ES2299954T3 - Procedimiento para la medicion de la distancia independientemente de la temperatura. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la medición de la distancia de una manera independiente de la temperatura, en el que al menos tres sensores emiten, respectivamente, una señal acústica, en el que las señales acústicas son reflejas desde el obstáculo de retorno hacia los sensores y son recibidas por éstos, en el que a partir de los tiempos de propagación medidos en cada caso por los sensores y los datos de la disposición espacial de los sensores se determina la distancia con respecto al obstáculo.

Description

Procedimiento para la medición de la distancia independientemente de la temperatura.

Estado de la técnica

La invención parte de un procedimiento para la medición de la temperatura de una manera independiente de la temperatura del tipo de la reivindicación independiente. Ya se conoce medir distancias entre objetos por medio de sensores de ultrasonido. En este caso, se emite una señal de ultrasonido y se refleja esta señal de retorno desde un obstáculo hacia el emisor. A partir del tiempo de propagación de la señal, se puede determinar la distancia con respecto al obstáculo. La distancia se determina en este caso a partir del producto de la velocidad del sonido y el tiempo de propagación. Puesto que la velocidad del sonido es, sin embargo, una variable dependiente de la temperatura, se puede variar el resultado de la medición cuando se alcanza una velocidad constante del sonido y ésta no se adapta a la temperatura que predomina en la medición.

Se conoce a tal fin se conoce a partir del documento DE 100 20 958 A1 una ayuda de aparcamiento con compensación de la temperatura, en la que la compensación de la temperatura se realiza de forma centralizada para varios sensores utilizados en el vehículo en un aparato de control. En lugar de prever en cada sensor individual un detector de temperatura, se conecta en este caso el aparato de control en un bus de datos, en el que está disponible la temperatura exterior. No obstante, a tal fin debe medirse la temperatura exterior en otro lugar en el vehículo.

Se conoce, además, a partir del documento DE 41 20 397 A1 una instalación para la medición por medio de ultrasonido, en la que en una primera forma de realización, se ajusta un obstáculo a una distancia definida y se determina por medio de una medición del tiempo de propagación y, por lo tanto, una corrección de la medición para la medición de la distancia. No obstante, en este caso es un inconveniente que no se pueden detectar de esta manera las oscilaciones de la temperatura durante una marcha. Por lo tanto, se enseña en otro ejemplo de realización prever dos sensores en un vehículo a una distancia definida y transmitir una señal directamente a través de este trayecto desde un sensor hacia otro sensor, para poder determinar la temperatura a partir del tiempo de propagación sobre el trayecto conocido. No obstante, en este caso es un inconveniente que, en general, debido a la característica de radiación y de recepción de sensores así como a la geometría de montaje no es posible una vía de transmisión directa. Especialmente en el caso de una evaluación de ecos cruzados, en los que se irradian señales desde un sensor hacia un obstáculo, son reflejadas por éste y son recibida por otro sensor, no es deseable una irradiación inmediata de la señal desde un sensor hacia el otro, puesto que en este caso el sistema puede volverse parcialmente para objetos con una distancia correspondiente.

Hasta ahora se emplean procedimientos de medición de la distancia en el vehículo, especialmente para ayudas de aparcamiento, que apoyan a un conductor a través de una medición de la distancia correspondiente y a través de avisos correspondientes durante un proceso de aparcamiento. Sin embargo, una medición de la distancia por medio de ondas acústicas se puede utilizar también en sistemas de pre-impacto en combinación con un seguimiento del objeto, supervisando por cálculo una aproximación de un obstáculo al vehículo, para calcular informaciones sobre un instante de impacto posible, un lugar de impacto y/o una velocidad de impacto. De esta manera se pueden controlar especialmente los sistemas de retención en el vehículo. Sin embargo, puesto que la variación de la temperatura puede influir esencialmente en la medición de la distancia, posiblemente pueden no ser suficientemente exactos los datos de la distancia calculados para sistemas críticos de seguridad. Si se realiza una compensación de la temperatura de acuerdo con el estado de la técnica, entonces o bien debe tolerarse una inexactitud o un gasto de construcción alto en los sensores para la configuración de un trayecto de medición en el vehículo, o la medición depende únicamente de un sensor de temperatura. No obstante, por ejemplo, si la activación de un sistema de retención depende únicamente de la función de un sensor de temperatura, entonces podría existir el riesgo, por ejemplo, de que los medios de retención pirotécnicos se activasen de una manera innecesaria o no se activasen, si fuera necesario, en virtud de una determinación falsa de la temperatura y, por lo tanto, de una determinación falsa de la distancia.

Ventajas de la invención

El procedimiento de acuerdo con la invención con las características de la reivindicación principal tiene, en cambio, la ventaja de que se posibilite una medición de la distancia en función de la temperatura. Si se realiza una medición de la distancia por medio de al menos tres sensores, se acorta la velocidad del sonido en la determinación de la distancia y, por lo tanto, la variable en función de la temperatura. Los resultados de la medición se evalúan en este caso de tal forma que los valores de la distancia se determinan de una manera independiente de la temperatura. Solamente a partir de los tiempos de propagación medidos en cada caso por los sensores y a partir de los datos de la disposición espacial de los sensores entre sí se puede determinar la distancia con respecto al obstáculo.

No son necesarias otras mediciones con otros sensores. No obstante, tales mediciones, también de datos parciales, como por ejemplo la temperatura del aire, podrían ser por sí mismas plausibles. Pero tales mediciones podrían servir también para la plausibilidad de la distancia medida.

Además, es ventajoso determinar, después del cálculo de los datos correspondientes de la distancia la temperatura o bien la velocidad del sonido. Estos datos pueden estar disponibles, por una parte, para otras mediciones y, por otra parte, con ellos se puede calibrar una instalación de medición de la temperatura existente en el vehículo.

Por lo tanto, las mediciones de la distancia en el vehículo son posibles de una manera independiente de una determinación adicional de la temperatura. Puesto que la medición de la temperatura se realiza a través del aire ambiente, se evitan adicionalmente influencias locales de la temperatura que podrían falsificar, por ejemplo, a través de la radiación solar un resultado de medición de la temperatura de un sensor de temperatura en el vehículo propiamente dicho.

Dibujo

Los ejemplos de realización de la invención se representan en el dibujo y se explican en detalle en la descripción siguiente. La figura 1 muestra una representación esquemática de una disposición de sensor para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención en un vehículo. La figura 2 muestra un diagrama para el funcionamiento del procedimiento de acuerdo con la invención.

Descripción del ejemplo de realización

Los sensores de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención pueden estar dispuestos tanto en un lado frontal del vehículo como también en un lado trasero del vehículo. Otra disposición posible de sensores consiste en el lado longitud del vehículo. No obstante, en principio es posible la utilización para mediciones discrecionales de la distancia, también fuera de vehículos. Sin embargo, puesto que especialmente en sistemas de pre-impacto en vehículos es necesaria, por una parte, una alta fiabilidad y, por otra parte, no está disponible tiempo discrecional para mediciones de la plausibilidad, es especialmente ventajosa una utilización del procedimiento de acuerdo con la invención para tales dispositivos para la detección de un impacto de un vehículo con un obstáculo o con otro vehículo.

En la figura 1 se representa, como un ejemplo de realización de forma esquemática, un fragmento de un vehículo 1, en el que en un lado estrecho del vehículo 2 están dispuestos tres sensores de distancia s1, s2, s3. El lado estrecho del vehículo 2 puede ser o bien un lado delantero del vehículo o también un lado trasero del vehículo. Los sensores de la distancia s1, s2, s3 están realizados como sensores de ultrasonido. Emiten una señal de ultrasonido, que es reflejada por un obstáculo no representado en la figura 1 y que es reflejada de retorno a los sensores. Los datos de tiempo de propagación se transmiten a una unidad de evaluación 3, que procesan los datos de tiempo de propagación recibidos. Las señales de los sensores s1, s2, s3 se irradian en una primera forma de realización de una manera retardada en una medida insignificante, de modo que las señales de los sensores recibidas no se interfieren mutuamente. En otra forma de realización, los sensores s1, s2, s3 irradian casi al mismo tiempo, pero se puede reconocer a través de una codificación correspondiente de la señal, desde qué sensor ha sido emitida la señal recibida. Si la unidad de evaluación 3 establece que no se alcanza una distancia predeterminada, entonces se emite a través de una unidad de salida 4, por ejemplo, una pantalla o un sistema de altavoz, un aviso a un conductor. Además, en el caso de una aproximación a un obstáculo o en el caso de un choque previsto con un obstáculo, que puede ser calculado de la misma manera por la unidad de evaluación 3, se puede activar un sistema de retención 5, por ejemplo un sistema de airbag, y se puede disparar de una manera correspondiente. Además, opcionalmente un sensor de temperatura 6 está dispuesto en el vehículo, que mide la temperatura exterior del vehículo y la notifica a la unidad de evaluación 3.

Con la ayuda de la figura 2 se describe a continuación la realización de un procedimiento de medición de la distancia de acuerdo con la invención. Los sensores s1, s2 y s3 están dispuestos, en una forma de realización preferida, adyacentes entre sí en un parachoques del vehículo. No obstante, pueden estar insertados también en otra parte de la carrocería del vehículo. Si están dispuestos adyacentes entre sí, los sensores s1, s2, s3 cubren un plano, que se representa en la figura 2 en un sistema de coordenadas provista con eje-X y eje-Y. Este plano se extiende en paralelo a la superficie del suelo, sobre la que circula el vehículo 1. La distancia del vehículo, cuyo lado delantero corresponde al valor x = 0 en el sistema de coordenadas, es decir, al desarrollo del eje-Y en la figura 2, se puede describir de una manera correspondiente a través de un valor de la distancia x en el sistema de coordenadas.

Los sensores s1, s2, s3 emiten en cada caso un cono de señal, que se extiende, en el plano del sistema de coordenadas definido a través de los sensores, en forma de triángulo a partir de los sensores. Los conos de señales respectivos asociados a los sensores se representan de forma punteada en la figura 2. Las señales de los conos de señales inciden sobre un obstáculo 10, desde el que se reflejan señales de acuerdo con las vías de las señales s_{1}, s_{2}, s_{3} directas registradas de retorno hacia los sensores. Los sensores miden en este caso los siguientes tiempos de propagación de las señales:

t_{11}

para el tiempo de propagación de la señal del sensor s1, obstáculo 10, sensor s1, es decir, para el trayecto s_{1}.

T_{22}

para el tiempo de propagación de la señal del sensor s2, obstáculo 10, sensor s2, es decir, para el trayecto s_{2} y

T_{33}

para el tiempo de propagación de la señal del sensor s3, obstáculo 10, sensor s3, es decir, para el trayecto s_{3}.

Además, se conocen las distancias entre los sensores s1 y s2 así como entre los sensores s2 y s3. En el presente caso, el valor de la distancia debe presentan en cada caso el mismo valor d, por ejemplo d = 60 cm. No obstante, las distancias entre los sensores s1 y s2 así como entre los sensores s2 y s3 pueden ser también diferentes.

El punto de reflexión delantero del obstáculo debe tener las coordenadas X0 e Y0 desconocidas todavía actualmente en el sistema de coordenadas, siendo colocado el punto cero (x = 0, y = 0) en este caso de forma arbitraria sobre la posición del frente delantero del sensor s2. En este caso, se obtienen las tres ecuaciones siguientes, en las que se designa con la letra c la velocidad del sonido en el aire.

\quad

s_{1} = (t_{11} \text{*} c)/2 = \sqrt{x_{0^{2}} + (y_{0} + d)^{2}}

\quad

s_{2} = (t_{22} \text{*} c)/2 = \sqrt{x_{0^{2}} + y_{0^{2}}}

\quad

s_{3} = (t_{33} \text{*} c)/2 = \sqrt{x_{0^{2}} + (y_{0} + d)^{2}}

Si se consideran ahora las dos ecuaciones derecha respectivas, entonces estas ecuaciones presentes tres incógnitas, a saber, la velocidad del sonido c y las coordenadas del obstáculo 10 (X_{0}, Y_{0}), puesto que tanto los tiempos de propagación t_{11}, t_{22} y t_{33} son conocidos (a través de medición) de la misma manera que las distancias de los sensores d. Puesto que, por lo tanto, existen tres ecuaciones con tres incógnitas, se pueden resolver ahora las tres incógnitas c, X_{0} e Y_{0}. De esta manera se obtiene, por una parte, la distancia del obstáculo (coordenadas X_{0}) y, por otra parte, con las otras coordenadas Y_{0} se obtiene también el desplazamiento con respecto al eje-Y y, por lo tanto, la posición del obstáculo en el espacio. Además, se puede determinar un valor para la velocidad del sonido c. Las coordenadas (X_{0} e Y_{0}) del obstáculo 10 se determinan en este caso de una manera independiente de la velocidad del sonido c y, por lo tanto, de una manera independiente de la temperatura. El valor obtenido de la velocidad del sonido c se puede utilizar, por ejemplo, para una corrección o una verificación de la plausibilidad de una medición del sensor de temperatura 6. Además, se puede utilizar la velocidad del sonido también para otras mediciones de la temperatura en el vehículo.

Para la calibración del sensor de temperatura 6 se puede realizar la medición correspondiente también con un obstáculo de prueba configurado de forma correspondiente con reflexión definida, que no debe llevarse, sin embargo, a una distancia determinada con respecto al vehículo, sino que se puede colocar a una distancia discrecional delante de un vehículo. El usuario debe realizar ahora solamente una medición. Con esta medición puede determinar la velocidad del sonido y a partir de ésta la temperatura, para poder calibrar el sensor de temperatura 6. No es necesaria una adaptación de la posición del obstáculo ni una distancia definida con respecto a los sensores.

Para que existan al menos tres ecuaciones, son necesarios al menos tres sensores. No obstante, se pueden ordenar también más sensores, siendo sobredeterminadas en este caso las ecuaciones y siendo posible de esta manera adicionalmente un control de la plausibilidad.

Claims (5)

1. Procedimiento para la medición de la distancia de una manera independiente de la temperatura, en el que al menos tres sensores emiten, respectivamente, una señal acústica, en el que las señales acústicas son reflejas desde el obstáculo de retorno hacia los sensores y son recibidas por éstos, en el que a partir de los tiempos de propagación medidos en cada caso por los sensores y los datos de la disposición espacial de los sensores se determina la distancia con respecto al obstáculo.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se determina la posición espacial del obstáculo.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la temperatura y/o la velocidad del sonido se determinan a partir de los tiempos de propagación medidos y los datos de la ordenación espacial de los sensores entre sí.

4. Utilización de un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores para la calibración de una sensor de temperatura para otras mediciones de la distancia.

5. Utilización de un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3 para medición de la distancia en un automóvil.