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Energía Mecánica Innovación y Futuro, IV Edición 2015, No.12 (13)
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Artículo Cientíco / Scientic Paper)
ENERGÍA Y MECÁNICA INNOVACIÓN Y FUTURO
No. 4 Vol. 1 / 2015 (13) ISSN 1390 - 7395 (12/13)
RESUMEN
Se implementó un sistema de reconocimiento de
objetos en carretera durante la conducción, bajo
condiciones adversas en un vehículo, basado en
los sistemas ADAS (Advanced Driver Assistance
Systems).[1]
El objetivo es proporcionar mayor seguridad al
momento de conducir un vehículo en condiciones
como lluvia, neblina, o baja visibilidad. El sistema
utiliza un módulo de control electrónico que recibe
señales de un sensor láser de largo alcance ubicado
en la parte frontal del vehículo que procesa la
información recibida y muestra en una pantalla
LCD e indicador audible, la distancia a la que
se encuentra un objeto ubicado en la trayectoria
del vehículo de acuerdo a ciertos parámetros
establecidos en la programación. Los elementos
que componen el sistema son: módulo de control,
telémetro láser, Pantalla LCD, Leds, reductor de
voltaje, resistencias e interruptores. [2]
Tiene dos modos de funcionamiento: URBANO
y CARRETERA, la diferencia de funcionamiento
SISTEMA DE RECONOCIMIENTO DE OBJETOS EN CARRETERA DURANTE LA
CONDUCCIÓN, BAJO CONDICIONES ADVERSAS, EN UN VEHÍCULO
SYSTEM OF RECOGNITION OF OBJECTS ON ROAD DRIVING UNDER ADVERSE
CONDITIONS IN A VEHICLE
1
Celin Abad Padilla Padilla,
2
Wilson Javier Villagrán Cáceres,
3
Segundo Pachacutic Cartuche Minga,
4
Stalyn Mauricio Silva Vidal
1-2-3-4
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Mecánica, Carrera de Ingeniería Automotriz, Km 1 ½ vía a Guayaquil
E-mail:
1
c_padilla@espoch.edu.ec,
2
wilson.villagran@espoch.edu.ec,
3
stalynsv@hotmail.com,
4
scartuche_spcm@hotmail.es
radica en los rangos de distancia para la activación
de los indicadores de detección.
Palabras clave: Conducción, detección, láser,
seguridad.
ABSTRACT
A system of recognition of roadside objects while
driving under adverse conditions in a vehicle,
based on the ADAS (Advanced Driver Assistance
Systems) is implemented.
The aim is to provide greater safety when driving
a vehicle in conditions such as rain, fog, or low
visibility. The system uses an electronic control
module which receives signals from a long range
laser sensor located in the front of the vehicle
which processes the information received and
displayed on a LCD screen and audible indicator,
the distance at which an object is located in the
path of the vehicle according to certain parameters
established in the schedule. The elements of the
system are: control module, laser rangender,
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LCD, LED, voltage reducer, resistors and switches.
It has two modes: URBAN and road, the difference
in performance lies in the distance ranges for
activating detection indicators.
Keywords: Driver, detection, laser, security,
sensor.
1. INTRODUCCIÓN
Las personas usan el vehículo como medio de
transporte para sus desplazamientos diarios, y
por desgracia también son las causa de miles de
accidentes con víctimas. A lo largo de la existencia
del automóvil siempre ha sido una prioridad el
intentar reducir las víctimas, estas medidas de
seguridad se han incrementado notoriamente
[3]. Los protagonistas ahora son los sistemas
inteligentes, más conocida como ADAS (Sistemas
Avanzados de Asistencia a la Conducción), cuyo
objetivo es incrementar la seguridad, eciencia y
confort del transporte mejorando la funcionalidad
de los vehículos y las carreteras, usando las
tecnologías de la información [3].
En la sección 2 están los componentes principales
del sistema y su funcionamiento, la sección 3
presenta la implementación del sistema en el
vehículo, y la sección 4 detalla los resultados de
las pruebas realizadas.
2. MÉTODO Y MATERIALES
El sistema se fundamenta en el uso de tres
componentes principales. Un sensor láser ubicado
en la parte frontal del vehículo que proporcionar
información sobre la presencia de objetos en la ruta
del automóvil y la distancia a la que se encuentran,
un módulo de control electrónico que recibe las
señales del sensor y las procesa para activar los
diversos indicadores que posee el sistema y una
pantalla LCD mismo que informa la distancia a la
que se encuentra el objeto. [4]
El sistema gura 1 posee un panel de visualización
ubicado en un lugar visible para el conductor donde
se encuentra la pantalla LCD, los indicadores
audible (altavoz piezoeléctrico) y visible (leds)
que se encenderán de acuerdo a rangos de distancia
desde las aceptables (verde, amarillo) hasta las más
críticas (rojo), los botones de control necesarias
para su funcionamiento. A continuación se indica
en el diagrama de bloques del sistema.
Figura 1. Diagrama de Bloques del Sistema
De acuerdo al análisis de la reglamentación
de la ANT, el sistema adopta dos modos de
funcionamiento: un modo denominado URBANO
que se centra para el funcionamiento en zona urbana
donde las distancias respecto a otros vehículos o
personas son pequeñas, según la ANT la distancia
de seguimiento es de 3 m o 3 segundos respecto a
un punto, entonces inicialmente se asignan para la
distancia crítica o peligro distancias menores a 3
m, y distancias mínimas en el rango de 3 a 7 m. El
segundo modo denominado CARRETERA abarca
las vías perimetrales y rurales de la clasicación
según la ANT, se asigna para la distancia crítica
distancias menores a 10 m y las distancias mínimas
se encuentran en el rango de 10 a 20 m.
Para desarrollar la aplicación se usó el programa
Propeller GCC SimpleIDE de PARALLAX INC,
software libre de programación de código abierto
C / C ++ para el microcontrolador multinúcleo
Propeller P8X32A, compatible con ANSI-C C89
y C99. El funcionamiento general se resume en
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el accionamiento de los interruptores de mando
presentes en el panel de control del sistema. [5]
Se debe congurar al sistema microcontrolador
de la placa Propeller Activity Board, las líneas de
E/S; se declara e inicia las variables, se declara
subrutinas, funciones. Se congura y declara los
comandos de control de la pantalla LCD y se
habilita las interrupciones. Se programara dos
subrutinas (carretera y rbano), al encender el
sistema, se ejecutará el modo activo en el interruptor
de selección de modos, dichas subrutinas denirán
la activación de los indicadores mediante los
parámetros ubicados en la tabla 1.
Tabla 1. Rangos de distancia de activación de los indicadores
3. IMPLEMENTACIÓN
Con las consideraciones revisadas, se presenta el
esquema del circuito general del sistema. En la
gura 2 se detalla la conexión de los componentes
con la placa Propeller Activity Board.
Figura 2. Detalle de la aplicación
El circuito de alimentación está compuesta de la
siguiente manera, a todo el sistema se alimenta por
el puerto mini USB de la placa Propeller Activity
Board. La alimentación de 5 V y masa (GND) tanto
del módulo sensor telémetro láser SF02 como el
LCD Serial Propeller se obtiene de los accesos
de alimentación de 5V y GND respectivamente
disponibles de la Propeller Activity Board.
Las lecturas del sensor después de ser procesada y
controlada por su propio módulo microcontrolador,
posee terminales de conexión agrupadas por
interfaz que nos ofrecen tres tipos de señal
(analógica, serial y digital) y los terminales
para seleccionar la alimentación adecuada, en
este sistema se opera con la señal analógica que
se obtiene a través del pin 7 del módulo sensor,
esta señal análoga necesita una conversión a
digital para lo cual se conecta a los zócalos A/D
(0,1,2,3) del Propeller Activity Board mismos que
se conectan a las entradas P18–P21 del sistema
microcontrolador Propelller, en este caso la señal
se introduce por el pin A/D 2.
El circuito de visualización y control del LCD
Serial Parallax emplea una línea del sistema
microcontrolador, en este caso se usa el P12 de los
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pines de acceso I/O. [ 6]
Los indicadores visibles se conectarán a los
pines de acceso I/O; para el led rojo se usa el P3,
led amarillo el P4 y led verde el P5, el circuito de
cada uno de los led tendrá una resistencia de 100
Ω, y se cierra el circuito a través de los pines de
acceso GND del Propeller Activity Board. Para el
indicador audible se utiliza el altavoz piezoeléctrico
del LCD Seria Parallax, mismo que se controla por
el mismo P12 utilizado para el control del LCD.
4. RESULTADOS
En las pruebas realizadas los resultados
obtenidos indican que el prototipo del sistema de
reconocimiento de objetos en carretera durante
la conducción, es conable dentro de su máximo
alcance especicado de 40 m con una variación de
± 0.3 m, aunque el sensor proporciona lecturas de
hasta 42 m; además se comprobó que el alcance
del sensor no es afectada por las condiciones
ambientales o la velocidad del vehículo, la única
condición es que exista una supercie donde el
haz láser pueda ser reejado, esto garantiza la
efectividad de un 90 % en el funcionamiento del
sistema. Es conable siempre y cuando el objeto
a detectar se encuentre dentro del haz lineal láser,
siendo esta una característica desfavorable de este
tipo de sensores[7 ].
Referente a los indicadores audible, visible y las
lecturas en la pantalla LCD, operan correctamente
de acuerdo a los parámetros de activación de la
tabla 1.
Complementariamente del funcionamiento del
sistema, se constató que la ubicación del sensor
a la altura del capó de 0,85 m es aceptable para
la detección de vehículos pesados e igualmente
vehículos pequeños con el chasis lo más cerca de
la calzada y peatones.
De acuerdo al análisis realizado que se obtuvo con
las pruebas realizadas, se demuestra que el sistema
cumple con los objetivos planteados [ 8] [9].
5. CONCLUSIONES
En el presente proyecto se ha desarrollado un
sistema de reconocimiento de objetos en carretera
durante la conducción, bajo condiciones adversas,
capaz de asistir al conductor informando y alertando
de la presencia de algún objeto (vehículo, persona,
etc.) frente al vehículo, y la distancia a la que se
encuentra.
Mediante pruebas realizadas al sistema en tres
tipos de condiciones ambientales: Libre de
factores externos, con condiciones normales y
bajo condiciones adversas.
Los resultados de las pruebas llevaron a la
conclusión que hay un margen de error de 30 cm,
logrando implementar de manera exitosa el sistema
en el vehículo siendo un asistente de conducción
conable bajo cualquier condición ambiental.
Este sistema puede producirse a gran escala en
el país contribuyendo innovación, tecnológica y
mejorando la seguridad de los conductores.
El sistema de reconocimiento de objetos actualmente
está en pleno desarrollo, puede unicar varios
sistemas ADAS, y con ello conseguir simplicar
el uso de todos ellos aprovechando sus distintos
dispositivos en conjunto. Los datos obtenidos
de los elementos sensores pueden aplicarse para
controlar sistemas como el ACC, Seguridad en
intersecciones, etc.
El sistema como tal puede ser de gran ayuda para
personas con capacidad visual reducida aportando
un medio de ayuda para la detección de objetos
que estén en la trayectoria del vehículo.
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REFERENCIAS
[1] ARMINGOL, María y DE LA ESCALERA,
Arturo. 2012.Visión por Computador para
Vehículos Inteligentes. Madrid : s.n., 2012.
[2]Autoescuela.tv, tu autoescuela en internet.
2014. http://www.autoescuela.tv/glosario-
190-ACC_Adaptive_Cruise_Control. [En
línea] 2014. [Citado el: 17 de 08 de 2014.]
[3]BOSCH. 2013. Sistemas de ayuda a la
conducción. Night Vision Plus. [En línea] 2013.
http://www.xn--bosch-tecnologadelautomvil-
roc1p.es/es/es/driving_comfort_8/driving_
comfort_systems_for_passenger_cars_9/
driver_assistance_systems_34/driver_
assistance_systems_5.html#.
[4]Calle, WO. 2011. Adquisición de
datos y procesamiento de señales.
[En línea] 2011. dspace.ups.edu.ec/
bitstream/123456789/73/11/Capitulo3.pdf.
[5]Collado, J. & Armingol, J. & De la escalera, A.
2012. Visión por Computador para Vehículos
Inteligentes. Madrid : s.n., 2012.
[6]Dr. Morales Mendoza, Luis Javier. 2013.
Procesamiento Digital de Señales.
Departamento de Maestría. [En línea]
2013. http://www.dicis.ugto.mx/profesores/
ljavier/documentos/Lec02%20-%20
Se%C3%B1ales%20%20en%20Tiempo%20
Discreto.pdf.
[7]FITSA. 2007. Descripción del Sistema de
Alerta de Cambio Involuntario de Carril y
evidencias cientícas de su ecacia. [En
línea] 2007. https://espacioseguro.com/
fundacionfitsa0/admin/_fitsa/archivos/
publicaciones/0000027/03-Cambio_carril.
pdf.
[8]Gonzales, Rafael y Woods, Richard. 2002.
Digital Image Processing. 2002.
[9]Meganeboy, Dani. 2014. Acionados a la
mecánica. Sensores en el automóvil. [En línea]
2014. http://www.acionadosalamecanica.
net/sensores1-ultrasonidos.htm.
[10]Motorpasión. 2014. Motorpasión. El nuevo
Volvo XC90 estrenará frenada autónoma
en las intersecciones y protección contra
salidas de vía. [En línea] 2014. http://www.
motorpasion.com/tecnologia/el-nuevo-volvo-
xc90-estrenara-frenada-autonoma-en-las-
intersecciones-y-proteccion-contra-salidas-
de-via.
[11]Ortega, Camila. 2014. youngmarketing.
co. Tecnología V2V: comunicación entre
vehículos para prevenir accidentes. [En
línea] 2014. http://www.youngmarketing.
co/tecnologia-v2v-comunicacion-entre-
vehiculos/.
[12]Pasión, Motor. 2012. ¿Son ables los sistemas
de visión nocturna? [En línea] 2012. http://
www.motorpasion.com/seguridad/son-
ables-los-sistemas-de-vision-nocturna.
[13]Pepperl+Fuchs. 2014.TECHNOLOGY
GUIDE ULTRASONICS BY
PEPPERL+FUCHS. Germany : s.n., 2014.
262501.
[14]Platero, Carlos. 2011. Introducción
al Procesamiento digital de Señales.
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE
MADRID. [En línea] 2011. www.elai.upm.
es/webantigua/spain/Publicaciones/.../intro_
procsdig.pdf.
[15]RACC. 2011. SISTEMAS DE
RECONOCIMIENTO DE SEÑALES DE
TRÁFICO EN TURISMOS. [En línea] Agosto
de 2011. http://imagenes.w3.racc.es/uploads/
file/22207_Sistema_Reconocimiento_
Senyales.pdf.
[16]Trincado, Juan Luis, Torres Salcedo, Beatriz y
Pérez Alonso, Ana . 2011. Sistema de Visión
Estereoscópica para Navegación Autónoma
de vehículos no tripulados. 2011.
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BIOGRAFÍA.
1 Celin Padilla, Máster en
Ingeniería de Vehículos
Híbridos y Eléctricos, Diploma
Superior en Gestión del
aprendizaje universitario,
Ingeniero Automotriz. Docente
Tiempo Completo de la Carrera
de Ingeniería Automotriz de la Escuela Superior
Politécnica de Chimborazo.
2 Javier Villagrán, Magister en
Matemática Básica, Ingeniero
En Electrónica Y Computación,
Diploma Superior En Gestión
Educativa, Docente Tiempo
Completo de la Carrera de
Ingeniería Automotriz de la Escuela Superior
Politécnica de Chimborazo.
3 Segundo Cartuche, Ingeniero
Automotriz, de la Facultad de
Mecánica de la Escuela Superior
Politécnica de Chimborazo.
4 Stayn Silva, Ingeniero
Automotriz en la Escuela
Superior Politécnica de
Chimborazo.
Registro de publicación:
Fecha de recepción 16 de julio 2015
Fecha aceptación 29 noviembre 2015
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