ES2915591B2 - Metodo implementado por ordenador, programa de ordenador y sistema, para la localizacion y seguimiento de vehiculos con posiciones cambiantes - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Método implementado por ordenador, programa de ordenador y sistema, para la localización y seguimiento de vehículos con posiciones cambiantes

Sector de la técnica

La presente invención concierne, en general, en un primer aspecto, a un método implementado por ordenador, para la localización y seguimiento de vehículos con posiciones cambiantes, a través de una red MESH formada por unos nodos móviles asociados a los vehículos, y en particular, a un método que comprende optimizar el uso del consumo de energía eléctrica de cada nodo móvil.

En un segundo aspecto, la presente invención concierne a un programa de ordenador adaptado para implementar las etapas del método del primer aspecto.

Un tercer aspecto de la presente invención concierne a un sistema adaptado para implementar las etapas del método del primer aspecto.

Estado de la técnica anterior

Son conocidos métodos implementados por ordenador, y sistemas, para la localización y seguimiento de vehículos con posiciones cambiantes, a través de una red MESH formada por unos nodos móviles asociados a los vehículos, que incluyen localizadores de posicionamiento por satélite, que comprenden las características del preámbulo de la reivindicación 1 o 12, respectivamente, de la presente invención.

Tal es el caso del propuesto en la patente US9275550B1. Sin embargo, en dicha patente no se propone ningún proceso ni mecanismo de optimizar el uso de las baterías de cada dispositivo electrónico que constituye cada nodo móvil de la red MESH. Ni tan siquiera, se plantea como un problema el no hacer un uso optimizado de la energía eléctrica proveniente de las mismas.

En ese sentido, es conocido en las redes MESH, el uso de procesos básicos de optimización del uso de la energía eléctrica que consumen los nodos de la misma. Tales procesos conocidos consisten básicamente en activar (“despertar”) a los nodos móviles durante unos periodos de sincronización determinados, dentro de los cuales los nodos intentan comunicarse directamente con un servidor central, a través de una comunicación conocida como “unicast”, o a través de otros nodos móviles intermedios que se encuentren dentro de su campo de cobertura, también a través de una comunicación “unicast”, si la ruta hasta el servidor central es conocida. Cuando la ruta no es conocida, se lanza previamente un mensaje “broadcast” al resto de nodos, es decir sin dirigirse a uno en concreto sino a todos los que estén dentro de su radio de cobertura, para determinar la ruta óptima hasta el servidor.

En esos procesos básicos, los nodos móviles permanecen desactivados (“dormidos”) cuando se encuentran fuera de dichos periodos de sincronización determinados.

Tales procesos básicos conocidos adolecen de varios inconvenientes, tal como el asociado a su falta de dinamismo, no permitiendo actualizar la información enviada más que durante los mismos, lo que hace que tales procesos no sean útiles para aplicaciones en que se necesite tener información actualizada, en particular relacionada con la posición de los nodos móviles.

Resulta, por tanto, necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que cubra las lagunas halladas en el mismo, mediante la proporción de un método y un sistema que no adolezca de los inconvenientes conocidos, y que permita, por tanto, obtener información actualizada en todo momento sobre la localización de una pluralidad de vehículos, y del uso de los mismos, a la vez que se optimiza el consumo de energía de los nodos móviles asociados a los mismos de manera más dinámica que la de los procesos conocidos, y adaptada a la aplicación específica de la presente invención.

Explicación de la invención

Con tal fin, la presente invención concierne, en un primer aspecto, a un método implementado por ordenador, para la localización y seguimiento de vehículos con posiciones cambiantes, a través de una red MESH que comprende:

- una pluralidad de nodos móviles, cada uno de los cuales está instalado en un respectivo vehículo y está constituido por un respectivo dispositivo electrónico, alimentado por una batería autónoma, y que incluye al menos una unidad de control y, controlados por la misma, un módulo de comunicaciones radio tipo MESH y un localizador de posicionamiento por satélite, es decir que opera con un sistema global de navegación por satélite (“Global Navigation Satellite System”, GNSS) de cualquier tipo (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, etc.); y

- un nodo base, constituido por al menos una entidad de computación base con capacidades de comunicación vía radio tipo MESH, encargada de al menos recibir información desde cada uno de dichos nodos móviles cuando el respectivo dispositivo electrónico se encuentra dentro del radio de cobertura del módulo de comunicaciones radio tipo MESH y se encuentra en estado activo.

A diferencia de los métodos del estado de la técnica, en el propuesto por el primer aspecto de la presente invención, el método comprende optimizar el uso del consumo de energía eléctrica de cada dispositivo electrónico, mediante la activación de al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico (mediante el correspondiente suministro de energía eléctrica desde la batería autónoma del mismo), únicamente si se detecta que el vehículo en el que está montado se está desplazando o ha sufrido un desplazamiento.

La entidad o cada una de las entidades de computación base (si existen más de una) puede ser cualquier tipo de dispositivo de computación con capacidades de comunicación radio tipo MESH, ya sea un ordenador local instalado en una ubicación fija, como un dispositivo portátil.

De acuerdo a un ejemplo de realización, la entidad de computación base dispone de una pantalla en la que mostrar, por ejemplo, mediante un mapa, la ubicación de cada nodo móvil, y por tanto de cada vehículo, junto con información complementaria, incluyendo el estado de la batería de cada dispositivo electrónico (al menos de su nivel de carga), y, opcionalmente, el uso y el tiempo de uso de cada vehículo, un histórico de todos los datos almacenados fácilmente accesible, así como medios para permitir crear grupos con los distintos vehículos para su orden y clasificación. Preferentemente, la entidad de computación central también permite, a través de unos respectivos medios de entrada de la misma (teclado, ratón, pantalla táctil, etc.), introducir, modificar o eliminar los datos de los dispositivos electrónicos de los nodos móviles en cualquier momento.

En la presente invención se entiende por redes MESH, o redes inalámbricas malladas, aquellas redes, particularmente de topología de infraestructura, que permiten la unión a la red de dispositivos que están ubicados fuera del rango de cobertura de los puntos de acceso o nodos. Utilizar este tipo de módulos de comunicaciones radio tipo MESH y las redes MESH permite que, si se dispone de un volumen suficiente de vehículos, donde cada vehículo incorpora un dispositivo electrónico que constituye un nodo móvil unido a la red, dentro de un determinado recinto, se cree una red de nodos suficientemente robusta para conseguir un alcance suficiente y al menos un canal de comunicación que vaya desde una entidad de computación base (por ejemplo, un ordenador local) al nodo de cualquier vehículo (o nodo móvil).

La red se crea siendo al menos los nodos móviles unos nodos dinámicos, es decir, con posiciones cambiantes de los mismos, y de los vehículos asociados, dentro de la red. Estos nodos están programados para interactuar o “hablar” entre ellos en redes que forman mallas. Pasan la información saltando de manera inalámbrica de un nodo al siguiente, según una ruta determinada hasta la(s) entidades de computación base(es). Con cada nueva posición, se determina un canal en el cual transmitir la información hacia la(s) entidades de computación base(es).

De acuerdo a un ejemplo de realización preferido, el método propuesto por el primer aspecto de la presente invención comprende realizar la citada activación de al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico, si el respectivo vehículo ha sufrido dicho desplazamiento, cuya detección incluye la detección del movimiento del vehículo y, tras ella, la detección de su detención.

El localizador de posicionamiento por satélite es el componente de mayor consumo energético dentro del dispositivo electrónico que constituye un nodo móvil. Es por ello que debe minimizarse el número de veces que es activado por parte de la unidad de control y minimizar el periodo de tiempo que dicho localizador de posicionamiento por satélite permanece activado.

Para una variante de dicho ejemplo de realización preferido, el mencionado desplazamiento es un desplazamiento con una ubicación de destino determinada, comprendiendo el método realizar la activación de al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico, si dicha detención detectada ocurre en dicha ubicación de destino determinada.

La posición determinada puede determinarse previamente, es decir ser una posición predeterminada (tal como la correspondiente a una posición de estacionamiento conocida asignada al vehículo), o determinarse con posterioridad, como sería el caso, por ejemplo, de una posición de estacionamiento que se determine durante el desplazamiento del vehículo.

Alternativamente, para otra variante del ejemplo de realización preferido, el desplazamiento del vehículo es un desplazamiento que no tiene una ubicación de destino determinada, comprendiendo el método realizar la activación de al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico, si dicha detención detectada ocurre en cualquier ubicación.

Según un ejemplo de realización, el método propuesto por el primer aspecto de la presente invención comprende activar previamente a la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico, y utilizar a ésta para activar al localizador de posicionamiento por satélite.

Para un ejemplo de realización, el método comprende realizar la citada detección de movimiento del vehículo, al recibir información de detección proveniente de un acelerómetro y un giroscopio incluidos en u operativamente conectados con el dispositivo electrónico instalado en el vehículo. Alternativa o complementariamente, pueden utilizarse otra clase de dispositivos de detección para detectar el movimiento del vehículo.

Según un ejemplo de realización, la detección de la detención del vehículo es determinada cuando la variación en los valores medidos por el acelerómetro y el giroscopio es nula durante un periodo de tiempo predeterminado, o es menor un valor predefinido durante un periodo de tiempo predeterminado.

Según un ejemplo de realización, el método propuesto por el primer aspecto de la presente invención comprende detectar que un usuario ha entrado o salido del vehículo, pero que éste no se ha desplazado, en cuyo caso el método comprende activar únicamente la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico, utilizar a la misma para medir y registrar en memoria el tiempo que dicho usuario ha permanecido dentro del vehículo, e información de que el vehículo no ha sufrido ningún desplazamiento, y, tras ello, desactivar a la unidad de control.

Según una variante de dicho ejemplo de realización, el método comprende realizar la citada detección de que un usuario ha entrado o salido del vehículo, y activación de la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico, al recibir ésta información o una señal de detección del acelerómetro (debidamente parametrizado para ello), pero no del giroscopio. De manera equivalente, esta detección podría realizarse con otra clase de sensores o detectores.

En función de la aplicación, la citada entrada o salida de un usuario que no provoque el desplazamiento del vehículo, puede suceder por una u otra causa. Por ejemplo, si la aplicación es la de realizar la localización y el seguimiento de unos vehículos sometidos a diferentes procesos de inspección, un operario puede entrar/salir en el vehículo para realizar tareas de inspección que no impliquen desplazar al vehículo.

Para una aplicación que consista en realizar la localización y el seguimiento de unos vehículos de uso compartido, o de otro tipo de vehículos de transporte de usuarios, el conductor o uno de los usuarios podría entrar o salir del vehículo sin que tras ello el vehículo se desplazase, por ejemplo, porque debiera esperar a uno o más usuarios antes de iniciar la marcha.

La presente invención puede aplicarse en cualquier área por donde puedan desplazarse los vehículos, con sus respectivos dispositivos electrónicos constituyentes de respectivos nodos móviles, y dentro de la cual pueda confirmarse una red MESH entre los nodos móviles y una o más entidades de computación base.

Tal área puede ser tanto un área delimitada, cerrada y/o abierta, como sería el caso de la dedicada a la inspección o mantenimiento de vehículos, constituida, por ejemplo, por un recinto dentro del cual se efectúan pruebas sobre los vehículos, el cual es compartido entre una pluralidad de departamentos de la empresa responsable, hasta un espacio abierto no delimitado, como sería el caso del que se podría utilizar para la aplicación mencionada anteriormente relativa al transporte de usuarios, para la que el área podría ser una ciudad por la que circulase una flota de vehículos.

De acuerdo con una implementación del ejemplo de realización preferido explicado anteriormente, el método propuesto por el primer aspecto de la presente invención comprende, una vez el localizador de posicionamiento por satélite ha sido activado, detectar con el mismo su nueva posición en la ubicación en que se ha detenido el respectivo vehículo, y realizar, por parte de la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico, la medida y el registro en memoria de al menos dicha nueva posición detectada.

Opcionalmente, también se mide y registra en memoria el tiempo de uso del vehículo para su desplazamiento y posterior detención, ofreciéndose así la posibilidad de que, no solo se conozca su posición física sino también el uso que se le da al vehículo, es decir, la cantidad de tiempo que el vehículo está siendo utilizado.

Según una variante de dicha implementación, para la que los dispositivos electrónicos se activan, al menos su unidad de control y su módulo de comunicaciones radio tipo MESH, durante unos periodos de sincronización determinados, el método propuesto por el primer aspecto de la invención comprende adicionalmente comprobar, por parte de la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico, el tiempo que falta hasta el siguiente periodo sincronización determinado, y:

- si este es igual o está por debajo de un valor umbral determinado, el método comprende posponer el envío a la entidad de computación base, directamente o a través de otros nodos móviles, hasta que empiece el siguiente periodo de sincronización, de la información registrada previamente en memoria; o

- si este está por encima de dicho valor umbral determinado, el método comprende determinar la distancia de separación con la entidad de computación base, a partir de información sobre la posición de la misma y de información sobre la posición actual del vehículo detectada con el localizador de posicionamiento por satélite, comparar dicha distancia de separación con el radio de cobertura del módulo de comunicaciones radio tipo MESH, y si la distancia de separación:

- es tal que permite una comunicación directa con la entidad de computación base, el método comprende realizar el envío a la entidad de computación base, activando, si no lo estaba, el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH, de la información registrada previamente en memoria, y tras ello desactivar al menos el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH; o

- es tal que no permite una comunicación directa con la entidad de computación base, el método comprende posponer el envío a la entidad de computación base, directamente o a través de otros nodos móviles, hasta que empiece el siguiente periodo de sincronización, de la información registrada previamente en memoria, y tras ello desactivar al menos el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH.

Para un ejemplo de realización del método propuesto por el primer aspecto de la presente invención, para el que los dispositivos electrónicos se activan, al menos su unidad de control y su módulo de comunicaciones radio tipo MESH, durante unos periodos de sincronización determinados, y en el caso en que no se haya activado el localizador de posicionamiento por satélite, el método comprende adicionalmente comprobar, por parte de la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico, el tiempo que falta hasta el siguiente periodo sincronización determinado, y:

- si este es igual o está por debajo de un valor umbral determinado, el método comprende posponer el envío a la entidad de computación base, directamente o a través de otros nodos móviles, hasta que empiece el siguiente periodo de sincronización, de la información registrada previamente en memoria o tras actualizarla, pero sin incluir dicha actualización la de la posición del vehículo, enviando en ese momento información sobre la última posición conocida del vehículo, sin activar el localizador de posicionamiento por satélite; o

- si este está por encima de dicho valor umbral determinado, el método comprende determinar la distancia de separación con la entidad de computación base, a partir de información sobre la posición de la misma y de información sobre la última posición del vehículo detectada y registrada previamente en memoria, comparar dicha distancia de separación con el radio de cobertura del módulo de comunicaciones radio tipo MESH, y si la distancia de separación:

- es tal que permite una comunicación directa con la entidad de computación base, el método comprende realizar el envío a la entidad de computación base, activando, si no lo estaba, el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH, de la información registrada previamente en memoria o tras actualizarla, pero sin incluir dicha actualización la de la posición del vehículo, enviando en ese momento información sobre la última posición conocida del vehículo, sin activar el localizador de posicionamiento por satélite, y tras ello desactivar al menos el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH; o

- es tal que no permite una comunicación directa con la entidad de computación base, el método comprende posponer el envío a la entidad de computación base, directamente o a través de otros nodos móviles, hasta que empiece el siguiente periodo de sincronización, de la información registrada previamente en memoria o tras actualizarla, pero sin incluir dicha actualización la de la posición del vehículo, enviando en ese momento información sobre la última posición conocida del vehículo, sin activar el localizador de posicionamiento por satélite, y tras ello desactivar al menos el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH.

La presente invención concierne, en un segundo aspecto, a un programa de ordenador, que incluye instrucciones de código que, cuando se ejecutan en uno o más procesadores de la unidad de control de cada uno de los dispositivos electrónicos de la pluralidad de nodos móviles, implementan las etapas del método del primer aspecto de la presente invención, para cualquiera de sus realizaciones.

En un tercer aspecto, la presente invención concierne a un sistema para la localización y seguimiento de vehículos con posiciones cambiantes, a través de una red MESH que comprende:

- una pluralidad de nodos móviles, cada uno de los cuales está instalado en un respectivo vehículo y está constituido por un respectivo dispositivo electrónico, alimentado por una batería autónoma, y que incluye al menos una unidad de control y, conectados operativamente, un módulo de comunicaciones radio tipo MESH y un localizador de posicionamiento por satélite, estando la unidad de control configurada para controlar a dicho módulo de comunicaciones radio tipo MESH y dicho localizador de posicionamiento por satélite; y

- un nodo base, constituido por al menos una entidad de computación base con capacidades de comunicación vía radio tipo MESH, encargada de al menos recibir información desde cada uno de dichos nodos móviles cuando el respectivo dispositivo electrónico se encuentra dentro de su radio de cobertura y se encuentra activo.

A diferencia de los sistemas conocidos en el estado de la técnica, en el propuesto por el tercer aspecto de la presente invención, el sistema está adaptado para optimizar el uso del consumo de energía eléctrica de cada dispositivo electrónico, mediante la implementación, en la unidad de control, de un algoritmo de control configurado para, al ser ejecutado en un procesador de la misma, hacer que esta active al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico, únicamente si se detecta que el vehículo en el que está montado se está desplazando o ha sufrido un desplazamiento.

El sistema del tercer aspecto de la presente invención está adaptado para implementar las etapas del método del primer aspecto, para todos y cada uno de sus ejemplos de realización, o combinaciones posibles de los mismos.

De acuerdo con un ejemplo de realización del sistema del tercer aspecto de la presente invención, cada uno de los dispositivos electrónicos comprende al menos un miembro de soporte y sustentación de sus componentes (como por ejemplo una caja o carcasa que aloje a los componentes en su interior), y medios de fijación para fijar al miembro de soporte y sustentación, y a los componentes soportados y sustentados por el mismo, al chasis o carrocería del respectivo vehículo de forma amovible, donde todos los componentes de cada dispositivo electrónico son independientes de los del vehículo.

Mediante la presente invención, se proporciona un dispositivo electrónico, o módulo, que es totalmente independiente del vehículo, es decir que no está conectado al vehículo ni tampoco recibe alimentación de este, que puede constituirse de manera simple y barata, debido principalmente a que puede incorporar una batería de capacidad mínima (reducción de peso, espacio y precio), pero que garantice una durabilidad suficiente sin recargarla, gracias a la optimización del uso del consumo de energía eléctrica propuesta por la presente invención, en particular al conjunto de políticas de comunicación asociadas a la mismas, y descritas aquí para diferentes ejemplos de realización, para reducir al máximo el consumo de la batería, especialmente enfocada a minimizar las comunicaciones entre nodos y, sobre todo, evitar “despertar” o activar al localizador de posicionamiento por satélite (los dos máximos consumidores de energía que conforman el dispositivo electrónico).

Breve descripción de los dibujos

Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que:

La Figura 1 es una representación esquemática de una red MESH implementada por una serie de nodos móviles constituidos por unos dispositivos electrónicos, y un nodo constituido por una entidad de computación base, según un ejemplo de realización de la presente invención;

La Figura 2 es un diagrama de flujo que representa parte del método del primer aspecto de la presente invención, según un ejemplo de realización, en particular un proceso de activación de un dispositivo electrónico al detectar el movimiento del vehículo en el que está montado; y

La Figura 3 es otro diagrama de flujo que representa otra parte del método del primer aspecto de la presente invención, según un ejemplo de realización, en particular un proceso de trasmisión directa de información desde un dispositivo electrónico a la entidad de computación base.

Descripción detallada de unos ejemplos de realización

En la Figura 1 se ilustra esquemáticamente al sistema propuesto por el tercer aspecto de la presente invención, utilizable para implementar el método del primer aspecto, donde el sistema comprende los siguientes elementos, los cuales se han ilustrados comunicados a través de la red MESH:

- una pluralidad de nodos móviles, cada uno de los cuales está instalado en un respectivo vehículo (no ilustrados) y está constituido por un respectivo dispositivo electrónico D, alimentado por una batería autónoma (es decir, sin recibir alimentación eléctrica del vehículo), y que incluye al menos una unidad de control y, conectados operativamente, un módulo de comunicaciones radio tipo MESH y un localizador de posicionamiento por satélite, estando la unidad de control configurada para controlar al módulo de comunicaciones radio tipo MESH y al localizador de posicionamiento por satélite; y

- un nodo base, constituido por una entidad de computación base, tal como un servidor S, con capacidades de comunicación vía radio tipo MESH, encargada comunicarse con cada uno de dichos nodos móviles, para al menos recibir información desde el mismo, cuando el respectivo dispositivo electrónico D se encuentra dentro de su radio de cobertura y se encuentra activo.

Tal y como ya se ha descrito en un apartado anterior, el sistema del tercer aspecto de la presente invención está adaptado para optimizar el uso del consumo de energía eléctrica de cada dispositivo electrónico D, mediante la implementación, en la unidad de control, de un algoritmo de control configurado para, al ser ejecutado en un procesador de la misma, hacer que esta active al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico D, únicamente si se detecta que el vehículo en el que está montado se está desplazando o ha sufrido un desplazamiento.

Para una implementación práctica de la presente invención llevada a cabo por los presentes inventores, se ha montado (de manera amovible) en cada vehículo de una pluralidad de vehículos, un dispositivo electrónico D, o módulo con los siguientes componentes:

- Módulo de comunicaciones radio tipo MESH.

- Módulo de posicionamiento global por satélite (GNSS, de cualquier tipo conocido, tal como GPS).

- Elementos para poder controlar/gestionar el uso, detectar la entrada / salida de una persona en el vehículo y/o detectar el movimiento y detención del vehículo. Preferentemente, una combinación de un acelerómetro y un giroscopio.

- Batería (sistema autónomo y desvinculado del vehículo, de manera que no se conecta a ningún puerto del vehículo).

- Procesador de datos o unidad de control, para gestionar envío / recepción de datos y modo dormido de los diferentes componentes.

- OPCIONAL: sensor de temperatura, para detectar condiciones de trabajo no deseadas del módulo D.

- OPCIONAL: lector de tarjetas RFID, con el fin de conocer la persona o usuario concreta que ha utilizado el vehículo.

En un ejemplo de implementación práctica de un modo de realización del dispositivo electrónico D, los diferentes componentes que lo integran tienen las siguientes características:

Módulo de comunicaciones radio tipo MESH

• Frecuencia inalámbrica: 863-870MHz

• Radio de cobertura: 14,5 km

• Consumo: 40mA. “Sleep mode” 1,8 pA 3,3V.

Módulo de posicionamiento por satélite:

• GPS / GNSS.

• Precisión:< 2,5 m.

• Consumo: 22 mA. “Sleep mode”: 7gA a 3,3V.

• Dimensiones: 18,4 x 18,4 x 6,45 mm.

Componente de gestión de uso del vehículo:

• Acelerómetro y giroscopio Algoritmos parametrizados al movimiento en el vehículo.

• Consumo: 165 gA. “Sleep mode”: 6gA a 3,3V.

• Dimensiones: 3 x 3 x 1 mm.

Alimentación:

• Batería de LiPo de 6000 mAh a 3,7V.

Procesado de datos:

• Microcontrolador.

• Consumo en modo “Sleep”: 5gA.

Tal y como se ha detallado en las especificaciones de cada uno de los componentes presentados anteriormente, se observa que los componentes de mayor consumo son el módulo de comunicaciones radio tipo MESH y el módulo localizador de posicionamiento por satélite. Es por ello que, para gestionar de forma eficiente el consumo energético y maximizar la vida del sistema de alimentación, es importante que los componentes de mayor consumo energético sean encendidos únicamente en los instantes necesarios, con el fin de conseguir un balance adecuado entre disponer de una base de datos con información de posicionamiento actualizada y el consumo energético del dispositivo electrónico D.

En la implementación práctica aquí descrita, se ha utilizado:

- Un servidor S (más de uno) como elemento central (también denominado, en el presente apartado, “base”), configurado para permitir a los operarios cambiar los parámetros de funcionamiento de los dispositivos electrónicos O módulos D, así como obtener, consultar y visualizar información enviada por los módulos D.

- Una pluralidad de dispositivos electrónicos o módulos D, los cuales, como ya se ha indicado anteriormente, constituyen unos respectivos nodos de una red MESH, con el nodo constituido per el servidor S, y, además, están sincronizados entre sí. Debe indicarse que tal sincronización es algo conocido en el sector. Significa que los nodos están en una situación de mínimo consumo y han sido programados para “despertarse” (es decir, activarse) cada X tiempo (por ejemplo, cada hora).

De acuerdo a unos ejemplos de realización de la presente invención, cuando un nodo D se despierta por ser momento de sincronización (“sleep sync”), realiza una primera fase de toma de medidas y su correspondiente procesamiento.

Por ejemplo, se obtiene y almacena la siguiente información:

- Medir voltaje de la batería y almacenar en un mensaje.

- Consultar usuarios detectados por el lector RFID y almacenar en el mensaje.

- Consultar temperatura y almacenar en el mensaje.

- Obtener información de posición/uso/tiempo de uso.

Estos nodos D enviarán la información al servidor S para su consulta. Pueden existir dos casos:

a) Nodo D puede conocer la ruta dentro de la malla MESH, por lo que realizará una comunicación “unicast” con el siguiente nodo D, o directamente con el servidor S si se encuentra dentro del radio de cobertura del módulo de comunicaciones radio tipo MESH. Esta comunicación incluye una serie de pasos ya conocidos en el estado de la técnica, por lo que se omitirá su descripción detallada en el presente documento.

b) Nodo D desconoce la ruta dentro de la red MESH. En ese caso se realizan una serie de comunicaciones con el resto de nodos próximos D para encontrar la ruta más rápida para que la información llegue al servidor S. Se trata de lanzar un primer mensaje “broadcast”, el cual no tiene destinatario concreto, con el fin de que sea recibido por todos aquellos receptores que se encuentran dentro del radio de cobertura, ya sean otros nodos D o directamente con el servidor S. El nodo D espera la respuesta a dicho primer mensaje genérico enviado con el fin de poder analizar la información recibida y establecer qué ruta es la óptima. Esta comunicación incluye también una serie de pasos ya conocidos en el estado de la técnica, por lo que también se omitirá su descripción detallada en el presente documento. Una vez establecida la ruta óptima desde la nueva ubicación del nodo D hasta el servidor S, ésta será memorizada para realizar futuras comunicaciones tal y como las descritas en el nodo a). El procedimiento realizado en b) será ejecutado siempre que se determine un cambio de posición de cualquiera de los nodos D.

También puede suceder que un nodo D no esté sincronizado con el resto, al no conocer el momento de sincronización. Por ejemplo, cuando entra en la red MESH. En este caso, se programan los nodos D para que intenten sincronizarse. El proceso sería el siguiente, para unos ejemplos de realización:

- Nodo D se despierta y envía un mensaje “broadcast”.

- Si coincide con el resto de nodos D “despiertos” (activos), es decir, coincide con un periodo de sincronización, pregunta cuál es el periodo de “sleep sync”. En ese momento ya está sincronizado y puede realizar los pasos normales anteriormente descritos para los nodos D sincronizados.

- Si no coincide con el resto de nodos D “despiertos” pero está dentro del alcance del servidor S, recibe la información de sincronización del propio servidor S.

- Si no coincide con el resto de nodos D “despiertos” y no está dentro del alcance del servidor S, se vuelve a “dormir” (desactivar). Se genera un protocolo de reducción progresivo del periodo de “despertarse” hasta que se consigue coincidir con el resto de nodos D “despiertos”, para su sincronización.

Hasta este punto se ha explicado uno de los aspectos de mayor consumo, que es el envío y recepción de información entre nodos D. Como se ha visto, de manera en sí conocida en el estado de la técnica, los nodos D permanecen la mayor parte del tiempo “dormidos” y se generan estos periodos de sincronización para el intercambio controlado de información, evitando que estén constantemente despiertos. Estos periodos, para el uso que interesa en la presente invención, son de aproximadamente una hora.

Aun así, la presente invención lo que busca es conocer la posición de los vehículos y el uso que se ha hecho de ellos (se han movido 50 km, se ha montado una persona durante 30 minutos...). Para poder enviar esta información al servidor S, se realiza lo siguiente, en forma de etapas, del método del primer aspecto, del programa de ordenador del segundo aspecto (implementadas por instrucciones de código) o del sistema del tercer aspecto (implementadas por el algoritmo de control), para un ejemplo de realización:

- El nodo D, es decir el dispositivo electrónico D, se “despierta” por una interrupción del acelerómetro. Es decir, si el acelerómetro detecta una aceleración mayor a un valor predeterminado, se despierta la unidad de control.

- Juntamente con la información del acelerómetro y del giroscopio se determina si el vehículo se desplaza o se trata de una aceleración como consecuencia de que un usuario ha subido al vehículo para realizar un testeo en estático.

a) Si no se determina desplazamiento, es decir no se determinan cambios en la orientación del vehículo por parte del giroscopio, no se “despierta” nada más. Se registra la duración del tiempo que ha estado el operario en el vehículo, es decir, se determina la existencia de actividad en el vehículo por medio de la detección de pequeñas aceleraciones por parte del acelerómetro. Una vez finalizado el periodo de actividad, es decir, no se detectan aceleraciones durante un periodo de tiempo predeterminado, la unidad de control se vuelve a “dormir”, registrando dicho tiempo y que no ha existido desplazamiento.

b) Si se determina desplazamiento, es decir, se detectan variaciones tanto en la aceleración como en la orientación del vehículo detectadas por el acelerómetro y el giroscopio respectivamente, tampoco se “despierta” nada más. Giroscopio y acelerómetro detectan movimiento del vehículo hasta que se detecta un estacionamiento del vehículo. Cuando el vehículo permanece estacionado durante un periodo predefinido, es cuando se “despiertan” los componentes del dispositivo electrónico D correspondiente, es decir cuando:

■ Se determina el tiempo de uso.

■ Se despierta el localizador de posicionamiento por satélite, ejecutando una medición de posición y memorizando dicha nueva posición.

■ Se memoriza esta información, y, opcionalmente, otro tipo de información (temperatura, voltaje de la batería, etc.). Por lo tanto, toda la información del movimiento del vehículo se obtiene despertando a los componentes únicamente cuando se produce el movimiento y, para el caso de uso o ejemplo de realización aquí descrito, cuando el vehículo se estaciona en su posición final.

Una implementación práctica posible del ejemplo de realización justo aquí descrito se muestra en la Figura 2, en forma de diagrama de flujo, que incluye las siguientes casillas asociadas a unos correspondientes pasos, que se describen a continuación, y que se llevan a cabo al recibir, la unidad de control de cada dispositivo electrónico D, una interrupción del acelerómetro:

E1: Despertar a la unidad de control al recibir esta una interrupción/señal del acelerómetro representativa de que este ha detectado un movimiento en el vehículo, en particular, cuando la variación en la aceleración determinada es superior a un valor predeterminado.

E2: Detectar, con el giroscopio, si el vehículo se ha desplazado.

E3: ¿El vehículo se ha desplazado?

E4: Activar/despertar el localizador GNSS, y detectar y registrar en memoria su nueva posición.

E5: Establecer como tarea pendiente la de la transmisión de los datos registrados en memoria y los que se detecten y registren en las etapas posteriores.

E6: Detectar datos adicionales:

E6a: Medir el voltaje de la batería

E6b: Detectar la temperatura

E6c: Registrar los datos detectados en memoria

E7: Detectar entrada o salida de un usuario en el vehículo, y activación de la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico D, al haberse realizado una detección con el acelerómetro, pero no con el giroscopio, medir y registrar en memoria el tiempo que el usuario ha permanecido dentro del vehículo, e información de que el vehículo no ha sufrido ningún desplazamiento.

E8: ¿Tiempo desde el último “despertar” del acelerómetro > (ut)?

En caso de que no se haya encendido el localizador de posicionamiento por satélite (puesto que el acelerómetro y giroscopio detectan que no ha habido desplazamiento), este no se “despierta”, ni de forma instantánea como respuesta por las interrupciones / señales del acelerómetro y del giroscopio, ni en la siguiente etapa de sincronización, y en ese momento se enviará, por tanto, la última posición conocida, y registrada previamente en memoria o, en su defecto, información interpretable por el servidor S de que la posición del nodo D no se ha modificado.

Como se ha comentado anteriormente, si un dispositivo electrónico o nodo D decidió intentar un envío directo a una base, es decir a un servidor S, y el tiempo para el siguiente despertar de toda la red MESH es mayor que un valor umbral tr, se calcula la distancia entre el nodo D y la(s) base(s) S (cuyas ubicaciones son conocidas y están almacenadas en la memoria de cada nodo D), y si la distancia es menor que un valor umbral dlm, siendo dicho valor umbral dlm el radio de cobertura del módulo de comunicaciones radio tipo MESH, entonces el nodo D intenta un envío directo a la base S, si no, se “duerme” ya que no alcanzará la base S y el resto de nodos D están en reposo, y así ahorra energía. Se remarca que no se intenta una comunicación con el resto de nodos D existentes en la red puesto que estos nodos D están dormidos y, por lo tanto, no reciben mensajes ni se despiertan en caso de recepción de mensaje.

Una implementación práctica posible para llevar a cabo parte de lo descrito en los dos párrafos precedentes, se muestra en la Figura 3, en forma de diagrama de flujo relativo a una fase de transmisión directa, que incluye las siguientes casillas asociadas a unos correspondientes pasos, que se describen a continuación, y que se dan en caso de que ya se haya comprobado que el tiempo para el siguiente despertar de toda la red MESH es mayor que el valor umbral tr, y que se había producido la etapa E5 del diagrama de flujo de la Figura 2, es decir se había establecido como tarea pendiente la de la transmisión de los datos registrados en memoria:

T1: Iniciar proceso de intento de transmisión directa de los datos registrados en memoria del nodo N a la base S.

T2: Calcular la distancia entre el nodo D y la base S más cercana utilizando las coordenadas GNNS memorizadas.

T3: ¿Es la distancia entre el nodo D y la base S determinada en T2 menor al radio de cobertura del módulo de comunicaciones radio tipo MESH (dlm)?

T4: Enviar desde el nodo D la información registrada en memoria directamente a la base S, utilizando direccionamiento “unicast”, activando, si no lo estaba, el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH, de la información registrada previamente en memoria.

T5: ¿Ha recibido la base S la información enviada?

T6: La base S envía de vuelta al nodo N una señal de reconocimiento de que ha recibido la información enviada por el mismo.

T7: ¿Ha recibido el nodo N la señal de reconocimiento enviada desde la base B?

T8: ¿Se ha agotado el tiempo asignado por el sistema para intentar la transmisión directa desde el nodo N hasta la base B? Si la respuesta es no, se pasa a la etapa T4, para intentar un nuevo envío directo del nodo N a la base B.

Tras la finalización de este diagrama de flujo, el nodo D se “duerme” (desactivando al menos el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH), para ahorrar energía.

En caso de que la comprobación de la etapa T3 ofrezca un resultado negativo, el método comprende posponer el envío a la base S, directamente o a través de otros nodos móviles, hasta que empiece el siguiente periodo de sincronización, de la información registrada previamente en memoria.

La utilización de la red MESH, que permite encriptación de los mensajes, junto con su aislamiento frente a comunicaciones fuera de la red (tanto de los nodos móviles D como del servidor S), para un ejemplo de realización preferido de funcionamiento local, permite obtener un alto nivel de seguridad en cuanto a evitar el acceso indeseado a los datos intercambiados en la red MESH por parte de terceros.

Un experto en la materia podría introducir cambios y modificaciones en los ejemplos de realización descritos sin salirse del alcance de la invención según está definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1.- Método implementado por ordenador, para la localización y seguimiento de vehículos con posiciones cambiantes, a través de una red MESH que comprende:

- una pluralidad de nodos móviles, cada uno de los cuales está instalado en un respectivo vehículo y está constituido por un respectivo dispositivo electrónico (D), alimentado por una batería autónoma, y que incluye al menos una unidad de control y, controlados por la misma, un módulo de comunicaciones radio tipo MESH y un localizador de posicionamiento por satélite; y

- un nodo base, constituido por al menos una entidad de computación base (S) con capacidades de comunicación vía radio tipo MESH, encargada de al menos recibir información desde cada uno de dichos nodos móviles cuando el respectivo dispositivo electrónico (D) se encuentra dentro del radio de cobertura del módulo de comunicaciones radio tipo MESH y se encuentra en estado activo;

caracterizado porque el método comprende:

- optimizar el uso del consumo de energía eléctrica de cada dispositivo electrónico (D), mediante la activación de al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico (D), únicamente si se detecta que el vehículo en el que está montado se está desplazando o ha sufrido un desplazamiento;- realizar dicha activación de al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico (D), si el respectivo vehículo ha sufrido dicho desplazamiento, cuya detección incluye la detección del movimiento del vehículo y, tras ella, la detección de su detención; y

- una vez el localizador de posicionamiento por satélite ha sido activado, detectar con el mismo su nueva posición en la ubicación en que se ha detenido el respectivo vehículo, y realizar, por parte de la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico (D), la medida y el registro en memoria de al menos dicha nueva posición detectada;

en el que los dispositivos electrónicos se activan, al menos su unidad de control y su módulo de comunicaciones radio tipo MESH, durante unos periodos de sincronización determinados, y en el que el método comprende adicionalmente comprobar, por parte de la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico (D), el tiempo que falta hasta el siguiente periodo sincronización determinado, y:

- si este es igual o está por debajo de un valor umbral determinado, el método comprende posponer el envío a la entidad de computación base (S), directamente o a través de otros nodos móviles, hasta que empiece el siguiente periodo de sincronización, de la información registrada previamente en memoria; o

- si este está por encima de dicho valor umbral determinado, el método comprende determinar la distancia de separación con la entidad de computación base (S), a partir de información sobre la posición de la misma y de información sobre la posición actual del vehículo detectada con el localizador de posicionamiento por satélite, comparar dicha distancia de separación con el radio de cobertura del módulo de comunicaciones radio tipo MESH, y si la distancia de separación:

- es tal que permite una comunicación directa con la entidad de computación base (S), el método comprende realizar el envío a la entidad de computación base (S), activando, si no lo estaba, el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH, de la información registrada previamente en memoria, y tras ello desactivar al menos el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH; o

- es tal que no permite una comunicación directa con la entidad de computación base (S), el método comprende posponer el envío a la entidad de computación base (S), directamente o a través de otros nodos móviles, hasta que empiece el siguiente periodo de sincronización, de la información registrada previamente en memoria, y tras ello desactivar al menos el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH.

2. - Método de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho desplazamiento es un desplazamiento con una ubicación de destino determinada, comprendiendo el método realizar dicha activación de al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico (D), si dicha detención detectada ocurre en dicha ubicación de destino determinada.

3. - Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende activar previamente a la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico (D), y utilizar a ésta para activar al localizador de posicionamiento por satélite.

4. - Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende realizar dicha detección de movimiento del vehículo, al recibir información de detección proveniente de un acelerómetro y un giroscopio incluidos en u operativamente conectados con el dispositivo electrónico (D) instalado en el vehículo.

5. - Método implementado por ordenador, para la localización y seguimiento de vehículos con posiciones cambiantes, a través de una red MESH que comprende:

- una pluralidad de nodos móviles, cada uno de los cuales está instalado en un respectivo vehículo y está constituido por un respectivo dispositivo electrónico (D), alimentado por una batería autónoma, y que incluye al menos una unidad de control y, controlados por la misma, un módulo de comunicaciones radio tipo MESH y un localizador de posicionamiento por satélite; y

- un nodo base, constituido por al menos una entidad de computación base (S) con capacidades de comunicación vía radio tipo MESH, encargada de al menos recibir información desde cada uno de dichos nodos móviles cuando el respectivo dispositivo electrónico (D) se encuentra dentro del radio de cobertura del módulo de comunicaciones radio tipo MESH y se encuentra en estado activo;

caracterizado porque el método comprende:

- optimizar el uso del consumo de energía eléctrica de cada dispositivo electrónico (D), mediante la activación de al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico (D), únicamente si se detecta que el vehículo en el que está montado se está desplazando o ha sufrido un desplazamiento;

- detectar que un usuario ha entrado o salido del vehículo, pero que éste no se ha desplazado, en cuyo caso el método comprende activar únicamente la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico (D), utilizar a la misma para medir y registrar en memoria el tiempo que dicho usuario ha permanecido dentro del vehículo, e información de que el vehículo no ha sufrido ningún desplazamiento, y, tras ello, desactivar a la unidad de control;

en el que los dispositivos electrónicos se activan, al menos su unidad de control y su módulo de comunicaciones radio tipo MESH, durante unos periodos de sincronización determinados, y en el caso en que no se haya activado el localizador de posicionamiento por satélite, el método comprende adicionalmente comprobar, por parte de la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico (D), el tiempo que falta hasta el siguiente periodo sincronización determinado, y:

- si este es igual o está por debajo de un valor umbral determinado, el método comprende posponer el envío a la entidad de computación base (S), directamente o a través de otros nodos móviles, hasta que empiece el siguiente periodo de sincronización, de la información registrada previamente en memoria o tras actualizarla, pero sin incluir dicha actualización la de la posición del vehículo, enviando en ese momento información sobre la última posición conocida del vehículo, sin activar el localizador de posicionamiento por satélite; o

- si este está por encima de dicho valor umbral determinado, el método comprende determinar la distancia de separación con la entidad de computación base (S), a partir de información sobre la posición de la misma y de información sobre la última posición del vehículo detectada y registrada previamente en memoria, comparar dicha distancia de separación con el radio de cobertura del módulo de comunicaciones radio tipo MESH, y si la distancia de separación:

- es tal que permite una comunicación directa con la entidad de computación base (S), el método comprende realizar el envío a la entidad de computación base (S), activando, si no lo estaba, el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH, de la información registrada previamente en memoria o tras actualizarla, pero sin incluir dicha actualización la de la posición del vehículo, enviando en ese momento información sobre la última posición conocida del vehículo, sin activar el localizador de posicionamiento por satélite, y tras ello desactivar al menos el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH; o

- es tal que no permite una comunicación directa con la entidad de computación base (S), el método comprende posponer el envío a la entidad de computación base (S), directamente o a través de otros nodos móviles, hasta que empiece el siguiente periodo de sincronización, de la información registrada previamente en memoria o tras actualizarla, pero sin incluir dicha actualización la de la posición del vehículo, enviando en ese momento información sobre la última posición conocida del vehículo, sin activar el localizador de posicionamiento por satélite, y tras ello desactivar al menos el respectivo módulo de comunicaciones radio tipo MESH.

6. - Método de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende realizar dicha activación de al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico (D), si el respectivo vehículo ha sufrido dicho desplazamiento, cuya detección incluye la detección del movimiento del vehículo y, tras ella, la detección de su detención; donde dicho desplazamiento es un desplazamiento con una ubicación de destino determinada, comprendiendo el método realizar dicha activación de al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico (D), si dicha detención detectada ocurre en dicha ubicación de destino determinada.

7. - Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6, que comprende activar previamente a la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico (D), y utilizar a ésta para activar al localizador de posicionamiento por satélite.

8. - Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, que comprende realizar dicha detección de movimiento del vehículo, al recibir información de detección proveniente de un acelerómetro y un giroscopio incluidos en u operativamente conectados con el dispositivo electrónico (D) instalado en el vehículo.

9. - Método de acuerdo con la reivindicación 8 cuando depende de la 5, que comprende realizar dicha detección de que un usuario ha entrado o salido del vehículo, y activación de la unidad de control del respectivo dispositivo electrónico (D), al recibir ésta información o una señal de detección de dicho acelerómetro, pero no de dicho giroscopio.

10. - Programa de ordenador, que incluye instrucciones de código que, cuando se ejecutan en uno o más procesadores de la unidad de control de cada uno de los dispositivos electrónicos de la pluralidad de nodos móviles, implementan las etapas del método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 ó 5 a 9.

11. - Sistema para la localización y seguimiento de vehículos con posiciones cambiantes, a través de una red MESH que comprende:

- una pluralidad de nodos móviles, cada uno de los cuales está instalado en un respectivo vehículo y está constituido por un respectivo dispositivo electrónico (D), alimentado por una batería autónoma, y que incluye al menos una unidad de control y, conectados operativamente, un módulo de comunicaciones radio tipo MESH y un localizador de posicionamiento por satélite, estando la unidad de control configurada para controlar a dicho módulo de comunicaciones radio tipo MESH y dicho localizador de posicionamiento por satélite; y

- un nodo base, constituido por al menos una entidad de computación base (S) con capacidades de comunicación vía radio tipo MESH, encargada de al menos recibir información desde cada uno de dichos nodos móviles cuando el respectivo dispositivo electrónico (D) se encuentra dentro de su radio de cobertura y se encuentra activo;

caracterizado porque el sistema está adaptado para optimizar el uso del consumo de energía eléctrica de cada dispositivo electrónico (D), mediante la implementación, en la unidad de control, de un algoritmo de control configurado para, al ser ejecutado en un procesador de la misma, hacer que esta active al menos el localizador de posicionamiento por satélite de un respectivo dispositivo electrónico (D), únicamente si se detecta que el vehículo en el que está montado se está desplazando o ha sufrido un desplazamiento, y para implementar el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 ó 5 a 9.

12.- Sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que cada uno de dichos dispositivos electrónicos comprende al menos un miembro de soporte y sustentación de sus componentes, y medios de fijación para fijar a dicho miembro de soporte y sustentación, y a los componentes soportados y sustentados por el mismo, al chasis o carrocería del respectivo vehículo, donde todos los componentes de cada dispositivo electrónico (D) son independientes de los del vehículo.