El vehnculo 10 esta equipado con ruedas delanteras 13 izquierda y derecha de diametro relativamente pequeno sujetas de manera giratoria a un extremo delantero del chasis 12a a traves de soportes 12al y unas ruedas traseras 14 izquierda y derecha de diametro relativamente grande sujetas de manera giratoria al chasis 12a directamente.

Una unidad de trabajo, por ejemplo, una cuchilla de cortacesped (cuchilla giratoria) 16, esta unida cerca de la mitad del chasis 12a del vehnculo 10, y un motor electrico 20 esta instalado encima de la misma. La cuchilla 16 esta conectada al motor electrico 20 para ser accionada a girar mediante el motor electrico (en lo sucesivo denominado "motor de trabajo") 20.

Un mecanismo de regulacion 22 de la altura de la cuchilla operable manualmente por un operador esta conectado a la cuchilla 16. El mecanismo de regulacion 22 de la altura de la cuchilla esta equipado con un tornillo (no mostrado) y configurado para permitir al operador regular la altura de la cuchilla 16 sobre el nivel del suelo GR girando manualmente el tornillo.

Dos motores electricos (en adelante denominados "motores de desplazamiento") 24 estan unidos al chasis 12a del vehnculo 10 en un extremo trasero de la cuchilla 16. Los motores de desplazamiento 24 estan conectados a las ruedas traseras izquierda y derecha 14 y giran normalmente (giran para moverse hacia adelante) o hacia atras (giran para moverse hacia atras) independientemente hacia la izquierda y hacia la derecha, con las ruedas delanteras 13 como ruedas no accionadas y las ruedas traseras 14 como ruedas motrices. La cuchilla 16, el motor de trabajo 20, los motores de desplazamiento 24, etc. estan cubiertos por el bastidor 12b.

Una unidad de carga de batena (incluyendo un convertidor CA-CC) 26 y una batena 30 estan alojadas en la parte trasera del vehnculo 10, y dos terminales de carga 32 estan unidos al bastidor 12b de manera que sobresalga hacia adelante.

Los terminales de carga 32 estan conectados a la unidad de carga 26 a traves de cables, y la unidad de carga 26 esta conectada a la batena 30 por cables. El motor de trabajo 20 y los motores de desplazamiento 24 estan configurados para ser alimentados por la batena 30 a traves de cables de conexion. Los cables no se muestran en las figuras 1 y 2.

El vehnculo 10 esta configurado asf como un vehnculo utilitario que navega de manera autonoma de 4 ruedas, alimentado electricamente, (por ejemplo, una cortadora de cesped).

Unos sensores magneticos izquierdo y derecho 34 estan instalados en la parte delantera del vehnculo 10 en posiciones lateralmente simetricas con respecto a una lmea central que se extiende en la direccion recta hacia adelante del vehnculo 10. Un sensor de contacto 36 esta unido al bastidor 12b. El sensor de contacto 36 emite una senal de encendido cuando el bastidor 12b se separa del chasis 12a debido al contacto con un obstaculo u objeto extrano.

Una caja de alojamiento instalada cerca de la mitad del vehnculo 10 aloja una placa de circuito impreso 40 que lleva una ECU (Unidad de Control Electronico) 42, que comprende un microordenador que tiene CPU, ROM, rAm , y en las proximidades de la misma se instala un sensor de velocidad angular (sensor de tasa de guinada; sensor de guinada) 44 que genera una salida que indica la velocidad angular (tasa de guinada) alrededor de un eje z del centro de gravedad (eje vertical) del vehnculo 10 (cuyo valor integrado en el tiempo indica una angulo de giro alrededor del eje vertical), un sensor G (sensor de aceleracion) 46 que genera una salida que indica la aceleracion G que actua sobre el vehnculo 10 en las direcciones x, y, z (3 ejes).

Los sensores de velocidad de las ruedas 50 instalados cerca de las ruedas traseras (ruedas motrices) 14 producen salidas que indican las velocidades de rueda de las ruedas traseras 14, y un sensor de elevacion 52 instalado entre el chasis 12a y el bastidor 12b envfa una senal de encendido cuando el bastidor 12b es sacado del chasis 12a por el operador u otro trabajador. El vehnculo 10 esta equipado con un interruptor principal 56 y un interruptor de parada de emergencia 60, ambos operables por el operador.

Las salidas de los sensores magneticos 34, el sensor de contacto 36, el sensor de velocidad angular 44, el sensor G 46, los sensores de velocidad de rueda 50, el sensor de elevacion 52, el interruptor principal 56 y el interruptor de parada de emergencia 60 se envfan a la ECU 42. La ECU 42 tambien esta conectada al motor de trabajo 20 y los motores de desplazamiento 24 a traves de sus circuitos controladores.

La parte superior del bastidor 12b del vehnculo 10 tiene un gran corte en la que se monta una pantalla 62. La pantalla 62 esta conectada a la ECU 42 y muestra modos de funcionamiento y similares de acuerdo con los comandos desde la ECU 42.

A continuacion, una zona de trabajo 70 del vehnculo 10 y el trabajo realizado por el vehnculo 10 se explican con referencia a la figura 2. El vehnculo 10 esta configurado para desplazarse alrededor del area de trabajo 70 para realizar el trabajo.

El area de trabajo 70 esta delineada colocando (enterrando) un cable limitador (cable electrico) 72 alrededor de su periferia (lfmite). Ademas, una estacion de carga 74 para cargar una batena 30 del vehnculo 10 esta instalada por encima del cable limitador 72. Los tamanos del vehnculo 10 y de la estacion de carga 74 en la figura 2 son exagerados.

Como se muestra en la figura 3, la estacion de carga 74 esta equipada con un cargador 84 conectado a traves de un enchufe 82 a una fuente de alimentacion comercial 80, y los terminales de carga 86 estan conectados al cargador 84 y son conectables a contactos de los terminales de carga 32 del vehnculo 10.

El cargador 84 esta equipado con un convertidor CA-CA 84a, una ECU (Unidad de Control Electronico) de carga 84b que comprende tambien un microordenador que tiene CPU, ROM, RAM y se utiliza para controlar la operacion del convertidor CA-CA 84a, y un generador de senal 84c para generar una senal pasando corriente alterna a traves del cable limitador 72 y una bobina 76 de la estacion. Como se muestra, la ECU 84b esta conectada a la ECU 42 a traves de un bus. La ECU 84b y el generador de senal 84c se denominan en combinacion en este documento como "generador de campo magnetico".

La estacion de carga 74 esta configurada de manera que la alterna corriente que pasa desde la fuente de alimentacion comercial 80 a traves del enchufe 82 esta escalonada hacia abajo a una tension adecuada por el convertidor CA-CA 84a del cargador 84 y se envfa al vehnculo 10 para cargar la batena 30 a traves de una unidad de carga 26 cuando el vehnculo 10 vuelve y esta conectado a la estacion de carga 74 a traves de los contactos de carga 32 y 86.

La determinacion de la posicion (posicion propia) del vehnculo 10 con respecto a la zona de trabajo 70 se explica de nuevo referencia a la figura 2.

Cuando se suministra corriente electrica al cable limitador 72 mediante el generador de senal 84c, un campo magnetico derecho se genera alrededor del cable limitador 72 (regla de tornillo de la mano derecha de Ampere). La intensidad del campo magnetico detectada en este momento difiere dependiendo de la longitud total del cable limitador 72 y tambien difiere con la distancia del vehnculo 10 desde el cable limitador 72.

Por lo tanto, basandose en la intensidad del campo magnetico del cable limitador 72 detectada por el sensor magnetico 34 instalado en el vehnculo 10, la ECU 42 puede determinar la posicion (posicion propia) del vehnculo 10 con respecto a la zona de trabajo 70, mas exactamente la relacion de posicion entre el vehnculo 10 y el cable limitador 72, y controlar el trabajo del vehnculo 10 basado en la misma.

Aqrn, el procesamiento de la tecnica anterior para la determinacion de la relacion de posicion antes mencionada entre el vehnculo 10 y el cable limitador 72 se explicara ahora con referencia a las figuras 7 y 8A a 8C.

La figura 7 es un diagrama explicativo que muestra las senales de pulso generadas en la tecnica anterior, y las figuras 8A a 8C son un conjunto de diagramas que explican una senal de pulso recibida (intensidad de campo magnetico detectada por el sensor magnetico 34) en la tecnica anterior y el procesamiento de determinacion de posicion en la tecnica anterior.

Como se tipifica mediante la tecnica anterior que se establece en el Documento de Patente 1 antes mencionado, la practica de la tecnica anterior ha sido la de suministrar una senal de tren de pulsos periodica, tal como se muestra en la figura 7 desde el generador de senal 84c al cable limitador 72 y para detectar (recibir) la intensidad del campo magnetico generado de esta manera con el sensor magnetico 34 instalado en el vehnculo 10 (figura 8A).

La ECU 42 instalada en el vehnculo 10 detecta la posicion basandose en la intensidad del campo magnetico detectado, espedficamente determina si el vehnculo 10 esta dentro o fuera del area de trabajo 70, y detecta (calcula) la distancia entre el vehnculo 10 y el cable limitador 72. Mas espedficamente, la ECU 42 determina la posicion del vehnculo 10 con respecto al area de trabajo 70 en funcion de la intensidad de campo magnetico detectada.

La determinacion de la tecnica anterior de si el vehnculo 10 esta dentro o fuera del area de trabajo 70 se explicara mas concretamente.

Como se ha explicado con referencia a la figura 2, el campo magnetico generado por el cable limitador 72 obedece la regla de tornillo de mano derecha de Ampere y, por lo tanto, su direccion se invierte entre el interior y el exterior del area de trabajo 70. A partir de esto, se deduce que la senal de pulso detectada por el sensor magnetico 34 tambien se invierte en la direccion (+/-) entre el interior y el exterior del area de trabajo 70, a pesar de que se detecta la misma senal.

En otras palabras, como se muestra en la figura 8B, cuando el vehnculo 10 esta dentro del area de trabajo 70, la senal de pulso detectada por el sensor magnetico 34 aparece como una senal de pulso ascendente, en otras palabras, como una senal que se eleva desde el lado menos (-) hacia el lado mas (+). Por otro lado, como se muestra en la figura 8C, cuando el vehnculo 10 esta fuera del area de trabajo 70, la senal de pulso detectada por el sensor magnetico 34 aparece como una senal de pulso decreciente, en otras palabras, como una senal que cae desde el lado mas (+) hacia el lado menos (-).

En la tecnica anterior, la caractenstica de senal mencionada anteriormente se utiliza como senal de referencia para determinar si el vehnculo 10 esta dentro o fuera de la zona de trabajo 70, y se adopta una configuracion para determinar si la senal de pulso detectada excede de un cierto valor umbral para evitar la influencia del ruido en este momento. Cuando se establece un valor umbral como en la tecnica anterior, se puede evitar en gran medida la influencia del ruido de baja salida.

Sin embargo, la posicion del vehnculo 10 es apta para determinarse falsamente si un ruido supera el valor umbral a introducir. Por ejemplo, un ruido superior al valor umbral como se indica en la figura 9 a veces se genera periodicamente como el generado por el propio motor electrico 20, de modo que la posicion propia del vehnculo 10 puede determinarse falsamente en la tecnica anterior.

Por otra parte, si el valor umbral se establece en un valor alto para evitar la influencia de alto ruido, la determinacion de la posicion del vehnculo 10 es probable que sea diffcil cuando la distancia entre el vehnculo 10 y el cable limitador 72 es grande, por lo que no es deseable establecer el valor de umbral en un valor alto, especialmente cuando se controla el vehnculo 10 en una gran area de trabajo 70.

Ademas, en un caso en el que la zona de trabajo 70 del vehnculo 10 y la zona de trabajo de otro vehnculo son adyacentes, como se muestra en la figura 10, se puede detectar continuamente, ademas de la senal transmitida por el generador de senal 84c asociado con el vehnculo 10, otra senal que excede el valor umbral, en cuyo caso sena imposible mediante la tecnica anterior determinar con precision la posicion del vehnculo 10 (es decir, si el vehnculo 10 esta dentro o fuera de su area de trabajo 70).

Los inconvenientes antes mencionados son superados por esta realizacion de la invencion.

Ahora sigue una explicacion concreta.

La figura 4 es un diagrama explicativo que muestra las senales de pulso generadas por el generador de campo magnetico (que carga la ECU 84b y el generador de senal 84c), la figura 5 es un diagrama de flujo que muestra la operacion de la ECU 42, es decir, el procesamiento de determinacion de posicion realizado por la ECU 42, y la figura 6 es un diagrama explicativo que explica una relacion entre las senales de pulso generadas por el generador de campo magnetico 84b, 84c en esta realizacion y las senales de pulso generadas por otro aparato.

En esta realizacion, el generador de senal 84c convierte la corriente electrica a pasar a traves del cable limitador 72 en una senal de datos en la secuencia de continuidad por binarizacion y codificacion Manchester y suministra la senal de datos al cable limitador 72 en un periodo aleatorio, tal como se muestra en la figura 4.

Espedficamente, ordenando secuencialmente los pulsos de corriente electrica (que se pasaran a traves del cable limitador 72 y aparecera un tren de pulsos descendentes y ascendentes) en pulsos de datos binarizados como 0, 1, mas precisamente como un borde descendente cuando 0 (sfmbolo 10) y como un borde ascendente cuando 1 (sfmbolo 01), y los tiempos de generacion de las senales de datos (en otras palabras, los intervalos de tiempo entre las senales de datos) T1, T2, T3 se establecen aleatoriamente como se muestra en la figura 4. Las longitudes de senal L de las senales de datos mostradas en la parte inferior de la figura 4 se pueden configurar como se desee, es decir, se pueden configurar aleatoriamente.

Hay que senalar aqrn que la senal de datos se determina o predetermina de forma diferente para diferentes areas de trabajo, de modo que la senal de datos se determina que es inherente al area de trabajo 70. Para ser mas espedficos, como lo muestran las lmeas discontinuas en la figura 2, si el cable limitador 72 proporciona otra area de trabajo 70a, se debe determinar otra senal de datos y suministrarla al cable limitador 72 que define la otra area de trabajo 70a.

A continuacion sigue una explicacion con referencia a la figura 5 del procesamiento realizado por la ECU 42 para determinar la posicion propia del vehnculo 10.

El programa comienza en S10, en el que se lee la salida del sensor magnetico 34 que indica la intensidad del campo magnetico generado por el pulso de corriente que pasa por el cable limitador 72 (mas exactamente, la senal de datos codificada en binario en el pulso de corriente).

El programa a continuacion pasa a S12, en el que se introduce y se descodifica la senal de datos lefda desde la salida del sensor magnetico 34. Espedficamente, el cambio en la intensidad del campo magnetico detectado por el sensor magnetico 34 contra la senal de datos generada por el generador de campo magnetico 84b, 84c y suministrado al cable delimitador 72 se introduce y decodifica (convierte) en una senal de datos binarios.

El programa procede entonces a S14, en el que la senal datos introducidos (convertidos) se compara con una senal de referencia almacenada en la memoria (ROM o RAM) de antemano. Espedficamente, se calcula el numero cuyos valores son los mismos entre la senal de entrada y la senal de referencia (numero de coincidencias) y el numero cuyos valores se invierten entre la senal de entrada y la senal de referencia (numero de inversiones), y una tasa de concordancia y una tasa de concordancia de inversion de la senal introducida con respecto a la senal de referencia se calcula a partir del numero calculado de coincidencias y del numero de inversiones.

Ahora para amplificar el procesado para calcular el numero de coincidencias y el numero de inversiones:

Como se senalo anteriormente, en un caso en el que el vedculo 10 esta fuera del cable limitador 72, a diferencia del caso en el que el vedculo 10 esta dentro del cable limitador 72, el valor de la senal de datos detectada e introducida en el que se basa en la salida del sensor magnetico 34 es el valor obtenido invirtiendo los bits 0, 1 respectivamente. Aqd, en la realizacion, la senal de referencia almacenada en la memoria comprende de antemano una senal que es la misma que la senal de datos generada por el generador de senal 84c. Espedficamente, la senal de referencia comprende una senal que es la misma que la senal de datos detectada cuando el vedculo 10 esta en una de las ubicaciones dentro del area de trabajo 70 y en una ubicacion fuera del area de trabajo 70, mas espedficamente, es la senal de datos detectada cuando el vedculo 10 esta dentro del area de trabajo 70. En otras palabras, la tasa de concordancia se define como del 100 % cuando el vedculo 10 esta dentro del area de trabajo 70 y la senal de datos introducida y la senal de referencia estan perfectamente sincronizadas.

Ademas, para determinar la posicion del vedculo 10 con mayor precision cuando el vedculo 10 esta fuera del cable limitador 72, la senal de entrada y la senal de referencia se comparan preferiblemente despues de invertir una o la otra de las senales (la senal introducida en esta realizacion). Asf, esta realizacion esta dispuesta para calcular tanto el numero de inversiones como la tasa de concordancia de inversion en S14.

Atiora, para continuar la explicacion de la figura 5, el programa pasa a continuacion a S16, en el que se determina si el numero de coincidencias entre las dos senales calculadas en S14 (senal de datos introducidos y senal de referencia) es igual o mayor que el numero de inversiones entre las dos senales tambien calculadas en S14. Cuando el resultado en S16 es Sf, el programa pasa a S18, en el que se determina si la tasa de concordancia (una tasa de coincidencias de las dos senales calculadas en S14) es igual o mayor que un valor umbral (para ejemplo, si aproximadamente el 70 % de la senal de datos recibida con respecto a la longitud total de los datos coincide con la senal de referencia).

Cuando el resultado en S18 es Sf, el programa pasa a S20, en el que se determina que el vedculo 10 esta dentro del area de trabajo 70.

Por otra parte, cuando el resultado en S18 es NO, el programa pasa a S22, en el que se determina que no lay corriente electrica que pasa a traves del cable limitador 72, espedficamente, esta bajo una o la otra de una condicion en la que el generador de senal 84c no genera ninguna senal de datos y una condicion en la que no pasa ninguna senal de datos a traves del cable limitador 72 debido a la discontinuidad del cable limitador 72.

Dado que, como se establecio anteriormente con respecto a esta realizacion, el valor de la senal de datos esta codificado en Manctiester, el valor de la senal se expresa como un borde descendente cuando 0 (sfmbolo 10) y como un borde ascendente cuando 1 (sfmbolo 01).

Por consiguiente, cuando no pasa ninguna corriente, una condicion de que no se detecte una senal puede expresarse mediante el sfmbolo 00, es decir, un valor que no es ni 0 ni 1. En tal caso, la tasa de concordancia (o la tasa de concordancia de inversion) no llega a ser igual o mayor que el valor umbral en la determinacion de S18 o S24 que se analiza mas adelante, de modo que se puede determinar que la condicion es una de ninguna corriente que pasa por el cable limitador 72.

Cuando el resultado en S16 es NO, el programa pasa a S24, en el que se determina si la tasa de concordancia de inversion calculada en S14 (es decir, una tasa del numero de inversiones de las senales de datos detectadas con respecto a la senal de referencia) es igual o mayor que el valor umbral. Cuando el resultado en S24 es Sf, el programa pasa a S26, en el que se determina que el vedculo 10 esta fuera del area de trabajo 70.

Por otra parte, cuando el resultado en S24 es NO, es decir, cuando se determina que la tasa de concordancia de inversion es menor que el valor umbral, el programa pasa a S28, en el que se determina que no lay corriente electrica que pasa a traves del cable limitador 72, espedficamente, la condicion es una u otra entre una condicion en la que el generador de senal 84c no genera ninguna senal de datos y una condicion en la que no pasa ninguna senal de datos a traves del cable limitador 72 debido a discontinuidad del cable limitador 72.

Por lo tanto, en esta realizacion, puesto que la posicion del vetuculo 10 se determina basandose en la senal de datos determinados para ser inherente al area de trabajo 70, es posible determinar la posicion del vetuculo 10 con precision sin necesidad de procesamiento para sincronizar la senal detectada por el sensor magnetico 34 con la senal de referencia.

En concreto, puesto que la posicion se determina basandose en la tasa de concordancia de la senal (y la tasa de concordancia de inversion) de la senal de referencia y las senales introducidas, es posible mediante el establecimiento de los valores umbral apropiadamente determinar la posicion del vetuculo 10 con precision sin necesidad de procesamiento para sincronizar la senal introducida con la senal de referencia.

Mas espedficamente, mediante el establecimiento de los valores umbral apropiadamente, es posible determinar la posicion del vetuculo 10 con mayor precision sin necesidad de procesamiento para sincronizar la senal de entrada con la senal de referencia.

Por otra parte, a diferencia de la tecnica anterior, no se requiere ningun valor umbral para evitar la influencia del ruido, de modo que la senal de datos se puede detectar con precision incluso en un lugar alejado del cable limitador 72, con lo que el mantenimiento de un gran area de trabajo 70 se hace posible.

Ademas, como se muestra en la figura 4 y la figura 6, en esta realizacion, el generador de senal 84c esta adaptado para generar las senales de datos aleatoriamente, es decir, para establecer los intervalos de tiempo Tn-1, Tn, Tn+1 entre las senales de datos transmitidas al cable limitador 72 de manera aleatoria.

Es decir, esta realizacion esta configurada para determinar la posicion del vetuculo 10 con respecto al area de trabajo 70 sobre la base de la tasa de concordancia (y la tasa de concordancia de inversion) de la senal de datos de entrada y de la senal de referencia determinada para ser inherente al area de trabajo 70, lo que hace que el procesamiento de sincronizacion que requiere la deteccion de inicio de senal sea innecesario, de modo que la sincronizacion de la transmision (generacion) de la senal de datos puede ser aleatoria. Por lo tanto, tal como se muestra en la figura 6, la interferencia con una senal generada por otro aparato puede evitarse y la posicion del vetuculo 10 y, por lo tanto, puede determinarse con mayor precision.

Por otra parte, como se ha explicado con referencia a la figura 4, la longitud de la senal L se puede establecer aleatoriamente y se pueden transmitir multiples senales de datos (secuencias de codificacion), lo que hace posible no solo determinar si el vehfculo 10 esta dentro o fuera del area de trabajo 70, sino tambien controlar otras operaciones.

Por ejemplo, las senales de datos de proposito espedfico se pueden definir de antemano, de manera que cuando se detecta que el vedculo 10 se detiene de manera forzada, se mueve a una ubicacion especificada o controlada de otra manera. Ademas, al incluir senales de datos espedficas del area de trabajo (secuencias de codificacion), el vedculo 10 esta habilitado para dar servicio a multiples areas de trabajo 70 solo al recibir la misma como entrada. Tambien es posible organizar que cada operador utilice una secuencia de datos individualizada, por lo que el vedculo 10 puede protegerse mediante una disuasion de robo mas robusta sin necesidad de un proceso de autentificacion de ID convencional.

Como se indico anteriormente, la realizacion esta configurada como se muestra en la figura 11, un aparato y un metodo para controlar la operacion de un vedculo utilitario (10) de navegacion autonoma adaptado para desplazarse alrededor de un area de trabajo (70), definido por un cable limitador (72) que genera un campo magnetico a su alrededor cuando se le suministra corriente electrica, para realizar trabajo de forma autonoma, y que tiene un sensor magnetico (34) que produce una salida que indica la intensidad del campo magnetico generado por el cable limitador (72) y una unidad de determinacion de posicion (42a) que determina una posicion del vedculo (10) con respecto al area de trabajo (70) basandose en la salida del sensor magnetico (34), que comprende: un generador de campo magnetico (84b, 84c) que genera una senal de datos codificada determinada como inherente al area de trabajo (70) y suministra la corriente electrica en la senal de datos codificada generada al cable limitador (72); en el que la unidad de determinacion de posicion (42a, S12 - S28) detecta la senal de datos desde la salida del sensor magnetico (34) y determina la posicion del vedculo (10) con respecto al area de trabajo (70) basandose en una tasa de concordancia de la senal de datos detectada y una senal de referencia.

Con esto, ya que la posicion (posicion propia) del vedculo 10 con respecto al area de trabajo 70, por lo tanto, puede determinarse basandose en la senal de datos determinada que es inherente al area de trabajo 70, se hace innecesario realizar el procesamiento de sincronizacion de la senal de datos recibida y la senal de referencia. Ademas, el hecho de que la posicion del vedculo 10 se determine en funcion de la tasa de concordancia de las senales hace innecesaria la practica convencional de establecer un valor umbral para evitar la influencia del ruido y, por lo tanto, permite una recepcion precisa de la senal incluso en una posicion remota desde el cable limitador 72, es decir, permite el control del vedculo 10 en una gran area de trabajo.

En el aparato y metodo, la posicion de la unidad de determinacion determina si el vedculo (10) esta dentro del area de trabajo (70) basandose en la tasa de concordancia cuando un numero de coincidencias de valores de la senal de datos detectada y la senal de referencia es igual o mayor que un numero de inversiones de valores de la senal de datos detectada y la senal de referencia, por lo que, ademas de los efectos mencionados anteriormente, puede determinarse con mayor precision la posicion del veldculo 10 con respecto al area de trabajo 70.

En el aparato y metodo, la posicion de unidad de determinacion determina si el veldculo (10) se encuentra fuera del area de trabajo (70) basandose en una tasa de concordancia de inversion que indica una tasa del numero de inversiones de los datos basandose en de la senal relativa a la senal de referencia cuando un numero de coincidencias de valores de la senal de datos detectada y la senal de referencia es menor que un numero de inversiones de valores de la senal de datos detectada y la senal de referencia, por lo que, ademas de los efectos mencionados anteriormente, puede determinarse con mas precision la posicion del vehfculo 10 con respecto al area de trabajo 70.

En el aparato y metodo, la posicion de unidad de determinacion determina que no se suministra corriente electrica al cable limitador (72) cuando la tasa de concordancia es menor que un valor umbral, con lo que, ademas de los efectos mencionados anteriormente, tambien puede determinarse la condicion del generador de campo magnetico 84b, 84c.

En el aparato y metodo, la posicion de unidad de determinacion determina que no se suministra corriente electrica al cable limitador (72) cuando la tasa de concordancia de inversion es menor que un valor umbral, con lo que, ademas de los efectos mencionados anteriormente, tambien puede determinarse la condicion del generador de campo magnetico 84b, 84c.

En el aparato y metodo, la senal de datos generada es de una longitud de senal L aleatoria, con lo que, ademas de los efectos antes mencionados, se pueden realizar tipos adicionales de control en respuesta a los datos de senal detectados. Por ejemplo, se puede definir de antemano para hacer que el vehfculo 10 se detenga de manera forzada, se mueva a una ubicacion espedfica o se controle de otro modo, cuando se detectan senales de datos de proposito espedfico. Ademas, al incluir senales de datos espedficas del area de trabajo, se puede realizar una configuracion que permite a un solo vehfculo dar servicio a multiples areas. Tambien es posible organizar que cada operador utilice una secuencia de datos individualizada, por lo que el vehfculo 10 puede protegerse mediante una disuasion de robo mas robusta sin necesidad de un proceso de autentificacion de ID convencional.

En el aparato y metodo, la senal de datos generada es de periodo aleatorio, con lo que, ademas de los efectos anteriormente mencionados, se puede evitar la interferencia con un campo magnetico generado por otro aparato de manera positiva y, por lo tanto, se puede determinar con mayor precision la posicion del vehfculo 10 con respecto al area de trabajo 70.

En el aparato y metodo, la senal de referencia comprende una senal que es la misma que la senal de datos detectada cuando el vehfculo (10) esta en una de una ubicacion dentro del area de trabajo (70) y una ubicacion fuera del area de trabajo (70). Mas espedficamente, la senal de referencia comprende una senal igual a la senal de datos detectada cuando el vehfculo (10) esta dentro del area de trabajo (70). Con esto, la posicion del vehfculo 10 con respecto al area de trabajo 70 se puede determinar mas facilmente.

En el aparato y metodo, la senal de datos generada es una senal binarizada como 0, 1. Con esto, la posicion del vehfculo 10 con respecto al area de trabajo 70 se puede determinar mas facilmente.

En un aparato para controlar la operacion de un vehfculo utilitario de navegacion autonoma adaptado para desplazarse sobre un area de trabajo definida por un cable limitador que genera alrededor del mismo un campo magnetico cuando se le suministra corriente electrica y que tiene un sensor magnetico que produce una salida que indica la intensidad del campo magnetico generado por el cable limitador y una unidad de determinacion de posicion que determina una posicion del vehfculo con respecto al area de trabajo en funcion de la salida del sensor magnetico, una senal de datos codificada determinada como inherente al area de trabajo se genera y se suministra a la corriente electrica, y la unidad de determinacion de posicion detecta la senal de datos y determina la posicion del vehfculo basandose en una tasa de concordancia de la senal de datos detectada y una senal de referencia (42, S12 -S28).

Claims (2)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para controlar la operacion de un vehuculo utilitario de navegacion autonoma (10) adaptado para desplazarse alrededor de un area de trabajo (70), definida por un cable limitador (72) que genera un campo magnetico alrededor del mismo cuando se le suministra corriente electrica, para que funcione de manera autonoma, y que tiene un sensor magnetico (34) que esta adaptado para producir una salida que indica la intensidad del campo magnetico generado por el cable limitador (72) y una unidad de determinacion de posicion (42) que esta adaptada para determinar una posicion del vehuculo (10) con respecto al area de trabajo (70) basada en la salida del sensor magnetico (34),

en el que el aparato comprende un generador de campo magnetico (84b, 84c) que esta adaptado para generar senales de datos codificadas que forman una secuencia de datos de continuidad y que se determina que son inherentes a cada una de las diferentes areas de trabajo (70) y para suministrar la corriente electrica en las senales de datos codificadas generadas al cable limitador (72), para controlar la operacion del vehuculo utilitario (10), en el que el generador de campo magnetico (84b, 84c) esta adaptado para establecer intervalos de tiempo (T1, T2, T3) entre las senales de datos codificadas de manera aleatoria y para establecer longitudes de senal (L) de las senales de datos codificados de manera aleatoria; y

la unidad de determinacion de posicion (42) esta adaptada para detectar las senales de datos desde la salida del sensor magnetico (34) y para determinar la posicion del vehuculo (10) con respecto al area de trabajo (70) comparando (S14) una tasa de coincidencia de las senales de datos detectadas con una senal de referencia almacenada de antemano en una memoria,

en el que la unidad de determinacion de posicion esta adaptada

para determinar que el vehuculo (10) esta dentro del area de trabajo (70) cuando un numero de coincidencias de valores de las senales de datos detectadas y la senal de referencia es igual o mayor que un numero de inversiones de valores de las senales de datos detectadas y la senal de referencia (S16: Sf) y la tasa de coincidencia es igual o mayor que un valor umbral (S18: Sf);

pero para determinar que el vehuculo (10) esta fuera del area de trabajo (70) cuando el numero de coincidencias de valores de las senales de datos detectadas y la senal de referencia es menor que el numero de inversiones de valores de las senales de datos detectadas y la senal de referencia (S16: NO), y una tasa de coincidencia de inversion que indica una tasa de numero de inversiones de las senales de datos detectadas en relacion con la senal de referencia es igual o mayor que el valor umbral (S24: Sf), y

para determinar (S24, S28) que no se genera ninguna de las senales codificadas o que no pasa corriente a traves del cable limitador (72), cuando la tasa de coincidencia no es igual o mayor que el valor umbral (S18: NO) y cuando la tasa de coincidencia de inversion no es igual o mayor que el valor de umbral (S24: NO).

2. Un metodo para controlar la operacion de un vehfculo utilitario de navegacion autonoma (10) adaptado para desplazarse alrededor de un area de trabajo (70), definida por un cable limitador (72) que genera un campo magnetico a su alrededor cuando se le suministra corriente electrica, para que funcione de manera autonoma y tenga un sensor magnetico (34) que produce una salida que indica la intensidad del campo magnetico generado por el cable limitador (72) y determinar una posicion del vehfculo (10) con respecto al area de trabajo (70) basada en la salida del sensor magnetico (34) (42),

en el que el metodo comprende las etapas de:

generar senales de datos codificados por pulsos que forman una secuencia de datos de continuidad y que se determina que son inherentes a cada una de las diferentes areas de trabajo (70) y suministran la corriente electrica en las senales de datos codificadas generadas al cable limitador (72) para controlar la operacion del vehfculo utilitario (10)

en el que los intervalos de tiempo (T1, T2, T3) entre las senales de datos codificadas se establecen de forma aleatoria, y las longitudes de senal (L) de las senales de datos codificados se establecen de forma aleatoria, y en el que la etapa de determinacion de posicion detecta las senales de datos desde la salida del sensor magnetico (34) y determina la posicion del vehfculo (10) con respecto al area de trabajo (70) comparando (S14) una tasa de coincidencia de las senales de datos detectadas con una senal de referencia almacenada de antemano en una memoria (S12 - S28),

en el que la etapa de determinar la posicion

determina que el vehuculo (10) esta dentro del area de trabajo (70) cuando un numero de coincidencias de valores de las senales de datos detectadas y la senal de referencia es igual o mayor que un numero de inversiones de valores de las senales de datos detectadas y la senal de referencia (S16: Sf) y la tasa de coincidencia es igual o mayor que un valor umbral (S18: Sf);

pero determina que el vehfculo (10) esta fuera del area de trabajo (70) cuando el numero de coincidencias de valores de las senales de datos detectadas y la senal de referencia es menor que un numero de inversiones de valores de las senales de datos detectadas y la senal de referencia (S16: NO), y una tasa de coincidencia de inversion que indica una tasa de numero de inversiones de las senales de datos detectadas en relacion con la senal de referencia es igual o mayor que el valor umbral (S24: Sf), y

determina (S22, S28) que no se genera ninguna de las senales codificadas o que no pasa corriente a traves del cable limitador (72), cuando la tasa de coincidencia no es igual o mayor que el valor umbral (S18: NO) y cuando la tasa de coincidencia de inversion no es igual o mayor que el valor de umbral (S24: NO).