ES2311737T3 - Sistema para influir en la velocidad de un automovil. - Google Patents
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Abstract
Sistema para evaluar el entorno de tráfico de un automóvil y para influir en la velocidad del automóvil en su propio carril, con - una unidad (ECU) de control electrónica, que está conectada con - - un emisor de señales que genera una señal característica de la velocidad deseada del automóvil, - - un emisor de señales que genera una señal característica de la tasa de giro del automóvil alrededor de su eje vertical, - - un emisor de señales, que genera una señal característica de objetos que se encuentran en el espacio situado por delante del automóvil en el sentido de marcha del automóvil con respecto a su distancia y orientación en relación al automóvil, que es - - - la velocidad relativa respecto a la velocidad del propio automóvil, y/o - - - la distancia con respecto al propio automóvil, y/o - - - el desplazamiento angular o la desviación lateral en relación al eje longitudinal del vehículo del propio automóvil, y - - un emisor de señales que genera una señal característica de la velocidad de al menos una rueda del automóvil, y que está conectada - con al menos un equipo de control que influye en el comportamiento de conducción del automóvil, para alimentar al mismo con señales de salida que se derivan del comportamiento de conducción del automóvil que se encuentra por delante del propio automóvil, caracterizado porque en la unidad (ECU) de control electrónica está presente una lista de objetivos, en la que está presente un valor para cada objeto y se actualiza de forma regular, que reproduce la amplitud de ruido del ángulo de marcación relativa respecto a cada uno de los objetos que se encuentran en el espacio por delante del propio automóvil.
Description
Sistema para influir en la velocidad de un
automóvil.
La invención se refiere a un sistema para
influir en la velocidad de un automóvil. Este tipo de controles con
la denominación ACC (Autonomous/Adaptive - Cruise Control) se
utilizan cada vez más en automóviles, especialmente en turismos de
gama alta y gama media alta.
Se conocen dispositivos que regulan la velocidad
de marcha de un automóvil, pudiendo el conductor preestablecer una
velocidad deseada y mediante un regulador de velocidad se lleva la
velocidad de marcha del automóvil a esta velocidad objetivo y se
mantiene en la misma, mientras esté activado este dispositivo. No
obstante no tiene lugar a este respecto ninguna monitorización de
la velocidad de marcha de un automóvil que circula por delante. Por
tanto el conductor debe intervenir cuando su propio automóvil se
acerca demasiado al automóvil que circula por delante. Del mismo
modo, el conductor también puede sin embargo, en caso de aumentar
la velocidad del automóvil que circula por delante aumentar la
velocidad de su propio automóvil de manera correspondiente. Un
dispositivo que libera al conductor de tener que vigilar la
distancia con respecto al automóvil que circula por delante y
adapta la velocidad de su propio automóvil a la velocidad de un
automóvil que circula por delante, se describe por ejemplo en el
documento EP-A-0 612 641. Un sistema
de tipo genérico se conoce por el documento DE 197 57 063 A1.
Para conferir a este tipo de sistemas ACC de
manera satisfactoria un uso más amplio, es necesario un
funcionamiento seguro y fiable de estos sistemas, que dé como
resultado también una comodidad de conducción superior y por tanto
una aceptación más alta por parte de los conductores. La invención
se ocupa especialmente del problema de evitar una elección errónea
del automóvil objetivo provocada por efectos de espejo por haces de
radar en obstáculos, por ejemplo guardarraíles o similares.
El sistema según la invención presenta en la
unidad de control electrónica una lista de objetivos, en la que
está presente un valor para cada objeto y se actualiza de forma
regular, que reproduce la amplitud de ruido del ángulo de marcación
relativa con respecto a cada uno de los objetos que se encuentran en
el espacio por delante del propio automóvil. Preferiblemente para
todos los objetos en la unidad de control electrónica se suaviza el
desarrollo temporal de este valor mediante un filtro paso bajo. Si
el desarrollo del valor suavizado para un objeto supera un valor
umbral que depende de la separación, este objeto se excluye de la
elección como automóvil objetivo. A este respecto la invención se
basa en el reconocimiento de que es necesaria una evaluación más
intensa del entorno de tráfico del propio automóvil. Ha de
recurrirse entonces a los resultados de esta evaluación del entorno
de tráfico a la hora de influir en la velocidad del propio
automóvil. Con esto se mejora considerablemente la fiabilidad y la
eficiencia global del sistema según la invención.
El funcionamiento de un sistema ACC del tipo
según la invención se basa en que en la parte delantera del propio
automóvil está dispuesto un sensor orientado por regla general de
manera rígida hacia delante, en la mayoría de los casos un sensor
de radar, con una zona de detección relativamente estrecha. Este
sensor sirve para detectar objetos que se encuentran en la zona de
detección y comunicarlos a una unidad de control electrónica (con
distancia y desviación lateral o posición angular respecto al eje
central del sensor o del automóvil, así como, dado el caso, el
tamaño del objeto). A partir de estos datos, así como a partir de
algunos otros datos obtenidos en el propio automóvil (velocidad,
tasa de giro o de guiñada alrededor del eje vertical del propio
automóvil, aceleración transversal del propio automóvil, etc.), se
determina entonces en la unidad de control electrónica en primer
lugar el carril o la vía del propio automóvil. Basándose en esto,
se determina entonces según determinados criterios un automóvil,
por regla general el más próximo, en la propia vía como el
automóvil objetivo que circula por delante para regular la distancia
en relación a este automóvil interviniendo en el control del motor,
el control de la caja de cambios y el sistema de freno. Con esto es
posible para el propio automóvil, seguir a un vehículo que circula
por delante con una distancia de seguridad (dado el caso en función
de la velocidad y otros factores), realizándose el establecimiento
y el mantenimiento de la distancia de seguridad mediante
intervenciones independientes del conductor en el sistema de control
del motor y en el sistema de freno del propio automóvil. El
conductor prevé por regla general sólo una velocidad deseada del
propio automóvil y/o una distancia deseada del propio automóvil
respecto a un automóvil objetivo. Dicho de otro modo, la invención
proporciona un sistema para evaluar el entorno de tráfico de un
automóvil y para influir en la velocidad del automóvil. Este sistema
tiene una unidad de control electrónica, que está conectada con un
emisor de señales que genera una señal característica de la
velocidad deseada/distancia deseada del automóvil. Además a la
unidad de control electrónica se suministra la velocidad (real)
momentánea del propio automóvil. Además la unidad de control
electrónica está conectada con un emisor de señales que genera una
señal característica de la tasa de giro del automóvil alrededor de
su eje vertical. Además la unidad de control electrónica está
conectada con un emisor de señales, que genera una señal
característica de objetos que se encuentran en el espacio situado
por delante del automóvil en el sentido de marcha del automóvil con
respecto a su distancia y orientación en relación al automóvil. A
este respecto puede tratarse de un sensor de radar, un sensor de
ultrasonidos o infrarrojos, aunque también de un sensor de imágenes
(videocámara). El espacio barrido con el sensor es aproximadamente
en forma de cono o lóbulo y tiene en función de las circunstancias
del entorno reales una longitud de aproximadamente 100 - 250 metros
y un ángulo de apertura de aproximadamente 12°. Una
detección/elección segura puede producirse por tanto para objetos,
que se encuentran a una distancia de aproximadamente 170 +/- 30
metros del propio automóvil o que se desplazan delante del mismo
dentro de este intervalo. Finalmente, la unidad de control
electrónica está conectada con un emisor de señales que genera una
señal característica de la velocidad de al menos una rueda del
automóvil. Puede ser por ejemplo el indicador de revoluciones del
sistema antibloqueo (ABS). En la unidad de control electrónica se
procesan las señales de estos emisores de señales mediante una o
varias unidad(es) informáticas. Los resultados así
determinados se alimentan como señales de salida, que se derivan del
comportamiento de conducción del automóvil que se encuentra por
delante del propio automóvil, desde la unidad de control
electrónica a al menos un equipo de control, que influye en el
comportamiento de conducción del propio automóvil. Puesto que la
detección de los objetos se realiza en una trama temporal de unos
pocos milisegundos (por ejemplo 50 milisegundos), pueden
establecerse en la unidad de control electrónica las variaciones
temporales de las posiciones de los objetos individuales. Teniendo
en cuenta el(los) movimiento(s) del propio automóvil
también pueden calcularse los movimientos de los objetos así como,
dado el caso, su velocidad relativa en la unidad de control
electrónica. A partir de ello, en la unidad de control electrónica
se asignan entonces al objeto también las propiedades
"estacionario", "se mueve esencialmente en la misma dirección
que el propio automóvil", o "se mueve esencialmente en
dirección contraria al propio automóvil". Dicho de otro modo, a
partir de las señales del emisor de señales, que genera una señal
característica de objetos que se encuentran en el espacio situado
por delante del automóvil en el sentido de marcha del automóvil con
respecto a su distancia y orientación en relación al automóvil, se
detectan de manera continua para objetos que se encuentran en el
espacio al menos su velocidad relativa a la velocidad del propio
automóvil, su distancia en relación al propio automóvil, así como
el desplazamiento angular o la desviación lateral respecto al eje
longitudinal del propio vehículo y se evalúan en la unidad de
control electrónica. En este caso se limita por motivos prácticos el
número de objetos observados. Se excluyen objetivos estacionarios,
es decir aquellos cuya velocidad relativa en el sentido de marcha
del propio automóvil sea igual a la velocidad del propio automóvil
con signo opuesto. Objetos que se encuentran próximos al propio
automóvil se prefieren frente a objetos que se sitúan más alejados.
Todos los objetos que se clasifican por la unidad de control
electrónica como objetos objetivo debido a las señales detectadas
por el sensor de radar de manera que se tienen absolutamente en
cuenta, se introducen en una tabla de objetos, en la que también se
introducen las propiedades y datos respectivos de los objetos y
mediante los cálculos (nuevos) sucesivos se registran o actualizan
por la unidad de control electrónica. Especialmente para reducir los
posibles objetivos que se encuentran en el carril por delante del
propio automóvil, no se evalúa por regla general todo el espacio de
detección - limitado por el ángulo de apertura del sensor (de
radar), sino una zona reducida respecto al mismo. Esta medida
reduce el número de objetos a tener en cuenta. Por motivos de
simplicidad se parte, sin embargo - siempre que no se haga
referencia explícitamente a ello - a continuación de que la zona
realmente evaluada y el espacio de detección por delante del propio
automóvil coinciden. Como se comentó anteriormente, una etapa en la
determinación del automóvil "que ha de seguir" el propio
automóvil es la determinación del propio carril. Éste se establece
mediante su línea central, su ancho, o de manera aproximada mediante
secciones con radio de curvatura constante. El presente sistema
modifica, para el establecimiento de la línea central del propio
carril en el espacio detectado por delante del automóvil, el radio
R de curvatura de la trayectoria del centro de gravedad del propio
automóvil mediante la variación de la marcación relativa angular de
los objetos que circulan por delante y de la posición absoluta de
los objetos que circulan por delante con respecto al carril
momentáneamente predicho en la unidad de control electrónica. En
este caso se determina como valor de salida para el radio R de
curvatura (por ejemplo en caso de que no haya objetos que circulan
por delante) la velocidad del propio automóvil dividida por su tasa
de giro momentáneo, que se alimentan mediante el emisor de señales
correspondiente a la unidad de control electrónica. El radio de
curvatura de la trayectoria se modifica entonces mediante las
velocidades laterales en función de objetos que se mueven en el
espacio detectado por delante del automóvil en la unidad de control
electrónica. Algunos criterios adicionales, que llevan a una
variación del radio de curvatura o que se tienen en cuenta y se
evalúan por el programa que se ejecuta en la unidad de control
electrónica en la actualización del radio de curvatura, son: (i) el
tiempo de estancia de los objetos, que se mueven en la zona
detectada por el sensor por delante del automóvil, (ii) la
velocidad en el sentido de marcha del propio automóvil de los
objetos, que se mueven en el espacio detectado por delante del
automóvil, y/o (iii) la distancia de los objetos con respecto al
propio automóvil, que se mueven en el espacio detectado por delante
del automóvil. En caso de velocidad baja del propio automóvil, el
radio de curvatura también se reduce, ya que de este modo se
consigue una mayor estabilidad (escasez de ruido o constancia) de la
señal que reproduce la posición lateral del automóvil.
Preferiblemente se gestiona para ello en una tabla un factor de
reducción (no lineal). La medida en la que se permiten variaciones
del radio de curva, depende también del propio radio de curva. En
caso de un radio de curva muy pequeño se permite una tasa de
variación relativamente alta. Especialmente en el caso de salidas
de curva se consigue entonces que, en un trayecto recto que sigue a
la curva, vuelva a encontrarse rápidamente el carril correcto del
automóvil que circula por delante, que se seleccionó como automóvil
objetivo - aunque también el propio carril. El sistema según la
invención preestablece un ancho del propio carril, que depende en
primer lugar de las dimensiones del vehículo más un suplemento de
seguridad de aproximadamente 0,2 - 0,7 metros a cada lado. En un
trayecto recto, el propio carril tendría una forma esencialmente
rectangular, cuya longitud - considerada en cualquier instante - es
algo menor que el alcance del sensor de radar. Este carril
esencialmente rectangular se simula en la unidad de control
electrónica como estructura de datos. A este respecto el ancho del
carril en la zona próxima (aproximadamente 0 - 50 metros) y en la
zona lejana (150+ metros) se establece inferior que en la zona
central (50 - 150 metros). Para mantener de la manera más eficaz
posible la estructura de datos en la unidad de control electrónica,
en el sistema según la invención se establece el ancho del propio
carril sólo en aquellos puntos en el espacio por delante del propio
automóvil en la unidad de control electrónica, en los que también
se encuentran objetos en el espacio detectado por delante del
propio automóvil. El sistema modifica en la unidad de control
electrónica el ancho del propio carril en función de la separación
respecto a objetos detectados en el espacio por delante del propio
automóvil y la orientación de una curva en la unidad de control
electrónica de modo que con una separación grande (150+ metros) el
ancho en el lado exterior de la curva se reduce y el ancho con una
separación media (50 - 150 metros) aumenta en el lado interior de la
curva. Este modo de proceder reduce la elección de objetos
desfavorables como automóviles objetivos, que "sigue" el
propio vehículo. Para que movimientos laterales reducidos del
automóvil objetivo que ha de seguirse no lleven a que estos
movimientos laterales se reconozcan como cambio de carril de este
automóvil por la unidad de control electrónica, se amplía el ancho
del propio carril (y por tanto también el carril del automóvil
objetivo que ha de seguirse) en la unidad de control electrónica
(ECU) hacia ambos lados en el punto en el que se encuentra el
automóvil objetivo. Del mismo modo también se amplía el propio
carril en la ECU en función de la duración con la que el
comportamiento de conducción del propio automóvil es dependiente
del comportamiento de conducción de este automóvil objetivo, hacia
ambos lados en el punto en el que se encuentra el automóvil
objetivo. Adicionalmente o en lugar de la medida anterior para la
estabilización del comportamiento de conducción del propio
automóvil, el ancho del propio carril puede modificarse en la ECU
también en función de la sinuosidad de la carretera en la que se
encuentra el propio automóvil. Especialmente en este caso, el ancho
se reduce cuando la carretera es muy sinuosa. Para ello en la ECU
se evalúa el radio de curvatura momentáneo y, dado el caso, también
por el que acaba de pasarse. En caso de un radio de curvatura
reducido, se reduce el ancho. Lo mismo es válido para la medida
también según la invención de modificar el ancho del propio carril
en la ECU en función de la velocidad del propio automóvil al menos
por secciones. En caso de alta velocidad del propio automóvil se
aumenta el ancho del propio carril para evitar que el automóvil
objetivo se "pierda" del seguimiento debido tan sólo a
movimientos laterales reducidos del propio automóvil o del que se
sigue. Un criterio adicional en la determinación del vehículo
objetivo que circula por delante óptimo, de cuyo comportamiento de
conducción ha de hacerse depender el comportamiento de conducción
del propio automóvil, es la determinación de los carriles de la
carretera, por los que se desplaza el propio automóvil. A este
respecto no se buscan marcaciones de delimitación - que a menudo
tampoco están presentes. Más bien se evalúa el comportamiento de
los otros objetos que se mueven en el espacio por delante del
propio automóvil para extraer de ello conclusiones de cuántos
carriles tiene la carretera y en cuál de estos carriles se mueve el
propio automóvil. El sistema según la invención gestiona para tres
carriles en el sentido de la marcha del propio automóvil así como
para tres carriles en el sentido de marcha contrario denominadas
listas de carriles. Básicamente para ello, para cada objeto que se
mueve de la tabla de objetos en la ECU se suaviza el desarrollo
temporal de la desviación lateral (es decir el desplazamiento
lateral del respectivo objeto con respecto al eje central del propio
automóvil y/o el desarrollo del carril predicho) mediante un
filtrado paso bajo con una constante temporal corta y a
continuación se integra. Para generar a partir de la tabla de
objetos las listas de carriles y mantenerlas actualizadas, se
determina en primer lugar el propio carril. Para ello se asocia a
objetos en los bordes laterales del espacio detectado un factor de
ponderación reducido y se asocia a objetos en la zona central del
espacio detectado un factor de ponderación superior. Del mismo modo
se asocia a objetos muy alejados y objetos muy próximos con una gran
desviación lateral un factor de ponderación reducido. Todos los
objetos menos valorados tienen en común que su posición lateral
exacta sólo puede determinarse con dificultad y también están
afectados por una alta imprecisión. Por tanto sólo han de tener una
importancia reducida en la determinación de los carriles. A partir
de los objetos así ponderados se determina, mediante inclusión de
los movimientos del propio automóvil en la ECU, el propio carril.
Tomando como base estos resultados para los objetos individuales,
objetos móviles en la ECU se clasifican como objetos en el propio
carril cuando un objeto alejado más de una separación mínima
durante un intervalo de tiempo predeterminado tiene una duración de
aparición en el propio carril que tiene una relación con la suma de
la duración de aparición en uno o ambos carrilles adyacentes, que
supera un valor umbral que depende de la separación del objeto.
Partiendo de la determinación anterior de los objetos en el propio
carril puede modificarse, para la optimización y la adaptación de
la función a diferentes condiciones marginales y entornos, el
intervalo temporal predeterminado en función de la velocidad del
propio automóvil en la ECU. Además el valor umbral puede reducirse
en la ECU a medida que la separación del objeto del propio
automóvil se hace más pequeña. Finalmente, objetos que se mueven,
detectados en el espacio por delante del propio automóvil se
clasifican en la ECU como objetos a la izquierda o a la derecha de
los objetos que se encuentran en el propio carril, cuando un objeto
a la izquierda del límite izquierdo del propio carril o a la
derecha del límite derecho del propio carril se encuentra con la
separación correspondiente. Para los automóviles que circulan en
sentido inverso se realiza mediante su indicación de sentido de
marcha y su desviación lateral respectiva también una asociación de
carriles. En conjunto se determina según la invención la duración de
permanencia de todos los objetos para los carriles presentes con
respecto al propio carril y se pondera en el tiempo, valorándose
más apariciones más nuevas en el tiempo de objetos en el carril del
propio automóvil que apariciones pasadas, y valorándose menos
apariciones alejadas espacialmente de objetos en el carril del
propio automóvil que apariciones más próximas espacialmente. Con
esto se consigue que tenga lugar una determinación segura de los
objetos como que circulan en el propio carril. Esto reduce en la
elección del objeto objetivo, detrás del cual "ha de
conducirse", la probabilidad de una elección errónea. A partir de
los carriles presentes se eligen ahora en cada caso como máximo dos
objetos móviles en la ECU y se designan como objetos de prioridad
si se han detectado durante un intervalo de tiempo que se encuentra
por encima de un valor mínimo como moviéndose por delante del
propio automóvil, ponderándose de manera reducida esta respectiva
duración de cada objeto para objetos que se encuentran muy próximos
al propio automóvil (aproximadamente 0 - aproximadamente 30 m). Con
esto el número de candidatos a partir de los cuales ha de
seleccionarse el automóvil objetivo, está ya fuertemente reducido.
Además los como máximo seis objetos son aquellos que son
considerablemente importantes para el comportamiento de conducción
del propio automóvil. Por tanto, en una primera aproximación es
suficiente considerar estos seis objetos para orientar a este
respecto el comportamiento de conducción momentáneo del propio
automóvil. A este respecto se determina para cada objeto de
prioridad en la ECU, en qué medida varía cada objeto de prioridad
su posición lateral en relación a la línea central del carril del
propio automóvil. De este modo se determina como valor de variación
del carril del propio automóvil a una distancia respectiva con el
propio automóvil la suma de los valores centrales de las
variaciones de posición laterales de los objetos de prioridad. En
la ECU se elige ahora a partir de los objetos de prioridad como
automóvil objetivo aquel, de cuyo comportamiento de conducción ha
de hacerse depender el comportamiento de conducción del propio
automóvil, que (i) se mueve en el carril del propio automóvil, (ii)
tiene una dirección de movimiento sobre el suelo, que coincide
esencialmente con la dirección de movimiento del propio automóvil;
y (iii) ya se detectó durante una duración temporal predeterminada
en el espacio por delante del propio automóvil. El programa que se
ejecuta en la ECU elige a partir de los objetos de prioridad
preferiblemente como automóvil objetivo aquel, de cuyo
comportamiento de conducción ha de hacerse depender el
comportamiento de conducción del propio automóvil, en el que la
velocidad transversal en relación a la línea central del propio
carril no supera un valor umbral. Para ello se diferencia
preferiblemente para los objetos individuales su desviación lateral
a partir de la lista de objetivos según el tiempo. A este respecto
puede variarse el valor umbral en función de la distancia del
objeto respectivo respecto al propio automóvil. Estas medidas
garantizan que preferiblemente se elige un automóvil como el
automóvil objetivo que ha de seguirse, que tiene un comportamiento
de conducción relativamente tranquilo. Como consecuencia de ello,
también es reducida la probabilidad de que este automóvil elegido
"se pierda de la detección del sensor", lo que a su vez lleva
a un comportamiento de conducción más tranquilo del propio
automóvil. Como mejora adicional de la seguridad de detección,
especialmente para evitar efectos de espejo del haz del sensor (en
la limitación de la calzada o en otros objetos, dado el caso,
móviles) la unidad de control electrónica gestiona y actualiza de
forma regular en la lista de objetivos para cada objeto un valor,
que reproduce la amplitud de ruido del ángulo de marcación relativa
respecto a cada uno de los objetos. Para todos los objetos se
suaviza en la ECU el desarrollo temporal de este valor mediante un
filtro paso bajo. Cuando el desarrollo del valor suavizado para un
objeto supera un valor umbral que depende de la separación, se
excluye este objeto de la elección como automóvil objetivo. Otra
medida para aumentar la estabilidad del sistema - es decir para
evitar elecciones erróneas - consiste en que la unidad de control
electrónica excluye un objeto de prioridad de la lista de objetivos
de la elección como automóvil objetivo cuando (i) su distancia
respecto al propio automóvil es inferior a un valor umbral de
separación, (ii) el valor absoluto del ángulo de marcación relativa
con respecto a este objeto de prioridad es superior a un valor
umbral angular (por ejemplo 4°), y (iii) este objeto de prioridad
hasta ahora no se ha elegido como automóvil objetivo. Con esto se
garantiza que no se produzca un cambio - innecesario - del automóvil
objetivo o un salto de uno a otro entre dos objetos (supuestamente)
"igual de buenos". Esto tiene el efecto positivo de que no se
produce un aumento o una reducción de la velocidad del propio
automóvil asociada al cambio a un nuevo automóvil objetivo. El
sistema según la invención valoró para el automóvil objetivo la
variación del ángulo de marcación relativa visto desde el propio
automóvil así como la tasa de giro para el propio automóvil de
manera continua para reconocer un cambio de carril del propio
automóvil. Para ello se determina si la variación del ángulo de
marcación relativa con respecto al automóvil objetivo, de cuyo
comportamiento de conducción ha de hacerse depender el
comportamiento de conducción del propio automóvil, se sitúa por
encima de un valor umbral predeterminado y esencialmente es igual a
la tasa de giro del propio automóvil con signo inverso. Para
reconocer si el propio automóvil se encuentra en una marcha en
curva, en la ECU se alimenta una magnitud relacionada con la
curvatura del carril del propio automóvil como señal de entrada a
varios filtros paso bajo en paralelo con constantes temporales
diferentes (de orden bajo, preferiblemente 1). Las señales de
salida de los filtros paso bajo y la señal de entrada se comparan
entre sí. Si las (amplitudes de las) señales de salida tienen una
distancia mínima respectiva entre sí y la señal de salida de un
filtro paso bajo respectivo es inferior a la señal de salida de un
filtro paso bajo con una constante temporal menor y es superior a la
señal de salida de un filtro paso bajo con una constante temporal
mayor; o la señal de salida de un filtro paso bajo respectivo es
superior a la señal de salida de un filtro paso bajo con una
constante temporal menor y es inferior a la señal de salida de un
filtro paso bajo con una constante temporal mayor, en el desarrollo
de la carretera del propio automóvil se reconoce una transición de
una curva de una orientación a una curva de orientación opuesta. Si
la unidad de control electrónica ha establecido que el propio
automóvil se encuentra en una transición de curva, por ejemplo una
curva S, la longitud del carril evaluado se reduce, ya que en esta
situación a menudo objetos diferentes varían su desviación lateral
de forma muy intensa. En caso de una longitud de evaluación
reducida, especialmente objetos que circulan por delante del propio
automóvil a mayor distancia no se tienen en cuenta. Puesto que la
probabilidad de que un objeto que circula por delante del propio
automóvil a mayor distancia aparezca de manera errónea en el propio
carril, en tal situación es relativamente ata, mediante la
reducción de la longitud de evaluación se reduce la tasa de errores.
Un aspecto esencial en el reconocimiento del entorno es el
reconocimiento del tipo de carretera. El reconocimiento del tipo de
carretera es ventajoso en un ajuste óptimo en la elección del
automóvil objetivo y en la regulación de la velocidad del propio
automóvil. Esto se basa en el conocimiento de que diferentes tipos
de carretera requieren un ajuste considerablemente divergente unos
de otros de parámetros de sistema individuales (longitud y ancho
del/de los carril/es evaluado(s), umbrales de aceleración,
etc.) para operar el sistema de manera óptima, es decir de modo que
corresponde con la mayor precisión posible al mantenimiento de las
expectativas del conductor. El sistema según la invención evalúa la
velocidad del propio automóvil, el número de carriles reconocidos
con el mismo sentido de marcha que la del propio automóvil, la
curvatura de los carriles, etc. Para realizar esto se determina
según la invención un valor característico, que tiene transiciones
continuas y que está definido como velocidad del entorno. Este valor
característico tiene la dimensión velocidad (recorrido/tiempo). El
sistema según la invención determina, para diferenciar el tipo de
carretera sobre la que circula el propio automóvil, para al menos
dos entornos de carretera diferentes (tráfico urbano, carretera
regional, autopista) en la ECU valores característicos, siendo una
magnitud que influye en el valor característico respectivo la
velocidad del entorno determinada a partir de las velocidades de
los objetos detectados en el espacio por delante del propio
automóvil así como la velocidad del propio automóvil, determinada
preferiblemente mediante formación de valores medios. A este
respecto los entornos de carretera no tienen valores límite rígidos
sino límites continuos. El valor "velocidad del entorno" se
sitúa, siempre que se sitúe en el intervalo "autopista", a
aproximadamente 120 km/h - 150 km/h. Esto es válido incluso aunque
la velocidad real a la que se circula del automóvil momentáneamente
sea inferior o superior. En el intervalo "carretera regional"
el valor se sitúa a aproximadamente 60 km/h - 100 km/h. En el
intervalo "tráfico urbano" el valor se sitúa a aproximadamente
30 km/h - 50 km/h. Con motivo de una conducción durante un largo
periodo de tiempo a una velocidad durante mucho tiempo alta y pocos
giros, la unidad de control electrónica aumenta gradualmente el
valor "velocidad del entorno" hasta que alcance el intervalo
"autopista" (120 km/h - 150 km/h). A través de una sección de
carretera con un radio de curvatura y una longitud, como aparecen
habitualmente en salidas de autopista y una velocidad por
consiguiente considerablemente reducida, el valor "velocidad del
entorno" se devuelve con una tasa alta a un valor de por ejemplo
50 km/h - 70 km/h, que corresponde al intervalo "carretera
regional", incluso aunque la velocidad a la que se circula
momentáneamente se sitúe por encima. Con el sistema según la
invención, en la ECU el valor "velocidad del entorno" se
aproxima desde un valor momentáneo a la velocidad a la que se
circula realmente del propio automóvil a través de una función
predefinida (por ejemplo rampa, escalón). Preferiblemente se
produce una aproximación a partir de un valor superior al valor
momentáneo de la velocidad a la que se circula realmente con una
primera tasa de velocidad y una aproximación a partir de un valor
inferior al valor momentáneo de la velocidad a la que se circula
realmente con una segunda tasa de velocidad, preferiblemente
considerablemente superior a la primera. De este modo se garantiza
que las caídas de velocidad de corta duración, por ejemplo en la
autopista en el área de una zona en obras, o debido a un automóvil
más lento que pasa al carril del propio automóvil por delante de
éste, no provocan una caída brusca al intervalo de valores
"carretera regional" o incluso "tráfico urbano". Además
en la ECU el valor "velocidad del entorno" se aumenta mediante
una función predefinida (por ejemplo rampa, escalón), cuando por
delante del propio automóvil se encuentran al menos otros dos
objetos que circulan esencialmente uno al lado de otro y el propio
automóvil circula a una velocidad real que se sitúa en el intervalo
"carretera regional". Con esto se produce un aumento del valor
"velocidad del entorno" con una tercera tasa de velocidad,
preferiblemente considerablemente superior a la segunda.
Especialmente con esto puede lograrse un valor umbral superior,
cuando se alcanza durante mucho tiempo en una carretera para
vehículos de varios carriles situada fuera de poblado una velocidad
relativamente alta. Además el valor "velocidad del entorno" se
reduce a un valor límite inferior mediante una función predefinida
(por ejemplo rampa, escalón) cuando a partir del valor "velocidad
del entorno" y la tasa de giro momentánea del propio automóvil
se obtiene una aceleración transversal, que supera un valor umbral.
En este caso la reducción del valor "velocidad del entorno" se
produce con una cuarta tasa de velocidad, preferiblemente
considerablemente superior a la tercera. Esto garantiza que en
curvas estrechas se produzca muy rápido una reducción del valor
"velocidad del entorno". Finalmente el valor "velocidad del
entorno" se limita a un múltiplo que puede predeterminarse (por
ejemplo 1,2) de la velocidad deseada del automóvil. Esta medida se
basa en la consideración de que con un cambio del entorno de por
ejemplo tráfico urbano a carretera regional o autopista, se produce
una variación realizada por el conductor de la velocidad deseada.
Por tanto tampoco puede alcanzarse con un tráfico relativamente
fluido en carreteras de varios carriles fuera de poblado sin una
intervención del conductor el nivel de velocidad "autopista".
El valor "velocidad del entorno" puede adoptar como máximo un
valor umbral/límite inferior que puede predeterminarse y un valor
umbral/límite superior que puede predeterminarse. El desarrollo de
curvatura del carril por el que circula el propio automóvil se
diferencia con el sistema según la invención según el recorrido.
Dependiendo del resultado se determina un valor característico de la
"sinuosidad de curvas", que es independiente de la velocidad
del propio automóvil. El resultado de la diferenciación del
desarrollo de curvatura del carril por el que circula el propio
automóvil se evalúa además en la ECU para reducir en caso de
secciones rectas largas del carril a través de un trayecto de
recorrido determinado en función del resultado el valor
característico "sinuosidad de curvas" con una tasa
predeterminada. El resultado de la diferenciación del desarrollo de
curvatura del carril por el que circula el propio automóvil se
evalúa además en la ECU para aumentar en caso de curvas en S (dos
secciones de curva en sentido opuesto sin parte intermedia recta)
en función del resultado el valor característico "sinuosidad de
curvas" con una tasa predeterminada. En el sistema según la
invención en la ECU en caso de existir una señal, que reproduce una
curvatura del carril del propio automóvil situada por encima de un
primer valor predeterminado, se aumenta el valor característico
"sinuosidad de curvas" con una alta tasa en una parte dinámica
y, en caso de no existir la señal de tasa de giro situada por
encima de un segundo valor predeterminado, se devuelve de nuevo la
parte dinámica. Con esto se logra especialmente para recorridos en
curva con radio de curvatura pequeño una rápida reducción del valor
"velocidad del entorno", sin que esto lleve por ejemplo en
caso de atravesar cruces de autopistas o bifurcaciones de autopista
a abandonar el intervalo "autopista" para el valor
"velocidad del entorno". Para mejorar adicionalmente la
reducción de la elección errónea de objetivos, se suma además en el
sistema según la invención en la ECU la parte dinámica en caso de
conducción por la derecha sólo para curvas a la derecha y en caso
de conducción por la izquierda sólo para curvas a la izquierda al
valor "sinuosidad de curvas" o vuelve a restarse del mismo.
Preferiblemente en la ECU la parte dinámica se modifica en función
de la curvatura promedio del carril y de la variación del sentido
de marcha desde la entrada de la curva. A este respecto, la entrada
de la curva se define como el punto temporal, en el que la señal de
curvatura supera el primer valor umbral predeterminado. La
variación del sentido de marcha se obtiene a partir de la integral
de la tasa de guiñada del automóvil a lo largo del tiempo. A la hora
de elegir el automóvil objetivo existe el problema de que si bien
un intento de detección lo más temprana posible de posibles objetos
objetivo lleva a una estabilidad o tranquilidad aumentada a la hora
de "seguir" a este automóvil objetivo detectado ya muy delante
del propio automóvil. Sin embargo, especialmente en autopistas
sinuosas aumenta a este respecto también el riesgo de que se elija
un automóvil objetivo erróneo, que no se encuentra realmente en el
propio carril. Por tanto la invención proporciona un modo de
proceder que permite una estimación de la tendencia de la elección
de objetivos actual a una elección errónea debido a la situación
del entorno. A este respecto en el sistema según la invención, en
función del valor de sinuosidad de los objetos de prioridad, han de
excluirse de la elección como automóvil objetivo aquellos que están
más alejados del propio automóvil que otros. Para hacer la elección
de los objetos de prioridad lo más segura en cuanto al acierto y
eficaz posible, resulta ventajoso que el sistema disponga de
información sobre si el propio automóvil se mueve en un entorno con
conducción por la izquierda o con conducción por la derecha.
Partiendo de esto puede realizarse una asimetrización de la
elección. Según la invención, basándose en esta información
automóviles en el carril "más lento" o "más rápido" que
el propio, se excluyen de la elección como "objetivos de
prioridad erróneos" más que otros, que se encuentran en el propio
carril. Además según la invención tras pasar al carril "más
rápido" se realiza una aceleración superior, etc. Para ello se
determina según la invención en una operación de adelantamiento
(activa o pasiva) en qué lado se encuentra durante el
adelantamiento el automóvil que adelanta. Para ello se determina en
la ECU para automóviles que circulan por delante del propio
automóvil en los carriles presentes su velocidad y, a partir de
ella, se deriva un valor característico, que indica si el propio
automóvil se encuentra en conducción por la izquierda o por la
derecha. Para ello se determina a partir de un número predeterminado
de automóviles que circulan por delante del propio automóvil en los
carriles presentes el trayecto recorrido o una magnitud
correlacionada con el mismo y se relaciona con la magnitud
correspondiente para el propio automóvil, determinándose el valor
característico como suma de las diferencias de las velocidades de
los automóviles de un primer carril, preferiblemente el izquierdo y
las velocidades de los automóviles de un segundo carril,
preferiblemente el derecho. Para aumentar la seguridad en el
reconocimiento se determina un valor umbral superior y un valor
umbral inferior, generando y almacenando la unidad de control
electrónica una señal de "conducción por la derecha", cuando el
valor característico supera el valor umbral superior, y generando y
almacenando la unidad de control electrónica una señal de
"conducción por la izquierda", cuando el valor característico
no supera el valor umbral inferior. Preferiblemente sólo se tienen
en cuenta velocidades de automóviles, que superan un valor umbral
predeterminado. Esto evita evaluaciones erróneas debido a un tráfico
en línea o en poblado. Para evitar errores en la asociación del
carril, sólo se evalúan automóviles que circulan por delante del
propio automóvil, cuando el radio del carril supera un valor umbral
predeterminado. Para aumentar adicionalmente la seguridad de la
elección puede procederse, adicionalmente o en lugar de la
evaluación de las velocidades de los automóviles en el mismo sentido
de marcha que el propio automóvil, también a la determinación de a
qué lado del propio automóvil se encuentran automóviles con sentido
de marcha opuesto. Para ello, en la unidad de control, en caso de
automóviles con velocidad relativa negativa con respecto a la
velocidad del propio automóvil, cuyo valor es superior a la
velocidad del propio automóvil, se invierte el signo del respectivo
valor característico antes de la suma. A este respecto puede
preverse para automóviles con velocidad relativa negativa con
respecto a la velocidad del propio automóvil, cuyo valor es
superior a la velocidad del propio automóvil, el valor
característico con un factor de ponderación. Puesto que el espacio
de detección por delante del propio automóvil, como se ha explicado
anteriormente, se ensancha esencialmente en forma de cono por
delante de la parte frontal del automóvil simétricamente a su eje
longitudinal central con un ángulo de apertura relativamente
estrecho, en curvas estrechas, puede llegarse a la "pérdida"
del automóvil objetivo. Inmediatamente tras la pérdida del
automóvil objetivo puede suceder entonces que la velocidad del
propio automóvil se aumente por la ECU. Esto tiene como
consecuencia que el automóvil entre con velocidad aumentada en una
situación de curva o que acelere en la curva. Por consiguiente el
conductor debe intervenir y frenar. Para evitar esto, según la
invención, si se establece que un automóvil objetivo abandona el
espacio de detección por delante del propio automóvil, en la ECU se
genera una señal de control, que limita la velocidad momentánea o
la aceleración momentánea del propio automóvil al menos durante un
tramo a un valor que corresponde esencialmente como máximo a la
distancia X entre el propio automóvil y el automóvil objetivo en el
momento de su abandono del espacio de detección. De este modo la
velocidad del propio automóvil permanece constante o aumenta sólo
ligeramente hasta que también el propio automóvil ha alcanzado la
curva, o el lugar en el que el automóvil objetivo "se perdió".
Esto significa una ganancia considerable en comodidad y seguridad,
ya que incluso en tramos con muchas curvas apenas se requieren o no
se requiere ninguna intervención de frenado del conductor. El
conductor esencialmente sólo debe todavía girar, mientras que el
automóvil objetivo mediante su desaceleración antes de la entrada a
una curva o aceleración en la salida de una curva proporciona la
indicación correspondiente para la unidad de control electrónica en
el propio automóvil. El intervalo de tiempo entre la "pérdida"
y "recuperación" del automóvil objetivo lo salva la unidad de
control electrónica de manera correspondiente. Puesto que la
pérdida del automóvil objetivo por regla general sucede sólo cuando
éste ya se encuentra en la curva, en una forma de realización
preferida en la ECU se reduce la distancia X entre el propio
automóvil y el automóvil objetivo en el momento de abondar el
espacio de detección en un tramo DX de acortamiento a una distancia
Xeff efectiva. El tramo DX de acortamiento ha de variarse en
función del entorno (autopista, carretera regional, tráfico
urbano), la velocidad del automóvil objetivo en el momento de
abandonar el espacio de detección, la velocidad momentánea del
propio automóvil, los radios de curvatura de curvas que se han
recorrida ya en el pasado dentro de un intervalo de tiempo
predeterminado, o similares. A este respecto el tramo DX de
acortamiento puede también determinarse a partir de la media de los
radios de curvatura de curvas que se han recorrido ya en el pasado
dentro de un intervalo de tiempo predeterminado. La señal de
control contiene a este respecto información sobre esto, o es
característica de una duración de tiempo máxima, que se obtiene a
partir de las velocidades momentáneas del propio automóvil y de la
distancia X entre el propio automóvil y el automóvil objetivo en el
momento de su abandono del espacio de detección o de la distancia
Xeff efectiva. Para aumentar adicionalmente la seguridad de
elección del automóvil objetivo también puede procederse a la
determinación de si un objeto, que se encuentra en el espacio de
detección por delante del propio automóvil, que supera una distancia
predeterminada y que no se encuentra en el carril del propio
automóvil, se excluye de la elección como objeto de prioridad. Esta
estrategia según la invención tiene en cuenta la circunstancia de
que para objetivos con menor separación del propio automóvil, la
determinación de la ubicación ya no puede producirse con la
precisión necesaria. Puesto que este tipo de objetos todavía se
detectan a través de los denominados lóbulos laterales de un sensor
de radar, parece como si pasaran desde un carril adyacente al
carril del propio automóvil. Además un objeto que se encuentra, con
respecto al eje longitudinal central del sensor del propio
automóvil, fuera de un ángulo predeterminado o supera un ángulo
predeterminado, puede excluirse de la elección como objeto de
prioridad. Lo mismo es válido para un objeto, que durante un
intervalo de tiempo predeterminado en el pasado no ha sido
automóvil objetivo.
Otros detalles, funciones, alternativas y
desviaciones de la invención se explican a continuación mediante la
descripción del dibujo. La figura 1 muestra un diagrama de bloques
esquemático de una forma de realización de un sistema según la
invención para evaluar el entorno de tráfico de un automóvil; la
figura 2 explica las relaciones de las magnitudes físicas
individuales detectadas por el sensor de radar en el sistema según
la invención para evaluar el entorno de tráfico de un automóvil
según la figura 1; la figura 3 ilustra cómo el sistema según la
invención según la figura 1 procesa las señales de datos recibidas a
partir de los diferentes sensores; la figura 4 ilustra la situación
de un automóvil con un sistema según la invención para evaluar el
entorno de tráfico de un automóvil en una sección de calzada recta
con varios carriles; la figura 5 ilustra la situación de un
automóvil con un sistema según la invención para evaluar el entorno
de tráfico de un automóvil en una sección de calzada curvada con
varios carriles; la figura 5a muestra la distribución de
probabilidades, de que un automóvil se encuentre en un carril
izquierdo, central o derecho; la figura 6 muestra la amplitud de
ruido del ángulo de marcación relativa calculada para cada uno de
los objetos; la figura 7 muestra un diagrama de bloques esquemático
y sus señales de entrada y de salida para reconocer curvas a la
izquierda o a la derecha en un sistema según la invención para
evaluar el entorno de tráfico de un automóvil; la figura 8 muestra
la situación de un automóvil con un sistema según la invención para
evaluar el entorno de tráfico de un automóvil al reconocer si el
automóvil se desplaza en una conducción por la izquierda o por la
derecha; y la figura 9 ilustra el comportamiento de un automóvil
con un sistema según la invención para evaluar el entorno de
tráfico de un automóvil en una sección de calzada curvada en caso
de pérdida del automóvil objetivo.
La figura 1 muestra una forma de realización de
un diagrama de bloques esquemático de un sistema según la invención
para evaluar el entorno de tráfico de un automóvil y para influir en
la velocidad del automóvil. Este sistema tiene una unidad ECU de
control electrónica, que está conectada con un emisor de señales,
que genera una señal característica de la velocidad deseada Vsoll
del automóvil. Adicionalmente la unidad ECU de control electrónica
recibe desde un emisor de señales que funciona como emisor de tasa
de guiñada una señal característica de la tasa de giro dPSI/dt del
automóvil alrededor de su eje vertical. Además la unidad ECU de
control electrónica está conectada con un emisor de señales que
funciona como sensor RS de radar. El sensor RS de radar genera
señales características de objetos que se encuentran en el espacio
situado por delante del automóvil en el sentido de marcha del
automóvil con respecto a su distancia y orientación en relación al
automóvil, que se alimentan a la ECU y en ésta se procesan
posteriormente de una manera descrita más adelante. Además, la
unidad ECU de control electrónica recibe desde emisores de señales
que funcionan como sensores del número de revoluciones de rueda,
como los que se requieren por ejemplo también para el modo ABS,
señales v(VL), v(VR), v(HL), v(HR)
características de la velocidad de las ruedas VL, VR, HL, HR del
automóvil. Como emisor de señales para el ángulo de viraje del
volante del automóvil está conectado con la unidad ECU de control
electrónica un emisor LW de ángulo de giro, y como emisor de señales
para la posición del pedal de aceleración del automóvil también está
conectado un emisor FP de ángulo de giro. La unidad ECU de control
electrónica está conectada con equipos de control que influyen en el
comportamiento de conducción del automóvil en forma de la gestión
del motor o la instalación de freno eléctrica o electrohidráulica,
para alimentar a los mismos señales de salida, que se derivan del
comportamiento de conducción del automóvil que se encuentra por
delante del propio automóvil y, dado el caso, el entorno del
vehículo. El sensor RS de radar hace un barrido del espacio por
delante del automóvil de manera continua y genera señales, que son
características de objetos X que se encuentran en el espacio situado
por delante del automóvil con respecto a su distancia y orientación
respecto al automóvil. Especialmente se detectan de manera continua
la velocidad v_rel_X del objeto X en relación a la velocidad v del
propio automóvil, la distancia d_x en relación al propio automóvil,
el desplazamiento angular Alpha_x o la desviación lateral en
relación al eje longitudinal del vehículo del propio automóvil y se
evalúan en la unidad ECU de control electrónica (véase la figura
2). Como está representado en la figura 2, el espacio barrido con
el sensor por delante del automóvil es aproximadamente en forma de
cono o lóbulo y tiene en función de las circunstancias del entorno
reales una longitud de aproximadamente 200 - 250 metros y un ángulo
de apertura de aproximadamente 12°. Para aumentar la seguridad de
la evaluación se consideran sin embargo objetos que se encuentra
sólo en una zona de núcleo de aproximadamente 8 - 10°. Una detección
segura puede producirse por tanto para objetos, que se encuentran
alejados como máximo una distancia de aproximadamente 200 +/- 30
metros del propio automóvil o que avanzan por delante de éste
dentro o por debajo de este intervalo. Este carril esencialmente
rectangular se simula en la unidad ECU de control electrónica como
estructura de datos y se subdivide en una zona próxima (por ejemplo
aproximadamente 0 - 50 metros), una zona lejana (por ejemplo 150+
metros), y una zona central (por ejemplo 50 - 150 metros). A este
respecto las señales de datos pueden proceder de sensores
especiales previstos para el sistema según la invención en el
automóvil o de sensores, que también están previstos para otros
sistemas del automóvil (control de freno, "volante
electrónico", EPS, o similares) y alimentan sus datos a un
sistema de bus previsto en el automóvil (por ejemplo
CAN-BUS). En la figura 3 se ilustra cómo la unidad
ECU de control electrónica procesa las señales de datos recibidas
de los diferentes sensores y genera datos que se depositan en
tablas u objetos descriptores y, dado el caso, se actualizan de
manera continua. Una parte esencial del sistema según la invención
consiste en una tabla OT de objetos, en la que se gestionan los
objetos que se encuentran en el espacio por delante del automóvil
(móviles y, dado el caso, también estáticos) con sus atributos (por
ejemplo velocidad en relación a la velocidad del propio automóvil,
la distancia en relación al propio automóvil, el desplazamiento
angular o la desviación lateral en relación al eje longitudinal del
vehículo del propio automóvil, cuanto tiempo hace que un
determinado objeto se encuentra ya en la tabla OT de objetos, con
qué frecuencia ha realizado un cambio de carril, etc.), es decir sus
descripciones de objeto. A partir de la tabla OT de objetos y su
historial HIST, es decir a partir de descripciones de objetos
situadas en el pasado se genera una descripción FUB del entorno del
vehículo (si el automóvil se desplaza con conducción por la
izquierda o por la derecha, si circula por una autopista, una
carretera regional o en tráfico urbano, cuántos carriles tiene la
carretera por la que circula actualmente el automóvil, en qué
carril se encuentra el automóvil actualmente, si la carretera por
la que circula actualmente el automóvil es sinuosa, si es así en qué
medida, o si la carretera discurre en línea recta, etc.), a partir
de la cual junto con el historial HIST de la tabla OT de objetos y
los datos actuales en la elección OA de objeto, se elige un objeto
de la tabla OT de objetos como automóvil objetivo, al que se hace
referencia como "automóvil que circula por delante", para
adaptar a su comportamiento de conducción el propio comportamiento
de conducción (velocidad de consigna Vsoll, distancia de consigna
dsoll etc.), como se muestra en la figura 4. Para establecer la
línea central del propio carril en el espacio detectado por delante
del automóvil se modifica el radio R de curvatura de la trayectoria
del centro de gravedad del propio automóvil mediante la variación de
la marcación relativa angular de los objetos que circulan por
delante y de la posición absoluta de los objetos que circulan por
delante con respecto al carril momentáneamente predicho en la
unidad ECU de control electrónica. Es decir que en la unidad ECU de
control electrónica se determina para el propio automóvil la
distancia con respecto al lugar momentáneo en el carril, tras cuyo
recorrido varía el radio R de curvatura de la trayectoria del
centro de gravedad del propio automóvil. La medida de la variación
se determina a este respecto a partir de la variación de la
marcación relativa angular de los objetos que circulan por delante
o su posición absoluta con respecto al carril momentáneamente
predicho. Dicho de otro modo, tiene lugar una "conducción
predictiva", en la que el propio automóvil puede estar preparado
para cuándo o a qué distancia con respecto a la posición momentánea
se indica una reducción de la propia velocidad, puesto que -
también- los automóviles que circulan por delante entran en una
situación de curva. Para realizar de este modo una predicción lo
más precisa posible de cómo varía el radio R de curvatura de la
trayectoria del centro de gravedad del propio automóvil, se evalúan
las velocidades laterales de los objetos que se mueven en el
espacio detectado por delante del automóvil en la unidad ECU de
control electrónica y se depositan y actualizan en la tabla OT de
objetos como atributo. Del mismo modo se procede con la duración de
permanencia de los objetos que se mueven en el espacio detectado
por delante del automóvil así como su velocidad y distancia en el
sentido de marcha del propio automóvil, para modificar el radio R
de curvatura en función de su duración de permanencia o velocidad
y/o distancia respecto al propio automóvil. En la descripción FUB
del entorno del vehículo (figura 3) se deposita y actualiza además
el desarrollo y el ancho del carril del propio automóvil en el
espacio situado por delante de éste como descripción. Como se
ilustra en las figuras 4 y 5, en la descripción FUB del entorno del
vehículo se modifica el ancho del propio carril en función de la
distancia respecto al propio automóvil en la unidad ECU de control
electrónica, siendo el ancho máximo en la zona próxima y en la zona
lejana inferior al de la zona central. A este respecto en la unidad
ECU de control electrónica se establece el ancho del propio carril
sólo en aquellos puntos en el espacio por delante del propio
automóvil en los que también se encuentran objetos en el espacio
detectado por delante del propio automóvil. Como se ilustra también
en las figuras 4, 5, en la descripción del entorno del vehículo
(figura 2) se modifica el ancho del propio carril en función de la
separación de objetos detectados en el espacio por delante del
propio automóvil y la orientación de una curva en la unidad ECU de
control electrónica de tal manera que con una gran separación se
reduce el ancho en el lado exterior de la curva y con una separación
media se aumenta el ancho en el lado interior de la curva. Además
el ancho del propio carril también puede ampliarse en la unidad ECU
de control electrónica hacia ambos lados del punto en el que se
encuentra un automóvil objetivo, de cuyo comportamiento de
conducción ha de hacerse depender el comportamiento de conducción
del propio automóvil. Además en la descripción FUB del entorno del
vehículo se amplía el propio carril mediante la unidad ECU de
control electrónica en función de la duración, con la que el
comportamiento de conducción del propio automóvil es dependiente
del comportamiento de conducción de este automóvil objetivo, hacia
ambos lados en el punto en el que se encuentra el automóvil
objetivo (véase la figura 5). De manera correspondiente se modifica
el ancho del propio carril en la unidad (ECU) de control
electrónica en función de la velocidad del propio automóvil y/o de
la sinuosidad de la carretera, en la que se encuentra el propio
automóvil. Para la determinación de la sinuosidad se explica más
adelante un modo de proceder según la invención. Otra
característica que desempeña un papel en la elección de un objeto
como automóvil objetivo es su carril. Para ello se clasifican los
objetos que se encuentran en el espacio por delante del propio
automóvil con respecto a su posición momentánea en comparación con
el ancho de carril a la distancia correspondiente respecto al
propio automóvil. Objetos que se mueven detectados por delante del
propio automóvil se clasifican en la unidad ECU de control
electrónica como objetos en el propio carril, cuando un objeto
alejado más de una separación mínima durante un intervalo de tiempo
predeterminado tiene una duración de aparición en el propio carril
que tiene una relación con la suma de la duración de aparición en
uno o ambos carriles adyacentes que supera un valor umbral. En este
caso este objeto se deposita con los atributos correspondientes en
la tabla OT de objetos. La clasificación de un automóvil como
perteneciente por ejemplo al carril central - en el que también se
encuentra el propio automóvil - presupone a este respecto que se
encuentra dentro de la vía con el ancho correspondiente para la
distancia momentánea del automóvil. Si se desplaza por la izquierda
fuera de la vía que limita el propio carril, se clasifica como que
circula en el carril izquierdo; si se desplaza por la derecha fuera
de la vía que limita el propio carril, se clasifica como que circula
en el carril derecho (véase por ejemplo la figura 5). En la figura
5a se ilustra con qué distribución de probabilidades se encuentra
un automóvil en un carril izquierdo, central o derecho. Un valor
correspondiente se deposita en la tabla OT de objetos y se
actualiza para cada uno de los objetos. El intervalo de tiempo
predeterminado puede modificarse a este respecto en función de la
velocidad del propio automóvil en la unidad ECU de control
electrónica y depositarse en la tabla OT de objetos. Además el
valor umbral puede reducirse a medida que se reduce la separación
del objeto respecto al propio automóvil en la unidad ECU de control
electrónica. Además se determina la duración de permanencia de todos
los objetos para los carriles presentes con respecto al propio
carril y se pondera en el tiempo. Esto se deposita como atributo en
la tabla OT de objetos. Nuevas apariciones en el tiempo de objetos
en el carril del propio automóvil se valoran más que apariciones
pasadas, y apariciones situadas separadas espacialmente de objetos
en el carril del propio automóvil se valoran menos que apariciones
situadas más próximas espacialmente. A partir de los carriles
presentes se seleccionan en cada caso como máximo dos objetos
móviles como objetos de prioridad en la tabla OT de objetos por la
unidad ECU de control electrónica y se dotan de una identificación
correspondiente como atributo en la tabla OT de objetos, si se
detectaron durante un intervalo de tiempo situado por encima de un
valor mínimo como moviéndose por delante del propio automóvil. Esta
duración respectiva se pondera de manera reducida para objetos que
se encuentran muy próximos respecto al propio automóvil (0 - 30 m)
y objetos que se encuentran muy lejos respecto al propio automóvil
(120 - 200 m) y objetos situados entremedias se ponderan con mayor
intensidad. Para cada objeto de prioridad así identificado en la
tabla OT de objetos, la unidad ECU de control electrónica determina
en qué medida cada objeto de prioridad varía su posición lateral
con respecto a la línea central del carril del propio automóvil.
Como valor de variación del carril del propio automóvil a la
respectiva distancia respecto al propio automóvil, la unidad ECU de
control electrónica determina la suma de los valores medios de las
variaciones de posición laterales de los objetos de prioridad y
también la deposita en la tabla OT de objetos. Mediante la elección
OA de objetos (figura 4) se elige en la unidad ECU de control
electrónica a partir de los objetos de prioridad como automóvil
objetivo aquel, de cuyo comportamiento de conducción ha de depender
el comportamiento de conducción del propio automóvil, que se mueve
en el carril del propio automóvil, tiene una dirección de
desplazamiento sobre el suelo, que coincide esencialmente con la
dirección de desplazamiento del propio automóvil; y se detectó
durante una duración de tiempo predeterminada, que se lee de la
tabla OT de objetos y su historial HIST, en el espacio por delante
del propio automóvil. A este respecto también se gestiona
adicionalmente y se actualiza en la tabla OT de objetos para cada
uno de los objetos de prioridad la velocidad transversal respecto a
la línea central del propio carril como atributo. Esto permite la
elección del automóvil objetivo también según el criterio de que
esta velocidad transversal no supera un valor umbral variable, dado
el caso también en función de la distancia del respectivo objeto
respecto al propio automóvil. Además, como se muestra en la figura
6, se registra como un atributo en la tabla OT de objetos para cada
uno de los objetos seleccionados como objetos de prioridad la
amplitud de ruido del ángulo de marcación relativa con respecto al
eje longitudinal central del propio automóvil y, dado el caso se
gestiona adicionalmente en el historial HIST. Con esto es posible
evaluar para cada uno de los objetos de prioridad en la unidad ECU
de control electrónica el desarrollo temporal de la amplitud de
ruido del ángulo de marcación relativa. Según la invención para
ello se filtra paso bajo la señal de ruido para enmascarar
desplazamientos angulares cortos. En caso de superar un valor
umbral que depende de la separación, se excluye este objeto de
prioridad de la elección como automóvil objetivo de cuyo
comportamiento de conducción ha de depender el comportamiento de
conducción del propio automóvil. Del mismo modo un objeto de
prioridad se excluye de la elección como automóvil objetivo de cuyo
comportamiento de conducción ha de depender el comportamiento de
conducción del propio automóvil, cuando su distancia respecto al
propio automóvil es superior a un valor umbral de separación, el
valor absoluto del ángulo de marcación relativa para este objeto de
prioridad es superior a un valor umbral angular (por ejemplo 40), y
este objeto de prioridad hasta ahora no ha sido elegido como
automóvil objetivo. También es muy útil para ello el registro
continuo de la amplitud de ruido del ángulo de marcación relativa
con respecto al eje longitudinal central del propio automóvil como
atributo en la tabla OT de objetos para cada uno de los objetos
seleccionados como objetos de prioridad y, dado el caso, su gestión
adicional en el historial HIST. En la unidad ECU de control
electrónica se reconoce un cambio de carril del propio automóvil en
que la variación del ángulo de marcación relativa respecto al
automóvil objetivo, de cuyo comportamiento de conducción ha de
depender el comportamiento de conducción del propio automóvil,
supera un determinado valor umbral y es esencialmente igual a la
tasa de giro del propio automóvil con signo inverso. La tasa de
giro del propio automóvil puede derivarse de la señal del sensor de
tasa de guiñada (véase la figura 1), que proporciona una señal
característica de la tasa de giro dPSI/dt del automóvil alrededor de
su eje vertical. Para esta evaluación también se requiere el
registro continuo del ángulo de marcación relativa del automóvil
objetivo con respecto al eje longitudinal central del propio
automóvil y su amplitud de ruido como atributo en la tabla OT de
objetos y su gestión adicional en el historial HIST. Como se muestra
en la figura 7, en la unidad ECU de control electrónica se alimenta
de manera paralela una magnitud K(t) relacionada con la
curvatura del carril del propio automóvil como señal de entrada a
varios filtros T1, T2, T3, T4 paso bajo de primer orden con
diferentes constantes temporales. Esta magnitud puede ser por
ejemplo el radio de curvatura determinado del modo anteriormente
descrito o su valor inverso o la tasa de giro del vehículo. Las
señales de salida de los filtros paso bajo y la señal de entrada se
comparan entre sí en cada caso para reconocer en el desarrollo de
la carretera del propio automóvil una transición de una curva de una
orientación a una curva de orientación opuesta. Esto sucede en la
unidad ECU de control electrónica de manera que cuando las señales
de salida tienen una distancia mínima respectiva entre sí y la
señal de salida de un filtro paso bajo respectivo es inferior a la
señal de salida de un filtro paso bajo con una constante temporal
inferior y es superior a la señal de salida de un filtro paso bajo
con una constante temporal superior, o la señal de salida de un
filtro paso bajo respectivo es superior a la señal de salida de un
filtro paso bajo con una constante temporal inferior y es inferior
a la señal de salida de un filtro paso bajo con una constante
temporal superior, se reconoce una transición. En la figura 7 esto
se ilustra de manera que para dos instantes X, Y se realizan las
cuatro comparaciones empleadas en el ejemplo. Cuando los resultados
individuales (señales a, b, c, d de salida) las cuatro
comparaciones cambian de 1, 1, 1, 1 sucesivamente a 0, 0, 0, 0,
puede deducirse de ello que ha tenido lugar una transición de
curva. Un aspecto adicional del sistema según la invención consiste
en establecer en qué entorno se encuentra el propio automóvil
actualmente. Para ello en la unidad ECU de control electrónica se
gestiona y se actualiza de manera regular un valor "velocidad del
entorno" en la descripción FUB del entorno del vehículo (véase la
figura 2). Para diferenciar el tipo de carretera, por la que
circula el propio automóvil, se determinan para tres entornos de
carretera diferentes (tráfico urbano, carretera regional,
autopista) en la unidad ECU de control electrónica valores
característicos con límites continuos. Este valor se aproxima por
etapas a partir de un valor momentán velocidad a la que circula
realmente el propio automóvil. La velocidad a la que circula
realmente el propio automóvil se deriva a este respecto de la señal
FP de pedal de aceleración (véase la figura 1) o una señal
tacométrica (no ilustrada adicionalmente). Según la invención se
produce una aproximación a partir de un valor superior al valor
momentáneo de la velocidad a la que se circula realmente con una
primera tasa de velocidad y una aproximación desde un valor
inferior al valor momentáneo de la velocidad a la que se circula
realmente con una segunda tasa de velocidad, considerablemente
superior a la primera. Además el valor "velocidad del entorno"
se aproxima por etapas a partir de un valor momentáneo a un valor,
que se sitúa en el intervalo autopista (por ejemplo 150 kmh),
cuando se encuentran al menos otros dos objetos que circulan por
delante del propio automóvil esencialmente uno al lado de otro.
Además el valor "velocidad del entorno" se aproxima por etapas
a partir de un valor momentáneo a un valor límite inferior.
Si se obtiene a partir del valor "velocidad
del entorno" y de la tasa de giro momentánea del propio
automóvil una aceleración transversal, que supera un valor umbral,
el valor "velocidad del entorno" se reduce con una cuarta tasa
de velocidad, considerablemente superior a la tercera, hasta que
esta aceleración transversal ya no supera el valor umbral.
Finalmente el valor "velocidad del entorno" está limitado a un
múltiplo que puede predeterminarse (por ejemplo 0,5 - 1,5) de la
velocidad deseada del propio automóvil así como a un valor umbral
inferior que puede predeterminarse (por ejemplo 40 kmh) y un valor
umbral superior que puede predeterminarse (por ejemplo 160 kmh). El
valor "velocidad del entorno" es importante en varios aspectos
para el modo de funcionamiento del sistema según la invención, ya
que influye en otros parámetros o se recurre al mismo para su
determinación, modificación o actualización. Por otro lado otras
magnitudes derivadas del comportamiento de conducción del propio
automóvil o los ajenos, que permiten una conclusión sobre el
entorno, también influyen en estos parámetros. Una de estas
magnitudes derivadas es el desarrollo de curvatura de la carretera,
en la que se encuentra el propio automóvil actualmente; expresado
matemáticamente es el desarrollo del valor inverso del radio de
curvatura a lo largo del recorrido. Según la invención, este
desarrollo de curvatura se diferencia según el recorrido. En
función del resultado se determina un valor característico de
"sinuosidad". En función del resultado de la diferenciación del
desarrollo de curvatura según el recorrido, en caso de una sucesión
de cambios de curva a lo largo de un determinando tramo de
recorrido, se varía la "sinuosidad" con una tasa
predeterminada que depende de la velocidad del propio automóvil y/o
de la distancia respecto al automóvil objetivo. En la unidad ECU de
control electrónica se diferencia además el desarrollo de curvatura
según el recorrido y en caso de secciones rectas largas a lo largo
de un determinado tramo de recorrido, en función del resultado se
reduce el valor de "sinuosidad" con una tasa predeterminada,
que depende preferiblemente de la velocidad del propio automóvil
y/o de la distancia respecto al automóvil objetivo y/o de la
longitud de la sección recta. Del mismo modo, cuando se reconoce
estar atravesando una curva en S, es decir dos secciones de curva
opuestas sin un tramo intermedio recto o sólo con uno relativamente
corto, en función del resultado se aumenta el valor
"sinuosidad" con una alta tasa. Un factor adicional que influye
en el valor "sinuosidad" es la integral de la señal de tasa de
giro dPSI/dt del automóvil alrededor de su eje vertical, que
reproduce la variación de dirección del propio vehículo a lo largo
del recorrido. En función de éste, se aumenta el valor
"sinuosidad" con una alta tasa en una parte dinámica. En caso
de no existir la señal de tasa de giro situada por encima de un
valor predeterminado, la parte dinámica se devuelve, al valor
anterior. El sistema según la invención prevé a este respecto sumar
o volver a restar la parte dinámica, en caso de conducción por la
derecha sólo para curvas a la derecha y en caso de conducción por la
izquierda, sólo para curvas a la izquierda, al valor
"sinuosidad". La manera en que se reconoce la conducción por
la derecha o la conducción por la izquierda, se describe más
adelante. La parte dinámica se modifica además en función de la
velocidad del propio automóvil. En función de la "sinuosidad"
así determinada puede adaptarse la geometría de la vía para la
elección del objetivo relevante para la regulación (por ejemplo
acortarse), en el sentido de que se evita una elección de objetivo
errónea en transiciones de curva. Del mismo modo se prefieren en la
elección como automóvil objetivo aquellos que no "van mucho de un
lado a otro". Un criterio adicional en la elección de un objeto
de prioridad consiste en que un objeto, que se encuentra en el
espacio de detección por delante del propio automóvil, no supera
una distancia predeterminada y no se encuentra en el carril del
propio automóvil, se excluye de la elección como objeto de
prioridad. También un objeto, que se encuentra fuera de un ángulo
predeterminado con respecto al eje longitudinal central del propio
automóvil o que supera un ángulo predeterminado, se excluye de la
elección como objeto de prioridad. Para reconocer la conducción por
la izquierda o por la derecha se determina para automóviles que
circulan por delante del propio automóvil en los carriles presentes
en la unidad ECU de control electrónica su velocidad y, a partir de
ella, se deriva un valor característico, que indica si el propio
automóvil se encuentra en conducción por la izquierda o por la
derecha. Esto está ilustrado en la figura 8, mostrándose en la
figura 8 arriba una situación de conducción por la izquierda (como
por ejemplo en Gran Bretaña o Japón) y en la figura 8 abajo una
situación de conducción por la derecha (como por ejemplo en Europa
continental o EE.UU.). Para reconocer dónde se encuentra el propio
automóvil, se determina el tramo recorrido por un número
predeterminado de los automóviles que circulan por delante del
propio automóvil en los carriles presentes o una magnitud
correlacionada con el mismo y se relaciona con la magnitud
correspondiente para el propio automóvil. Para ello el valor
característico se determina como integral de las velocidades
diferenciales de los automóviles de un primer carril,
preferiblemente el izquierdo, y las velocidades diferenciales de los
automóviles de un segundo carril, preferiblemente el derecho, en
relación a la velocidad del propio vehículo. Para aumentar la
seguridad del reconocimiento se determina un valor umbral superior y
un valor umbral inferior, generando la unidad ECU de control
electrónica una señal "conducción por la derecha" y
almacenándola en la descripción FUB del entorno del vehículo,
cuando el valor característico supera el valor umbral superior, y
generando una señal "conducción por la izquierda" y
almacenándola en la descripción FUB del entorno del vehículo, cuando
el valor característico no supera el valor umbral inferior. A este
respecto se tienen en cuenta para el reconocimiento de la
conducción por la izquierda o por la derecha sólo velocidades de
automóviles que superan un valor umbral predeterminado (por ejemplo
10 km/h). Además para reconocer la conducción por la izquierda o
por la derecha sólo se evalúan los automóviles que circulan por
delante del propio automóvil cuando el radio del carril supera un
valor umbral predeterminado (por ejemplo 25 - 50 m). En la
evaluación para reconocer la conducción por la izquierda o por la
derecha se dotan valores característicos de automóviles con
velocidad relativa negativa respecto a la velocidad del propio
automóvil, cuyo valor es superior a la velocidad del propio
automóvil con un factor de ponderación. A través del factor de
ponderación se establece en qué medida se tiene en cuenta el
tráfico en sentido contrario, teniéndose en cuenta para los
vehículos reconocidos como tráfico en sentido contrario la
velocidad relativa de manera negada. Una funcionalidad adicional
del sistema según la invención se explica a continuación con
respecto a la figura 9. Si un automóvil objetivo abandona el
espacio de detección por delante del propio automóvil, en la unidad
ECU de control electrónica se genera una señal de control, que
limita la velocidad momentánea o la aceleración momentánea del
propio automóvil al menos para un tramo a un valor que corresponde
esencialmente como máximo a la distancia X entre el propio
automóvil y el automóvil objetivo en el instante de su abandono del
espacio de detección. Para ello se detecta de manera continua la
distancia X entre el propio automóvil y el automóvil objetivo. En
cuanto el automóvil objetivo abandona el espacio de detección del
sensor RS de radar del propio automóvil, en el instante del
abandono del espacio de detección se reduce en un tramo DX de
acortamiento a una distancia Xeff efectiva. Este tramo DX de
acortamiento depende del entorno (autopista, carretera regional,
tráfico urbano), de la velocidad del automóvil objetivo en el
instante de abandonar el espacio de detección, de la velocidad
momentánea del propio automóvil, de los radios de curvatura de
curvas ya recorridas dentro de un intervalo de tiempo
predeterminado en el pasado, o similares. Puesto que el automóvil
objetivo por delante del propio automóvil "desaparece", cuando
circula en una curva mientras que el propio automóvil todavía
circula en línea recta, esto tendría como consecuencia para el
propio automóvil que el sistema ACC aumenta la velocidad. Por tanto
para la entrada en la curva, la velocidad sería, dado el caso,
demasiado alta, de modo que el conductor debería frenar
intensamente. Este efecto lo impide la funcionalidad según la
invención, generando una señal de control, que impide esta subida de
la velocidad durante una duración de tiempo predeterminada. La
señal de control es característica a este respecto de una duración
de tiempo máxima - y se emite durante un tiempo largo de manera
correspondiente-, que se obtiene a partir de la velocidad
momentánea del propio automóvil y de la distancia X entre el propio
automóvil y el automóvil objetivo en el instante de su abandono del
espacio de detección o de la distancia Xeff efectiva.
Claims (4)
1. Sistema para evaluar el entorno de tráfico de
un automóvil y para influir en la velocidad del automóvil en su
propio carril, con
- una unidad (ECU) de control electrónica, que
está conectada con
- - un emisor de señales que genera
una señal característica de la velocidad deseada del automóvil,
- - un emisor de señales que genera
una señal característica de la tasa de giro del automóvil alrededor
de su eje vertical,
- - un emisor de señales, que
genera una señal característica de objetos que se encuentran en el
espacio situado por delante del automóvil en el sentido de marcha
del automóvil con respecto a su distancia y orientación en relación
al automóvil, que es
- - - la velocidad relativa
respecto a la velocidad del propio automóvil, y/o
- - - la distancia con
respecto al propio automóvil, y/o
- - - el desplazamiento
angular o la desviación lateral en relación al eje longitudinal del
vehículo del propio automóvil, y
- - un emisor de señales que genera
una señal característica de la velocidad de al menos una rueda del
automóvil, y que está conectada
- con al menos un equipo de control que influye
en el comportamiento de conducción del automóvil, para alimentar al
mismo con señales de salida que se derivan del comportamiento de
conducción del automóvil que se encuentra por delante del propio
automóvil, caracterizado porque en la unidad (ECU) de
control electrónica está presente una lista de objetivos, en la que
está presente un valor para cada objeto y se actualiza de forma
regular, que reproduce la amplitud de ruido del ángulo de marcación
relativa respecto a cada uno de los objetos que se encuentran en el
espacio por delante del propio automóvil.
2. Sistema según la reivindicación anterior, en
el que en la unidad (ECU) de control electrónica se filtra paso
bajo la amplitud de ruido del ángulo de marcación relativa con
respecto a cada uno de los objetos de prioridad en la unidad (ECU)
de control electrónica y, en caso de superar un valor umbral que
depende de la separación, se excluye este objeto de prioridad de la
elección como automóvil objetivo, de cuyo comportamiento de
conducción debe depender el comportamiento de conducción del propio
automóvil.
3. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, en el que la unidad (ECU) de control electrónica
excluye un objeto de prioridad de la elección como automóvil
objetivo, de cuyo comportamiento de conducción debe depender el
comportamiento de conducción del propio automóvil, cuando
- el valor absoluto del ángulo de marcación
relativa con respecto a este objeto de prioridad es superior a un
valor umbral angular, especialmente 4°; y
- este objeto de prioridad no se había elegido
hasta ahora como automóvil objetivo.
4. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, en el que la unidad (ECU) de control electrónica
reconoce un cambio de carril del propio automóvil, cuando la
variación del ángulo de marcación relativa con respecto al
automóvil objetivo, de cuyo comportamiento de conducción debe
depender el comportamiento de conducción del propio automóvil, está
por encima de un determinado valor umbral y es esencialmente igual a
la tasa de giro del propio automóvil con signo inverso.
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