CZ19244U1 - Komunikační a ovládací zařízení pro varovné a výstražné informační či navigační systémy, využívané zejména v dopravních prostředcích - Google Patents

Description

Komunikační a ovládací zařízení pro varovné a výstražné informační či navigační systémy, využívané zejména v dopravních prostředcích

Oblast techniky

Technické řešení spadá do oblasti zajišťování přenosu informací o nestandardních a havarijních situacích na pozemních komunikacích a týká se konstrukce komunikačního a ovládacího zařízení pro varovné a výstražné informační či navigační systémy, využívané zejména v dopravních prostředcích a pri řízení dopravní infrastruktury.

Dosavadní stav techniky

Při současné frekvenci a hustotě silničního provozu dochází k nepředvídatelným dopravním silo tuaeím, v nichž je možnost reakce řidičů časově omezena v závislosti na různých faktorech, jako jsou povětrnostní podmínky, například náledí či mlha, nebo působení lidského faktoru, například věkem řidiče, jeho nedostatečnou soustředěností na řízení apod. Proto jsou vyvíjeny řady signalizačních systému a zařízení pro dopravní prostředky, jejichž hlavním úkolem je včas upozornit na kolizní a havarijní situaci a umožnit tak řidičům včas reagovat a problém řešit.

Jsou známy systémy popsané například ve spisech GB 2420404, EP 1659029, WO 2006/050741, US 2006/0100783, EP 1298625, WO 2005/010549. EP 1396833, CZ 11138 Ul, CZ 282128 či CZ 285443, které řeší monitorování vzdálenosti mezi dvěma vozidly, sledování jízdy v jízdních pruzích nebo v protisměru a konstrukci různých alarmů využívajících zvukové či světelné efekty, například přímo napojením na svítilny a reflektory automobilů. Zařízení dle CZ 13827 Ul mo20 nitoruje pohyb vozidla ale pouze v kombinaci se systémem GPS a systém včasné výstrahy v silničním provozu dle CZ 11321 Ul varuje až po havárii, což je v řadě případů pozdě.

Je rovněž známo zařízení k přijmu a vysílání výstražných signálů pro automobily dle CZ 5223 Ul obsahující radiový vysílač a přijímač krátkého dosahu zapojený do signalizačního okruhu vozidla, jehož nevýhodou však je, že nemá možnost ladění vzdálenosti přijímání signálů. Konec 25 ně je známo automatické signalizační zařízení a způsob aktivace výstražných signálů automobilu dle zveřejněné CZ 2003-3015 Al, které obsahuje řídicí jednotku integrovaného typu napájenou stálým napětím vozidla a opatřenou jednak třemi vstupy pro příjem jak stálých, tak pulzních aktivačních signálů ve formě obdélníkových vln a jednak větším počtem výstupů připojených k výstražným indikátorům zabudovaným ve vozidle. Na dva vstupy jsou přiváděny vstupní signály stálé úrovně a na třetí vstup je přiváděn pulzní signál s obdélníkovou vlnou, přičemž výstupy se aktivují po předem stanovenou dobu intervalů, které jako celek vytvářejí opakující se sekvenci o předem stanoveném trvání. Nevýhodou tohoto zařízení je existence pouze tri vstupů pro příjem signálů, což značně omezuje rozsah jeho využití.

Spis CZ 2004-14 Al se pak týká provedení univerzální telematické jednotky s modulárním řeše35 ním hardwaru a softwaru, určeného pro integraci informací z různých zdrojů mobilního prostředku a pro komunikaci s prostředky dopravní infrastruktury a s přistupujícím okolím. Jednotka je uspořádána jako variabilní soustava sestávající z jádra systému pro zabezpečení základní činnosti doplněného různými moduly a z hlavní řídicí logiky pro zabezpečení řízení předdefinovaných funkcí. Nevýhodou tohoto řešení je, že se nejedná o plně integrovaný systém řešící komu40 mkaei jedním zařízením, u něhož je nutné v případě změny komunikačních norem fyzicky zaměňovat konkrétní moduly, nikoliv upravovat nastavení zařízení upgradem.

Konečně je známa konstrukce výstražného signalizačního zařízení pro dopravní prostředky dle spisu CZ 16985 Ul, obsahující řídicí jednotku opatřenou vstupy a výstupy a tvořeného komplexním modulem obsahujícím řídicí blok, do něhož jsou napojeny přívody vstupního signálu, indi45 kační a ovládací obvody, přenosový modul a interní nebo externí napájecí zdroj. Přestože se toto zařízení vyznačuje nenákladnou koncepcí a vysokou technickou úrovní, kompatibilností jak s navigačními systémy GPS, tak s elektroinstalacemi a dalším vybavením dopravních prostředků, nevyhovuje zcela současným požadavkům, kterc jsou na tato zařízení kladena.

- 1 (7 19244 Ul

Úkolem technického řešení je předložit k využití nové vysokorychlostní komunikační a ovládací zařízení pro varovné a výstražné informační či navigační systémy, využívané zejména v dopravních prostředcích, které by na základě přenosu informace mezí vozidly, nacházejícími se nebo blížícími se k havarijní ěi jiné nestandardní nebezpečné omezující situaci a nebo nacházejícími se již v dosahu vysílaného varovného signálu či aktivních mobilních i stacionárních stanic nebo výstražných trojúhelníků, a ostatními účastníky silničního provozu včas a s předstihem informovalo o krizové situaci, a bylo stavu na nastalou situaci také reagovat či navrhovat možnosti řešení vzniklé nebo vznikající situace.

Podstata technického řešení ío Stanoveného cíle je dosaženo technickým řešením, kterým je komunikační a ovládací zařízení pro varovné a výstražné informační či navigační systémy, využívané zejména v dopravních prostředcích, tvořené komplexním modulem (SHS), který obsahuje minimálně jeden řídicí blok (WCR) s možným napojením na alespoň jeden přívod (IN) externího vstupního signálu, minimálně jeden inicializační a zobrazovací obvod (OUT), externí napájecí zdroj (EXT POWER) a externí vysílací a přijímací obvody a komunikační porty (EXT ANT COM). Podstatou řešení je, že komplexní modul (SHS) obsahuje minimálně jeden řízený datový převodník (DTD) s integrovanými segmenty (SGMF) převodu signálů frekvenčních měničů, který je zabudovaný uvnitř nebo vně systému, a že řídicí blok (WCR) je jednak opatřen minimálně jedním integrovaným přenosovým modulem (RRF-M) pro úpravu komunikačních dat mezi některými stanicemi, jed20 nakje opatřen integrovaným interním kontrolním napájecím blokem (ATC-REF INT POWER), který je propojený s externím napájecím zdrojem (EXT POWER), ajednak obsahuje minimálně jeden integrovaný interní vysílací a přijímací obvod (INTER ANT), jehož propojení s externími vysílacími a přijímacími obvody a komunikačními porty (EXT ANT COM) je provedeno buď prostřednictvím integrovaného přenosového modulu (RRF-M) nebo přímo cestou mezi integro25 vánými interními vysílacími a přijímacími obvody (INT ER ANT) a externími vysílacími a přijímacími obvody a komunikačními porty (EXT ANT COM), přičemž řídicí blok (WCR) je dále propojen s externími vysílacími a přijímacími obvody a komunikačními porty (EXT ANT COM) pres řízený datový převodník (DTD), který je rovněž připojen na interní kontrolní napájecí blok (ATC-REF INT POWER).

su Ve výhodném provedení jsou do integrovaného řídicího bloku (WCR) jako periferie napojeny alespoň jeden přívod (IN) externích vstupních signálů a alespoň jeden port (PSB) systémů aktivní a pasivní bezpečnosti, a to buď přímo anebo přívody (IN) externích vstupních signálů pres ochranné bloky (A) a porty (PSB) systémů aktivní a pasivní bezpečnosti buď přímo anebo pres inicializační a zobrazovací obvody (OUT).

Rovněž je výhodné, že inicializační a zobrazovací obvody (OUT) jsou tvořeny alespoň obvody (OUT R) indikace vyhodnocení signálů a/nebo obvody (OUT Y) indikace a kontroly toku dat a/nebo obvody (OUT G) indikace třídění dat a/nebo obvody (OUT K) inicializací a/nebo obvody (OUT X) aktivací bezpečnostních opatření a/nebo obvody (OUT SG) signalizací.

Předkládaným komunikačním a ovládacím zařízením pro varovné a výstražné informační či na40 vigační systémy se dosahuje vyššího účinku v tom, že je zaměřeno na komplexní pokrytí vozového parku bez závislosti na roku výroby automobilu a zajišťuje přímou komunikaci jak mezi vozidly navzájem, tak mezi vozidly a stacionárními nebo mobilními stanicemi a dále také mezi vozidly a dopravními a dopravně-inťormaěními zařízeními a infrastrukturou. Řešení využívá nenákladnou koncepci s vysokou technickou úrovní, značnou tlexíbilitou a možností okamžitých úprav a vývoje dle požadovaných podmínek zadaných uživatelem. Zařízení je kompatibilní s navigačními systémy GPS, s elektroinstalacemi a dalším vybavením vozidel, jako jsou akustické systémy, systémy výstražných světel vozidla, obvody inicializace airbagů apod. Další výhodou systému je jeho víceúčelové použití, kdy aktivace zařízení je provedena buď manuálně nebo automaticky po přijetí odpovídajícího vyrozumí vací ho signálu z externího nebo interního zdroje, anebo může být systém výstražných světel a zařízení vyrozumění komunikačního systému a inCZ 19244 Ul fra struktury aktivní pouze po dobu přítomnosti vozidla v okruhu dosahu zdroje vysílaného signálu. Takto vybavené vozidlo je tedy jak aktivním tak pasivním objektem v oblasti nestandardní, nebezpečné, omezující či havarijní dopravní situace.

Oproti, stá vají cím známým řešením se integrováním prvků (RRF-M), (INTER ANT) a modulu (ATC-REF INT POWER) do bloku (WCR) docílí nárůstu rychlosti přenosu informací o několik řádu. Ze stejného důvodu je zakomponován blok (DTD) s možností vestavění (SGMF), jenž mohou být též integrovány do (WCR). Způsoby kombinací propojení výše zmíněných prvků jsou volitelné, a to jak mezi sebou navzájem, tak s (EXT ANT COM), když vždy jde o podporu nárůstu rychlosti přenosu dat a variability komplexního modulu (SHS), pro požadovanou aplikaci, ío přičemž (DTD) a (SGMF) nejsou bezpodmínečně nutné k samotnému fungování systému přenosu informací. Největší výhodou nového zařízení pak je, že propojení a spolupráci jednotlivých prvků je možné nastavovat i inicializovat softwarově.

Popis obrázků na připojených výkresech

Konkrétní provedení zařízení podle technického řešení je schematicky znázorněno na přípoje15 ných výkresech představujících bloková schémata různých alternativ provedení zařízení, kde:

obr. 1 je základní provedení zařízení, jehož komplexní modul (SHS) slouží jako čistý převaděč dat s integrovaným interním kontrolním napájecím blokem (ATC-REF INT POWER), který je propojen s externím napájecím zdrojem (EXT POWER) a s integrovaným řízeným datovým převodníkem (DTD),

2o obr. 2 je alternativní provedení zařízení podle obr. 1 s připojením přívodů (IN) externích vstupních signálů, porty (PSB) systémů aktivní a pasivní bezpečnosti a se zabudovanými ochrannými bloky (A) na přívodech (IN) externích vstupních signálů, obr. 3 je alternativní provedení zařízení podle obr. 1 s připojením přívodů (IN) externích vstupních signálů, porty (PSB) systémů aktivní a pasivní bezpečnosti a se zabudovanými inicializaě25 nimi a zobrazovacími obvody (OUT) na výstupech řídicího bloku (WCR), obr. 4 je alternativní provedení zařízení s využitím kombinací souborů prvků dle obr. 2 a obr. 3, obr. 5 je variantní provedení zařízení podle obr. 4 s umístěním řízeného datového převodníku (DTD) mimo komplexní modul (SHS), obr. 6 je alternativní provedení zařízení z obr. 1 pro duplexní užití, kde v komplexním modulu (SHS) jsou zabudovány dva řídicí bloky (WCR), obr. 7 je alternativní provedení zařízení, jehož komplexní modul (SHS) neobsahuje integrovaný řízený datový převodník (DTD) a externí napájecí zdroj (EXT POWER).

Příklady provedení technického řešení

Základní provedení zařízení podle obr. 1 je tvořeno komplexním modulem SHS, který obsahuje jednak řídicí blok WCR, sloužící ke kontrole, řízení systémů, příjmu, zpracování, vyhodnocení a řazení dat, a jednak řízený datový převodník DTD s integrovanými segmenty SGMF převodu signálů frekvenčních měničů. Řídicí blok WCR je opatřen integrovaným přenosovým modulem RRF-M pro úpravu komunikačních dat mezi některými stanicemi a integrovaným interním kontrolním napájecím blokem ATC-REF INT POWER, který je propojený s externím napájecím zdrojem EXT POWER. Řídicí blok WCR dále obsahuje integrovaný interní vysílací a přijímací obvod INTER ANT, jehož propojení s komunikačními porty EXT ANT COM je provedeno buď prostřednictvím integrovaného přenosového modulu RRF-M nebo přímo cestou INTER ANT EXT ANT COM. Řídicí blok WCR je také propojen s komunikačními porty EXT ANT COM přes řízený datový převodník DTD, který je rovněž připojen na interní kontrolní napájecí blok

ATC-REF INT POWER.

- .5 CZ 19244 UI

V alternativním provedení zařízení podle obr. 2 jsou do integrovaného řídícího bloku WCR jednak jako periferie napojeny přes ochranné bloky Λ přívody IN externích vstupních signálu a jednak porty PSB systémů aktivní a pasivní bezpečnosti. Řídicí blok WCR má alternativně možnost nadstavbové komunikace integrovaných prvků a periferií prostřednictvím násobených zpét5 ných vazeb na vybrané složky systému,

V dalším možném provedení zařízení znázorněném na obr. 3 jsou do integrovaného řídicího bloku WCR napojeny jako periferie jednak přímo přívody IN externích vstupních signálů a jednak přes inicializační a zobrazovací obvody OUT porty PSB systémů aktivní a pasivní bezpečnosti, V tomto provedení má řídicí blok WCR alternativně možnost nadstavbové komunikace io integrovaných prvků a periferií prostřednictvím násobených zpětných vazeb na vybrané složky systému, a to i na alternativy inicializačních a zobrazovacích obvodů OUT, kterými jsou například obvody OUT R indikace vyhodnocení signálů, obvody OUT Y indikace a kontroly toku dat, obvody OUT G indikace třídění dat, obvody OUT K inicializací, obvody OUT X aktivací bezpečnostních opatření, obvody OUT SG signalizací, a další.

Varianty zařízení podle obr. 4 a obr. 5 využívají aplikaci s maximálním využitím prvků z provedení podle obr. 2 a obr. 3, když na obr. 4 je řízený datový převodník DTP zabudován v komplexním modulu SHS a na obr. 5 je umístěn mimo tento komplexní modul SHS.

Obr. 6 je alternativní provedení zařízení z obr. 1 pro duplexní užití, kde v komplexním modulu SHS jsou zabudovány dva řídicí bloky WCR obsahující společný integrovaný interní kontrolní zo napájecí blok ATC-REF INT POWER, samostatné propojené s řízeným datovým převodníkem

DTP.

Obr. 7 pak představuje nejjednodušší formu provedení zařízení, jehož komplexní modul SHS neobsahuje integrovaný řízený datový převodník DTP a externí napájecí zdroj EXT POWER, které je využitelné jako dálkový ovladač, nebo komunikační konzola.

Komplexní modul SHS je trvale napojen na neznázorněné systémy výstražných světel vozidla, případně na akustické systémy nebo další přídavná výstražná zařízení, na obvody inicializace airbagů, popřípadě na další systémy aktivní i pasivní bezpečnosti vozidel a silničního provozu. Celý komplexní modul SHS může být umístěn interně ve vozidle nebo ve výstražném trojúhelníku nebo na externím stacionárním nebo mobilním stanovišti, popřípadě může výstražný trojúhello nik plnit pouze funkci vysílače varovného signálu. Celé zařízení může být realizováno jako interaktivní dálkový ovladač s možností volitelnosti funkcí.

Po přijetí vyrozumívacího vstupního signálu komplexním modulem SHS přes přívody IN externích vstupních signálů nebo prostřednictvím externích vysílacích a přijímacích obvodů a komunikačních portů EXT ANT COM či interních vysílacích a přijímacích obvodů INTER ANT, nebo při aktivaci komplexního modulu SHS obsluhou, jsou prostřednictvím řídicího bloku WCR aktivovány systémy výstrahy, vyrozumění či navigace a zároveň je iniciován přenos dat pro komunikaci o předání výstrahy, upozornění, nebo informace o nestandardní situaci, ostatním účastníkům silničního provozu, stacionárním i přenosným stanicím pro řídicí a monitorovací centra.

V provedení podle obr. 1 funguje komplexní modul SHS jako čistý převaděč dat, kde integrace40 mí prvků RRF-M, INTER ANT. ATC-REF INT POWER do řídicího bloku WCR, rozšířením komunikačních portů EXT ANT COM, zakomponováním a integrací řízeného datového převodníku DTP a vestavěním segmentů SGMF převodu signálů frekvenčních měničů se zvyšuje rychlost přenosu informací proti stávajícím řešením o několik řádů.

V provedení podle obr. 2 funguje komplexní modul SHS jako převaděč dat a ovladač systémů s ochrannými bloky A, tedy elektrickou či mechanickou ochranou vstupů řídicího bloku WCR a s možnostmi připojení vstupních a výstupních periferií, kde řídicí blok WCR má alternativně možnost kontroly nadstavbové komunikace integrovaných prvků a periferií prostřednictvím násobených zpětných vazeb.

_ a _

CZ 19244 Ul

V dalším alternativním provedení podle obr. 3 funguje komplexní modul SHS jako převaděč dat a ovladač systémů s inicializačními a zobrazovacími výstupy, pro možnosti indikace vyhodnocení signálů, kontroly toku dat, třídění dat, inicializací periferií, například systémů aktivní a pasivní bezpečnosti, aktivací bezpečnostních opatření systému komplexního modulu SHS, nebo signali5 žací nastavení a fungování systému komplexního modulu SHS, kde řídicí blok WCR má alternativně možnost kontroly nadstavbové komunikace integrovaných prvků a periferií prostřednictvím násobených zpětných vazeb.

V konstrukční variantě dle obr. 4 funguje komplexní modul SHS jako převaděč dat a ovladač systémů s maximálním využitím prvků z provedení podle obr. 2 s ochrannými bloky A, s inicialiio začními a zobrazovacími obvody OUT podle provedení z obr. 3 a periferiemi, kde řízený datový převodník DTP je zabudován v komplexním modulu SHS.

V dalším možném provedení zařízení podle obr. 5 funguje komplexní modul SHS jako převaděč dat a ovladač systémů s maximálním využitím prvků z provedení podle obr. 4, kde řízený datový převodník DTP je použitý jako periferie z důvodu jeho možného zabudování do infrastruktury.

V alternativě podle obr. 6 funguje komplexní modul SHS jako převaděč dat a ovladač systémů s vícenásobným zabudováním řídicího bloku WCR, včetně v něm integrovaných prvků, pro možnosti například duplexního fungování systému nebo násobení přenosové kapacity dat v reálném čase, a v provedení dle obr. 7 funguje komplexní modul SHS jako převaděč dat, dálkový ovladač, komunikační konzola nebo testovací a čtecí zařízení.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technického řešení je využitelné pro umístění interně ve vozidle, ve výstražném trojúhelníku, na stacionárních nebo mobilních stanovištích, například dopravních návěstích, železničních přejezdech, nebo může být součástí navigačních systémů, například GPS nebo GALILEO.

Claims (3)

1. Komunikační a ovládací zařízení pro varovné a výstražné informační či navigační systémy, využívané zejména v dopravních prostředcích, tvořené komplexním modulem (SHS), který obsahuje minimálně jeden řídicí blok (WCR) s možným napojením na alespoň jeden přívod (IN) externího vstupního signálu, minimálně jeden inicializační a zobrazovací obvod (OUT), externí

30 napájecí zdroj (EXT POWER) a externí vysílací a přijímací obvody a komunikační porty (EXT ANT COM), vyznačující se tím, že komplexní modul (SHS) obsahuje minimálně jeden řízený datový převodník (DTD) s integrovanými segmenty (SGFM) převodu signálů frekvenčních měničů, který je zabudovaný uvnitř nebo vně systému, a že řídicí blok (WCR) je jednak opatřen minimálně jedním integrovaným přenosovým modulem (RRE-M) pro úpravu komuni35 kačních dat mezi některými stanicemi, jednak je opatřen integrovaným interním kontrolním napájecím blokem (ATC-REF INT POWER), který je propojený s externím napájecím zdrojem (EXT POWER), a jednak obsahuje minimálně jeden integrovaný interní vysílací a přijímací obvod (INTER ANT), jehož propojení s externími vysílacími a přijímacími obvody a komunikačními porty (EXT ANT COM) je provedeno buď prostřednictvím integrovaného přenosového

40 modulu (RRE-M) nebo přímo cestou mezi integrovanými interními vysílacími a přijímacími obvody (INTER ANT) a externími vysílacími a přijímacími obvody a komunikačními porty (EXT ANT COM), přičemž řídicí blok (WCR) je dále propojen s externími vysílacími a přijímacími obvody a komunikačními porty (EXT ANT COM) pres řízený datový převodník (DTD), který je rovněž připojen na interní kontrolní napájecí blok (ATC-REF INT POWER).

. $ CZ 19244 Ul

2. Komunikační a ovládací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že do integrovaného řídicího bloku (WCR) jsou jako periferie napojeny alespoň jeden přívod (IN) externích vstupních signálů a alespoň jeden port (PSB) systémů aktivní a pasivní bezpečnosti, a to buď přímo a nebo přívody (IN) externích vstupních signálů přes ochranné bloky (A) a porty

5 (PSB) systémů aktivní a pasivní bezpečnosti buď přímo anebo přes inicializační a zobrazovací obvody (OUT).

3. Komunikační a ovládací zařízení podle nároků 1 a 2, vyznačující se. tím, že inicializační a zobrazovací obvody (OUT) jsou tvořeny alespoň obvody (OUT R) indikace vyhodnocení signálů a/nebo obvody (OUT Y) indikace a kontroly toku dat a/nebo obvody (OUT G) o indikace třídění dat a/nebo obvody (OUT K) inicializací a/nebo obvody (OUT X) aktivací bezpečnostních opatření a/nebo obvody (OUT SG) signalizací.