BR112012020504A2

BR112012020504A2 - sistema e método de estimativa do estilo de direção de um veículo com motor.

Info

Publication number: BR112012020504A2
Application number: BR112012020504-8A
Authority: BR
Inventors: Sergio Matteo Savaresi; Vincenzo Manzoni; Andrea Corti
Original assignee: Teleparking S.R.L.
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2020-08-25
Also published as: BR112012020504B1; ES2475720T3; US20120316767A1; CA2787456A1; EP2536611A1; US8958975B2; CA2787456C; WO2011101713A1; IT1398073B1; EP2536611B1; RU2012140025A; ITMI20100261A1; RU2549598C2

Abstract

SISTEMA E MÉTODO DE ESTIMATIVA DE ESTILO DE DIREÇÃO DE UM VEÍCULO COM MOTOR. A presente invenção refere-se a um sistema de estimativa do estilo de direção de um veículo com motor (100) compreendendo um aparelho de medição (1) de um sinal cinemática representativo da tendência de quantidade de movimento de um veículo com motor (v(t). O sistema é caracterizado pelo fato de que ele ainda compreende um módulo de filtragem passa-baixo do sinal cinemático (8) configurado para fornecer um sinal filtrado de referência correspondente, associado à tendência de referência da dita quantidade (V~ f~(t). De maneira adicional, o sistema compreende um sinal cinemático e o módulo de processamento do sinal filtrado de referência (2), configurados para fornecer uma indicação do estilo de direção dependendo da comparação entre a tendência de movimento do veículo com motor e a tendência de referência.

Description

É Att atstaAA Aa DAN this bSNINMANBRN A nitininttasAHRSH8RHRARSSRSSDISRSNS NASSAU MAMMA. 1/19 Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E . MÉTODO DE ESTIMATIVA DO ESTILO DE DIREÇÃO DE UM VEÍCULO COM MOTOR". " CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se às técnicas de estimativa do estilo de direção, adotadas por um motorista de um veículo com motor.

TÉCNICA CONHECIDA Várias estimativas do estilo de direção são dos motoristas de ve- ículos com motor, para serem implantadas com referência à estimativa de consumo de combustível, à segurança do comportamento do motorista ou is de modo a geralmente avaliar suas habilidades de acionamento. De acordo ai com algumas técnicas, a estimativa também é feita de modo a avançar com . um controle automático de alguns aspectos da direção do veículo com mo- tor. O pedido de patente EP-A-1780090 descreve um método para a definição do estilo de direção de um motorista de um veículo com motor, o qual fornece o monitoramento de várias características dentre as quais: o número de ativações da buzina, a variação de velocidade, a variação da po- sição do pedal, a velocidade angular determinada pelos movimentos do vo- lante. A estimativa é então,baseada no cálculo de diferenças entre essas características monitoradas e os valores limite predeterminados.

O pedido de patente EP-A-0777071 descreve um método de controle da transmissão automática de um veículo em função do estilo de direção do motorista com base, infer alia, nas seguintes informações: abertu- —rada válvula de combustível, velocidade do veículo, velocidade angular do motor.

O pedido de patente EP-A-1498297 descreve um método de estimativa do consumo de combustível o qual serve para monitorar nume- rosas características dentre as quais estão: um sinal de velocidade de ro- tação do volante, um sinal de velocidade de rotação do eixo geométrico do motor, um sinal de temperatura refrigerante, um sinal da temperatura do combustível.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO U O depositante observou que as técnicas tradicionais para a es- timativa do estilo de direção são complexas e dispendiosas demais do ponto , de vista da computação, e as mesmas adotam critérios de classificação do estilodo motorista com base em padrões predefinidos os quais frequente- mente parecem irreais.

O objetivo da presente invenção é propor técnicas de estimativa do estilo de direção do veículo com motor que combinem uma complexidade não tão grande e que ao mesmo tempo levem a uma definição do estilo guia que é gerado de modo suficientemente realístico e confiável. E O objetivo da presente invenção é alcançado por um sistema de al estimativa do estilo de direção como definido de acordo com a reivindicação ' 1. Modalidades preferidas são definidas pelas reivindicações dependentes 2 a 11. O assunto da invenção também é um método de estimativa do estilo dedireção como definido na reivindicação 12. i

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS As características e as vantagens adicionais da invenção resul- tam da seguinte descrição de uma modalidade preferida e de suas varia- ções, fornecidas de um modo exemplar com referência aos desenhos em anexo,nos quais: A figura 1 mostra de maneira esquemática um exemplo de um sistema de estimativa com estilo de direção do motorista de um veículo com motor; A figura 2 mostra um fluxograma que se refere a um método de estimativa do estilo de direção para veículo com motor, o qual pode ser im- plantado por meio do método de estimativa descrito com referência à figura 1 A figura 3 mostra uma curva referente a um sinal de velocidade medida e uma curva referente a um sinal obtido através da filtragem passa- — baixoda velocidade medida; A figura 4 mostra uma curva referente a uma estimativa da ener- gia utilizada pelo veículo com motor e uma curva referente à energia de refe-

masi nsaoumndntlustdeanmeialeoisdtMtadaamSta tmn ansansmmenaiidieaAAMAhAAAA it AnndntdetimiérhataisAbtAsAbesaddaata A ta aa AAA, 3/19 rência; " A figura 5 mostra um diagrama básico de um circuito de pré- tratamento dos sinais de velocidade e aceleração de acordo com a particular P modalidade; A figura 6 mostra um diagrama de estado que se refere a um exemplo de um método de revelação automática dos instantes de parada e arranco do veículo com motor; A figura 7 mostra um fluxograma que se refere- a outro método de estimativa do estilo de direção para veículo com motor o qual pode ser implantado por meio do sistema de estimativa descrito com referência à figu- E ra; E A figuras 8a, 8b e 8c mostram curvas referente a várias caracte- E rísticas cinemáticas associadas ao movimento do veículo; A figura 8d mostra amostras de aceleração e valores de arran- cada referentes ao veículo com motor, representado sobre um sistema de referência em plano cartesiano; A figura 9 mostra um exemplo de uma visualização de tela em um smartphone sobre os resultados dos métodos de estimativa menciona- dos anteriormente.

“DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES DA INVENÇÃO A figura 1 mostra um exemplo de um sistema de estimativa com estilo de direção 100 do motorista de um veículo com motor. Em particular, o sistema de estimativa 100 compreende um aparelho de medição 1 e um sis- tema de computador 2 capazes de comunicar, por exemplo, através de um dispositivo de porta de comunicação 3 (GTW). Por exemplo, o sistema de estimativa 100 também é munido de um dispositivo de apresentação ou re- portagem 4 dos resultados de uma estimativa realizada.

O aparelho de medição 1 está de maneira preferida,montado sobre o veículo com motor e permite o suprimento de sinais elétricos, de maneira particular sinais digitais, representativos das características cinemá- ticas associadas ao movimento do próprio veículo. Os sinais digitais emitidos pelo aparelho de medição 1 podem ser um sinal sobre a velocidade do vei-

- snlntrsiaimsemálitummamiattavuatidaishMAMIMMARMNARARAMCUA AR R 4a 0nmAn Rea tnidAhób0NMAA ARMA Ardrdra sata AAA Ata aa 4/19 culo com motor e, por exemplo, também um sinal de aceleração do próprio E veículo com motor. De maneira alternativa, o aparelho de medição 1 pode fornecer o sinal elétrico de uma forma análoga, a qual pode ser convertida . em sinal digital de modo a permitir, por exemplo, elaborações numéricas fei- tas através do software. A conversão digital também pode ser feita, por e- xemplo, pelo dispositivo de porta de comunicação 3.

De acordo com uma modalidade específica, o aparelho de medi- ção 1 pode compreender um transdutor de velocidade e um transdutor de aceleração do veículo com motor. Para este fim,o aparelho para a aquisição dossinais1 é, por exemplo, munido de um sistema de medição de inércia 5 ia: (IMU), conhecido por si só (conhecido no campo pelo nome de "plataforma E inercial”), o qual compreende um computador e sensores de movimento ca- : pazes de fornecer o sinal de velocidade e o sinal de aceleração do veículo com motor (em direção, sentido e amplitude) e de maneira opcional, até mesmo outros sinais que descrevem o movimento do veículo com motor.

De maneira adicional, o aparelho de medição 1 também pode está vantajosamente munido de um dispositivo de posicionamento 6 (GPS) como um receptor que atua em um sistema posicionamento por satélite tal como, por exemplo, o sistema de GPS (Sistema de Posicionamento Global).

O receptor de GPS6 é capaz de fornecer em adição à posição do veículo com motor também um sinal correspondente de velocidade.

Com referência ao aparelho de computação 2 ou seja, de acordo com uma modalidade, uma unidade de elaboração de dados ou um compu- tador (munido de memórias, unidades de processamento e interfaces com o —mundo externo) capazes de receber os sinais oriundos do aparelho de medi- ção 1 e de realizar as operações de computação e elaboração de modo a estimar o estilo de direção do veículo com motor adotado por um motorista particular.

Em particular, a unidade de processamento de dados 2 também compreende uma memória dos dados calculados 7 (MEM) e uma pluralidade de módulos, de maneira preferida um módulo do tipo software e uma filtra- gem passa-baixo 8 (LPF), um primeiro módulo de estimativa 9 (EST1-MOD)

AA aaa 5/19 e um módulo de cálculo 10 (CLC-MOD). Conforme será posteriormente ex- h plicado, o primeiro módulo de estimativa 9 é capaz de estimar o estilo de direção com base na energia usada ou consumida pelo veículo com motor. . De acordo com outra modalidade, a unidade de processamento de dados 1 também está munida de um segundo módulo de estimativa 11 (EST2-MOD) configurado para executar uma estimativa do estilo guia com base na segu- rança dos passageiros do veículo com motor.

A unidade de processamento de dados 2 pode ser montada so- bre o painel do veículo com motor ou ela pode ser remota e a partir disso residir, por exemplo, em uma estação de monitoramento. Quando montada É sobre o veículo com motor,a unidade de processamento de dados 2 pode - ficar conectada ao aparelho de medição 1 através de cabes ou através do . Á dispositivo de porta de comunicação 3, o que garante uma conexão com baixa faixa de rádio frequência (como, por exemplo, a conexão com base no protocolo Bluetooth) com a unidade de processamento de dados 2 e com o sistema de medição de inércia 5 e o receptor de GPS 6.

De maneira vantajosa, a unidade de processamento de dados 2 pode estar munida de um dispositivo de transmissão via celular capaz de se comunicar por meio de um sistema de telefonia móvel com uma estação de monitoramento. De maneira alternativa, se a unidade de processamento de dados 2 estiver disposta na estação de monitoramento, tal disposítivo de transmissão via celular permite a comunicação com outro dispositivo ade- quado de transmissão via celular disposto sobre o painel do veículo com mo- tor. De maneira vantajosa, o dispositivo de processamento 2 pode ser um smartphone.

O dispositivo de reportagem 4 pode residir de maneira preferida sobre o painel do veículo com motor e neste caso, ele coincide vantajosa- mente com a unidade de processamento 2. O dispositivo de reportagem 4 também pode residir na estação de monitoramento ou ele pode reside sobre —oveículocom motor e ser um dispositivo separado do dispositivo de proces- samento 2. Em qualquer caso, o dispositivo de reportagem 4 compreende de maneira preferida uma tela capaz de visualizar as informações que permitem

M30MMNSNRSNRISMMUAMR MSM ALL00MMASASININSARNIAtAL A Atnnóttt Rimini sd ans div ln tnnitimmcadiidaida Ada ta rt alan aaa delas tatita. 6/19 ao motorista saber o resultado da estimativa do seu próprio estilo de direção. E. A figura 2 mostra um fluxograma 200 que se refere a um método de estima- tiva do estilo de direção do veículo com motor, o qual pode ser por exemplo, . implantado por meio do sistema de estimativa descrito com referência à figu- raí.

Após uma fase de arranco simbólico, o método fornece uma fase de medição 201, na qual o sistema de medição de inércia 5 fornece um sinal elétrico e digital representativo do desenvolvimento das características ci- nemáticas associadas ao movimento do veículo com motor, tal como, por exemplo,a amplitude da velocidade v(t) assumida pelo veículo com motor ao ls longo de uma trajetória de medição. O sinal de velocidade v(t) também pode . ser fornecido de maneira alternativa pelo receptor de GPS 6. Um possível ; E critério de definição e o cálculo automático da duração da trajetória de medi- ção considerados para a estimativa,serão descritos aqui mais adiante. O sinal elétrico e digital da velocidade v(t) é disponibilizado para a unidade de processamento de dados 2, por meio do dispositivo de porta de comunicação 3. A figura 3 mostra uma curva v(t) que corresponde a um de- senvolvimento específico da velocidade, medido de maneira experimental. A curva v(t) da figura 3 possui extensões que correspondem às súbitas varia- ções de velocidade. Os valores digitais que correspondem ao sinal de velo- cidade v(t) são armazenados na memória 7.

Em uma fase de filtragem 202, a unidade de processamento 2 processa os valores digitais associados ao sinal de velocidade v(t) por meio da execução de uma filtragem digital do tipo passa-baixo, provendo desse —modoum sinal digital filtrado.

O sinal digital filtrado corresponde a uma velocidade filtrada vr(t), mostrada como um exemplo na figura 3 e indicativa do desenvolvimento de referência para a velocidade. A curva da velocidade filtrada vF(t) na figura 3 não possui as variações súbitas e pré-enviadas na curva v(t). Considera-se que a fase de filtragem elimina essas variações súbitas do sinal de velocida- de, as quais são causadas por um modo imprudente de dirigir e que, portan- to, permite obter um sinal significativo de referência. Por exemplo, essas va-

Metal Anthta iam stnidvNABARMAMAAtL du 04 22040 20ci% 0a iabAaASSAADA AAA aia AlaANAA. 7/19 riações súbitas poderiam ocorrer em função do fato de que o motorista não : percebeu imediatamente que a luz do semáforo está amarela e de repente desacelerou. . Com referência à filtragem passa-baixo, a mesma pode ser rea- —lizada através do módulo de filtragem 8 da figura 1 por meio de conhecidas técnicas de filtragem digital que empregam, por exemplo, um filtro FIR (Res- posta de Pulso Finito), ou de maneira preferida, um filtro IIR (Resposta de Pulso Infinito), por exemplo, do tipo Butterworth e de uma ordem adequada.

De maneira alternativa, também é possível tornar a filtragem no sinal de ve- locidade análoga, se disponível, por meio de um filtro passa-baixo análogo. ie.

Com referência ao caso particular sobre a estimativa do estilo de & direção de motoristas de ônibus, percebeu-se de maneira experimental que : Ã os valores preferidos para uma frequência de corte fc. associados à filtragem passa-baixo estão, por exemplo, compreendidos entre 0,04 Hz e 0,06 Hz, no caso de um filtro IIR do tipo Butterworth da segunda ordem.

Um valor parti- cularmente preferido da frequência de corte f. igual 0,05 Hz foi obtido de maneira experimental analisando-se o comportamento de vários motoristas de ônibus, pela mesma distância e considerando-se um filtro Butterworth da segunda ordem.

O valor particular de 0,05 Hz foi obtido observando-se o espectro de frequência de todo o teste de estacionamento e escolhendo-se o valor atingido pela maioria de motoristas prudentes.

Com base em uma comparação entre o sinal de velocidade v(t) e o sinal filtrado ve(t) é possível fornecer uma indicação do estilo de direção do veículo com motor.

Em particular, essa comparação e a indicação rela- —cionada do estilo de direção estão baseadas em um cálculo da energia usa- da pelo veículo com motor na trajetória de medição.

De modo mais aprofundado, em uma primeira fase de cálculo 203 um cálculo é feito de uma estimativa sobre a energia E1(t) usada pelo veículo com motor na trajetória de medição, usando-se o sinal de velocidade — v(t (de maneira preferida, em uma forma digital) e em uma modelo matemá- tico do veículo com motor.

O cálculo de a energia E1 pode ser feito pelo mó- dulo de cálculo 10 da figura 1. Com referência ao modelo matemático a ser

— Detail dantas dad tintainmcintinaintitiaihdatitatda 8/19 usado, vamos considerar que a força longitudinal Fmotor fornecida pelo motor ES do veículo com motor poderia ser, por exemplo, expressa como: Fmoto(t) = Ma(t) + 1/2 pSCt? q) ' na qual: e Mé a massa do veículo com motor; e a(t) é a aceleração longitudinal do veículo com motor; ep é a densidade de ar que depende das condições de pressão, altitude e temperatura; e S é a superfície frontal do veículo com motor; - 10 .C, é o coeficiente aerodinâmico descritivo do formato do veícu- . Í lo com motor; Fe «o termo M a(t) representa a força de inércia do veículo com mo- - tor; eo termo 1/2p0SCxu(t) representa a força aerodinâmica.

Na fórmula (1), os termos que se referem à força de travagem e à força associada à inclinação da área coberta pela trajetória do veículo com motor não são indicados, visto que eles não considerados nos testes reali- zados.

Não obstante, o termo que se refere à força de travagem poderia ser vantajosamente considerado no caso de um veículo com motor elétrico, para oquala energia associada a tal termo é pelo menos parcialmente recuperá- vel.

A potência Protor Suprida pelo motor é dada como: Prsne(0) = Ma(Ov(0) + PSCHOLVO &) O primeiro termo da fórmula (2) é a potência de inércia, enquan- too segundo termo is a potência aerodinâmica.

Nos seguintes testes reali- zados sobre as distâncias cobertas pelo ônibus, observou-se que a potência de inércia é aproximadamente dez vezes maior do que a aerodinâmica, quando uma baixa velocidade tiver sido adotada.

A energia estimada E1(t) é fornecida pelo integral de tempo da potência, na faixa de medição 0-t1:

| anti atdameaseetatMtmMniatatmabaaVÁMAANAUISINAUAAAA nica en tmhddaAAAti0 Ghana ntAntaAriatta teses AAA AAA anita. 9/19

A E16) = [Prec d G o Na primeira fase de cálculo 203, o módulo de cálculo 10, com ' base nas fórmulas (2) e (3), realiza um processamento numérico dos dados digitais disponíveis e estima a energia E1 utilizada pelo motor do veículo com motor. Em particular,para os fins deste cálculo em adição ao sinal de velocidade v(t) obtido através de medição, um sinal de aceleração também é usado, representativo da aceleração a(t), a qual pode ser suprida pelo sis- tema de medição de inércia 5 ou pode ser obtida por uma operação de um tempo derivativo do sinal de velocidade v(t), por sua vez medido pelo siste- fa 10 made medição de inércia 5 ou suprida pelo receptor do GPS 6. ". A figura 4 mostra um exemplo do curso de tempo da energia es- : í timada E1(t) associada ao curso da energia medida v(t). De acordo com este exemplo, à energia estimada E1(t) um consumo corresponde igualmente a 0,428 KWh.

Em uma segunda etapa de cálculo 204, o módulo de cálculo 10 realiza uma estimativa da energia de referência E2(t) que representa a ener- gia que o motor do veículo com motor teria utilizado no caso onde a condu- ção do veículo com motor teria ocorrido de acordo com um padrão de refe- rência associado ao sinal filtrado de velocidade vr(t). Para este cálculo, o módulo de cálculo 10 utiliza, por exemplo, as seguintes fórmulas: Buene() = Ma, (Ov, (0 + pSCY(Ov lo O) a E2(t= [BogneO 6) o Em tais fórmulas (4) e (5), em adição aos parâmetros ainda defi- nidos, o sinal filtrado de velocidade vr(t) e o seu derivativo ar(t) aparecem. A figura 4 mostra um exemplo do curso de tempo da energia de referência E2(t) associado ao curso de velocidade de referência vr(t) obtido pela filtra- gem do sinal de velocidade medida v(!). De acordo com este exemplo, à e- nergia de referência E2(t) um consumo de 0,358 KWh corresponde.

Em uma etapa de comparação 205, o primeiro módulo de esti-

/- intmmntisiniammaivinsalbunanntiasams Ai 06A40.000NbMMIRASmMatranrnnaaad ANNA Aa AsssAanMAsA arena analas. 10/19 mativa 9 compara o valor da energia associada ao curso medido com o valor : da energia de referência e em função de sua diferença, fornece uma indica- ção referente ao estilo de direção adotado pelo motorista.

Essa indicação E pode ser suprida de diferentes formas.

De acordo com um exemplo, um mó- —dulode estimativa calcula e disponibiliza uma primeira indicação IND1 que representa em porcentagem, a diferença entre a energia estimada E1 con- sumida em toda a trajetória de medição e a referência E2 para a mesma tra- jetória: IND1 = (E1(t1)-E2(t1)/E2(t1) 100. A unidade de processamento 2 pode disponibilizas essa primeira - indicação IND1 para o dispositivo de reportagem 4 de modo que ela possa Ee estar visível também para o motorista.

O método 200 termina com uma eta- si pa simbólica de FIM.

Voltando para a etapa de medição 201, deve ser observado que parao propósito da precisão na estimativa da energia utilizada, é vantajoso prover um aparelho de medição 1 capaz de fornecer um sinal de velocidade v(t) que tenha um rico conteúdo de informações, ou seja, que tenha uma banda pelo menos igual à dinâmica das características do veículo com mo- tor.

É possível que o sistema de medição de inércia 5 esteja apenas munido de um acelerômetro para a medição da aceleração longitudinal, enquanto para a medição da velocidade apenas o receptor de GPS 6 está disponível.

Ainda com referência aos testes realizados aos ônibus para o transporte de passageiro, a Depositante observou que o sinal que represen- ta a velocidade suprida pelo receptor 6, possui um conteúdo de informações de boa qualidade em baixas frequências e uma qualidade modesta em altas frequências, ou seja, ele é o espectro do sinal de velocidade parece ser rico em conteúdo de informações até aproximadamente 0,05 Hz.

Ao invés disso, o sinal de aceleração suprido por um acelerômetro do sistema de medição de inércia 5 parece ser preciso em altas frequências, sendo de menor quali- dade em baixas frequências, ou seja, o seu espectro é rico em conteúdo de informações acima de aproximadamente 0,05 Hz.

Deve ser entendido que, por exemplo, o acelerômetro do sistema de inércia 5 é tipicamente criado

OO O aa 11/19 com uma tecnologia MEMS (Micro Sistemas Eletro Mecânicos). : Neste caso, o método da separação de frequência é aplicável de modo a construir um sinal de velocidade o qual leva em consideração o con- f teúdo de informações supridas tanto pelo receptor do GPS quanto pelo ace- lerômetro de inércia. Um diagrama básico de um circuito de pré-tratamento 300 é mostrado na figura 5 por meio de blocos funcionais. De qualquer ma- neira, este método pode ser realizado por um software, por exemplo, na uni- dade de processamento 2 e por meio de um módulo opcional de separação de frequência 12 (FRSP-MOD).

O circuito de pré-tratamento 300 compreende uma primeira rami- á. ficação de processamento 301 do sinal de velocidade vces(t) suprido pelo E receptor do GPS 6 e uma segunda ramificação de processamento 302 do B sinal de aceleração amvs(t) suprido pelo acelerômetro de inércia 5, uma pri- meira junção 303 e uma segunda junção 304.

A primeira ramificação 301 está munida de uma entrada para o sinal de velocidade vees(t) suprido pelo receptor do GPS 5 conectado ao primeiro filtro passa-baixo LPF1 capaz de eliminar os componentes de ruído em alta frequência. O primeiro filtro passa-baixo LPF1 é, por exemplo, um filtro IIR o tipo Butterworth, da quarta ordem que possui, em particular, uma frequência de corte de cerca de 0,4 Hz.

O sinal v'ces(t) que sai do primeiro filtro passa-baixo LPF1 é su- prido a um primeiro filtro passa-alto HPF1 o qual remove as suas altas fre- quências por meio da devolução do sinal de alta frequência vu(t). O sinal de alta frequência vu(t) é suprido a uma entrada de subtração da primeira jun- ção303,paraa qual o mesmo sinal V'ers(t) que sai do primeiro filtro passa- baixo LPF1 também é suprido. Na saída da primeira junção 303 um sinal de velocidade com frequência v,(t) está presente, o qual é suprido a um termi- nal adicionador da segunda junção 304.

A segunda ramificação 302 está munida de um terminal de en- trada para o sinal de aceleração avs(t) suprido pelo acelerômetro de inércia 5 e conectada a um segundo filtro passa-baixo LPF2 (por exemplo, o mesmo que o primeiro filtro LPF1) para a remoção do ruído de alta frequência, o

AO Aee 12/19 qual devolve um sinal de aceleração pré-filtrado apreF(t). O sinal de acelera- " ção pré-filtrado apreF(t) é então amostrado por um bloqueio de amostra DS de modo que tenha na sua forma digital a mesmas frequência de amostra- ' gem do sinal de velocidade Vvers(t).

Um sinal de aceleração de amostra a'vs(t), que sai do bloqueio block DS é então suprido to um segundo filtro passa-alto HPF2 o qual retor- na a alta frequência sinal de aceleração au(t). Essa alta frequência sinal de aceleração au(t) é então integrada por um integrador INT o qual fornece en- tão um sinal de velocidade com alta frequência vanvum(t) o qual é somado a partirda segunda junção 304 até o sinal de velocidade com baixa frequência v(t) gerando desse modo o sinal de velocidade Tv'(t) obtido através da téc- E nica de separação de frequência descrita anteriormente, a qual pode ser uti- : É lizada pelo método de estimativa 200 da figura 2.

Deve ser observado que o sinal de velocidade com baixa fre- —quência v.(t) aplicado à segunda junção 30 também poderia ser obtido atra- vés de outro filtro passa-baixo do sinal v'ces(t), no entanto, o diagrama bási- co mostrado na figura 5 permite utilizar um segundo filtro passa-alto HPF2 idêntico ao primeiro filtro passa-alto HPF1 e sendo assim, esta escolha re- duz a complexidade do algoritmo numérico que implanta o diagrama da figu- rao5.

Então, de maneira vantajosa, os primeiro e segundo filtros pas- sa-alto HPF1 e HPF2 possuem a mesma ordem e a mesma frequência de corte as quais, por exemplo, podem ser fixadas e escolhidas com base nos testes experimentais ou podem ser determinadas escolhendo-se o valor da frequência que minimiza a diferença entre uma primeira distância d1 coberta pelo veículo com motor e determinada com base nas coordenadas de latitu- de e longitude fornecidas pelo receptor do GPS 6 e uma segunda distância d2 obtida como um integral de velocidade vees(t). Um valor possível para a frequência de corte dos filtros passa-alto HPF1 e HPF?2 está compreendido entre0,06e 0,08 Hz, de maneira preferida é 0,07 Hz. Os primeiro e segundo filtros passa-alto HPF1 e HPF2 são criados através de um filtro Butterworth da segunda ordem.

[ mnamstoitam 00 rtnttatinaaitttdaMNMANAANANida sia litv)iN06ARA4AARMAASAtASNASSSEPSMSrNAADrAAAA road Ate sasi AAA Mister in in 13/19 Em relação aos tempos de apresentação ao motorista ou a E qualquer outro observador da estimativa do estilo de direção, vários critérios podem ser adotados. Por exemplo, é possível fornecer o resultado da esti- E mativa ao fim de uma predeterminada distância coberta pelo veículo com motor ou periodicamente, ou seja, na expiração de um período predetermi- nado. De acordo com um modo preferido, o resultado da estimativa é forne- cido em cada do veículo com motor. Considera-se que, com base nas avaliações experimentais, a escolha de realizar os cálculos para a estimativa da direção considerando-se osinalde velocidade adquirido entre um arranco e uma parada, permite fa- x zer referência a uma velocidade média do veículo com motor o que é correto F tornando,desse modo, a estimativa particularmente confiável. : i De maneira adicional, escolha de fornecer o resultado para o motorista depois da parada permite ao mesmo motorista uma visão rápida daprimeira indicação IND1 que representa o seu próprio estilo de direção.

Um exemplo de um critério de determinação automática do ar- ranco e da parada do veículo com motor é, portanto, a determinação de um tempo de arranco da aquisição dos resultados da velocidade e aceleração medida de um tempo final, no qual o resultado da estimativa a ser fornecido aomotorista,será descrito a seguir.

A determinação automática de uma parada feita com base no si- nal de velocidade fornecido pelo receptor do GPS 6 pode ter uma dificuldade em função do fato de que as informações fornecidas por tal receptor possu- em uma qualidade altamente dependente da cobertura de satélite específico.

Referência é feita ao diagrama de estado 400 da figura 6, o qual define um estado de espera para o arranco S1 e um estado de espera para a parada S2. Tal diagrama descreve um algoritmo o qual pode ser implanta- do através de um software, no módulo de cálculo 10 da unidade de proces- samento 2 ou por meio de uma máquina de estado criada através de uma lógica. De acordo com tal algoritmo, existe uma pessoa no estado de espera para o arranco (ciclo 401) até que não ocorra que para os três tempos sub- sequentes de medição, a velocidade do veículo com motor seja maior do

[e nup0mA tas AtNMS RSA AVISA inicSBARMAdNNdRi ht 000 ORA Att AAorrsAA A AAAAotADrdAAA AAA aaa. 14/19 que um valor limite igual, por exemplo, a 0,3 m/s.

Em maiores detalhes, uma BR pessoa faz a transição 402 em direção ao estado de espera para a parada S2 quando: ' «o valor medido da velocidade no tempo i-th, v(i), é maior do que O03mse «o valor medido da velocidade no tempo (i+1)-th, v(i+1), é maior do que 0,3 m/s; e «o valor medido da velocidade no tempo (i+2)-th, v(i+2), é maior do que 0,3 m/s.

O tempo i-th é considerado como um tempo de arranco.

Uma ” pessoa permanece então no estado de espera para a parada S2 (ciclo 403) . até que não ocorra que a velocidade medida nos três tempos subsequentes E ; seja menor ou igual ao valor limite 0,3 m/s.

Então a pessoa volta (transição 404) para o tempo de espera para o arranco S1 quando as seguintes condi- ções ocorrem: Í eo valor medido da velocidade no tempo i-th, v(i2), é menor ou igual a 0,3 m/s; e «o valor medido da velocidade no tempo (i+1)-th, v(i+1), é menor ou igual a 0,3 m/s; e eo valor medido da velocidade no tempo (i+2)-th, v(i+2), é menor ou igual a 0,3 m/s.

O tempo i-th é considerado como um tempo de parada.

Depois da transição 404, o valor de estimativa obtida é fornecido ao dispositivo de reportagem 4 da figura 1 A seguir um exemplo é descrito sobre um estilo adicional de mé- todo de estimativa de direção, o qual pode ser usado em adição ao método de estimativa 200, ilustrado com referência à figura 2, ou tal método adicio- nal pode ser independente do método de estimativa 200. Esse estilo de mé- todo adicional de estimativa de direção pode ser usado, por exemplo, de modo a avaliar como o comportamento ou o motorista é mais ou menos se- guro principalmente em relação aos passageiros transportados.

Referência será feita agora à figura 7, a qual mostra um fluxo-

mtas aieinttimesMtNA Sb ISSêMAi AMON a40UAL 2 AAA oa ni nntaDMmNhdóNMidiA Ata AAAAAdAAAAA Aa fatia Lanto. 15/19 grama 500 do dito estilo de método adicional de estimativa de direção.

Em E uma primeira fase 501, um sinal de aceleração Ares(t) do veículo com motor é adquirido, o qual representa a amplitude de uma aceleração resultante que " corresponde à soma de vetor da aceleração longitudinal ao longo de(t) e da aceleração lateral at). Em particular, o sinal resultante da aceleração ares(t) pode ser obtido por meio da implantação, por exemplo, no módulo de cálculo 10, de um software algoritmo que corresponde à seguinte fórmula: a. =| al= fatia + At G) , Com relação à determinação do sinal de aceleração longitudi- É 10 nal ao longo de(t), o mesmo pode ser obtido diretamente a partir do sistema oC. de medição de inércia 5, se disponível, ou ele pode ser determinado por meio da derivação do sinal de velocidade v(t) do veículo com motor.

O sinal | que representa a aceleração lateral ara:(t) pode ser fornecido pelo sistema de medição de inércia 5 ou ele pode ser obtido através da seguinte fórmula, a qual pode ser, por exemplo, implantada através de um software através do módulo de cálculo 10: a, (O) = O() vt) (64) na qual w(t) é a rotação angular ou a taxa de guinada do veículo com motor, fornecida por um sensor adequado do sistema de medição de inércia 5 e v(t) é a ainda definida velocidade do veículo com motor.

O sinal de velocidade v(t) pode ser, por exemplo, aquele fornecido pelo receptor do GPS 6 ou por um sensor de velocidade do sistema de medição de inércia 5 ou ele pode ser obtido por meio da integração do sinal de aceleração longitudinal ao lon- go de(t) fornecido pelo sistema de medição de inércia 5. De maneira alterna- tiva, o sinal de velocidade é aquele obtido através da técnica de separação de frequência descrita com referência à figura 5. Em uma segunda fase 502, com base na aceleração resultante Ares(t) (por exemplo, através do módulo de cálculo 10), a característica de "arrancada" é calculada, também conhecido com "sacudida", ou seja, o tem- — poderivado da aceleração resultante ares(t) através da seguinte fórmula:

É MNINMINNANRANMNSNAMANANAMANAL AMADA dim taaabtttAAANLNAAAA NANA ita drA Arade, 16/19 : — da (O) Jjerk0) = <= G) Em particular, o módulo de cálculo 10 pode implantar a fórmula ' (8) de um modo numérico. Em uma terceira fase 503, outra estimativa do estilo de direção é feita, por exemplo, por meio do segundo módulo de esti- —mativa11,oquallevaem consideração tanto a amplitude da aceleração re- sultante ares(t) quanto a arrancada(t) expressa na relação 8. Deve ser obser- vado que essa estimativa indica como são imprudentes esses modos de di- reção nos quais o módulo da aceleração resultante ars(t) é alto e/ou a ar B rancada(t) é alta. ás 10 A figura 8 refere-se de maneira experimental aos dados obtidos. JC Em particular, a figura 8a mostra a curva da velocidade v(t),a figura 8b mos- tra uma curva da aceleração longitudinal ao longo de(t) e uma curva da ace- leração lateral aji(t) e a figura 8c mostra uma curva da aceleração resultante Ares(t) e uma curva da arrancada(t). Na figura 8d, amostras são mostradas medidas com um segundo período que corresponde a pares de valores nor- malizados das acelerações resultantes e da arrancada. Os dados digitais que referem-se a tais amostras são armazenados na memória da amostra 7. A normalização foi feita de acordo com este exemplo, considerando-se a amostra mais próxima da origem de todo o teste experimental de estaciona- mento como o zero do sistema de eixos geométricos do plano cartesiano e aquela mais remota da origem de todo o teste experimental de estaciona- mento como a unidade.

De maneira adicional, no diagrama da figura 8d, um arco A1 é indicado o qual limita um setor circular que inclui as amostras corresponden- tesa um estilo de direção considerado seguro. De fato, as amostras dentro do arco A1 possuem como coordenadas uma aceleração resultante ares(t) e uma arrancada(t) às quais uma distância euclidiana, a partir da origem, cor- responde e que é menor do que um limite normalizado, no exemplo 0,7 (ou seja, menor do que o raio do arco A1). Acredita-se que as amostras que possuem uma distância euclidiana a partir da origem maior do que o limite de 0,7 correspondem a um estilo inseguro de direção.

ANMNRAININAN A IS0S ARA aSAANARNANNNNNAAAMAAAAAAUNAAAENt natas Sd rAAAAt Matt 17/19 Também é possível dividir a área do diagrama da figura 8d em ' uma pluralidade de anéis associados a diferentes níveis de segurança. Deve ser observado que o limite de 0,7 em um valor empírico, é fornecido apenas : como um exemplo, porém, a partir do qual a plausibilidade foi avaliada de maneira experimental.

O segundo módulo de estimativa 11 pode ser configurado de modo a realizar cálculos os quais permitem comparar a distância euclidiana de cada ponto do plano definido pelo diagrama da figura 8 (que possui valo- res específicos das coordenadas ares(t) e arrancada(t) com o valor limite mencionado acima. Por meio da definição com N do total de número de a- “ mostras, é possível calcular uma primeira porcentagem N1 e uma segunda : porcentagem N?2. A primeira porcentagem N1 é fornecida pela porcentagem E das amostras em relação ao número total N que possui a distância a partir da origem menor do que o limite de 0,7. A segunda porcentagem N2 é for- —necida pela porcentagem das amostras em relação ao número total N que possui a distância a partir da origem maior do que o limite de 0,7. Essas por- centagens fornecem uma segunda indicação IND2 da estimativa do estilo de direção.

De maneira alternativa, a estimativa do estilo de direção também pode ser feita, por exemplo, não com base em um cálculo da distância de cada amostra em relação ao centro do sistema de eixos geométricos ares(t) e de arrancada(t) e sim calculando-se um centro de gravidade do conjunto de amostras e comparando-se a distância deste centro de gravidade com o limi- te indicado anteriormente. Também é possível calcular a posição do centro de gravidade de um modo ponderado, u seja, associando a cada amostra, um diferente peso dependendo do fato de que é o valor normalizado da ace- leração resultante ou da arrancada.

Com relação à duração da trajetória de medição e aos tempos necessários para a apresentação da estimativa ao motorista, também pode ser aplicado este método adicional de estimativa com as mesmas considera- ções feitas com referência ao método 200 da figura 2.

A figura 9 mostra um exemplo de um possível modo de visuali-

OO O O 18/19 zação na tela de um dispositivo de reportagem 4 (como em particular, na E: mesma tela do smartphone com o qual a unidade de processamento 2 é cri- ada) da primeira indicação IND1, que se refere à energia utilizada e da se- ' gunda indicação IND2 que se refere à segurança da direção. De acordo com este exemplo, uma barra horizontal 901 tem uma extensão aproximada das porcentagens dos comportamentos imprudentes, ou seja, ela tem uma ex- tensão aproximada da porcentagem N2 descrita anteriormente, a qual se torna então, de acordo com este exemplo, o segundo indicador IND2. Em uma escala 902, a primeira indicação IND1 = (E1-E2)/E2 100 também é mostrada, a qual representa a porção de energia E1 usada pelo - motor, a qual excede a energia de referência E2. A primeira indicação IND1 . também está representando o consumo de combustível que excede o con- ás. sumo que ocorreria se a direção fosse realizada de maneiras prudentes. De maneira vantajosa, outra barra 903 pode ser fornecida, por exemplo, uma barra vertical tendo a extensão que representa uma média móvel que leva em consideração o comportamento do motorista em relação aos consumos conforme estimado em uma pluralidade de estruturas de tempo de medição, compreendidos entre um arranco e uma parada. Sendo assim, o motorista ao observar o seu próprio smartphone 4, será capaz de saber rapidamente o estilo de direção que está adotando, de modo a ser capaz de melhorá-lo agindo de maneira mais cuidadosa para reduzir o con- sumo e melhorar a segurança de todo e qualquer passageiro dentre os itens transportados. A depositante realizou medições experimentais por meio da es- timativa do comportamento de várias motoristas na mesma trajetória e em condições comparáveis de tráfego, e desse modo, foi possível observar co- mo ambos os métodos descritos permitem a identificação dos diferentes esti- los de direção, associados a diferentes motoristas.

Com referência ao método de estimativa 200 da figura 2, deve ser observado que a escolha de utilizar a comparação na qual a estimativa está baseada, a característica de referência obtida por uma filtragem passa- baixo de uma característica medida torna particularmente realista a estimati-

MANN aninha AAAAANAAAAAAANAAMANANAA iara Ada. 19/19 va feita, pelo simples fato de que ela evita considerar tais comportamentos : imprudentes do motorista, os quais quando inevitáveis, foram causados, por exemplo, pelo tráfego, pelas luzes do semáforo ou outros fatores. í A depositante compreendeu e aplicou o fato de que esta abor- — dagem parece melhor do que uma abordagem de acordo com a qual a esti- mativa foi baseada na comparação entre a característica cinemática medida e um desempenho "ideal" predefinido da mesma característica cinemáti- ca,simplesmente obtido com base no modelo do veículo com motor e em uma análise geral feita a priori da trajetória coberta pelo veículo com motor. i Conforme previamente dito, os resultados da estimativa também Tr podem ser disponibilizados por uma estação de monitoramento na qual, cál- .. culos e estatística adicional poderiam ser realizados, por meio da elaboração de relatórios referentes ao comportamento dos motoristas.

Deve ser observado que mesmo se frequentemente, na descri- ção fornecida acima, uma referência tiver sido feita ao contexto ônibus para o transporte de passageiro, os ensinamentos descritos também são aplicá- veis a veículos terrestres (como, por exemplo, táxi, carros alugados e cami- nhões), ou a veículos marítimos (por exemplo, avios com motor ou hidrofó- lios) ou a aeronaves (por exemplo, aviões ou helicópteros) para o transporte de passageiros e/ou produtos.

Claims

REIVINDICAÇÕES . 1. Sistema de estimativa do estilo de direção de veículo com mo- : tor (110), compreendendo: aparelho de medição (1) de um sinal cinemático representativo datendênciade quantidade de movimento de um veículo com motor (v(t)) ao longo da trajetória de medição; caracterizado pelo fato de que ele ainda compreende: módulo de filtragem passa-baixo configurado para filtrar o sinal cinemático (8) e fornecer um sinal filtrado de referência correspondente as- . 10 —sociado à tendência de referência da dita quantidade (vr(t)); E. - módulo de processamento (2) compreendendo: S - módulo de computação (10) configurado para: ia computar (203) de acordo com o sinal cinemático e de acordo % com um modelo de descrição do veículo com motor, uma estimativa da po- tência usada pelo veículo com motor (E1) ao longo da trajetória de medição; computar (204) a referência potência (E2) associada à tendência de referência de acordo com o sinal de referência e com o dito modelo; primeiro módulo de estimativa (9) configurado para comparar (205) a dita primeira potência com a potência de referência e fornecer a indi- cação (IND1) sobre o estilo de direção dependendo de uma compensação entre a primeira potência e a potência de referência.
2. Sistema de estimativa (100) de acordo com a reivindicação 1, no qual o dito aparelho de medição (1) é construído de tal modo que tal quantidade seja a velocidade e o sinal cinemático seja um sinal de velocida- de representativo de a tendência de velocidade de um veículo com motor; o módulo de filtragem (8) estando configurado de tal modo que o dito sinal fil- trado é um sinal de velocidade de referência.
3. Sistema (100) de acordo com pelo menos uma das reivindica- ções precedentes, no qual o dito aparelho de medição (1) e o dito módulo de filttagem (8) são de tal modo que o sinal cinemático e o sinal de referência são digitais e no qual o dito módulo de computação (10) está configurado para:

MIRANDA ANAC MMMAMAMMAAAMMLAMSLAAMAAAAAAAAMARRAUURAARRAA AAA AAMAAMOABINÍIAARSANANA MALA ALMNAARMEAMIMAMAAARAAt NANA 2/4 estimar uma potência fornecida por um motor do veículo com . motor com base no o sinal cinemático e no dito modelo do veículo com mo- : tor e calcular a dita energia a partir da dita potência; estimar uma potência de referência associada à dita tendência dereferência e ao dito modelo do veículo com motor, e calcular a dita ener- gia de referência a partir da potência de referência.
4. Sistema (100) de acordo com pelo menos uma das reivindica- ções precedentes, configurado de tal modo que a dita indicação sobre o esti- lo de direção é fornecida no fim de um intervalo de tempo associado à dita . 10 trajetória de medição e compreendido entre um momento de arranco e um a momento de parada do veículo com motor.
” 5. Sistema (100) de acordo com pelo menos a reivindicação 4, ã que compreende um módulo de avaliação automática (10) para avaliar au- h tomaticamente os momentos de parada e arranco do veículo com motor, o qual opera de acordo com os sinais recebidos a partir do aparelho de medi- ção (1).
6. Sistema (100) de acordo com pelo menos uma das reivindica- ções precedentes, no qual o dito aparelho de medição (1) está configurado para adquirir um sinal de aceleração representativo da dita aceleração do veículo com motor, o dito módulo de processamento (2) ainda compreen- dendo: módulo de derivação do sinal de aceleração (10) configurado pa- ra devolver um sinal de arrancada representativo da variação de tempo no dito sinal de aceleração; módulo de armazenagem (7) configurado para armazenar uma pluralidade de amostras cada uma sendo indicativa de um valor de acelera- ção e de um valor de arrancada valor correspondente; segundo módulo de estimativa (11) configurado para comparar os pares de aceleração e os valores de arrancada com os valores de refe- rência e fornecer uma indicação adicional do estilo de direção do veículo com motor, relacionada à segurança na direção do veículo com motor.
7. Sistema (100) de acordo com pelo menos a reivindicação 6,

U AMMMMMMNAAMA0AMMA MNA AdAehAALAMAMIMARARANAdAAMAINARkkdMtAtMdRLA ANA AMMAMMRONIA MALAN ASAMAAMMMNINAAMMAMAIMINAUMAL AAA 22 2MA MAMA RARMIRARARAAL Ai AtAitAAdAE. 3/4 no qual a dita aceleração é a amplitude de uma aceleração resultante (ares) " de uma soma vetorial de uma aceleração longitudinal do veículo com motor : e uma aceleração lateral do veículo com motor.
8. Sistema (100) de acordo com pelo menos uma das reivindica- ções precedentes, no qual o dito aparelho de medição compreende pelo menos um dentre os seguintes dispositivos: um receptor do GPS, um sensor de velocidade, um sensor de aceleração, um sistema de medição de inércia.
9. Sistema (100) de acordo com pelo menos uma das reivindica- ções precedentes, no qual o aparelho de medição (1) é construído de modo aenviaros sinais de medição para o dito módulo de filtragem (8) e para o : dito módulo de processamento (2) de acordo com um modo sem fio.
10. Sistema (100) de acordo com pelo menos uma das reivindi- a cações precedentes, compreendendo um aparelho com tela (4; 2) adaptado Lt para disponibilizar a dita primeira indicação do estilo de direção e/ou a dita indicação do estilo de direção um veículo com motor motorista.
11. Sistema (100) de acordo com pelo menos a reivindicação 2, no qual o aparelho de medição compreende: dispositivo de medição (6) estruturado para fornecer um primeiro sinal de velocidade do veículo com motor; acelerômetro (5) estruturado para fornecer um sinal de acelera- ção longitudinal do veículo com motor; e no qual o módulo de processamento (2) compreende um mó- dulo de pré-tratamento da separação de frequência (300) configurado para: filtragem com o filtro passa-baixo (HPF1, 303) do primeiro sinal de velocidade; filtragem com o filtro passa-alto (HPF2) do sinal de aceleração longitudinal; integração (INT) do sinal de aceleração longitudinal resultante da filtragem passa-alto de modo a obter um segundo sinal de velocidade; combinação (303; 304) do primeiro sinal de velocidade, do se- gundo sinal de velocidade e do primeiro sinal de velocidade como resultado da filtragem, de modo a obter o dito sinal de velocidade representativo do

-- MINORIAS ANOANANAAANNANNANNMASNAAAAAMAAANAAAAAAAAAMANAAAAMAAANAAAANSNAAAAAAANAARANAAAMAAAASAAAMALAA 4/4 veículo com motor velocidade tendência. .
12. Método para a estimativa do estilo de direção de um veículo á com motor, compreendendo: geração (201) das seguintes medições de um sinal cinemático representativo de uma tendência de quantidade de movimento do veículo com motor (v(t)) ao longo da trajetória de medição; filtragem passa-baixo (202) do sinal cinemático obtendo-se um sinal filtrado de referência correspondente associado à tendência de referên- cia da dita amplitude (vr(t)); computação (203) de acordo com o sinal cinemático e de acordo É com um modelo de descrição do veículo com motor, de uma estimativa da “ potência usada pelo veículo com motor (E1) ao longo da trajetória de medi- = ção; x computação (204) a partir do dito sinal filtrado e da dita energia de referência do modelo de descrição do veículo com motor (E2) associada à tendência de referência; comparação (205) da dita energia com a energia de referência e a provisão de uma indicação (IND1) sobre o estilo de direção dependendo de uma compensação entre a energia e a energia de referência.

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