Hispanopedia Wiki
En el transporte, la prevención de colisiones es el mantenimiento de sistemas y prácticas diseñados para evitar que los vehículos (como aeronaves, vehículos de motor, barcos, grúas y trenes) colisionen entre sí. Perciben el entorno con sensores y previenen las colisiones utilizando los datos recopilados por los sensores. La prevención de colisiones se utiliza en vehículos autónomos, aviación, trenes y transporte acuático. Algunos ejemplos de prevención de colisiones incluyen:
- Sistemas anticolisión aerotransportados para aeronaves
- Sistema de identificación automática para evitar colisiones en el transporte marítimo
- Prevención de colisiones (naves espaciales)
- Sistema de prevención de colisiones en automóviles [1]
- Control positivo de trenes
- Sistemas anticolisión para grúas torre
Para evitar colisiones es necesario conocer la posición de los objetos en su entorno y la ubicación del vehículo en relación con sus posiciones.
Tecnología
Muchos sistemas de prevención de colisiones necesitan dos [2] cosas:
- La posición de todos los demás vehículos
- La posición del vehículo en relación con otros vehículos.
El primer paso para evitar colisiones es la percepción, que puede utilizar sensores como el lidar , cámaras visuales , cámaras térmicas o infrarrojas o dispositivos de estado sólido. Se dividen según la parte del espectro electromagnético que utilizan. Hay dos tipos de sensores: pasivos y activos. Ejemplos de sensores activos son el lidar, el radar y el sonar . Ejemplos de sensores pasivos son las cámaras y los sensores térmicos. [3]
Sensores pasivos
Los sensores pasivos detectan la energía que emiten los objetos que los rodean. Se trata principalmente de cámaras visuales o infrarrojas. Las cámaras visuales funcionan con luz visible y las cámaras térmicas con luz infrarroja (longitud de onda de 700 nanómetros a 14 micrómetros ).
Cámaras visuales
Las cámaras se basan en la captura de imágenes de su entorno para extraer información útil. Las ventajas de utilizar cámaras son su menor tamaño, menor peso y flexibilidad. Sus desventajas son la falta de calidad de imagen y la sensibilidad a la iluminación y al clima. Dependen de sistemas de procesamiento de imágenes para detectar objetos.
Cámaras infrarrojas
Los sensores infrarrojos utilizan luz infrarroja para detectar objetos. Se utilizan principalmente en condiciones de poca luz y se pueden utilizar con cámaras visuales para superar el bajo rendimiento de las cámaras visuales en condiciones de poca luz. Tienen una resolución menor que las cámaras tradicionales. [3]
Sensores activos
Los sensores activos emiten radiación y leen la radiación reflejada. Un sensor activo tiene un transmisor y un receptor. Un transmisor emite una señal como una onda de luz, una señal eléctrica o una señal acústica; esta señal rebota en un objeto y el receptor del sensor lee la señal reflejada. Son rápidos, requieren menos potencia de procesamiento y se ven menos afectados por el clima.
Radar
Un sensor de detección y medición de distancia por radio (radar) transmite una señal de radio que rebota hacia el radar cuando encuentra un objeto. En función del tiempo que tarda la señal en rebotar, se calcula la distancia entre el objeto y el radar. Los sistemas de radar tienen buena resistencia a las condiciones meteorológicas.
Lidar
En un sensor de detección y medición de distancia por luz (LiDAR) , una parte emite pulsos láser sobre la superficie y la otra lee el reflejo para medir el tiempo que tarda cada pulso en rebotar para calcular la distancia. Como el LiDAR utiliza una longitud de onda corta, puede detectar objetos pequeños. Un LiDAR no puede detectar objetos transparentes como el vidrio transparente. Se puede utilizar otro sensor, como un sensor ultrasónico , para superar este problema.
Sonar
Los sensores ultrasónicos miden la distancia entre un elemento y el sensor enviando ondas sonoras y luego escuchando el reflejo de las ondas en el objeto. La frecuencia a la que se producen las ondas sonoras es más alta que la que pueden oír los humanos. La distancia se puede obtener mediante una fórmula:
donde d es la distancia, v es la velocidad de la onda y t es el tiempo de vuelo. [3]
Freno automático
Las advertencias se dan antes del frenado automático. Si el conductor ignora las advertencias, el freno autónomo o el freno automático aplicarán un frenado parcial o total. Puede estar activo a cualquier velocidad.
Monitoreo de puntos ciegos
Un sistema de vigilancia de puntos ciegos busca en los espacios cercanos al vehículo mediante radares o cámaras para detectar cualquier vehículo que pueda estar acercándose o escondiéndose en los puntos ciegos. El espejo retrovisor correspondiente mostrará un símbolo iluminado cuando se reconozca un vehículo de ese tipo.
Advertencia de tráfico cruzado trasero
La advertencia de tráfico cruzado avisa al conductor cuando se acerca tráfico por los lados cuando se da marcha atrás. La alerta generalmente consiste en un sonido (como un pitido auditivo) y una señal visual en el espejo exterior o en la pantalla del tablero para la cámara trasera.
Detección y frenado de peatones
Cuando un vehículo se cruza en su camino, el sistema de detección de peatones puede identificarlo. Algunos vehículos aplican automáticamente los frenos, ya sea total o parcialmente. Algunos sistemas también pueden detectar a los ciclistas.
Faros adaptativos
Los faros adaptativos girarán cuando el conductor gire el volante iluminando la carretera en las curvas.
Advertencia de cambio de carril (LDW)
El aviso de cambio de carril utiliza cámaras y varios sensores para detectar las líneas de carril y controlar la distancia entre el vehículo y dichas líneas . Si el vehículo abandona el carril sin señalizar, puede oírse un pitido. También puede utilizar sistemas físicos como la vibración del volante o del asiento. En versiones avanzadas, también puede aplicar frenos o girar el volante para mantener el vehículo dentro del carril. [4]
Clasificación
Por los métodos utilizados
Existen cuatro métodos que se utilizan para evitar colisiones:
- Métodos geométricos
- Métodos de campo de fuerza
- Métodos basados en optimización
- Métodos de detección y evitación
Métodos geométricos
Los enfoques geométricos analizan los atributos geométricos para garantizar que no se supere una distancia mínima definida entre vehículos.
Métodos de campo de fuerza
Los métodos de campo de fuerza, también llamados métodos de campo potencial, utilizan el concepto de un campo de fuerza repulsivo o atractivo para repeler a un agente de un obstáculo o atraerlo hacia un objetivo.
Métodos basados en optimización
Los métodos basados en optimización calculan una trayectoria que evita colisiones utilizando información geográfica.
Métodos de detección y evitación
Los métodos de detección y evitación detectan y evitan objetos individuales sin atributos de otros objetos. [3]
Por actividad
Dependiendo de cuándo se implementan, los sistemas de prevención de colisiones pueden clasificarse en sistemas pasivos y activos. [5]
Tipos pasivos
Los métodos de prevención de colisiones, como los cinturones de seguridad y los airbags, están diseñados principalmente para reducir las lesiones del conductor. Son tipos pasivos de prevención de colisiones. Esto incluye los sistemas de rescate que notifican a los centros de rescate de un accidente. [5]
Tipos activos
Con la incorporación de tecnologías de detección de cámaras y radares, los tipos activos de prevención de colisiones pueden ayudar o advertir al conductor o tomar el control en situaciones peligrosas. [5]
Usos
En la aviación
Los vehículos aéreos no tripulados utilizan sistemas de prevención de colisiones para operar de forma segura. [6] El TCAS es un sistema de prevención de colisiones que se utiliza ampliamente. [7] Es un último recurso universalmente aceptado destinado a reducir la posibilidad de colisiones. [8]
En la conducción autónoma
La prevención de colisiones también se utiliza en los coches autónomos . [1] El objetivo de un sistema de prevención de colisiones en vehículos es prevenir colisiones, principalmente causadas por negligencia o puntos ciegos , mediante el desarrollo de medidas de seguridad. [9]
En trenes
La protección automática de trenes , una función importante de un sistema de control de trenes, ayuda a prevenir colisiones al controlar la velocidad del tren. [10] Kavach es un sistema de prevención de colisiones utilizado en los ferrocarriles indios . [11]
En barcos y otros medios de transporte acuático
Los sistemas de identificación automática se utilizan para evitar colisiones en el transporte acuático. [12]
En naves espaciales y estaciones espaciales
La prevención de colisiones se ha utilizado de forma rutinaria en naves espaciales o estaciones espaciales (cuando es posible) para garantizar su seguridad. La Estación Espacial Internacional (ISS) ha realizado 14 maniobras entre 2008 y 2014 debido a la amenaza de colisión. [13]
Véase también
Referencias
- ^ ab Hu, Xinyuan; Ye, Naijia (22 de enero de 2024). "Diseño de un algoritmo de prevención activa de colisiones para vehículos sin conductor basado en visión artificial". 2023 IEEE 6th International Conference on Information Systems and Computer Aided Education (ICISCAE) : 1042–1047. doi :10.1109/ICISCAE59047.2023.10392527.
- ^ Mukunth, Vasudevan (12 de agosto de 2024). "Las tecnologías que evitan que los vehículos choquen entre sí | Explicación". The Hindu . ISSN 0971-751X . Consultado el 23 de agosto de 2024 .
- ^ abcd Yasin, Jawad N; Mohamed, Sherif AS; Haghbayan, Mohammad-Hashem; Heikkonen, Jukka; Tenhunen, Hannu; Plosila, Juha (4 de junio de 2020). "Vehículos aéreos no tripulados (UAV): aproximaciones y sistemas para evitar colisiones". IEEE . doi : 10.1109/ACCESS.2020.3000064 . ISSN 2169-3536 . Consultado el 24 de agosto de 2024 .
- ^ Linkov, Jon. "Los sistemas de prevención de colisiones están cambiando el aspecto de la seguridad del automóvil". Consumer Reports . Consultado el 4 de septiembre de 2024 .
- ^ abc Zhao, Zhiguo; Zhou, Liangjie; Zhu, Qiang; Luo, Yugong; Li, Keqiang (5 de octubre de 2017). "Una revisión de las tecnologías esenciales para los sistemas de asistencia para evitar colisiones". Avances en ingeniería mecánica . 9 (10): 168781401772524. doi : 10.1177/1687814017725246 . ISSN 1687-8140.
- ^ Tang, Jun; Lao, Songyang; Wan, Yu (1 de septiembre de 2021). "Revisión sistemática de enfoques para evitar colisiones en vehículos aéreos no tripulados". Revista de sistemas IEEE . 16 (3): 4356–4367. doi :10.1109/JSYST.2021.3101283. ISSN 1937-9234.
- ^ He, Donglin; Yang, Youzhi; Deng, Shengji; Zheng, Lei; Su, Zhuolin; Lin, Zi (15 de octubre de 2023). "Comparación de la lógica de prevención de colisiones entre ACAS X y TCAS II en vuelos de aviación general". 2023 IEEE 5th International Conference on Civil Aviation Safety and Information Technology (ICCASIT) : 568–573. doi :10.1109/ICCASIT58768.2023.10351533.
- ^ Sun, Jiayi; Tang, Jun; Lao, Songyang (2017). "Prevención de colisiones para vehículos aéreos no tripulados cooperativos con un algoritmo de campo de potencial artificial optimizado". IEEE Access . 5 : 18382–18390. doi : 10.1109/ACCESS.2017.2746752 . ISSN 2169-3536.
- ^ Rammohan, A.; Chavhan, Suresh; Chidambaram, Ramesh Kumar; Manisaran, N.; Kumar, KV Pavan (2022), Hassanien, Aboul Ella; Gupta, Deepak; Khanna, Ashish; Slowik, Adam (eds.), "Sistema de prevención de colisiones automotrices: una revisión", Realidad virtual y aumentada para la industria automotriz: visión y aplicaciones de innovación , Cham: Springer International Publishing, págs. 1–19, doi :10.1007/978-3-030-94102-4_1, ISBN 978-3-030-94102-4, consultado el 18 de agosto de 2024
- ^ Oh, Sehchan; Yoon, Yongki; Kim, Yongkyu (21 de junio de 2012). "Simulación automática de protección de trenes para sistemas de control de trenes basados en radio". IEEE . doi :10.1109/ICISA.2012.6220965. ISBN 978-1-4673-1401-5. ISSN 2162-9048.
- ^ "Explicación: Kavach, la tecnología india que puede evitar que dos trenes colisionen". The Indian Express . 2022-03-04 . Consultado el 2024-08-21 .
- ^ Chen, Dejun; Dai, Chu; Wan, Xuechao; Mou, Junmin (3 de septiembre de 2015). "Una investigación sobre un sistema integrado basado en AIS para evitar colisiones de barcos". IEEE . Wuhan, China. doi :10.1109/ICTIS.2015.7232141. ISBN 978-1-4799-8694-1. Recuperado el 21 de agosto de 2024 .
- ^ Rongzhi, Zhang; Kaizhong, Yang (3 de marzo de 2020). Tecnología para evitar colisiones de naves espaciales. Academic Press. pág. 6. ISBN 978-0-12-818241-3.
