CZ200696A3 - Zarízení k urcení polohy - Google Patents

Abstract

Zarízení k urcení polohy dopravních prostredku zejména vozidel, na zemském povrchu, sestává z navigacního systému pevne zastaveného ve vozidle (1) a embedded zarízení (3) vložené do vozidla. Navigacní systém pevne zastavený ve vozidle (1) se skládá z prijímace pozicního systému (8, 9) a je doplnenéo funkcionalitu RDS/TMC -Radio Data System/Traffic Message Channel modulu (11, 12) a o další zpresnující ci doplnující informace o své poloze - o rychlosti jednotlivých kol, o zarazení reverzního rychlostního stupne a informace z integrovaného gyro cidla a prípadne informace z elektronického kompasu. Embedded zarízení (3) prijímá informace o pozici vozidla prostrednictvím Bluetooth (13, 14). Vzájemná komunikace mezi jednotlivými zarízeními je zajištena prostrednictvím sbernice CAN BUS - prumyslové sbernice pro datovou komunikaci (17, 17'), pomocí níž je možné napojit na systém i další zarízení (4, 5, 6) potrebující rovnež pozicní informace.

Description

Předložený vynález se týká zařízení k určení polohy (pozice) dopravních prostředků, zejména vozidel, na zemském povrchu.

Dosavadní stav techniky

Současné navigační systémy integrované ve vozidlech pracují převážně se systémy GPS Global Positioning System. Zemi obíhá 25 satelitů - družic. Z jejich trvale vysílaných dat o pozici lze trigonometrickým výpočetním modelem určit polohu vozidla na zemském povrchu.

Tyto navigační systémy mají několik možností zpřesnit či doplnit informace o své poloze. Jsou to: informace z CAN sběrnice (průmyslová sběrnice pro datovou komunikaci) vozu o rychlosti jednotlivých kol (dopočítává se poloměr zatáčky), informace o zařazení reverzního rychlostního stupně (zařazení zpátečky) a informace z integrovaného gyro čidla (informace o úhlové změně pohybu) a případně informace z elektronického kompasu.

Další možností k určování polohy jsou tzv. embedded zařízení (zařízení vložená do vozidla, například malý kapesní počítač - PDA, přenosný počítač - notebook, inteligentní telefon smartphone atd.). Ta jsou odkázána pouze na informace z přijímače pozičního systému (obvykle výše zmíněný GPS). Embedded zařízení nemají v součastné době z důvodu své komerční architektury možnost využívat v dnešní době dosažitelné technologie pro zpřesnění či umožnění navigace tak, jako je tomu navigačních systémů napevno integrovaných do vozidla. V oblastech s komplikovaným příjmem signálu z družic, jako je např. městská zástavba, horské průsmyky, průjezdy lesy či tunely, je takřka znemožněno určení pozice. Pouze u některých lépe vybavených přijímačů dochází k matematickému odhadu pozice z hodnot předchozího měření, to obvykle probíhá jedenkrát za sekundu a tím při průměrných rychlostech vozidla dochází k značným chybám a zavádějícím výsledkům, jež jsou uživateli • · · · • · interpretovány příslušnou aplikací. Tato chyba není ve většině případů postižitelná a uživatel nemá kontrolu, zda se jedná o naměřenou hodnotu či odhad. Satelitní příjem v zařízeních typu embedded je ve vozidle ještě omezen samotnou konstrukcí vozidla, především pevnou kovovou střechou, která má neblahý vliv na kvalitu příjmu (stínění signálu). Tento nedostatek je řešen různými typy přídavných antén, jak aktivních (výstupem je přímo datový protokol NMEA či podobný), nebo pasivní (jež předává pouze vysokofrekvenční signál z přijímacích antén do přijímače ke zpracování). Obě tato řešení zatěžují uživatele nekomfortním přístupem. Další skupinou jsou poziční přijímače vybavené bezdrátovou technologií Bluetooth (bezdrátový komunikační standard, který je určen k propojení zařízení jako jsou mobilní telefony, notebooky a kapesní počítače). Přijímací zařízení Bluetooth GPS jsou standardní GPS přijímače + baterie + vysílače Bluetooth; zařízení se chová pro ostatní zařízení jako běžně sériově komunikující přijímač GPS připojený kabelem. To přinášejí zlepšení komfortu, ale naopak z principu věci řeší přijímací potřebu stejným způsobem jako výše zmiňované přijímače.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení nabízející řešení kombinace výhod jednotlivých zařízení v jeden plně integrovaný celek. Tímto zařízením je kombinace přijímače satelitního pozičního systému; jednotky komunikující s vozidlem - CAN BUS sběrnice (rozhraní); Bluetooth Access Pointu - vysílač Bluetooth signálu umožňující komunikaci svíce zařízeními najednou; přijímače a dekodéru RDS/TMC zpráv (Rádio Data System / Traffic Message Channel) a volitelně gyro čidlo. Tím získá uživatel naprosto rovnocenný vstup pro navigační sytém v embedded zařízení jaký je umožněn pevné zástavbě navigačního systému. Z důvodu kompatibility se stávajícími aplikacemi v zařízeních typu embedded je zvolen jednotný standardizovaný komunikační protokol pro přenos dat z GPS v reálném čase (nejčastěji multiplexovaný datový protokol NMEA) doplněný o vložené informace z CAN BUS sběrnice a RDS/TMC přijímače. U zařízení nemající aplikaci plně využívající tento nový systém dochází k ignorování části vložené do protokolu. Například zatímco v dnešní době prodávaný navigační program pro PDA je schopen využít pouze informace, kterým z datového protokolu rozumí (drží se normy), nově vytvořený program již bude mít implementováno rozšíření datového protokolu o nové funkce a tak bude využito všech

upřesňujících informaci. Systém se pro ně chová jako standardní normou popsaný přijímač GPS. Obecně tento princip platí pro uplatnění příjmu i jiných pozičních systémů nevyužívajících NMEA protokol a soustavu družic GPS. V budoucnu lze aplikovat na systém Galileo (evropský systém družicové navigace) a nebo na starší poziční systémy. Z důvodu rozmanitosti embedded zařízení používaných širokou veřejností byla zvolena metoda připojení systému k zařízení bezdrátově pomocí Bluetooth. Přínosem tohoto řešení by mělo být zvýšení bezpečnosti a přesnosti navigačního systému. Uživatel je oproštěn od potřeby manipulace s jakýmkoliv kabelovým spojením embedded zařízení. Bezpečnost je zvýšena především odstraněním jakéhokoli volně položeného předmětu do vozidla (například položený GPS bezdrátový přijímač na přístrojové desce, nevhodně umístěný svazek vodičů bránící pohybu rukou v oblasti středové konzole a řadící páky atd.). Dalším výhodným aspektem je možnost tento systém propojit pomocí sběrnice CAN BUS se zařízeními potřebujícími tytéž duplicitní poziční informace. Těmi jsou např. security pager (bezpečnostní pager) - ochrana zaparkovaného vozidla, Notruf - systém přivolání pomoci v nouzi, S.O.S call - nouzové telefonování, Service call - servisní telefonování; jiná forma navigačního systému - pevná zástavba navigace, rádio - s možností zobrazit zeměpisnou polohu pomocí jednoduché textové informace; dataloger - zařízení zaznamenávající trvale polohu vozidla pro další zpracování; jednoduchý systém informující o přiblížení k uživatelem nastavené cílové oblasti atd. Dalším neméně významným přínosem tohoto systému je možnost synchronizovat reálný čas pro všechna připojená zařízení. Tento časový signál je součástí datového protokolu vysílaného z pozičního systému. Tato funkcionalita nejde uplatnění jak v komfortní elektronice vozu (palubní počítač atd.), tak i v oblasti bezpečnosti (například v zařízení černé skříňky - black box, jako časově synchronní informace při dopravní nehodě).

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí obr.l, na kterém je znázorněno blokové schéma zapojení zařízení k určení polohy dopravních prostředků, zejména vozidel, na zemském povrchu.

Příklady provedení

Zařízení k určení polohy dopravních prostředků (1, 3), zejména vozidel, na zemském povrchu, sestává z navigačního systému pevně zastavěného ve vozidle (1) a embedded zařízení (3).

Hlavní součásti navigačního systému pevně zastavěného ve vozidle (1) budou popsány následně v textu. Jedná se především o zařízení zajišťující vzájemnou komunikaci mezi řídícími jednotkami - sběrnice CAN BUS (17, 17‘). Na sběrnici CAN-Bus je u moderních vozidel napojena prakticky celá elektronická soustava. V tomto případě rádio s navigací (4), security pager (5) a další zařízení (6), kterými mohou být Notruf - systém přivolání pomoci v nouzi, S.O.S call - nouzové telefonování, Service call - servisní telefonování; jiná forma navigačního systému - pevná zástavba navigace; rádio - s možností zobrazit zeměpisnou polohu pomocí jednoduché textové informace; dataloger - zařízení zaznamenávající trvale polohu vozidla pro další zpracování; jednoduchý systém informující o přiblížení k uživatelem nastavené cílové oblasti atd.

Činnost sběrnice CAN BUS je řízena ovladačem (16). Přes řídící jednotku (15) je na sběrnici CAN BUS (17, 17“) připojen radiový přijímač - FM RX (12) s anténou (11). Anténa (11) přijímá signál z FM TX - radiového vysílače (10). Těmito vysílači (10), respektive FM radiovými vlnami, které vysílají, je pokryta takřka veškerá plocha zeměkoule. S radiovými vlnami jsou vysílačem (10) rovněž přenášeny digitální informace systému RDS-TMC. Systém RDS-TMC (Rádio Data System - Traffic Message Channel, kanál dopravních informací), založený na protokolu Alert (Agreed Layer of European RDS-TMC), poskytuje řidičům prostřednictvím RDS aktuální dopravní informace. RDS je rádiová technika, která umožňuje přenášet neslyšitelné digitální informace v postranním pásmu rádiového vysílání na frekvencích FM. Informace přenášené technikou RDS jsou vysílány po skupinách, z nichž jedna je rezervována pro dopravní informace, které přijímač (12) prezentuje řidiči požadovaným způsobem - hlasově, textově, graficky na displeji radia nebo navigačního přístroje (4). Dále je ke sběrnici CAN BUS (17, 17“) prostřednictvím ovladače CAN (16) a řídící jednotky (15) připojen přijímač signálu o poloze vozidla Position RX (9) a antény (8). Anténa (8) přijímače signálu o poloze vozidla Position RX (9) přijímá data o pozici z pozičního systému (7) a z nich trigonometrickým výpočetním modelem určuje polohu vozidla na zemském povrchu, kterou spolu s časovým údajem předává na sběrnici CAN BUS (17, 17“).

Poslední důležitou součástí zařízení je Bluetooth vysílač (14) a Bluetooth anténa (13).

Bluetooth je bezdrátový komunikační standard, který je určen k propojení zařízení jako jsou mobilní telefony, notebooky a kapesní počítače. Má vyšší dosah než zastaralý infračervený • · ·

•· ·· ·· ·· • · · · · · · • · · · · · · · • · · · · · ·· ···· ·· ·· přenos, který je navíc podmíněn přímou viditelností mezi oběma zařízeními. Rádiový přenos Bluetooth běží na bezlicenčním pásmu 2,4 GHz.

Embedded zařízení (3) přijímá ze sběrnice CAN BUS (17, 17‘) prostřednictvím Bluetooth vysílače (14) a Bluetooth antény (13) signály o pozici, čase, dopravní informace (RDS/TMC) a zpřesňující či doplňující informace o své poloze - o rychlosti jednotlivých kol, o zařazení reverzního rychlostního stupně a informace z integrovaného gyro čidla a případně informace z elektronického kompasu. Embedded zařízení (3) prezentuje řidiči informace o poloze požadovaným způsobem - hlasově, textově, graficky (na zobrazovací jednotce - displeji) a chová se tak jako plně funkční bezdrátový poziční systém.

Průmyslová využitelnost

Zařízení slouží k určení polohy (pozice) dopravních prostředků, zejména vozidel, na zemském povrchu.

Claims (6)

1. Zařízení k určení polohy dopravních prostředků, zejména vozidel, na zemském povrchu (1, 3) sestávající z navigačního systému pevně zastavěného ve vozidle (1) a embedded zařízení (3), skládající se z přijímače pozičního systému (8, 9) doplněného o RDS/TMC modul (11, 12) přičemž vzájemnou komunikaci mezi jednotlivými zařízeními vozidla (8, 9, 11, 12) zajišťuje sběrnice CAN BUS (17, 17‘), vyznačující se tím, že informace o poloze vozidla, čase a dopravní informace jsou předávány do embedded zařízení (3) ze sběrnice CAN BUS (17, 17‘) prostřednictvím bezdrátového přenosu (13, 14).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že bezdrátový přenos (13, 14) je realizován prostřednictvím Bluetooth technologie.

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že informace o poloze jsou cestujícím ve vozidle prezentovány embedded zařízením (3) v podobě hlasové a/nebo textové a/nebo grafické.

4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že embedded zařízení (3) je tvořeno kapesním počítačem a/nebo přenosným počítačem a/nebo inteligentním telefonem.

5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že informace o poloze vozidla, čase a dopravní informace jsou zpřesňovány nebo doplňovány prostřednictvím dalších informací o rychlosti jednotlivých kol a/nebo informací o zařazení reverzního rychlostního stupně a/nebo informace z integrovaného gyro čidla a/nebo informace z elektronického kompasu.

6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostřednictvím sběrnice CAN BUS (17, 17‘) je napojen na systém i další zařízení potřebující rovněž poziční informace, a to rádio s navigací (4) a/nebo security pager (5) a/nebo další zařízení (6), kterými jsou systém přivolání pomoci v nouzi a/nebo nouzové telefonování a/nebo servisní telefonování a/nebo rádio s možností zobrazit zeměpisnou polohu pomocí jednoduché textové informace a/nebo zařízení zaznamenávající trvale polohu vozidla pro další zpracování a/nebo jednoduchý systém informující o přiblížení k uživatelem nastavené cílové oblasti.