BRPI0711698A2 - dispositivo e sistema para classificar os arredores de um veìculo - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO E SISTEMA PARA CLASSIFICAR OS ARREDORES DE UM VEìCULO. A presente invenção se refere a um dispositivo para, durante deslocamento com um veículo, classificar uma distância de uma via ao longo do qual o veículo está se deslocando. O dispositivo compreende meio para dividir a distância em segmentos, meio para determinar se um segmento foi iniciado, meio para determinar uma direção de movimento de referência, meio para, durante o segmento, receber ao menos um valor de parâmetro de direção, o qual constitui uma representação da direção de movimento do veículo, ou mediante o qual uma representação da direção do movimento do veículo pode ser determinada, meio para decidir se o veículo alcançou o fim do segmento, e meio para determinar o tipo de segmento a partir dos valores de parâmetro de direção recebidos começando a partir dos critérios predeterminados, o dispositivo também se refere a um veículo.

Description

"DISPOSITIVO E SISTEMA PARA CLASSIFICAR OS ARREDORES DE UM VEÍCULO"

Campo da Invenção

A presente invenção se refere aos sistemas para classificar os arredores nos quais um veículo se desloca, e especialmente a um dispositivo para, durante deslocamento, clas- sificar ao menos uma parte de uma distância em que um veículo se desloca, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Antecedentes da Invenção

Ao dirigir veículos pesados, tais como caminhões, ônibus e semelhantes, o impacto da economia do veículo, em tempo, obteve um efeito maior em relação à lucratividade no negócio no qual o veículo é usado. Exceto em relação aos custos de adquirir o veículo, os principais itens de despesa para um veículo consistem nos custos de combustível e custos de serviço. Esses custos freqüentemente são interligados, isto é, um veículo que é intensa- mente usado não somente consome mais combustível como está exposto a maior desgaste, como conseqüência com custos maiores de manutenção. Um problema existente para es- sas companhias que utilizam veículos pesados em seus negócios, contudo, é a dificuldade de estabelecer qual parte do consumo de combustível que, por exemplo, resulta de direção descuidada, e qual parte que resulta de arredores de tráfego desfavoráveis, tal como terreno extremamente acidentado e/ou ambiente urbano. Outro exemplo onde surge a referida ne- cessidade é que, mesmo se, por exemplo, uma companhia de arrendamento pode basear o prêmio de arrendamento nos arredores no qual o veículo deve ser usado, por exemplo, am- biente principalmente urbano ou ambiente principalmente de auto-estrada, é, contudo, difícil controlar que o uso real também corresponda ao uso prometido.

Conseqüentemente, existe a necessidade de se poder determinar o tipo de ambien- te de tráfego no qual o veículo está se deslocando ou tem estado se deslocando, e na técni- ca anterior existem soluções que em maior ou menor grau podem determinar o ambiente de tráfego no qual o veículo está presente. Vários desses sistemas utilizam um sistema de po- sicionamento para indicar em um mapa previamente baixado a posição corrente do veículo ou as posições onde o veículo tem estado durante o deslocamento. Esse mapa pode, além de dados puramente geográficos, também conter informação sobre normas de limite de ve- locidade, condições climáticas, etc. Contudo, nem todos os veículos são equipados com sistemas de posicionamento, dispendiosos, e os veículos algumas vezes até mesmo não têm informação de mapa completamente.

Outro tipo de solução procura descrever as manobras que um motorista realizou mediante estudo das seqüências de pontos extremos em acelerações. Mesmo se esse mé- todo for capaz de indicar quão freqüentemente ou em qual intensidade um usuário utiliza o pedal do acelerador, esse método não revela nada sobre as razões para as acelerações. Conseqüentemente, existe a necessidade de um dispositivo que de uma maneira correta possa descrever e armazenar o ambiente geométrico no qual um veículo está pre- sente ou esteve presente e dessa forma, de uma maneira correta descrever o ambiente de tráfego que está à mão.

Sumário da Invenção

Um objetivo da presente invenção é o de prover um dispositivo para, durante deslo- camento com um veículo, determinar o tipo de pelo menos parte da distância em que o veí- culo está se deslocando que resolva o problema mencionado acima.

Esses e outros objetivos são atingidos de acordo com a presente invenção por in- termédio de um veículo de acordo com a reivindicação 1.

De acordo com a presente invenção, é provido um dispositivo para, durante o des- locamento com um veículo, determinar o tipo de uma distância de uma via através da qual o veículo está se deslocando, em que a distância é arranjada para ser dividida em segmentos. O dispositivo compreende meio para determinar se um segmento foi iniciado, meio para de- terminar uma direção de referência do movimento no início do segmento, meio para receber ao menos um valor de parâmetro de direção, o qual constitui uma representação da direção de movimento do veículo, ou mediante o qual uma representação da direção do movimento do veículo pode ser determinada, meio para determinar se o veículo atingiu o fim do seg- mento, e meio para determinar o tipo do segmento a partir dos valores de parâmetros de direção, recebidos.

Isso tem a vantagem de que a viagem do veículo pode ser dividida em segmentos de diferentes tipos (por exemplo, volta à direita, volta à esquerda, curva à direita, curva à esquerda, trecho reto, desvios, topo de uma montanha, vale, cruzamento, volta à direita no cruzamento, volta à esquerda no cruzamento, rodovia plana, inclinação morro acima, incli- nação morro abaixo) que de uma maneis simples pode ser de tipo determinado de acordo com a presente invenção para permitir a classificação dos arredores do veículo.

Mediante determinação do tipo de uma pluralidade de segmentos consecutivos ou adjacentes, uma boa classificação da distância pode ser realizada com base no segmento de tipo determinado. A classificação pode, por exemplo, consistir em deslocamento sem carga, tomada de força (PTO), manobra, fila, centro da cidade, área urbana, rodovia ondula- da e/ou reta ou com curvas, rodovia reta e plana ou ondulada.

Cada tipo de segmento pode ser armazenado com uma identidade para o segmen- to, por exemplo, o número de ordem consecutivo do segmento. Isso tem a vantagem de que o tipo do segmento para toda a rodovia ou parte da rodovia no qual o veículo está se deslo- cando, pode ser armazenado e avaliado posteriormente.

A mudança de direção pode ser horizontal e/ou vertical. Isso tem a vantagem de que a viagem do veículo pode ser descrita em três dimensões. Para cada segmento, a distância percorrida do veículo durante o segmento (exten- são de arco), um raio para o movimento realizado do veículo durante o segmento, e/ou a velocidade momentânea e/ou média do veículo durante o segmento pode ser calculada. Isso tem a vantagem de que uma descrição muito exata dos arredores pode ser estimada. Isso também permite uma determinação da capacidade do motorista em lidar com um segmento específico mediante comparação de quão rapidamente/suavemente o motorista reali- zou/passou por um segmento com critérios predeterminados.

Descrição Resumida dos Desenhos

A Figura 1 ilustra esquematicamente um sistema de controle para um veículo onde a presente invenção pode ser vantajosamente utilizada.

A Figura 2a-b ilustra um dispositivo exemplar de acordo com a presente invenção.

A Figura 3 ilustra um exemplo de arredores de um veículo.

A Figura 4 ilustra um exemplo de um sinal de saída a partir de um giroscópio mon- tado em um veículo.

Descrição Detalhada de Modalidades Exemplares

Nessa descrição, o termo sensores internos do veículo significa sensores que ape- nas obtêm os dados a partir dos movimentos relativos do veículo, isto é, mudanças em mo- vimentos de um momento para outro, e os quais não utilizam informação a partir de siste- mas externos, tal como sistemas de posicionamento ou bancos de dados de mapa. Tais sensores internos de veículos podem, por exemplo, consistir em sensores de aceleração lateral, isto é, sensores fornecendo sinais com os quais a taxa de mudança da velocidade do veículo na direção lateral pode ser determinada, por exemplo, para determinar se o veículo corre o risco de capotar devido ao fato do motorista realizar uma manobra descuidada. Além disso, os sensores podem compreender sensores de velocidade das rodas, isto é, sensores para fornecer sinais com os quais a velocidade de rotação das rodas e a distância percorrida podem ser determinadas, sensores de ângulo de direção que fornecem sinais com os quais o ângulo das rodas de direção em relação ao eixo longitudinal do veículo pode ser determi- nado, e meio de detecção para fornecer sinais a partir dos quais a taxa de guinada, isto é, quão rapidamente o veículo faz uma volta, pode ser calculada.

Na Figura 1 é ilustrado esquematicamente um sistema de controle para um veículo 100 com o qual a presente invenção pode ser utilizada. O veículo 100 compreende um eixo dianteiro 101 com rodas de direção 102, 103, um eixo de acionamento traseiro 104 com ro- das de acionamento 105-108, e um eixo equalizador de pressão posterior 109 com rodas 110, 111. Além disso, o veículo 100 contém um motor 113 conectado a uma caixa de engre- nagem 112, a qual aciona o eixo de acionamento 104 por intermédio de um eixo de saída 114 a partir da caixa de engrenagens.

A caixa de engrenagem 112 e o motor 113 são controlados por unidades de contra- le 115, 116, respectivamente, as quais são controladas por uma unidade de controle princi- pal 117. O Sistema de Gerenciamento de Motor (SEM) 116 controla as funções do motor do veículo, as quais, por exemplo, podem consistir em injeção de combustível e freio motor. O controle se baseia em um número de sinais de entrada, os quais podem consistir em sinais a partir (não mostrado) dos controles de estrangulamento (a posição do pedal do acelera- dor), sensor de velocidade e sistema de gerenciamento de freio. O sistema de gerenciamen- to de caixa de engrenagem (GMS) 115 controla as funções de engrenagem, em que, ao usar uma caixa de engrenagens automática, a mudança de marcha pode ser controlada com base em um sinal de entrada a partir dos sensores de velocidade, na mudança de mar- cha manual a mudança pode ser controlada a partir de um sinal de entrada a partir de um seletor de engrenagem (alavanca de mudança de marchas).

Além disso, o veículo contém um Sistema de Gerenciamento de Freio (BMS) 120, o qual controla as funções de freio do veículo, tal como cálculo automático da carga de modo que uma determinada posição do pedal sempre pode resultar no mesmo efeito de frenagem independente da carga. O sistema de gerenciamento de freio envia sinais de controle para os módulos do sistema (não mostrado) dispersos no chassi, onde sinais elétricos de controle são usados, por exemplo, para ajustar a pressão dos freios.

Um veículo do tipo mostrado na Figura 1 inclui, exceto pelo mencionado acima, tipi- camente algumas unidades de controle adicionais, vide, presente invenção, WO 01/86459 A1. Portanto, as unidades de controle descritas acima constituem meros exemplos do que pode existir em um veículo. Como é considerado por aqueles versados na técnica, duas ou mais das unidades de controle descritas acima podem, evidentemente, ser integradas em uma única unidade de controle.

Como mencionado acima, é cada vez mais importante poder determinar como se parecem os arredores, ou a geometria para um veículo em deslocamento de uma maneira correta, por exemplo, para que se possam avaliar os arredores nos quais o veículo tem es- tado se deslocando e o consumo de combustível em relação aos arredores, ou se poder avaliar a capacidade do motorista em dirigir o veículo de uma maneira eficiente em termos de custo.

A presente invenção provê um dispositivo que permite uma boa avaliação dos pa- râmetros mencionados acima e outros. De acordo com a invenção, uma distância ao longo da qual o veículo se desloca é dividida em segmentos, onde cada segmento é constituído de um elemento específico tal como uma volta à direita, uma volta à esquerda, uma curva à direita, uma curva à esquerda, ou um trecho reto. Essa divisão em segmentos é realizada preferivelmente de forma automática durante o deslocamento, por intermédio do dispositivo de acordo com a invenção detectando quando um segmento é iniciado e quando ele é con- cluído, e determinando um tipo do segmento. Essa detecção será descrita em mais detalhe abaixo. Exceto pelos elementos básicos mencionados acima, vários segmentos consecuti- vos podem, como será explicado abaixo, definir um elemento complexo tal como um desvio, o qual (em tráfego à direita) é caracterizado por uma volta curta à direita, seguida de uma volta mais curta ou mais longa à esquerda, seguida de uma volta à direita curta adicional.

A invenção será descrita em mais detalhe com referência à Figura 2a-b, em que na Figura 2a o veículo na Figura 1 é mostrado quando provido com um dispositivo 200 de acor- do com a invenção.

O dispositivo 200 inclui meio para receber sinais gerados pelo meio sensor interno de veículo, o qual de acordo com o mencionado acima, por exemplo, pode consistir em si- nais a partir de um sensor de aceleração lateral 201, sensores de velocidade das rodas 202- 203, a partir dos quais a aceleração do veículo pode ser derivada, um sensor de ângulo de direção 204, e meio sensor 205 para fornecer a taxa de guinada do veículo, ou sinais a partir dos quais a taxa de guinada pode ser calculada. Na modalidade exemplar ilustrada, um gi- roscópio 205 é usado para obter informação sobre a taxa de guinada do veículo (velocidade da mudança de direção). Por intermédio do giroscópio, pode ser decidido, em cada ponto, o grau em que o veículo vira, por exemplo, a taxa de guinada. Ao usar um giroscópio, essã informação é normalmente obtida conforme expresso em radianos por segundo. Na Figura 4 um sinal de saída típico a partir de um giroscópio é ilustrado, o qual será explicado em mais detalhe abaixo.

Em vez de usar um giroscópio, contudo, é possível obter a taxa de guinada a partir de outros sensores de veículo, por exemplo, os sensores de velocidade das rodas 202-203, pelo que a diferença relativa em velocidade entre as rodas pode ser usada para calcular a taxa de guinada.

Além disso, a mudança total de direção para o veículo durante um determinado in- tervalo de tempo pode ser obtida por intermédio da integração da taxa de guinada em rela- ção ao intervalo de tempo. Essa mudança de direção pode ser ou positiva, negativa ou qua- se zero, onde a mudança positiva e a mudança negativa representam uma mudança de di- reção para a direita ou para a esquerda, respectivamente (ou vice-versa). Dessa maneira, três tipos de segmento básicos diferentes para uma distância ao longo da qual um veículo está se deslocando podem ser assim definidas: volta à direita; volta à esquerda; direto em frente; respectivamente.

Dividindo-se continuamente o deslocamento do veículo em segmentos desses ti- pos, e armazenando os tipos para segmentos consecutivos, uma análise dos arredores do veículo pode ser realizada. Essa análise pode ser realizada substancialmente em "tempo real"; mediante avaliação dos últimos η segmentos, ou posteriormente, pelo que podem ser analisadas as partes ou a totalidade da viagem do veículo.

O dispositivo 200 de acordo com a invenção é mostrado em mais detalhe na Figura 2b, e compreende meio 210 para receber sinais a partir dos sensores mencionados acima e, se exigido, converter esses sinais em um formato adaptado para uma unidade de proces- samento de dados 211. O meio 210 pode, por exemplo, consistir em um ponto de conexão para cada sensor desejado, respectivamente, onde diferentes sensores podem ter diferentes interfaces. Portanto, o dispositivo pode compreender meios tais como conversores A/D ou receptores para recebimento de sinais de sensor transmitidos sem fio, para converter sinais nesses formatos diferentes em um formato comum, o qual é adaptável para a unidade de processamento de dados 211. Alternativamente, o meio 210 pode constituir uma conexão de barramento de dados para o recebimento dos sinais de sensor por intermédio de um barra- mento de dados, tal como, por exemplo, em qualquer um dos formatos de barramento de dados CAN (Rede de Área de Controlador), TTCAN ou FIexRay, nos quais os sinais de sen- sor podem ser transmitidos em um formato de transmissão de dados comum. Os sinais de sensor podem ser providos ou em um formato de barramento de dados desejado diretamen- te pelo meio de sensor, ou mediante unidade(s) de controle (não mostrada). Quando a uni- dade de processamento de dados 211 tiver recebido os sinais de sensor ela pode, por in- termédio de cálculo apropriado determinar que um segmento é iniciado com base nos sinais recebidos a partir de um ou mais do sensor de aceleração lateral 201, sensores de veloci- dade de rodas 202-203, sensor de ângulo de direção 204, e giroscópio 205. A unidade de processamento de dados 211 pode, por exemplo, consistir em um processador, o qual é controlado por intermédio de instruções de operação, tal como um programa de computador gerado por intermédio de uma linguagem de programação apropriada, e sendo armazenado no meio de armazenamento, o meio de armazenamento sendo embutido ou conectado ao processador. O meio de armazenamento pode, por exemplo, consistir em um ou mais do grupo: ROM (Memória de Leitura), PROM (Memória de Leitura Programável), EPROM (PROM Apagável), memória Flash, EEPROM (PROM Eletricamente Apagável). O dispositivo 200 pode consistir em uma unidade de processamento de dados com memória integrada assim como interface de barramento integrada para um barramento de dados do tipo acima e, portanto, ser construído de uma forma muito compacta. O dispositivo 200 compreende ainda meio de saída 212 para produção de dados processados, por exemplo, para continu- amente transferir os dados para uma central de gerenciamento de frota que é comum a uma pluralidade de veículos, ou para um meio de display no veículo, tal como um display, um meio de reprodução de som, tal como um alto-falante, para desvio ao motorista do veículo. A determinação realizada no sentido de se um segmento é iniciado, por exemplo, pode ser realizada de tal modo que é determinado que a taxa de guinada excede certo valor limite predeterminado, ou que uma mudança de direção em uma mesma direção estava em an- damento por certo tempo. O início do segmento, por exemplo, também pode ser iniciado por uma mudança no sinal da mudança de direção, ou em que a taxa de guinada cai abaixo de certo valor limite a partir de um valor superior (por exemplo, quando o fim de uma curva transcende para um trecho reto). Como foi determinado que um segmento é iniciado, uma direção de movimento de referência é determinada para o segmento. Essa direção de mo- vimento de referência pode, por exemplo, consistir na direção de movimento atual do veícu- lo. Essa direção de movimento de referência de forma alguma deve ser absoluta, mas é u- sada apenas para determinar a mudança de direção relativa do veículo durante o segmento. Contudo, como uma alternativa para a direção de movimento do veículo, uma direção abso- luta também pode ser usada como uma direção de movimento de referência, tal como norte magnético. Durante o segmento, o dispositivo 200 continuamente, ou com certos intervalos, ou intervalos predeterminados, recebe valores de parâmetro que constituem uma represen- tação da direção do veículo, ou com os quais uma representação da direção do veículo po- de ser determinada. Nesse exemplo, sinais de taxa de guinada são obtidos a partir do giros- cópio como acima, por exemplo, por intermédio do barramento de dados mencionado acima. Quando o dispositivo recebe um valor de parâmetro, ele é comparado com um ou com uma pluralidade de valores anteriores para determinar se o segmento é considerado como es- tando concluído. Se for determinado que o segmento não está concluído, a compilação de valores de parâmetro é continuada, cujos valores podem ser armazenados no meio de ar- mazenamento interno ou meio de armazenamento conectado ao dispositivo, tal como uma memória de computador de qualquer um dos tipos mencionados acima, ou uma memória volátil tal como uma memória RAM, até que o segmento seja considerado como concluído. Ao mesmo tempo da compilação de parâmetros, ou quando o segmento é concluído, a taxa de guinada é integrada para se obter a mudança absoluta de ângulo pela qual o veículo passa durante o segmento. A mudança de ângulo obtida é então usada para se determinar o tipo do segmento para ser qualquer um dos elementos acima. Conforme percebido, a de- terminação do tipo, portanto pode ser realizada já durante um segmento, tão logo um núme- ro suficiente de valores de parâmetro tenha sido obtido. A determinação do tipo pode, por exemplo, ser realizado mediante comparação dã mudança de ângulo obtida com uma tabela de intervalos diferentes de mudança de direção, que representa um tipo de elemento res- pectivo.

Tão logo um segmento seja concluído, isso pode automaticamente significar o início do próximo segmento, isto é, o início de um segmento pode ser determinado como o ponto onde o segmento precedente é concluído. Dessa maneira, a viagem inteira de um veículo, ou partes dela, pode ser dividida em segmento de tipos diferentes. Além disso, o dispositivo pode ser arranjado para armazenar os tipos de diferentes segmentos, preferivelmente com uma identidade para cada segmento, respectivamente, cuja identidade em sua modalidade mais simples pode consistir em um número consecutivo, isto é, segmento 1 obtém número 1, segmento 2 obtém número 2, etc. O número de segmentos de certo tipo pode ser então usado para classificar os ar- redores do veículo. Por exemplo, muitos segmentos de trecho reto podem ser interpretados como se o veículo estivesse se deslocando bastante em via expressa.

Contudo, a presente invenção é ainda mais vantajosa se dados adicionais são cole- tados e usados em conjunto com a determinação do tipo de segmento. Por exemplo, a dis- tância percorrida pode ser usada na avaliação. O número de segmentos de certo tipo, por exemplo, voltas à direita e voltas à esquerda com ângulos maiores do que um ângulo de referência pode ser então comparado com a distância percorrida do veículo, para determinar o tipo de arredores no qual o veículo tem estado se deslocando, tal como ambiente urbano ou auto-estrada. As concentrações de elementos também podem ser comparadas para dife- rentes seções da distância para examinar se o veículo esteve em arredores diferentes du- rante a viagem.

Uma oportunidade adicional para melhorar a qualidade da informação é a de com- binar a informação mencionada acima com a informação de velocidade da última distância percorrida, ou o tempo que o veículo consumiu ao se deslocar por certa distância. Conforme mostrado na Figura 2 e conforme declarado acima, os sinais podem ser recebidos, por e- xemplo, a partir de sensores de velocidade das rodas 202-203. A partir desses sinais, exce- to da distância que o veículo se deslocou durante o segmento, também se pode calcular a velocidade do veículo. Não salvar o tipo de segmento, para cada segmento iniciado, (reto, esquerda, direita) de acordo com o mencionado acima, mas também a distância total em que o veículo se deslocou durante o segmento (extensão de arco) e a mudança angular total que o veículo realizou durante o segmento, uma descrição muito mais sofisticada dos arre- dores do veículo pode ser obtida e, conseqüentemente, pode ser feita uma avaliação mais exata de se, por exemplo, o veículo está em um ambiente urbano, ambiente de auto- estrada, e se o veículo está funcionando sem carga ou em uma fila. Por exemplo, se o veí- culo realizou muitas curvas de 90 graus em combinação com uma baixa velocidade média e o veículo realizou uma pluralidade de paradas durante os últimos dois minutos, se pode com maior certeza determinar se o veículo está em um ambiente urbano.

Além disso, a partir da extensão de arco e mudança de ângulo, o raio do segmento atual pode ser obtido por intermédio de um cálculo geométrico simples, pelo que o raio pode ser usado ao se decidir se um elemento constitui uma volta em um cruzamento (raio curto) ou uma curva em via expressa (raio longo).

Em vez de armazenar a extensão do segmento (extensão do arco) conforme descri- to, alternativamente, o tempo que levou para que o veículo se desloque através do segmen- to e/ou a velocidade do veículo durante o segmento podem ser usados para descrever o elemento.

Na Figura 3 é ilustrado um exemplo de uma forma de dividir uma seção em seg- mentos. Na figura é ilustrado um cruzamento de rodovia, mais especificamente, uma inter- secção T 300. Como mostrado na figura, um veículo 301 realizou uma curva à direita. Antes do veículo 301 atingir a intersecção, o veículo estava em um segmento 302, sendo um seg- mento de trecho reto. Quando posteriormente no ponto A foi estabelecido, por exemplo, pelo valor limite acima, que o veículo iniciou a volta à direita, o trecho reto 302 foi concluído ao mesmo tempo em que um segmento de volta à direita 303 com o raio r foi iniciado. Como anteriormente como quando o veículo alcançou apenas um pouco em um segmento de volta tal como segmento de volta à direita 303, o tipo de segmento pode ser determinado e tam- bém o raio r. Quando a volta à direita foi concluída no ponto B, onde uma vez mais um valor limite para a mudança de direção/a velocidade da mudança de direção poderia ser usado, o segmento 303 foi concluído, pelo que a extensão do segmento e a mudança de ângulo para o segmento foram armazenados, após o que foi iniciado outro segmento de trecho reto 304.

Por intermédio da informação sobre o raio da curva para um determinado segmento uma boa classificação do ambiente de tráfego pode ser realizada. Rodovia reta é natural- mente ilustrada pelo segmento do tipo "reto" (isto é, o raio r -> oo). Para cada segmento que foi classificado como uma curva (direita ou esquerda), o raio pode ser determinado e arma- zenado.

Para pode realizar uma boa classificação dos arredores do veículo, dados geomé- tricos conhecidos sobre os ambientes de tráfego atuais podem ser usados para classificar as curvas de uma forma correta, por exemplo, como uma curva de auto-estrada ou uma cur- va em um cruzamento. Por exemplo, como anteriormente mencionado, uma curva em um cruzamento constitui uma mudança substancial de direção em combinação com uma exten- são curta de arco (raio pequeno). Cada cruzamento conseqüentemente pode não apenas ser detectado, mas também pode ser determinado se o veículo virou à esquerda ou à direita e, adicionalmente, com qual ângulo, raio e extensão de arco.

Conforme mencionado acima, vários segmentos consecutivos também podem ser usados para classificar estruturas mais complexas. Isso é exemplificado com referência à Figura 4, onde um sinal de saída típico a partir de um giroscópio é ilustrado, e o qual na for- ma digital pode ser tratado pela unidade de processamento de dados no dispositivo 200 de acordo com o seguinte. O eixo-Y mostra a taxa de guinada na direção positiva e negativa, enquanto que o eixo-X representa o tempo. Quando o veículo está se deslocando reto à frente, o sinal de giroscópio parece como um intervalo I. Preferivelmente, um valor limite é ajustado onde as taxas de guinada que não excedem o valor limite representam dirigir reto à frente. No intervalo Il a taxa de guinada é maior do que o valor limite e negativa, o que signi- fica que o veículo está realizando uma volta à direita. Essa volta à direita é imediatamente seguida, o intervalo III, pela volta à esquerda (taxa de guinada > 0) para, no intervalo IV, uma vez mais realizar uma ligeira volta à direita. Essa seqüência é típica para um veículo realizando uma volta à esquerda em um desvio e, conseqüentemente, os estudos de sinais de diferentes elementos de tráfego entre dois elementos de tráfego do tipo "reto" com exten- sões de arco suficientemente longas podem ser usados para detectar se uma série de ele- mentos detectados descreve um desvio.

Alternativamente, um desvio pode, evidentemente, ser dividido em seus diferentes segmentos; segmentos de entrada, de circulação e saída, respectivamente.

Adicionalmente, a curvatura para uma rodovia arbitrária pode ser determinada a partir de estudos dos raios de curvatura da rodovia.

Ao usar um giroscópio, raios muito longos podem ser detectados, na ordem de magnitude de 600 metros ou mais, fazendo também com que a extensão de um segmento varia de poucos metros ou menos para curvas ou trechos retos de até mil metros. Devido à possibilidade de se obter uma representação muito exata dos segmentos é, portanto, possí- vel de acordo com a presente invenção obter uma representação muito exata dos arredores nos quais um veículo se desloca, e varia como os arredores do veículo foram percorridos. É, por exemplo, ver por quanto tempo de uma viagem o veículo esteve em um ambiente urba- no, ambiente de auto-estrada e/ou ambiente de via expressa.

Até aqui, os movimentos do veículo foram descritos apenas na direção lateral, mas a invenção, contudo, também é aplicável aos movimentos verticais. Com o conhecimento do torque atual do motor, fricção do motor, relação total de engrenagens, raios das rodas de acionamento, aceleração, e massa veicular do veículo, a soma do resultante de todas as forças externas tendo um impacto sobre o veículo (tal como resistência ao rolamento, resis- tência do ar e gravidade) podem ser determinadas. Essa soma é denominada aqui como resistência à propulsão. Por intermédio de modelos conhecidos para rolamento assim como resistência do ar a contribuição da gravidade para a resistência à propulsão pode ser esti- mada, e desse modo a inclinação da rodovia pode ser descrita. Exceto por esse método de estimar a inclinação, existem muitos outros na técnica anterior, dos quais uma pluralidade pode ser usada em conjunto com a presente invenção. Em outras palavras, a inclinação efetiva da rodovia em relação ao plano horizontal pode ser determinada em cada momento determinado. Mediante estudo das variações históricas na inclinação, a ondulação da rodo- via também pode ser determinada, e dividida em diferentes segmentos de inclinação. Em conjunto com a distância ou o tempo a ondulação para um segmento de estrada pode ser então determinada. Além de determinar a inclinação da estrada, a informação também pode ser usada para detectar casos especiais em inclinações; topos de montanhas e vales, esses são indicados como mudança de sinal na inclinação.

Um exemplo de um dispositivo de estimativa de inclinação é descrito no Pedido de Patente Sueca 0600370-1, "Method for bestámning av Iutningen for em vág (em Inglês: Me- thod for estimating the inclination of a road)", com a data de depósito de 20 de fevereiro de 2006, que descreve um dispositivo para estimar a inclinação de um solo no qual um veículo está se deslocando. O dispositivo inclui meio para receber ao menos um primeiro valor de parâmetro que constitui uma representação de uma primeira estimativa de inclinação, ou por intermédio do qual uma primeira estimativa da inclinação do terreno pode ser gerada, e meio para receber ao menos um segundo valor de parâmetro, o qual constitui uma representação de uma segunda estimativa de inclinação, ou através do qual uma segunda estimativa da inclinação do terreno pode ser gerada. O dispositivo compreende ainda meio para gerar uma estimativa da inclinação ponderada pelos valores de parâmetro, em que o dispositivo inclui ainda meio para determinar o impacto respectivo dos valores de parâmetro sobre a estimativa ponderada da inclinação, em que a ponderação é arranjada para ser controlada pelas variações na confiabilidade dos valores de parâmetro. A estimativa ponderada pode ser realizada utilizando-se um filtro estatístico tal como um filtro Kalman ou um filtro Kalman expandido. Os valores de parâmetros podem ser arranjados para consistir em dados a partir de ao menos dois do grupo: sistema de posicionamento via satélite, sensor de pressão, sensor de inclinação mecânica, acelerômetro, um modelo da dinâmica do veículo na direção de movimento, informação de inclinação a partir de um mapa. Esse dispositivo tem a vanta- gem de que mediante controle da influência dos vários valores de parâmetro que são usa- dos com base na confiabilidade, uma estimativa muito boa da inclinação do terreno do veí- culo pode ser obtida.

Se informação sobre curvas horizontais e verticais for combinada, a geometria da distância que o veículo percorreu pode ser descrita em 3D. Exceto pela descrição histórica da distância recentemente percorrida, uma imagem atual do ambiente de tráfego atual tam- bém pode ser feita. Um exemplo é "volta à esquerda em cruzamento, até aqui 61°, raio de 12 metros está sendo realizado".

Um exemplo de uma seqüência de segmentos consiste em: um veículo percorreu "82 metros colina abaixo em uma inclinação de 3% para então, após 120 metros de trecho reto nivelado tendo virado em 77° para a esquerda em um desvio com 42 metros de raio para um trecho reto de 30 metros de comprimento seguido por uma volta á direita com o raio de 300 metros e a extensão de arco de 100 metros".

Exemplos de diferentes situações de arredores do veículo que podem ser identifi- cados e distinguidos a partir dos dados recebidos são mostrados abaixo:

- Direção sem carga

- Tomada de força (PTO)

- Manobra

- Fila

- Centro da cidade

- Área urbana - Rodovia ondulada e/ou com curvas

- Rodovia reta e plana

Como se percebe, alguns tipos diferentes de situações de arredores de veículo também podem ser definidos conforme exigido.

Para se poder determinar qual das situações acima que é mais provável a partir dos dados recebidos, os seguintes critérios exemplares podem ser usados na avaliação:

A. Velocidade atual [km/h]

B. Velocidade média, os últimos 60 s [km/h]

C. Velocidade média, os últimos 300 s [km/h]

D. Curvatura - quão grande parte dos últimos 5 km da rodovia que teve mais voltas do que 0,04 rad/s [%]

E. Degrau de sinuosidade - a soma da quantidade absoluta de todas as mudanças de ângulo excedendo, por exemplo, 0,04 rad/s nos últimos 5 km. [°] (Explanação: Se o veí- culo estava se deslocando em certa direção 5 km anteriormente e ainda está se deslocando na mesma direção, mas passou por um grande número de curvas desde então teremos um elevado grau de sinuosidade.

F. Ondulação - Quão grande tem sido a variação em inclinação nos últimos, por exemplo, 2 minutos.

G. Número de paradas nos últimos, por exemplo, 2 km [número]

H. Distância até a parada anterior [m]

I. Tempo decorrido desde que o veículo deu marcha à ré [s]

J. Número de voltas-U nos últimos 3 minutos [número]

K. Número de cruzamentos por quilômetro - os últimos, por exemplo, 2 km [núme- ro]

L. Número de desvios por quilômetro - os últimos, por exemplo, 2 km [número]

Μ. A tomada de força ativa do veículo.

Abaixo está uma lista de exemplos de circunstâncias que elevam a probabilidade de ambientes diferentes. Aquela tendo a maior parte de suas demandas atendidas é consi- derada como o ambiente mais provável, e é assim considerada como representando os ar- redores atuais do veículo. Todas as demandas não têm que ser satisfeitas, mas quanto maior quantidade das demandas sendo satisfeitas, mais provavelmente é aquela em que o ambiente em questão também prevalece. Além disso, os dados de entrada são ponderados diferentemente em cada determinação. Por exemplo, a importância de G pode ser particu- larmente grande em uma determinação de uma fila. As letras são colocadas em relação às magnitudes A-L acima.

- Direção sem carga

0<A<5, 2<B<5, 0<C<5 - Tomada de força (PTO)

M=1

- Manobra

2<A<15, 2<B<15, 2<G<30, 0<I<180, 1<J<15, 3000<E<15000

- Fila

G>2, E<2000, 5<A<25, 5<B<25, 5<C<25

- Centro da cidade

10<A<60, 10<B<60, 10<C<60, 2<G<10, 2<K<100

- Área urbana

40<A<65, 40<B<65, 40<C<65, 3<G<6, 1<K<3, 1<L<3

- Rodovia ondulada e/ou curva

50<A<95, 50<B<95, 50<C<95, G<2, K<3, 5<D<60, 50<E<1500, 10<F<70

- Rodovia reta e plana

65<A<120, 65<B<120, 65<C<120, G<2, H>4000, D<15, E<30, F<17, K<2

Preferivelmente1 essas probabilidades são filtradas passa-baixa de modo que as mudanças nos dados de entrada levam uns poucos segundos antes de terem influência em novos arredores.

A solução descrita acima para descrever os arredores do veículo tem um grande número de vantagens em comparação com as soluções existentes:

-A invenção pode descrever o rastro que a viagem do veículo descreve em três di- mensões e sua posição atual, e expressar esse rastro em termos que são facilmente enten- didos e familiares para as pessoas comuns, alternativamente em termos técnicos tal como a magnitude dos raios de curva nas três dimensões de espaço.

- Nenhuma informação quer seja sobre sistemas de posicionamento ou bancos de dados de mapa é exigida.

- A invenção provê declarações sobre o ambiente de tráfego e tem uma certeza su- perior mediante descrição do que é na realidade a geometria efetiva e não, por exemplo, uma interpretação de dados do mapa ou uma combinação com uma seqüência de pontos extremos em sinais de aceleração.

- Nenhum conhecimento previamente definido sobre como se parece um cenário em questão é exigido, mas muito ao contrário, esse conhecimento é criado.

- Informação sobre o ambiente de tráfego em questão pode ser fornecida em tempo real. Um elemento não tem que ser concluído para se poder determinar se o veículo está no elemento.

A informação provida pela presente invenção sobre a posição do veículo e seus movimentos em três dimensões cria um arranjo de oportunidades. Por exemplo, a capacida- de do motorista em dirigir um veículo no ambiente de tráfego em questão pode ser determi- nada, uma maior segurança para o motorista, passageiros, carga e arredores pode ser pro- vido, e o ambiente no qual o veículo tem se deslocado pode ser exibido de uma forma exata. A invenção também pode prover as organizações de vendas suporte com relação a aptidões futuras do veículo e serviço.

No Pedido de patente Sueca paralelo a 0601175-3 intitulado como "Anordning for bestâmning a ν fõrutseendefõrmãga (em Inglês: Device for determining an anticipation abi- lity)", e tendo a mesma data de depósito que a presente invenção, uma solução para deter- minar uma capacidade de antecipação de um veículo é descrita, em que a presente inven- ção pode ser vantajosamente utilizada, uma vez que, para um maior significado, esses de- sempenhos devem ser colocados em relação à geometria de tráfego atual para se poder realizar uma determinação mais exata.

Adicionalmente, no Pedido de Patente Sueca, paralelo 0601173-8 intitulado "A- nordning for bromsslitagebedõmning (em Inglês: Device for brake wear assessment)" e ten- do a mesma data de depósito que o presente pedido, uma solução para avaliar a capacida- de do motorista em selecionar o sistema correto de freio é descrita, em que a presente in- venção vantajosamente pode ser utilizada. Essa avaliação pode ser realizada significativa- mente melhor com o conhecimento sobre a inclinação e curvatura dos arredores. Por exem- plo, pode acontecer que certo sistema de frenagem seja essencial em inclinações colina abaixo e outro sistema de frenagem seja essencial em tráfego urbano.

No Pedido de Patente Sueca, paralelo 0601174-6 intitulado "Anordning for bestâmning av ett brãnslefõrbrukningsbeteende (em Inglês: Device for determining a fuel consumption behavior)" e tendo a mesma data de depósito que o pedido acima, é descrita uma solução em que a presente invenção vantajosamente pode ser utilizada com um dispo- sitivo para avaliar a capacidade do motorista em dirigir com baixo consumo de combustível mediante estudo do consumo do motorista em circunstâncias especiais, tal como em cima de uma colina, vales, e inclinações colina abaixo.

Exemplos adicionais de campos da invenção consistem em ativar funções de otimi- zação de segurança mediante uso de informação sobre situações de tráfego com tendência potencial a acidente, presentes, por exemplo, uma volta à esquerda em uma auto-estrada após um topo de uma colina. Exemplos de tais funções são preparar airbags, evitar prover o motorista com informação desnecessária (contenção de informação) entre muitas outras coisas.

Dados de direção qualificados, com informação sobre em qual ambiente de tráfego o veículo esteve se deslocando, podem ser usados por oficinas de serviço para descobrir as causas de possíveis falhas ou quebras, assim como pelas organizações de vendas para poder fornecer um produto feito sob encomenda para o uso normal do cliente. Isso inclui escolha de um motor a partir de alternativas, intervalos de serviço, etc. Conforme se percebe, o veículo pode ser arranjado para continuamente transferir dados, por exemplo, por intermédio de um sistema de comunicação móvel, para um meio externo de monitoração, tal como uma central de monitoração, pelo que a avaliação acima pode ser realizada na central de vigilância em vez de dentro do veículo, quer seja tanto em uma classificação de arredores como em uma determinação de tipo, ou apenas a classifica- ção de arredores.

Além disso, a presente invenção pode ser usada para gerar bancos de dados de mapa. Por exemplo, os dados de segmento podem ser compilados em conjunto com posi- ções absolutas para, resultado combinado em um banco de dados de mapa tendo uma exa- tidão muito elevada.

Claims (22)

1. Dispositivo para, durante deslocamento com um veículo, determinar o tipo de um segmento de uma distância de uma via ao longo da qual o veículo está se deslocando, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo compreende: - meio para dividir a distância em segmentos, - meio para determinar se um segmento foi iniciado, - meio para determinar uma direção de referência de movimento, - meio para, durante o segmento, receber ao menos um valor de parâmetro de dire- ção, o qual constitui uma representação da direção de movimento do veículo, ou mediante o qual uma representação da direção de movimento do veículo pode ser determinada, - meio para determinar se o veículo alcançou o fim do segmento, - meio para determinar o tipo do segmento a partir dos valores de parâmetro de di- reção recebidos.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de in- cluir adicionalmente meio para armazenar os valores de parâmetro de direção recebidos durante o segmento.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que ele compreende ainda meio para armazenar o tipo do segmento com uma referência para o segmento.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, CARACTERIZADO pelo fato de que ele inclui ainda meio para determinar o tipo de uma pluralidade de segmentos consecutivos ou adjacentes, em que o dispositivo inclui ainda meio para classificar a distância com base na pluralidade de segmentos determinados por tipo.

5. Dispositivo, de acordo cpm qualquer uma das reivindicações 1-4, CARACTERIZADO pelo fato de que os valores de parâmetros são gerados por sensores internos do veículo.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio para determinar se o veículo alcançou o fim do segmento é arranjado para realizar a determinação com base em uma alteração na mudan- ça de direção.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que a mudança de direção é horizontal e/ou vertical.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo inclui meio para receber valores de parâ- metro representando, ou a partir dos quais os valores de parâmetro podem ser calculados, ou um ou mais do grupo: a distância percorrida pelo veículo durante o segmento (extensão de arco), um raio do movimento realizado pelo veículo durante o segmento, a velocidade momentânea e/ou média do veículo durante o segmento.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o tipo de segmento consiste em qualquer um do grupo: volta à direita, volta à esquerda, curva à direita, curva à esquerda, trecho reto, desvio, topo de uma colina, vale, cruzamento, volta à direita em cruzamento, volta à esquerda em cru- zamento, rodovia plana, colina acima, colina abaixo.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda meio de saída para emissão da deter- minação de tipo de segmento para meio de display ou meio de reprodução de som no veícu- lo e/ou um meio de monitoração remota.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda meio de saída para emissão da classificação da distância para o meio de display ou meio de reprodução de som no veículo e/ou um meio de monitoração remota.

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que a classificação consiste em qualquer um do grupo: di- reção sem carga, tomada de força (PTO), manobra, fila, centro de cidade, cidade, rodovia ondulada e/ou reta ou plana ou curva, rodovia reta e plana ou ondulada.

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que um ou mais dos meios, ao menos parcialmente, é constituído por um programa de computador, em que o dispositivo ao menos parcialmente é constituído de um produto de programa de computador incluindo um meio legível por com- putador e um programa de computador, em que o programa de computador é incluído no meio legível por computador.

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação do tipo de um segmento a partir dos valores de parâmetro de direção recebidos é arranjada para ser iniciada a partir de critérios predeterminados.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio legível por computador é constituído de um ou mais do grupo: ROM (Memória de Leitura), PROM (Memória Programável de Leitura), EPROM (PROM Apagável), memória Flash, EEPROM (PROM Eletricamente Apagável).

16. Sistema para determinar o tipo de arredores de um veículo para uma distância ao longo da qual um veículo se desloca CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema compreende: - meio para dividir a seção em segmentos, - meio para, para cada segmento, - determinar se um segmento foi iniciado, - determinar uma direção de referência de movimento, - durante o segmento, receber ao menos um valor de parâmetro de direção, o qual constitui uma representação da direção de movimento do veículo, ou através da qual uma representação da direção do movimento do veículo pode ser determinada, - determinar se o veículo atingiu o fim do segmento, - determinar o tipo do segmento a partir dos valores de parâmetro de direção rece- bidos; começando a partir de critérios predeterminados, e em que o sistema inclui ainda: - meio para, para cada segmento, armazenar uma referência para o segmento em conjunto com o tipo determinado do segmento, e - meio para determinar um tipo dos arredores para a seção da distância ao longo da qual o veículo está se deslocando com base em ma pluralidade de segmentos consecutivos.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda meio para, para a seção, armazenar o tipo dos arredores em conjunto com uma referência para a seção.

18. Sistema, de acordo com as reivindicações 16 ou 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema inclui ainda meio para determinar e armazenar o tipo de arredores para uma pluralidade de seções consecutivas.

19. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16-18, CARACTERIZADO pelo fato de que o tipo de arredores consiste em qualquer um do grupo: direção sem carga, tomada de força (PTO), manobrando, fila, centro de cidade, cidade, ro- dovia ondulada e/ou sinuosa, rodovia reta e plana.

20. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16-19, CARACTERIZADO pelo fato de que os critérios predeterminados consistem, ao menos par- cialmente, em um ou mais do grupo: velocidade atual, velocidade média, os últimos x se- gundos, a parte dos últimos x quilômetros da rodovia tendo realizado curvas em mais do que x rad/s, a soma das quantidades absolutas de todas as mudanças de ângulo excedendo x rad/s nos últimos 5 km, variação na inclinação dos últimos x segundos, número de paradas nos últimos x quilômetros, distância até a parada anterior, tempo decorrido desde que o veí- culo deu marcha à ré, número de voltas U nos últimos x segundos, número de cruzamentos por extensão unitária durante um tempo predeterminado, número de desvios por extensão unitária, tomada de força do veículo.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação do tipo de um segmento a partir dos valores de parâmetro de direção recebidos é arranjada para ser iniciada a partir dos critérios predeterminados.

22. Veículo, CARACTERIZADO por compreender um dispositivo e/ou um sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-21.