ITTO950896A1 - Sistema di telerilevamento ottico anticollisione per veicoli. - Google Patents

Abstract

Sistema di telerilevamento mediante luce laser all'infrarosso, destinato ad essere impiegato come sistema anticollisione su autoveicoli, del tipo ad impulsi con misura del tempo di volo, configurato in modo da ridurre la sensibilità di discriminazione per la rilevazione di ostacoli, in caso di nebbia, in modo da evitare la generazione di false segnalazioni di allarme.(Figura 2).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Sistema di telerilevamento ottico anticollisione per veicoli "

DESCRIZIONE

La presente invenzione fa riferimento in generale ai sistemi di telerilevamento ottici, mediante laser, impiegati su veicoli in funzione anticollisione. Più specificamente la presente invenzione fa riferimento ad un sistema di tale tipo in grado di funzionare in caso'di nebbia.

Sono noti nella tecnica sistemi di telerilevamento impieganti un raggio laser, tipicamente un laser ad infrarosso, destinati ad essere installati a bordo di autoveicoli con funzione anticollisione. Tali sistemi rilevano la presenza di eventuali ostacoli, ad esempio altri veicoli, posti di fronte al veicolo in cui sono installati, e ne segnalano la presenza al guidatore del veicolo il quale potrebbe non essere cosciente della loro pericolosità a causa della scarsa visibilità o di una distrazione.

Tipicamente tali sistemi effettuano una misura del tempo di volo per determinare la distanza di eventuali ostacoli rilevati. Per una migliore comprensione verrà ora descritto, con riferimento alla figura 1, il funzionamento di un sistema di questo tipo.

Un sistema di telerilevamento laser comprende un emettitore laser TX, atto ad emettere un fascio laser ad una frequenza infrarossa, ed un rilevatore elettro-ottico RX atto a rilevare radiazione luminosa alla frequenza emessa dall'emettitore TX. L'emettitore TX e il rilevatore RX sono entrambi connessi ad una centralina elettronica di controllo ECU. La centralina di controllo ECU controlla l'emissione del fascio laser da parte dell'emettitore TX e riceve in ingresso i segnali generati dal rilevatore elettro-ottico RX che provvede ad elaborare allo scopo di determinare la presenza e la localizzazione di eventuali ostacoli posti in fronte al veicolo.

La centralina di controllo ECU è naturalmente provvista di un'uscita OUT che viene utilizzata da mezzi visualizzatori (non illustrati) per presentare le informazioni relative ad eventuali ostacoli, elaborate dalla centralina ECU, al guidatore del veicolo .

Tipicamente l'emettitore laser TX viene controllato in modo da emettere, periodicamente, impulsi di luce. Nel caso sia presente un ostacolo posto in fronte al veicolo, questo riflette parte della radiazione di tali impulsi luminosi che viene quindi ricevuta dal rilevatore RX sotto forma di echi. Tali echi vengono ricevuti con un ritardo, rispetto al tempo di emissione dell'impulso, che è direttamente proporzionale alla distanza degli ostacoli che hanno generato gli echi.E'quindi possibile,conoscendo il tempo intercorso tra l'emissione di un impulso e la ricezione di un eco, denominato tempo di volo, ricavare la distanza dell'ostacolo che ha generato tale eco, essendo nota la velocità della luce.

Inoltre, alcuni di tali sistemi effettuano una scansione, ad esempio secondo un piano orizzontale, inviando cioè una serie di impulsi in direzioni differenti in modo da esplorare un'area posta in fronte al veicolo.Tale tecnica di rilevazione è sostanzialmente analoga a quella di un Radar ed infatti tali sistemi vengono spesso denominati OPDAR o radar ottici.

Tali sistemi presentano tuttavia degli inconvenienti in caso di nebbia. Le goccioline d'acqua di cui la nebbia è composta riflettono infatti la luce laser infrarossa come se fossero un ostacolo. Conseguentemente il sistema può segnalare la presenza di un ostacolo fasullo generando un falso allarme, oppure un ostacolo reale può essere nascosto dall'ostacolo fasullo costituito dalla nebbia.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di telerilevamento ottico anticollisione che permetta di risolvere in modo soddisfacente tutti i problemi sopraindicati.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad un sistema di telerilevamento ottico anticollisione avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono la presente descrizione.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente dettagliata descrizione, effettuata con l'ausilio degli annessi disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 è uno schema a blocchi rappresentante un sistema di telerilevamento secondo la tecnica nota ed è già stata descritta,

- la figura 2 è uno schema a blocchi rappresentante una possibile forma di attuazione di un sistema di telerilevamento secondo la presente invenzione, - le figure 3 a 8 sono diagrammi cartesiani temporali illustranti il funzionamento di un sistema di telerilevamento secondo la presente invenzione.

La presente invenzione consiste essenzialmente nell'abbassare la sensibilità di discriminazione di ostacoli del telemetro in caso di nebbia.

Nel caso in cui non sia presente nebbia né altri agenti che disturbino la propagazione del fascio laser, cioè in condizioni normali, il segnale generato dal rilevatore RX, che riceve la radiazione emessa dall'emettitore TX e riflessa, permette di distinguere con chiarezza la presenza di eventuali ostacoli po-sti in fronte al veicolo. In figura 3 è rappresentato, a titolo esemplificativo, l'andamento nel tempo t dell'intensità I del segnale generato dal rilevatore RX e proporzionale all'intensità della radiazione ricevuta dal rilevatore RX stesso. Nel caso in cui vi sia un ostacolo posto in fronte al veicolo tale segnale presenta un picco ben distinto che permette di individuare la presenza di tale ostacolo. Tale picco ha un'intensità nettamente superiore al rumore di fondo ricevuto dal rilevatore RX e viene ricevuto ad un tempo Do. L'intervallo di tempo intercorrente tra l'emissione dell'impulso, istante 0 in figura, e l'istante Do è il tempo di volo e permette di determinare la distanza dell'ostacolo che ha generato il picco al tempo Do.

La rilevazione o discriminazione di un ostacolo avviene confrontando il segnale generato dal rilevatore RX con un valore di riferimento o soglia Vref. Si ha quindi la rilevazione di un ostacolo quando il segnale generato dal rilevatore RX supera tale valore di soglia Vref. Il valore di soglia Vref è naturalmente dimensionato in modo da permettere di discriminare gli echi generati dagli ostacoli dal rumore di fondo e da eventuali disturbi.

Nel caso, tuttavia, in cui sia presente della nebbia questa riflette parte della radiazione luminosa emessa dall'emettitore TX generando un eco la cui intensità può essere anche abbastanza elevata. In figura 4, analoga alla figura 3, è rappresentato un segnale generato dal rilevatore RX in caso di nebbia. Come si può notare è presente un eco, posto ad un tempo Dn, prodotto dalla riflessione dovuta alla nebbia. Tale eco, essendo di intensità superiore al valore di soglia Vref determina una segnalazione fasulla di un ostacolo posto ad una distanza corrispondente al tempo Dn. L'eco dovuto alla nebbia maschera genera quindi un eco fasullo e può mascherare un eventuale eco dovuto ad un ostacolo posto ad una distanza corrispondente al tempo Do.

Allo scopo di evitare segnalazioni fasulle in caso di nebbia, il sistema di telerilevamento secondo la presente invenzione è configurato in modo da variare la condizione di discriminazione degli echi ricevuti dal rilevatore RX. Ciò può essere fatto modificando il valore di soglia Vref in modo da aumentarlo. Tale situazione è rappresentata in figura 5 in cui si vede come il sistema impieghi un valore di soglia maggiorato Vref1. Tale valore di soglia maggiorato Vref1 permette di evitare la generazione di segnalazioni fasulle dovute agli echi prodotti dalla nebbia pur consentendo la rilevazione degli echi prodotti da ostacoli reali.

Verrà ora descritto, con riferimento alla figura 2, uno schema di un sistema di telerilevamento in grado di attuare tale funzione. Come si può notare nello schema di figura 2, analogo a quello di figura 1, sono rappresentati un amplificatore AMP ed un comparatore COMP interposti tra il rilevatore elettro-ottico RX ed un microprocessore MP, costituente l'unità elaborativa della centralina di controllo ECU. L'amplificatore AMP ha la funzione di amplificare il segnale, tipicamente di debole intensità, generato dal rilevatore RX. Il comparatore COMP ha invece la funzione di confrontare il segnale ricevuto dall'amplificatore AMP con il valore di soglia vref o Vrefl atto a discriminare gli echi ricevuti dal rilevatore RX.

Il valore di soglia impiegato dal comparatore COMP viene generato da un circuito generatore di valore di soglia REF. Tale circuito generatore di valore di soglia REF è controllato dal microprocessore MP il quale provvede a aumentare il valore di soglia generato dal circuito REF in caso di presenza di nebbia, come descritto in precedenza.

Naturalmente è necessario che il sistema di telerilevamento sia a conoscenza della presenza di nebbia per poter eseguire tale operazione. La presenza di nebbia può essere comunicata al sistema di telerilevamento in modo manuale, ad esempio mediante un interruttore o simili dal guidatore del veicolo, oppure può venire rilevata in modo automatico dal sistema stesso.

Nel caso di un sistema a scansione, ad esempio, è possibile la rilevazione della nebbia poiché questa genera echi in tutte le direzioni in cui il fascio laser viene emesso.Inoltre tali echi tipicamente vengono emessi a distanza ravvicinata. Gli ostacoli reali invece hanno tipicamente un'estensione spaziale limitata. Il sistema può quindi essere configurato in modo da riconoscere una condizione di nebbia nel caso in cui vengano ricevuti, nel corso di una o più scansioni successive, echi provenienti da tutte le direzioni di emissione del fascio laser.

Alternativamente la variazione sulla condizione di discriminazione degli echi può essere effettuata anziché sul valore di soglia Vref sul segnale emesso dal rilevatore RX. E' infatti possibile ridurre il fattore di amplificazione del segnale generato dal rilevatore RX in modo da abbassare corrispondentemente l'intensità degli echi ricevuti. Tale situazione è rappresentata ad esempio in figura 6. In tal caso il microprocessore MP invece di agire sul circuito REF agisce sull'amplificatore AMP variandone il fattore di amplificazione.

E' inoltre possibile prevedere, in caso di nebbia, una esclusione o inibizione delle segnalazioni a breve distanza, cioè in quell'intervallo di distanza alla quale si verifica il fenomeno di riflessione dovuto alla nebbia.

Tale strategia di abbassamento di sensibilità a bassa distanza è anche applicabile in caso di sporcizia presente sulle ottiche dell'emettitore TX e del rilevatore RX. In caso di sporcizia, infatti, parte della luce laser emessa dall'emettitore TX può essere riflessa verso il rilevatore RX dalle ottiche stesse come se si trattasse di un ostacolo. L'abbassamento della sensibilità del sistema a breve distanza elimina naturalmente questo inconveniente.

Tale strategia può essere attuata, ad esempio, variando nel tempo il livello del valore di soglia vref. Una situazione del genere è illustrata, a titolo esemplificativo, in figura 7. Come si può vedere il valore di soglia Vref ha, per un primo intervallo di tempo corrispondente ad una distanza ravvicinata a cui può avvenire la ricezione di echi dovuti alla nebbia, un livello molto elevato, tale da impedire la rilevazione di ostacoli. Successivamente il valore di soglia Vref assume invece un livello normale, tale da consentire la rilevazione di ostacoli. L'andamento del valore di soglia Vref può anche essere diverso da quello rappresentato, ad esempio graduale o a rampa invece che a scalino.

In alternativa è anche possibile escludere o inibire in modo completo la rilevazione, o la segnalazione, di ostacoli per tale primo intervallo di tempo corrispondente a distanze ravvicinate. Ciò può essere fatto configurando o programmando in modo corrispondente la centralina di controllo ECU.

In alternativa è anche possibile effettuare,permanentemente, la discriminazione di ostacoli a sensibilità normale per una parte degli impulsi di luce emessi ed a sensibilità ridotta per la parte rimanente di impulsi luminosi. In caso di nebbia vengono emesse in uscita solo le segnalazioni generate con discriminazione a sensibilità ridotta.

Un'ulteriore forma di attuazione alternativa della presente invenzione prevede inoltre la generazione e l'impiego di due valori di soglia. Tale situazione è illustrata in figura 8 in cui si può notare un primo valore di soglia Vrefl ed un secondo valore di soglia Vref2 avente un livello più elevato del primo valore Vrefl. L'impiego di due valori di soglia Vrefl, Vref2 consente alla centralina ECU di avere maggiori informazioni relativamente agli echi rilevati. La centralina ECU, in questa forma di attuazione, rileva quindi due tipi di echi: echi deboli che superano il primo valore di soglia Vrefl, ed echi forti che superano anche il secondo valore di soglia Vref2.

In caso di nebbia è possibile, ad esempio, segnalare come ostacoli solamente gli echi che superano anche il secondo valore di soglia Vref2. In caso di nebbia è possibile, ad esempio, segnalare come ostacoli solamente gli echi che superano anche il secondo valore di soglia Vref2, cioè gli echi più forti.

E' inteso che l'elaborazione del segnale generato dal rilevatore RX può venire effettuata sia in modo completamente analogico sia in modo digitale, completamente od in parte, all'interno del microprocessore MP, secondo tecniche e modalità ben note al tecnico esperto del settore.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di telerilevamento laser, destinato ad essere impiegato a bordo di un veicolo in funzione anticollisione, comprendente: - mezzi emettitori laser (TX), atti ad emettere impulsi luminosi, - mezzi rilevatori elettro-ottici (RX) atti a generare un segnale (I) proporzionale alla radiazione luminosa ricevuta, - mezzi di elaborazione (ECU), operativamente connessi a detti mezzi emettitori (TX) ed a detti mezzi rilevatori (RX), configurati per confrontare detto segnale (I), proporzionale alla radiazione luminosa ricevuta generato da detti mezzi rilevatori (RX), con un valore di soglia (Vref) e per emettere in uscita (OUT) una segnalazione nel caso in cui detto segnale (I) superi detto valore di soglia (Vref), caratterizzato dal fatto che detto sistema è configurato in modo da ridurre il rapporto tra detto segnale (I) e detto valore di soglia (Vref), in vista di ridurre la sensibilità di rilevazione di ostacoli, in caso di presenza di nebbia.
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1,caratterizzato dal fatto che è configurato per impiegare un valore di soglia incrementato (Vrefl) in caso di presenza di nebbia.
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1,caratterizzato dal fatto che è configurato per ridurre l'ampiezza di detto segnale (I), proporzionale alla radiazione luminosa ricevuta generato da detti mezzi rilevatori (RX), in caso di presenza di nebbia.
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 2 o la 3, caratterizzato dal fatto che detto sistema è configurato per emettere impulsi di luce e per misurare il tempo di volo intercorso tra l'emissione di un impulso e la ricezione di un eco luminoso tale da determinare la generazione, da parte di detti mezzi ricevitori (RX), di un segnale (I) superiore a detto valore di soglia (Vref, Vrefl).
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto sistema è configurato in modo da ridurre il rapporto tra detto segnale (I) e detto valore di soglia (Vref), per un intervallo di tempo predeterminato, corrispondente ad una distanza ravvicinata, successivamente all'emissione di un impulso di luce, in caso di presenza di nebbia.
6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto sistema è configurato in modo da inibire la rilevazione e/o la segnalazione di ostacoli per un intervallo di tempo predeterminato, corrispondente ad una distanza ravvicinata, successivamente all'emissione di un impulso di luce, in caso di presenza di nebbia.
7. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di comando mediante i quali un guidatore di detto veicolo può comunicare a detto sistema la presenza di nebbia.
8. 8. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 7, caratterizzato dal fatto che è configurato in modo da emettere detti impulsi di luce in una pluralità di direzioni differenti in modo effettuare una scansione di un'area antistante a detto veicolo.
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 8,caratterizzato dal fatto che è configurato in modo da rilevare la presenza di nebbia nel caso in cui riceva echi luminosi, indicativi di un ostacolo, in ognuna di dette direzioni differenti.
10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 9,caratterizzato dal fatto che è configurato in modo da rilevare la presenza di nebbia nel caso in cui detti echi luminosi siano indicativi di un ostacolo a distanza ravvicinata .
11. 11. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 a 10, caratterizzato dal fatto che è configurato in modo da ridurre il rapporto tra detto segnale (I) e detto valore di soglia (Vref), per una prima parte di detti impulsi di luce e per emettere in uscita (OUT) solamente segnalazioni determinate da detta prima parte di impulsi luminosi, in caso di presenza di nebbia.
12. 12. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 11, caratterizzato dal fatto che è configurato per confrontare detto segnale (I),proporzionale alla radiazione luminosa ricevuta generato da detti mezzi rilevatori (RX), con un primo valore di soglia (Vrefl) e con un secondo valore di soglia (Vref2), detto secondo valore di soglia avendo un livello superiore a detto primo valore di soglia (Vrefl).
13. 13. Sistema secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che è configurato per emettere in uscita (OUT) una segnalazione solamente nel caso in cui detto segnale (I) superi detto secondo valore di soglia (Vref2), in caso di presenza di nebbia.
14. 14. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 13, caratterizzato dal fatto che detti mezzi emettitori (TX) comprendono un laser ad infrarossi. Il tutto sostanzialmente come descritto ed il o lustrato e per gli scopi specificati.