ITTO931023A1

ITTO931023A1 - Sistema di controllo automatico della velocita' di un veicolo

Info

Publication number: ITTO931023A1
Application number: IT001023A
Authority: IT
Inventors: Pandeli Borodani; Paola Carrea; Luigi Gortan; Andrea Saroldi
Original assignee: Ct Ricerche Fiat Societa Consortile Per Azion
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1995-06-30
Also published as: IT1261151B; EP0661188A1; ITTO931023A0

Description

D E S C R I Z IO N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione riguarda un sistema di controllo automatico della velocit? di un veicolo.

Sono noti diversi sistemi di controllo automatico della velocit? di un veicolo che hanno lo scopo di comandare automaticamente l'accelerazione e la frenata del veicolo in modo da perseguire una velocit? di riferimento, mantenendo una distanza ottimale, di sicurezza, tra il veicolo in cui ? installato il sistema ed un qualsiasi veicolo precedente. Tali sistemi, in prossimit? di un ostacolo, passano da un controllo di velocit? ad un controllo di distanza, cercando di mantenere la distanza fra i veicoli uguale alla distanza di sicurezza, e quindi attuando accelerazioni o decelerazioni in base alla differenza positiva o negativa - fra... la distanza dell'ostacolo e la distanza di sicurezza. Tale tipo di controllo comporta tuttavia alcuni problemi di comfort che verranno spiegati con riferimento alle figure 1 e 2.

In figura l, d indica la distanza fra un veicolo A che procede a velocit? costante vA ed un veicolo B, su cui ? montato il sistema di controllo, che procede alla velocit? vB. Nei sistemi noti, il veicolo B, inizialmente nella posizione BO, viene mantenuto alla velocit? vB fino a raggiungere la distanza di sicurezza, indicata dalla curva dS, dipendente dalla velocit?, e a questo punto viene decelerato pi? volte fino a portarsi nel punto B1 nella situazione di velocit? vA e distanza d pari alla distanza di sicurezza. Tale percorso ? indicato in figura con 1. Tale comportamento ? tuttavia percepito come poco confortevole per il veicolo B. Inoltre', tale mancanza di comfort si aggrava se il veicolo A non procede a velocit? costante. Sarebbe naturalmente pi? confortevole un andamento come descritto dalla linea 2 o 3.

Analogamente, nel caso in cui il veicolo A superi il veicolo B e si immetta davanti al veicolo B entro la distanza di sicurezza, il controllo eseguito sulla sola distanza di sicurezza non ? confortevole; ad esempio esso pu? portare dapprima a rallentare il veicolo B per raggiungere la distanza di sicurezza (punto B') e poi accelerare per raggiungere la velocit? dei veicolo A fino al punto B1 (curva 4 di figura 2). Viceversa risulterebbe molto pi? confortevole un controllo che permettesse di seguire l'andamento indicato con 5 o 6 in figura 2.

Scopo della presente invenzione consiste nel realizzare un sistema di controllo automatico in grado di perseguire la velocit? di riferimento in maniera ottimale, tenendo conto del comfort del guidatore e dei passeggeri.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un sistema di controllo automatico della velocit? di un veicolo, comprendente mezzi di impostazione di una velocit? di riferimento e mezzi di modifica velocit? di un veicolo controllato, atti a determinare una correzione di velocit? in presenza di un veicolo precedente avente una velocit? veicolo precedente, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di modifica velocit? comprendono mezzi di controllo velocit? a lungo termine, in modo atto a variare la velocit? veicolo controllato in modo graduale e confortevole in dipendenza da una distanza misurata fra detto veicolo controllato e detto veicolo precedente, da detta velocit? veicolo controllato e da detta velocit? veicolo precedente, e mezzi di.controllo velocit? a breve termine, in modo atto a variare la velocit? veicolo controllato in modo rapido in dipendenza da detta distanza misurata, da detta velocit? veicolo controllato e da detta velocit? veicolo precedente?

Per una migliore comprensione della presente invenzione ne viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- le figure 1 e 2 illustrano due schemi di controllo della velocit? di un veicolo tramite sistemi automatici;

- la figura 3 mostra uno schema generale del sistema di controllo secondo il trovato;

- le figure 4 e 5 presentano schemi a flussi relativi al metodo del presente sistema;

- la figura 6 mostra lo schema a blocchi relativo alla modalit? di controllo automatico;

la figura 7 mostra uno schema relativo alle classi di attivit? del controllo automatico;

- la figura 8 presenta uno schema a blocchi relativo alle fasi di determinazione automatica della correzione di velocit? e corrente di frenata in presenza di ostacoli;

le figura 9a, 9b, 9c e 10 presentano tabelle utilizzate nella logica implementata dal presente sistema;

la figura 11 mostra il profilo di velocit? perseguito secondo il presente sistema in una prefissata condizione operativa; e

la figura 12 mostra uno schema relativo all'influenza del segnale di posizione sterzo.

Con riferimento alla figura 3, il sistema di controllo automatico 10 secondo l'invenzione comprende un'unit? di controllo centrale 11 cui fanno capo diversi dispositivi ed attuatori, includenti un'interfaccia 12 con l'utente, un sensore 13 di velocit? propria, un sensore di distanza 14 dall'ostacolo, un dispositivo di rilevamento velocit? 15 dell'ostacolo, un dispositivo di impostazione velocit? di riferimento 16, un sensore stato strada 17, un attuatore farfalla 18, un attuatore freno 19, un dispositivo di comando luci stop 20 ed un sensore di posizione del volante 21. In dettaglio, gli elementi 12-17, 21 sono collegati con rispettivi ingressi dell'unit? di controllo 11, mentre gli elementi 18-20 sono collegati con rispettive uscite dell'unit? di controllo L'uscita sensore di distanza inoltre collegato con il dispositivo di rilevamento velocit? 15 cui fornisce la distanza d dell'ostacolo per consentirne il calcolo di velocit?.

Gli elementi 12-21 sono realizzati in qualsiasi modo noto, purch? adatto allo scopo di consentire il controllo automatico; ad esempio il sensore di distanza 14 pu? essere costituito da un radar, il sensore stato strada 17 pu? essere associato ai tergicristalli o rilevare direttamente lo stato asciutto, bagnato o ghiacciato della strada.

Il sensore -13-di velocit?-propria genera un segnale V2; il sensore distanza genera un segnale d; il dispositivo di rilevamento velocit? genera un segnale VI di velocit? del veicolo precedente, calcolato utilizzando la distanza d; il dispositivo di impostazione velocit? riferimento genera il segnale Ve; e il sensore stato strada 17 genera un segnale Fst, corrispondente alla decelerazione stimata in base allo stato del fondo stradale (in m/s2). L'attuatore farfalla 18 riceve dall'unit? di controllo 11 un segnale a (angolo apertura della farfalla) e l'attuatore freno 19 riceve un segnale I (corrente di frenata).

Convenientemente, secondo l'invenzione, il dispositivo di impostazione velocit? di riferimento 16 comprende un ricevitore in grado di ricevere, da una infrastruttura esterna apposita (non mostrata) l'informazione relativa alla velocit? massima consentita nel tratto in questione, che tiene conto della geometria e caratteristiche della strada. Eventualmente, lo stesso ricevitore previsto per la velocit? di riferimento pu? essere impiegato per ricevere informazioni relative allo stato strada.

L'interfaccia utente 12 consente il collegamento fra l'unit? di controllo 11 e l'utente, tramite opportuni pulsanti ed, eventualmente, un visualizzatore, in modo da consentire, fra l'altro, l'attivazione o la disattivazione del controllo automatico di velocit? e l'impostazione o la modifica manuale della velocit? di riferimento.

Il sensore posizione volante 21 rileva la posizione del volante e genera un segnale elettrico PV proporzionale all'angolo di sterzatura. Tale segnale viene utilizzato per correggere gli obbiettivi del sistema di controllo quando il veicolo sta percorrendo una curva e quindi le informazioni di distanza e di velocit? del veicolo precedente possono essere non corrette in quanto tale veicolo precedente pu? trovarsi al di fuori della portata angolare del sensore 21.

Il sistema secondo l'invenzione realizza un controllo di velocit? che, nel caso di assenza di ostacoli o vetture antecedenti, ha come riferimento quella richiesta dal guidatore o impostata dall'esterno. All'approssimarsi di un ostacolo (veicolo precedente), il sistema varia la velocit? di riferimento correggendola in base a due termini: uno, pi? lento, orientato al comfort, che persegue l'ottenimento della distanza ottimale o di sicurezza senza brusche variazioni della velocit? del veicolo sia durante la fase di approssimazione all'ostacolo sia dopo che ? stata raggiunta la distanza di sicurezza, in base alla distanza relativa, alla velocit? dei due veicoli e dello stato strada; l'altro, pi? veloce, orientato alla sicurezza, che persegue il mantenimento istantaneo della stessa.

Convenientemente, con il presente sistema il profilo di velocit? perseguito ? tale da adattare la risposta del sistema allo stile di guida dell'utente, come caratterizzato dal tempo di reazione del guidatore, ovvero il tempo che intercorre fra il momento in cui viene visto un ostacolo e il momento in cui il guidatore reagisce. In tal modo, il sistema automatico cerca di imitare il comportamento del guidatore, per un maggior comfort dello stesso.

Lo schema generale di attivazione del sistema di controllo automatico secondo l'invenzione ? rappresentato in figura 4. Come illustrato in figura, dopo l'accensione della centralina del veicolo (blocco 25), viene inizializzata una variabile tempo reazione Trz, che tiene conto del tempo di reazione tipico del guidatore, per adattare .la risposta del sistema allo stile di guida dell'utente (blocco 26). Il valore della variabile tempo di reazione viene preferibilmente letto da due differenti memorie permanenti, in cui ? stato memorizzato al precedente spegnimento della centralina, e confrontato; se i due valori letti sono uguali ? rientrano entro limiti prefissati di ammissibilit?, il valore letto viene memorizzato in una memoria di lavoro come Trz e utilizzato nel controllo automatico, altrimenti viene memorizzato un valore prefissato.

Quindi il sistema si pone in uno stato di attesa comandi da parte dell'utente relativi all'attivazione del sistema di controllo automatico della velocit? (blocco 27). In assenza di comandi, dopo un tempo prefissato, il sistema si porta in uno stato di aggiornamento del tempo di reazione (blocco 28), come descritto pi? in dettaglio con riferimento alla figura 5. Non appena il sistema riceve la richiesta di inserimento da parte dell'utente (pulsante ICC in posizione ON), il sistema si riporta dallo stato di aggiornamento tempo reazione (blocco 28) allo stato attesa (blocco 27) e rda questo ad uno stato di attesa decisione sul tipo di velocit? di riferimento da utilizzare (blocco 29). Lo stesso avviene nel caso che la richiesta di attivazione giunga prima del tempo prefissato di permanenza nello stato attesa comandi, blocco 27.

Il sistema permane nello stato di attesa decisione 29 fino a che non viene disattivato nuovamente (pulsante ICC in posizione OFF) oppure viene attivato un pulsante IBEAC relativo all'utilizzazione della velocit? da infrastruttura, oppure viene attivato un pulsante di impostazione manuale della velocit? ISET o di ripristino di un valore precedente IRES. Nel primo caso (attivazione pulsante IBEAC) il sistema passa in uno stato 30 di controllo automatico della velocit? in base al valore di riferimento acquisito da infrastruttura, nel secondo caso (attivazione pulsanti ISET o IRES) il sistema passa in uno stato 31 di controllo automatico della velocit? in base al valore di riferimento impostato dall'utente. Tale valore di riferimento impostato dall'utente pu? essere variato in qualunque istante, entro un limite massimo prefissato, tramite i pulsanti ISET o IRES, passando ad uno stato 32 di modifica velocit? di riferimento.

In presenza di guasti o in seguito alla disattivazione del sistema (pulsante ICC in posizione OFF), il sistema si riporta automaticamente nello stato attesa comandi 27, indipendentemente dallo stato in cui si trovava (stati 29-32). Inoltre, il sistema si porta dallo stato di controllo con velocit? da infrastruttura 30 allo stato di controllo con velocit? impostata manualmente 31, 32 e viceversa, non appena cambia lo stato del pulsante IBEAC.

Come illustrato in figura 5, relativa all'acquisizione del tempo di reazione dell'utente, inizialmente il sistema verifica se vi sono veicoli antecedenti (blocco 35); la presenza di un veicolo ? determinata in base alla segnalazione della presenza di un ostacolo (segnale d diverso da zero) con velocit? non nulla (Vl^O). In assenza di ostacoli, il sistema permane nello stato di attesa ostacolo, altrimenti passa ad uno stato di attesa regimazione della velocit? (blocco 36), in cui il sistema permane fino a quando la velocit? attuale delveicolo V2e la velocit? del veicolo antecedente VI sono regimate.

Il raggiungimento della condizione di regime ? verificato attraverso due relazioni:

| DD | < DDTRZ

| DV2 | < DV2TRZ

in cui DD ? la derivata nel tempo del segnale d, DV2 ? la derivata nel tempo di V2, DDTRZ ? una soglia di riconoscimento di distanza regimata e DV2TRZ ? una soglia di riconoscimento di velocit? regimata.

Quando vengono verificate entrambe le relazioni (per cui la distanza tra il veicolo antecedente e il veicolo controllato ? approssimativamente costante, cos? come la velocit? V2 del veicolo controllato), dal blocco 36 si passa al blocco 37 in cui viene aggiornato il tempo di reazione Trz. L'aggiornamento del tempo di reazione comprende le fasi di: calcolo della classe di appartenenza della velocit? (blocco 38); calcolo del tempo tl di percorrenza della distanza fra i due veicoli (blocco 39); calcolo del tempo di reazione Trz (blocco 40) e memorizzazione di Trz (blocco 41).

Il calcolo della classe di appartenenza ? legato al fatto che-le possibili velocit? V2 sono divise in diverse classi, ottenute discretizzando le velocit? con gradini di ad es. 10 Km/h, e che viene calcolato un unico tempo di reazione per ogni classe di velocit?. Secondo il bl?cco 38, in base al valore V2 misurato, viene individuata la classe di appartenenza. Quindi, in base al blocco 39, viene determinato il tempo tl = d/V2, tempo di reazione relativo a regime; in seguito, blocco 40 viene determinato il tempo di reazione Trz relativo alla classe di velocit? precedentemente identificata, utilizzando la logica sfumata o "fuzzy", in base al tempo tl appena calcolato e al valore precedente Tp del tempo di reazione per la stessa classe di velocit?; infine, blocco 41, viene memorizzato il tempo di reazione Trz appena determinato per la classe di velocit? considerata.

Al termine del calcolo, il sistema si riporta in stato di attesa ostacolo (blocco 35). In questo modo, con un certo numero di cicli di attesa ostacolo, attesa regimazione e calcolo Trz, ? possibile calcolare il tempo di reazione per ciascuna classe di velocit?.

Sebbene non illustrato in figura 5, qualunque sia lo stato in cui si trova il sistema, quando esso riceve il comando di attivazione del controllo automatico di velocit?, esso esce da tale fase e si riporta nello stato 27 e quindi 29 di figura 4.

In figura 6 ? presentato lo schema a blocchi del controllo automatico di velocit?. Tale controllo comprende un gestore distanza di sicurezza 44 diviso concettualmente in un blocco? 45" ?di determinazione' della corrente di frenata, la cui uscita fornisce all,attuatore 19 (figura 3) il valore I della corrente di frenata, e in un blocco 46 di determinazione della correzione di velocit?, che fornisce in uscita un segnale DVcc. Tale segnale DVcc vi?ne quindi sommato in 47 alla velocit? di riferimento Vcc (impostata manualmente o da infrastruttura) per determinare la velocit? Ve che, eventualmente limitata in un limitatore 48, rappresenta la velocit? di marcia del veicolo tale da garantire la sicurezza e il confort di guida per marcia in rettilineo.

La velocit? di marcia Ve ? soggetta ad un ulteriore controllo che prende in considerazione la posizione dello sterzo, in modo da migliorare la sicurezza, limitando la velocit? impostata quando il veicolo percorre una curva, e in modo da superare i limiti di apertura angolare del sensore di distanza. In figura 12 ? rappresentato lo schema a blocchi dell'algoritmo di correzione. In dettaglio, un blocco 120 determina la velocit? massima ammessa Vccmax in base alla posizione volante PV, utilizzando una tabella non illustrata. Un secondo blocco 121 riceve anch'esso il segnale PV e genera in uscita un segnale logico L presentante un primo valore se l'angolo volante PV, in valore assoluto, ? inferiore ad una soglia predeterminata, ed un secondo valore in caso contrario. Il segnale logico L comanda un ?commutatore "(blocco'"122) che collega un ingresso 123 ad un'uscita 124 se L presenta il primo valore (PV inferiore alla soglia) e collega un ingresso 125 all'uscita 124 in caso contrario.

Sull'ingresso 123 ? presente il segnale Ve di velocit? di marcia in rettilineo, mentre l'ingresso 125 ? collegato ad un'uscita di un blocco di mantenimento 126, il cui ingresso ? collegato ad un'uscita di un blocco 127. Il blocco 127 presenta due ingressi collegati rispettivamente al blocco 120 e all'uscita 124, da cui riceve rispettivamente i segnali Vcmax e Ve', e invia sulla sua uscita il minore fra i due valori, che costituisce la velocit? di marcia effettiva Vceff. In pratica, secondo la figura 12, la Vceff risulta essere pari alla Ve di marcia rettilinea nel caso di angolo volante PV inferiore ad una soglia prefissata, e pari al valore precedente, nel caso di angolo volante PV elevato; tale Vceff ? comunque inferiore al valore Vcmax caratteristico della posizione volante, in tal modo, quando il veicolo percorre una curva con raggio di curvatura elevato per cui il sensore distanza non rileva pi? il veicolo precedente perch? questo ? esterno al campo di visuale del sensore a causa della curva, il sistema mantiene un atteggiamento prudenziale e non cambia l'impostazione precedente.

Alla velocit? di marcia Vceff appena determinata viene sottratta in 49 la velocit? attuale V2 del veicolo per determinare la variazione di velocit? da attuare tramite un blocco di controllo 50 che genera in uscita il valore di apertura a della farfalla, fornito al relativo attuatore 18 (figura 3).

In figura 7 sono presentate le tre differenti condizioni che descrivono lo stato di controllo automatico della velocit?, sia in caso di velocit? impostata dall'esterno (blocco 30 di figura 4) sia in caso di velocit? impostata dal guidatore (blocco 31 di figura 4).

In dettaglio, il controllo automatico di velocit? prevede le seguenti tre condizioni o classi di attivit?: assenza ostacolo 53, aggancio 54 e sgancio 55. Nella condizione assenza ostacolo 53, la correzione di velocit? (DVcc di figura 6) e la corrente di frenata (I in figura 6) sono poste a zero senza alcun calcolo.

Non appena viene riconosciuto un ostacolo, il sistema si porta nella condizione di aggancio 54. Se l'ostacolo presenta velocit? minore a quella di marcia, viene realizzato un controllo a lungo termine che porta la velocit? V2 del veicolo controllato ad essere pari a quella VI del veicol? antecedente e contemporaneamente si mantiene fra i due veicoli una distanza di sicurezza funzione della velocit? V2 del veicolo controllato, dello stato strada Fst e del tempo di reazione Trz. Se la distanza fra i due veicoli diventa -sensibilmente-prossimaa quella di sicurezza, il sistema persegue una richiesta di rapida correzione tale da evitare la collisione. Lo schema preciso seguito in tale condizione verr? descritto pi? in dettaglio in seguito con riferimento alla figura 8. Non appena l'ostacolo o veicolo antecedente considerato nella fase di aggancio scompare dal campo di visione del sensore distanza (ad esempio perch? svolta rispetto alla direzione di marcia del veicolo controllato) , viene azzerata in modo graduale la correzione di velocit?, rispettando i vincoli di comfort, ovvero limitando l'accelerazione del veicolo entro i limitati relativi al comfort. Lo sgancio viene consentito, in ogni caso, solo quando il blocco 121 di figura 12 ha rilevato una condizione di assenza di sterzatura o di sterzatura ridotta, in modo che sia garantita la vista di un eventuale ostacolo da parte del sensore 21.

Con riferimento alla figura 8, verr? ora descritta in dettaglio la modalit? di determinazione della correzione di velocit? e della corrente di frenata (blocchi 45 e 46 di figura 6) durante la condizione di aggancio.

Secondo quanto illustrato in figura 8, il gestore distanza di sicurezza 44 si suddivide nei seguenti blocchi: blocco 60 di determinazione decelerazione massima; blocco 61 di calcolo distanze di sicurezza attuale e futura; blocco 62 di determinazione spazio frenata; blocco 63 di determinazione delle distanze relative; blocco 64 di determinazione dell'

il blocco 65 di determinazione della corrente di frenata e il blocco 66 di determinazione della correzione di velocit?.

Il blocco 60 ha il compito di determinare la decelerazione massima del veicolo controllato, tenendo conto dello stato della strada Fst, della velocit? V2 del veicolo controllato e della distanza d fra il veicolo controllato e l'ostacolo. A tale scopo, ? previsto un blocco fuzzy, indicato con 68, per il calcolo di un coefficiente di correzione della decelerazione massima EpsB2 (espresso in m/s ) in base a distanza d e velocit? V2.

Il blocco fuzzy 68 utilizza le regole di inferenza mostrate in figura 9 e le funzioni di fuzzificazione mostrate nelle figure 10a-10c.

In dettaglio, il blocco fuzzy 68 opera come segue. Data una coppia di valori di velocit? V2 e di distanza d di ingresso, viene determinato, in base alle funzioni di fuzzificazione delle figure 10a, 10b il corrispondente valore riferito a ciascuna curva piccola, media e grande. Ad esempio, per una distanza d = 50m,'si ottiene un valore 0,4 per distanza piccola, 0,6 per distanza media e 0 per distanza grande e,? analogamente, per una velocit? V2 = 32,5 Km/h, si ottiene un valore 0,5 per velocit? piccola, 0,5 per velocit? media e 0 per velocit? grande. Utilizzando la tabella di figura 9, ad ogni coppia di funzioni di velocit? e distanza viene associata una corrispondente funzione dell'uscita (coefficiente di correzione EpsB2) e a questa viene associato il minimo fra i due valori degli ingressi. Nell'esempio precedente, alla coppia di funzioni distanza piccola/velocit? piccola corrisponde la funzione coefficiente pi (piccolo) e a questa viene associato il minimo fra 0,4 e 0,5, cio? 0,4. Quindi, dalle funzioni di fuzzificazione di figura 10c, viene letto sulle ascisse il valore massimo associato alla funzione coefficiente pi, nell'esempio mostrato 0,25. Questa procedura viene seguita per tutte le coppie di funzioni degli ingressi distanza e velocit? (tranne quelle per cui il valore associato alla rispettiva funzione di ingresso sia 0, come nel caso di distanza grande e velocit? grande, nell'esempio considerato), ottenendo, per ogni funzione dell'uscita, una coppia di valori, uno dato dal minimo Mi dei valori dei due ingressi e l'altro dato dal massimo Xi della funzione di fuzzificazione di uscita stessa. Viene quindi calcolata la media pesata U dei massimi, appena determinati, delle funzioni di fuzzificazione dell'uscita per tutte le funzioni di uscita previste dalle regole di inferenza, secondo l'equazione:

in cui U costituisce l'uscita del blocco fuzzy 68.

Il blocco 60 comprende inoltre un nodo sottrattore 69, ricevente in ingresso il segnale stato della strada Fst e una costante B2min rappresentante la decelerazione minima (qui pari a 2,5 m/s3) e collegato in uscita con un nodo moltiplicatore 70 ricevente inoltre l'uscita EpsB2 del blocco fuzzy 68; l'uscita del nodo moltiplicatore 70 ? fornita ad un ulteriore nodo sottrattore 71 che riceve inoltre in ingresso il segnale stato della strada Fst, di modo che sulla sua uscita, definente l'uscita del blocco 60, ? presente il segnale B2max pari a:

B2max = EpsB2 (Fst - B2min) Fst,

fornito in ingresso al blocco 61.

Il blocco 61 ha lo scopo di determinare due distanze di sicurezza: quella attuale (Dsa2) e quella corrispondente alla velocit? del veicolo antecedente (Dsal, distanza di sicurezza obiettivo). Tali distanze di sicurezza sono assolute, .cio? legate alla capacit? effettiva di frenata del veicolo, tenendo conto dello stile di guida dell'utente. Per determinare tali distanze di sicurezza, si tiene conto del tempo di reazione Trz del guidatore del veicolo, come determinato nell'ultimo aggiornamento. A tale scopo, sono previsti due blocchi 72 e 73 che implementano le seguenti relazioni:

in cui K1 e K2 sono due costanti note.

Nel blocco 62 viene determinato lo spazio di frenata del veicolo precedente allo scopo di ottenere una correzione che tenga conto della possibilit? di bloccaggio del veicolo precedente stesso e la cui importanza viene modulata tenendo conto della distanza fra i due veicoli, lo stato della strada e la velocit? del veicolo precedente.

Il blocco 62 comprende un blocco fuzzy 75 avente come ingressi la distanza d e lo stato strada Fst ed uscita un coefficiente EpsBl, utilizzando funzioni di fuzzificazione e regole di inferenza non mostrate, del tipo gi? descritto con riferimento alle figure 9 e 10 per il calcolo del coefficiente EpsB2. Inoltre, il blocco 62 comprende un blocco 76 avente come ingressi la velocit? VI del veicolo antecedente e la massima decelerazione del .veicolo precedente Blmax costante e relativa ad un'efficace frenatura e la cui uscita ? fornita ad un nodo moltiplicatore 77 cui viene anche fornita l'uscita EpsBl del blocco fuzzy 75, di modo che l'uscita SF1 del blocco 62 ? data da:

Il blocco 63 calcola le distanze di sicurezza relative, cio? corrette tenendo conto della distanza percorsa durante la frenatura del veicolo precedente. A tal scopo, il blocco 63 comprende un nodo sottrattore 80 ricevente la distanza di sicurezza assoluta attuale Dsa2 e lo spazio di frenata SF1 per determinare la distanza di sicurezza relativa Dsrel2 = Dsa2 - SF1 che viene successivamente limitata in un limitatore 81 che limita tale distanza, ad esempio fra 0 e 300 m. L'uscita del limitatore 81 ? collegata ad un secondo nodo sottrattore 82 che riceve inoltre la distanza d misurata fra di due veicoli e fornisce in uscita un segnale Dr = Dsrel2 - d che rappresenta l'errore di distanza, utilizzato successivamente per il calcolo della corrente di frenata.

Il blocco 63 comprende inoltre un terzo nodo sottrattore 83 che riceve la distanza di sicurezza assoluta obiettivo Dsal e lo spazio di frenata SF1 per determinare la distanza di sicurezza relativa obiettivo Dsrell = Dsal - SF1. Tale .distanza Dsrell viene successivamente limitata in un limitatore 84 che limita tale distanza, ad esempio fra 0 e 100 m. L'uscita del limitatore 84 ? collegata ad un quarto nodo sottrattore 85 che riceve inoltre la distanza d misurata fra di due veicoli e fornisce in uscita un segnale Drob = Dsrell - d che rappresenta l'errore di distanza obiettivo, quando il veicolo controllato si ? accodato al veicolo precedente.

Il blocco 64 comprende un nodo sottrattore 88 ricevente la velocit? dei due veicoli e fornente in uscita la velocit? relativa Vr = VI - V2 che viene fornita, insieme all'errore di distanza obiettivo Drob, ad un blocco fuzzy 89. Il blocco fuzzy 89, utilizzando funzioni di fuzzificazione e regole di inferenza non mostrate, del tipo gi? descritto con riferimento alle figure 9 e 10 per il calcolo del coefficiente EpsB2, calcola l'accelerazione inedia Am che tende ad ottenere, per il veicolo controllato, la distanza di sicurezza relativa Dsrel2 e la velocit? del veicolo precedente Vi.

L'uscita del blocco fuzzy 89 ? collegata ad un anello di filtraggio 90 per limitare la derivata dell'accelerazione media Am. L'anello 90 comprende un nodo sottrattore 91 ricevente anche il segnale di uscita Amed(t-l) di un blocco di ritardo 92; l'uscita Ami del nodo sottrattore 91 ? collegata ad un limitatore 93 la cui uscita Amll ? collegata ad un nodo sommatore 94 ricevente anche l'uscita Amed(t-l) del blocco 92; l'uscita Amed del nodo sommatore 94 ? fornita in ingresso al blocco di ritardo 92, di modo che la sua uscita Amed(t-l) ? pari ad Amed del ciclo precedente.

In pratica l'anello di filtraggio 90 costituisce uno pseudo-filtro passa-basso_con 'frequenza diversa per gli incrementi e i decrementi, secondo le relazioni;

che, nel dominio discreto possono essere intese come:

Il blocco 65 ? costituito dal solo blocco fuzzy 97 avente come ingressi la distanza relativa Dr e l'accelerazione media Amed ed uscita la corrente di frenata I, e che utilizza funzioni di fuzzificazione e regole di inferenza non mostrate, del tipo gi? descritto.

Il blocco 66 comprende un blocco 98 di determinazione decelerazione frenata, nel quale viene calcolata la decelerazione Dee del veicolo in base alla corrente di frenata I in base ad una funzione di tipo lineare. Tale blocco 98 ha la funzione quindi di evitare l'apertura della valvola a farfalla durante la frenata. L'uscita del blocco 98 ? collegata ad un nodo sommatore 99 che riceve inoltre l'uscita Amed del blocco 64 e l'uscita DV(t-l) di un blocco di ritardo 100 ricevente a sua volta l'uscita DV del nodo sommatore 99. In pratica, il segnale di uscita del sommatore DV ? dato da:

in cui DV(t-l) rappresenta l'uscita del nodo sommatore 99 nel ciclo precedente.

L'uscita del nodo sommatore, limitata in un limitatore 101, costituisce l'uscita DVcc del blocco 46 di determinazione della correzione di velocit? di figura 9.

Nella figura 11, ? mostrata la curva secondo cui si annulla la correzione di velocit? DVcc nello stato di sgancio 55 (figura 5), quando l'ostacolo non viene pi? visto dal sensore di distanza. Come mostrato, la correzione di velocit? DVcc viene ridotta dal valore che aveva precedentemente, subito prima di passare nello stato di sgancio, a zero, in modo lineare, in passi discreti di valore prefissato.

Da quanto illustrato, risulta chiaro che il presente sistema di controllo presenta due termini, uno rapido, quando ? necessario garantire in breve tempo il raggiungimento della distanza di sicurezza, per evitare collisioni, che determina una rapida riduzione della velocit? o addirittura la frenata, ed uno pi? lento, che comporta una riduzione pi? graduale della velocit?, tenendo conto delle reazioni del guidatore, in modo da arrivare nel modo pi? confortevole alla distanza di sicurezza. Entrambi i termini sono autoadattativi, nel senso che tengono conto man mano della modifica della situazione, ovvero dei valori istantanei della velocit? dei due veicoli e della distanza reciproca, in modo da controllare nel modo pi? dolce possibile l'adattamento della velocit? del veicolo controllato ai veicoli precedenti, ma comunque garantendo la sicurezza.

Vantaggiosamente, secondo l'invenzione, la velocit? di riferimento pu? essere selezionata manualmente dall'utente, oppure essere letta da infrastrutture esterne, appositamente previste, in modo da tener conto automaticamente delle caratteristiche della strada.

Inoltre, il presente sistema ? in grado di apprendere automaticamente lo stile di guida del guidatore quando non ? inserito il sistema di controllo automatico, adeguandosi quindi successivamente a tale stile durante il controllo automatico.

Il presente sistema consente inoltre di correlare la correzione della velocit? alla posizione dello sterzo in modo da tenere conto dell'eventuale uscita dell'ostacolo dal cono attivo del sensore di distanza, senza avere inutili aumenti di velocit?. Si noti inoltre, che il presente sistema prevede una limitazione della velocit? massima in curva, simulando in tal modo un comportamento tipico dei guidatori.

E' da segnalare inoltre che il sistema comunque interrompe immediatamente il controllo automatico quando si ha un intervento da parte del guidatore, per garantire in ogni caso la sicurezza.

Risulta infine chiaro che al sistema qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito protettivo della presente invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di controllo automatico della velocit? di un veicolo, comprendente mezzi di impostazione 12, 16) di una velocit? di riferimento e mezzi di modifica velocit? (44) di un veicolo controllato, atti a determinare una correzione di velocit? in presenza di un veicolo precedente avente una velocit? veicolo precedente, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di modifica velocit? (44) comprendono mezzi di controllo velocit? a lungo termine (64, 83-85), in modo atto a variare la velocit? veicolo controllato in modo graduale e confortevole in dipendenza da una distanza misurata fra detto veicolo controllato e detto veicolo precedente, da detta velocit? veicolo controllato e da detta velocit? veicolo precedente, e mezzi di controllo velocit? a breve termine (65; 80-82, 98), in modo atto a variare la velocit? veicolo controllato in modo rapido in dipendenza da detta distanza misurata, da detta velocit? veicolo controllato e da detta velocit? veicolo precedente.
2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo velocit? a lungo termine (64, 83-85) comprendono mezzi (72, 83, 84) atti a calcolare una distanza di sicurezza obiettivo corrispondente ad una velocit? pari a detta velocit? veicolo precedente e mezzi (64, 66) atti a modificare gradualmente detta velocit? veicolo controllato fino a che detta velocit? veicolo controllato ? pari a detta velocit? veicolo precedente, se inferiore a detta velocit? di riferimento, e detta distanza misurata ? pari a detta distanza di sicurezza obiettivo e dal fatto che detti mezzi di controllo velocit? a breve termine (65; 80-82, 98) comprendono mezzi (73, 81) atti a determinare una distanza di sicurezza attuale e mezzi (82, 97, 98) atti a modificare rapidamente detta velocit? veicolo controllato quando detta distanza misurata ? prossima a detta distanza di sicurezza.
3. Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di modifica velocit? comprendono mezzi di logica interpolata (68, 75, 89, 97).
4. Sistema secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di logica interpolata comprendono logica sfumata (fuzzy).
5. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di acquisizione stile guida (35-41) atti ad acquisire il tempo di reazione del guidatore e dal fatto che detti mezzi di modifica della velocit? (44) comprendono mezzi (72, 73) atti a modificare detta velocit? veicolo controllato in dipendenza da detto tempo di reazione.
6. Sistema secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di acquisizione di stile guida comprendono mezzi di calcolo (39) di un tempo di reazione calcolato in funzione di detta velocit? veicolo controllato e mezzi di logica interpolata (40) atti a generare un segnale di tempo di reazione in funzione di detto segnale di tempo di reazione calcolato e di un segnale di tempo di reazione precedente.
7. sistema secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi selettori atti a commutare detto sistema fra una modalit? di funzionamento automatico (30, 31) in cui vengono abilitati detti mezzi di modifica velocit? (44) ed una modalit? di funzionamento manuale (27), in cui vengono disabilitati detti mezzi di modifica velocit? e vengono abilitati detti mezzi di acquisizione stile guida (35-41).
8. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un ricevitore (16) atto a captare un segnale di velocit? di riferimento esterno.
9. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di modifica della velocit? comprendono mezzi (17) atti ad acquisire un segnale correlato allo stato della strada e mezzi (60, 62) atti a modificare detta velocit? veicolo controllato in dipendenza da detto segnale di stato strada.
10. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (60) di determinazione decelerazione massima atti a generare un segnale di decelerazione-massima in funzione di detta distanza misurata, un segnale di stato strada, detta velocit? veicolo controllato e un segnale di decelerazione minima di detto veicolo controllato; mezzi (61) di determinazione distanze di sicurezza atti a generare un segnale di distanza di sicurezza assoluta attuale e un segnale di distanza di sicurezza assoluta obiettivo in funzione di detto segnale di decelerazione massima, detta velocit? veicolo controllato, detta velocit? veicolo precedente e un segnale di tempo reazione guidatore; mezzi (62) di determinazione spazio frenata atti a generare un segnale di spazio frenata in funzione di detta distanza misurata, detta velocit? veicolo precedente, detto segnale di stato strada e un segnale di decelerazione minima di detto veicolo precedente; mezzi (63) di determinazione di distanze relative atti a generare un segnale di errore di distanza di sicurezza relativa attuale ed un segnale di errore di distanza di sicurezza relativa obiettivo in funzione di detti segnali di distanza di sicurezza assoluta attuale e obiettivo, a detto segnale di spazio frenata e detta distanza misurata; mezzi (64) di determinazione di accelerazione atti a generare un segnale di accelerazione media in funzione di detto segnale di errore di distanza di sicurezza relativa obiettivo e dette velocit? veicolo controllato e precedente; mezzi (65) di determinazione di frenata atti a generare un segnale di richiesta di frenata in funzione di detto segnale di errore di distanza di sicurezza relativa attuale e detto segnale di accelerazione media; e mezzi (66) di determinazione di correzione di velocit? atti a generare un segnale di variazione istantanea di velocit? in funzione di detto segnale di richiesta di frenata e detto segnale di accelerazione media
11. Sistema secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (60) di determinazione decelerazione massima comprendono mezzi (68) di determinazione di un coefficiente di correzione di decelerazione massima in base a detta distanza misurata e detta velocit? veicolo controllato; mezzi (69, 70) di determinazione di una decelerazione corretta, collegati in ingresso a detti mezzi di determinazione di coefficiente di correzione e riceventi detto segnale di stato strada; e mezzi di determinazione decelerazione massima (71) collegati in ingresso a detti mezzi di determinazione di una decelerazione corretta e riceventi detto segnale di stato strada ed atti a generare detto segnale di decelerazione massima.
12. Sistema secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di determinazi?ne un coefficiente di correzione di decelerazione massima comprendono un blocco fuzzy (68); detti mezzi di determinazione .di una decelerazione corretta comprendono un nodo moltiplicatore (70); e detti mezzi di determinazione di una decelerazione massima comprendono un primo nodo sottrettore (71).
13. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 10 a 12, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (61) .di determinazione distanze di sicurezza comprendono una prima unit? (73) atta a generare detto segnale distanza di sicurezza assoluta attuale Dsa2 e ricevente in ingresso detta velocit? veicolo controllato V2, detto segnale di decelerazione massima B2max ed un segnale Trz correlato ad un tempo di reazione utente secondo la relazione:

ed una seconda unit? (72) atta a generare un segnale di distanza di sicurezza assoluta obiettivo Dsal ricevente in ingresso detta velocit? veicolo precedente VI, detto segnale di decelerazione massima B2max e detto segnale di tempo di reazione guidatore Trz secondo la relazione:
14. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 13, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (62) di determinazione di spazio frenata comprendono mezzi (75) di determinazione di un coefficiente di correzione di spazio di frenata riceventi in ingresso detta distanza misurata e detto segnale di stato strada; mezzi (76) di determinazione di spazio frenata di veicolo anteriore riceventi detta velocit? veicolo precedente e detta decelerazione massima veicolo precedente; e mezzi correttori (77) collegati in ingresso a detti mezzi di determinazione coefficiente correzione e detti mezzi di determinazione di spazio frenata ed atti a generare detto segnale di spazio frenata.
15. Sistema secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di determinazione di un coefficiente correzione di spazio di frenata comprendono un blocco fuzzy (75).
16. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 15, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (63) di determinazione di distanze relative comprendono un secondo nodo sottrattore (80) ricevente detto segnale di distanza di sicurezza assoluta attuale e detto segnale di spazio di frenata ed atto a fornire detto segnale di distanza di sicurezza relativa attuale; un terzo nodo sottrattore (82) ricevente detto segnale di distanza di sicurezza relativa attuale e detta distanza misurata ed atto a fornire in uscita detto segnale di errore distanza relativa attuale (Dr); un quarto nodo sottrattore (83) ricevente detto segnale di distanza di sicurezza assoluta obiettivo e detto segnale di spazio di frenata ed atto a fornire detto segnale di distanza di sicurezza relativa obiettivo (Dsrell); e un quinto nodo sottrattore (85) ricevente detta distanza misurata e detto segnale di distanza di sicurezza relativa obiettivo ed atto a fornire in uscita detto segnale di errore di distanza relativa obiettivo.
17. Sistema secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che fra detti secondo e terzo nodo sottrattore (80, 82) e fra detti quarto e quinto nodo sottrattore (83, 85) ? disposto un rispettivo primo e secondo limitatore (81; 84).
18. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 17, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (64) di determinazione di accelerazione comprendono mezzi di determinazione di velocit? relativa (88) riceventi in ingresso dette velocit? veicolo controllato e velocit? veicolo precedente ed atti a generare un segnale di velocit? relativa, (89) mezzi di determinazione di accelerazione media? non filtrata, riceventi in ingresso detto segnale di velocit? relativa e detto segnale di errore di distanza relativa obiettivo; e mezzi (90) di limitazione di derivata riceventi in ingresso detto segnale di accelerazione media non filtrata ed atti a fornire detto segnale di accelerazione media.
19. Sistema secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di determinazione di accelerazione media non filtrata comprendono un blocco fuzzy (89) e dal fatto che detti mezzi di limitazione di derivata comprendono un anello di filtraggio (90) comprendente a sua volta un sesto nodo sottrattore (91), un terzo limitatore (93) collegato a valle di detto sesto nodo sottrattore, un primo nodo sommatore (94) collegato a valle di detto terzo limitatore (93) ed atto a generare detto segnale di accelerazione media, ed un blocc? di ritardo (92) avente un ingresso ricevente detto segnale di accelerazione filtrata ed un'uscita collegata con detti sesto nodo sottrattore (91) e primo nodo sommatore (94).
20. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 19, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (65) di determinazione di richiesta di frenata comprendono un blocco fuzzy (97) ricevente in ingresso detto segnale di errore di distanza di sicurezza relativa attuale e detto segnale di accelerazione media ed atto a calcolare detto segnale di richiesta di frenata. 21. Sistema secondo una qualsiasi delle,rivendicazioni da 10 a 20, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (66) di determinazione di correzione di velocit? comprendono mezzi (98) di determinazione decelerazione frenata, riceventi in ingresso detto segnale di richiesta di frenata ed atti a fornire in uscita un segnale di decelerazione di frenata; un secondo nodo sommatore (99) ricevente in ingresso detto segnale di decelerazione di frenata e detto segnale di accelerazione media (Am) ed atto a fornire in uscita detto segnale di variazione di velocit? istantanea; ed un blocco di ritardo (100) ricevente in ingresso detto segnale di variazione di velocit? istantanea e collegato in uscita a detto secondo nodo sommatore (99).
21. Sistema secondo la rivendicazione 20'. caratterizzato dal fatto di comprendere un quarto limitatore (101) a valle di detto secondo nodo sommatore (99).
22. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore di sterzata (21) fornente un segnale di percorrenza curva, mezzi di.determinazione (47) di una velocit? di marcia perseguita in base a detta velocit? di riferimento e a detta correzione di velocit?, e mezzi di limitazione (120) di detta velocit? di marcia perseguita in funzione di detto segnale di percorrenza curva.
23. Sistema secondo la rivendicazione 22, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre mezzi di mantenimento (122, 126) di detta velocit? di marcia perseguita .riceventi detto segnale di percorrenza curva ed atti a mantenere un valore di velocit? di marcia precedente quando detto segnale di percorrenza curva ? maggiore di una soglia prefissata e in assenza di veicoli precedenti .
24. Sistema di controllo automatico della velocit? di un veicolo, come descritto con riferimento ai disegni allegati.