ES2201919A1 - System for optimizing trajectory for vehicle, has global positioning system determining position of vehicle, and visualization and analysis units provided with subsystem that processes collected data about position of vehicle - Google Patents
System for optimizing trajectory for vehicle, has global positioning system determining position of vehicle, and visualization and analysis units provided with subsystem that processes collected data about position of vehicleInfo
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Abstract
Description
Sistema para la optimización de la trayectoria en vehículos.System for trajectory optimization in vehicles.
La invención se refiere a un sistema que permite la optimización de la trayectoria en cualquier tipo de vehículo, estando previsto fundamentalmente para su aplicación en vehículos de competición en circuitos cerrados o abiertos, que lleven asociados datos telemétricos como consecuencia de la fusión de éstos con un posicionamiento altamente preciso (centimétrico), basado en un sistema GPS diferencial de fase. La visualización sobre la cartografía a cualquier escala del circuito en el que se mueve el vehículo, bien en tiempo real o en post-proceso, de la posición precisa del móvil y sus datos telemétricos asociados en cada instante de tiempo, permite el análisis de las trayectorias óptimas para cada circuito y vehículo en particular.The invention relates to a system that allows the optimization of the trajectory in any type of vehicle, being primarily intended for application in vehicles of competition in closed or open circuits, which carry associated telemetric data as a result of the merging of these with a highly precise positioning (centimeter), based on a phase differential GPS system. The visualization on the cartography at any scale of the circuit on which the vehicle, either in real time or in post-process, of the precise position of the mobile and its associated telemetric data in every moment of time, allows the analysis of the trajectories optimal for each circuit and vehicle in particular.
Aunque el sistema está en principio orientado a cualquier tipo de vehículo que requiera de un posicionamiento preciso en un circuito definido, al que se ven asociados datos telemétricos para realizar un análisis de la trayectoria, su aplicación es ampliable a cualquier móvil ya sea mecánico, animal o humano, que requiera de las condiciones expuestas, pero evidentemente asociando al posicionamiento el tipo de datos específicos para cada móvil (por ejemplo: revoluciones por minuto para mecánicos, pulsaciones por segundo para animales o personas, velocidad, aceleración, etc.).Although the system is in principle oriented to any type of vehicle that requires positioning precise in a defined circuit, to which data is associated telemeters to perform a trajectory analysis, your application is expandable to any mobile whether mechanical, animal or human, that requires the exposed conditions, but evidently associating the type of data with positioning specific to each mobile (for example: revolutions per minute for mechanics, beats per second for animals or people, speed, acceleration, etc.).
En el mundo de la competición de vehículos, existen programas informáticos para análisis de datos telemétricos, disponiendo los programas de una función que permite conocer la forma del circuito con cálculos a partir de velocidad y la aceleración lateral, todo ello de manera que una vez obtenida, reparten los datos telemétricos en función de la distancia recorrida.In the world of vehicle racing, there are computer programs for telemetry data analysis, having the programs a function that allows to know the circuit shape with calculations from velocity and the lateral acceleration, all so that once obtained, distribute telemetric data based on distance traveled.
Sin embargo, cualquier pérdida de tracción implica un error que se arrastra a lo largo de todo el circuito, independientemente de que con dicha metodología no se conoce la trazada realizada dentro de las curvas.However, any loss of traction it implies an error that creeps along the entire circuit, regardless of whether the methodology is unknown path made within the curves.
El sistema que se preconiza está ideado para conseguir optimizar, ya sea en tiempo real o en post-proceso, la trayectoria de vehículos de competición en circuitos cerrados o abiertos, basándose en la conjunción de los datos telemétricos con un posicionamiento altamente preciso, lo que permite llevar a cabo el análisis de los mismos sobre la cartografía base del circuito, proporcionando la posibilidad de un estudio riguroso de la trayectoria seguida por el piloto, hecho que hasta ahora no era posible, entre otros factores de análisis, a la deficiencia de precisión en el posicionamiento.The system that is recommended is designed to get optimized, either in real time or in post-process, vehicle trajectory of competition in closed or open circuits, based on the conjunction of telemetric data with a positioning highly accurate, allowing the analysis of the themselves on the base mapping of the circuit, providing the possibility of a rigorous study of the trajectory followed by the pilot, a fact that until now was not possible, among other factors of analysis, to the deficiency of precision in the positioning
El sistema comprende básicamente tres subsistemas, uno de posicionamiento, un subsistema telemétrico y un subsistema de visualización y análisis, o programa informático encargado de fusionar los datos telemétricos con el posicionamiento del móvil en cada instante.The system basically comprises three subsystems, one of positioning, a telemetric subsystem and a display and analysis subsystem, or computer program responsible for merging telemetry data with positioning of the mobile at every moment.
En cuanto al subsistema de posicionamiento, el mismo es una variante del conocido GPS que proporciona las coordenadas tridimensionales de un punto a partir de la recepción de señales del satélite, y cuya variante GPS es el denominado sistema GPS diferencial o relativo con medida de fase, mediante el que se consigue incrementar considerablemente las precisiones y fiabilidad del posicionamiento.As for the positioning subsystem, the it is a variant of the well-known GPS that provides the three-dimensional coordinates of a point from reception of satellite signals, and whose GPS variant is called differential or relative GPS system with phase measurement, using the that it is possible to considerably increase the accuracy and positioning reliability.
De esta manera se consigue determinar trayectoria de un móvil en tiempo real o post-proceso, con precisiones centimétricas, basándose en el estacionamiento de un receptor en un punto de coordenadas conocidas, a partir del cual se calculan las correcciones diferenciales a cada una de las distancias a los satélites.In this way it is possible to determine trajectory of a mobile in real time or post-process, with centimeter accuracies, based on the parking of a receiver at a point of known coordinates, from which it calculate the differential corrections to each of the distances to satellites.
En el caso de trabajar en tiempo real, las correcciones calculadas en la estación de referencia son transmitidas por un sistema de comunicación, vía radio, módem, por ejemplo, al receptor que lleva el móvil o vehículo, donde se aplican en tiempo real a las distancias observadas, consiguiendo precisiones en torno a los dos 2 cm en planimetría con un 39% de fiabilidad y de 6 cm con un 99% de fiabilidad.In the case of working in real time, the corrections calculated at the reference station are transmitted by a communication system, via radio, modem, by for example, to the receiver that carries the mobile or vehicle, where apply in real time to the distances observed, getting accuracies around two cm in planimetry with 39% of Reliability and 6 cm with 99% reliability.
Si el modo operativo es un post-proceso, entonces se almacenan las observaciones en cada uno de los receptores, referencia y móvil, para posteriormente llevar a cabo el procesamiento y cálculo de las correcciones a aplicar a la posición del vehículo móvil, siendo en este caso la precisión alcanzada inferior, del orden de 10 cm en plano para un 39% de fiabilidad, y de 30 cm para un 99% de fiabilidad.If the operating mode is a post-process, then the observations on each of the receivers, reference and mobile, to subsequently carry out the processing and calculation of corrections to apply to the position of the mobile vehicle, being in In this case the accuracy reached is lower, of the order of 10 cm in flat for 39% reliability, and 30 cm for 99% of reliability
Por su parte, el subsistema telemétrico se basa en la utilización de una serie de sensores y un colector de datos que almacena los datos adquiridos por los sensores, con el fin de conocer fielmente el funcionamiento del vehículo.For its part, the telemetric subsystem is based in the use of a series of sensors and a data collector which stores the data acquired by the sensors, in order to Faithfully know the operation of the vehicle.
Para ello, la forma de inicializar la toma de datos consiste en utilizar una baliza situada en un punto concreto del circuito, como puede ser la línea de meta, que emite una señal en infrarrojos, de manera que cada vez que el vehículo pasa por delante de esa baliza se iniciará el sistema separando los datos por vuelta.To do this, the way to initialize the data consists of using a beacon located at a specific point of the circuit, such as the finish line, which emits a signal in infrared, so that every time the vehicle passes by in front of that beacon the system will start separating the data per lap.
La frecuencia de adquisición puede llegar a ser de 100 Hz, lo que significa que toma 100 datos por segundo y se puede conocer el funcionamiento de casi cualquier sistema del automóvil, como las revoluciones por minuto (rpm), velocidad, posición del acelerador, intensidad de freno, aceleración lateral, etc., dependiendo del número de sensores que se implante.The acquisition frequency can become 100 Hz, which means that it takes 100 data per second and is You can know the operation of almost any system car, such as revolutions per minute (rpm), speed, throttle position, brake intensity, lateral acceleration, etc., depending on the number of sensors that are implanted.
Evidentemente, el proceso de los datos telemétricos puede ser también en tiempo real o post-proceso.Obviously, the data process Telemeters can also be real time or post-process
En cuanto al sistema de visualización y análisis o programa informático, encargado de fusionar los datos telemétricos con el posicionamiento del móvil en cada instante, está previsto para constituir un soporte que permite la integración de la cartografía digital a cualquier escala, constituyendo la base para el estudio de la trayectoria seguida por el móvil o vehículo.As for the visualization and analysis system or computer program, responsible for merging the data telemeters with the positioning of the mobile at every moment, It is planned to constitute a support that allows integration of digital cartography at any scale, constituting the basis for the study of the trajectory followed by the mobile or vehicle.
Además, dicho subsistema proporciona la adopción de visualizar conjuntamente la trayectoria con cualquiera de los datos telemétricos asociados que aparecen representados en correspondientes gráficos. Por ejemplo, un doble cursor sincronizado representa en cada instante la posición del vehículo en las gráficas y en el circuito al mismo tiempo, pudiéndose analizar en intervalos de décimas de segundo ambos datos.In addition, said subsystem provides adoption to jointly visualize the trajectory with any of the associated telemetric data that are represented in corresponding graphics. For example, a double cursor synchronized at each moment represents the position of the vehicle in the graphs and in the circuit at the same time, being able to analyze both data in tenths of a second intervals.
La obtención de una precisión centimétrica en el posicionamiento y una perfecta localización del receptor GPS en el vehículo, así como la opción de trabajar a cualquier escala, permite representar el vehículo dimensionado en el circuito digital ofreciendo una fusión de datos telemétricos y posicionamiento hasta ahora nunca alcanzada, con lo que se puede conseguir una optimización de la trayectoria en vehículos de competición, donde las décimas de segundo son importantes, de forma que ofrezca nuevas perspectivas a los pilotos a la hora de planificar su carrera.Obtaining centimeter accuracy in the positioning and perfect location of the GPS receiver in the vehicle, as well as the option to work at any scale, allows to represent the vehicle sized in the digital circuit offering a fusion of telemetric data and positioning up to now never reached, so you can get a trajectory optimization in racing vehicles, where tenths of a second are important, so that it offers new perspectives for pilots when planning their career.
También permite determinar la optimización teórica de la mejora trazada para las características propias de un vehículo en un circuito, que será utilizada como base de contrastación con la trazada real del vehículo con el fin de analizar las posibles mejoras que debe realizar el piloto para disminuir el tiempo de vuelta de circuito.It also allows you to determine the optimization theoretical improvement plotted for the characteristics of a vehicle in a circuit, which will be used as the basis of contrast with the actual layout of the vehicle in order to analyze the possible improvements that the pilot must make to Decrease circuit lap time.
El sistema referido evita los problemas e inconvenientes utilizados hasta el momento para conseguir un análisis del comportamiento de un vehículo en un circuito, incrementando además los siguientes parámetros de análisis:The referred system avoids the problems and inconveniences used so far to get a analysis of the behavior of a vehicle in a circuit, also increasing the following analysis parameters:
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- Precisión centimétrica en el posicionamiento.Precision centimeter in positioning.
- --
- Perfecta determinación del plano del circuito.Perfect Determination of the circuit plane.
- --
- Definición de las dimensiones del vehículo sobre una cartografía que puede ser analizada a cualquier escala.Definition of dimensions of the vehicle on a cartography that can be analyzed at any scale.
- --
- Posibilidad de análisis en tiempo real o en post-proceso.possibility of real-time or post-process analysis.
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- Perfecta sincronización de los datos telemétricos al posicionamiento en cada instante, pudiéndose analizar en intervalos de décimas de segundo.Perfect synchronization of telemetric data to positioning in each instant, being able to analyze in tenth intervals of second.
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- Posibilidad de realizar comparativa de trayectorias entre diferentes vehículos, ya sea en tiempo real o en post-proceso.possibility of make comparative trajectories between different vehicles, and either in real time or in post-process.
- --
- Posibilidad de análisis de un mismo vehículo en diferentes condiciones.possibility of Analysis of the same vehicle in different conditions.
- --
- Posibilidad de realizar una contrastación entre la trazada óptima del circuito y la trazada real efectuada por el piloto.possibility of perform a contrast between the optimal circuit layout and the actual layout made by the pilot.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, una hoja única de planos en la que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado una vista esquemática de un ejemplo de realización del sistema objeto de la invención.To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, it is accompanied as an integral part of said description, a single sheet of plans in which with character illustrative and not limiting, a view has been represented schematic of an example of realization of the system object of the invention.
En dicho esquema, se muestra básicamente el sistema que incluye una estación de referencia GPS (1) basada en el estacionamiento de un receptor en un punto de coordenadas conocidas, permitiendo determinar la trayectoria de un vehículo (2) en tiempo real, todo ello de manera tal que las correcciones calculadas en la estación de referencia GPS (1) son transmitidas por un sistema de comunicación a un receptor (3) que incorpora al propio vehículo (2), aplicándose en tiempo real a las distancias observadas respecto a cada una de las distancias a los satélites (4).In this scheme, basically the system that includes a GPS reference station (1) based on the parking of a receiver at a coordinate point known, allowing to determine the trajectory of a vehicle (2) in real time, all in a way that corrections calculated at the GPS reference station (1) are transmitted by a communication system to a receiver (3) that incorporates own vehicle (2), applying in real time to distances observed with respect to each of the distances to the satellites (4).
En ese esquema de la figura se observa el bloque (5) correspondiente al posicionamiento GPS y el bloque (6) correspondiente al subsistema telemétrico, es decir, a los equipos de adquisición de datos telemétricos basados en unos sensores y un colector de datos, almacenando éstos con el fin de conocer fielmente el funcionamiento de los vehículos.In this scheme of the figure the block is observed (5) corresponding to GPS positioning and block (6) corresponding to the telemetric subsystem, that is, to the equipment of acquisition of telemetric data based on sensors and a data collector, storing these in order to know faithfully the operation of the vehicles.
Todos los datos conseguidos son enviados al subsistema de análisis o programa informático establecido en un ordenador (7) con la correspondiente pantalla (8), en la que los datos telemétricos asociados aparecen representados en gráficas en esa pantalla (8).All the data obtained are sent to analysis subsystem or computer program established in a computer (7) with the corresponding screen (8), in which the associated telemetric data are represented in graphs in that screen (8).
Todo ello de acuerdo con las características y secuencia funcional ya referida.All in accordance with the characteristics and functional sequence already referred to.
Debido a las características propias del sistema descrito, sus aplicaciones estarán relacionadas con todos aquellos sistemas en los que se desplace un móvil sobre un circuito, ya sea abierto o cerrado, y se requiera de una determinada precisión en el posicionamiento para realizar un análisis y una posterior optimización de la trayectoria, conjuntamente con los datos telemétricos asociados.Due to the characteristics of the system described, its applications will be related to all those systems in which a mobile is moved on a circuit, either open or closed, and a certain precision is required in the positioning for analysis and subsequent trajectory optimization, together with the data Associated telemeters.
Por lo tanto, el sistema es aplicable tanto a vehículos de fórmula 1, como a vehículos de competiciones inferiores, e incluso en cualquier competición de motos de cualquier cilindrada, así como de competiciones de embarcaciones de alta velocidad, de ciclismo, de animales en competición (caballos, galgos, etc.) e incluso en atletismo o cualquier deporte o disciplina en la que se necesite un posicionamiento preciso asociado a otro tipo de datos, ya sean telemétricos o elementos mecánicos u otro tipo de datos para personas o animales. Finalmente, decir que debido a su alta función de análisis y su capacidad visual de la trayectoria seguida con datos asociados a cada posicionamiento, el sistema es utilizado también en la formación de profesionales en cualquiera de los ámbitos antes expuestos, por ejemplo, escuelas de pilotos de competición, centros de alto rendimiento, o cualquier institución que se dedique a la enseñanza de alguna de las anteriores disciplinas, pudiendo resultar igualmente válido para la realización de test de verificación de vehículos de las grandes empresas de fabricación de coches.Therefore, the system is applicable to both Formula 1 vehicles, such as competition vehicles lower, and even in any motorcycle competition any displacement, as well as boat competitions of high speed, cycling, animals in competition (horses, greyhounds, etc.) and even in athletics or any sport or discipline in which precise positioning is needed associated with other types of data, whether telemetric or elements mechanics or other data for people or animals. Finally, say that due to its high analysis function and its ability visual of the trajectory followed with data associated to each positioning, the system is also used in the formation of professionals in any of the areas described above, by example, competition pilot schools, senior centers performance, or any institution dedicated to teaching of any of the previous disciplines, and may result also valid for the verification test of Vehicles of large car manufacturing companies.
Claims (4)
- --
- Un subsistema de posicionamiento basado en un sistema GPS diferencial de fase (1), para la determinación de la trayectoria del móvil o vehículo (2) en tiempo real o post-proceso;A subsystem of positioning based on a phase differential GPS system (1), for the determination of the trajectory of the mobile or vehicle (2) in real time or post-process;
- --
- un subsistema telemétrico basado en una pluralidad de sensores y un colector de almacenamiento de datos (6), en combinación con una baliza situada en un punto concreto del circuito para la inicialización de la toma de datos; ya subsystem telemetric based on a plurality of sensors and a collector of data storage (6), in combination with a beacon located at a specific point in the circuit for the initialization of the socket of data; Y
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- un subsistema de visualización y análisis (7-8) basado en un sotfware encargado de fusionar los datos telemétricos con el posicionamiento del móvil en cada instante.a subsystem of visualization and analysis (7-8) based on a software responsible for merging telemetric data with the mobile positioning at every moment.
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- 2002-09-02 ES ES200202010A patent/ES2201919B1/en not_active Expired - Fee Related
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