ES2936011T3 - Método para registrar, procesar y transmitir datos desde un activo móvil - Google Patents

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Lisa A Matta
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Wi Tronix LLC
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Abstract

Un registrador y transmisor de datos de activos móviles basados en aceleración equipado con una unidad de procesamiento inalámbrico, un registrador de eventos, un grabador de video digital, un sensor de nivel de combustible y una placa de sensor de navegación inercial. La placa del sensor de navegación inercial incluye un giroscopio de 3 ejes, un acelerómetro de 3 ejes, un magnetómetro de 3 ejes y un microcontrolador. El registrador y transmisor de datos permite la orientación automática, la calibración automática de la brújula, la compensación de combustible con cabeceo y balanceo, la aplicación de frenos de emergencia con detección de impacto, la detección de condiciones de funcionamiento irregulares, la detección de funcionamiento del motor y la navegación inercial de un activo móvil. Los usuarios pueden usar el funcionamiento normal de sus activos móviles para ubicar y alertar, en tiempo real, áreas donde sus activos se encuentran en entornos operativos difíciles, para brindar una respuesta de emergencia más rápida, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para registrar, procesar y transmitir datos desde un activo móvil
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Campo de la invención
La presente invención se refiere, en general, a equipo usado en activos de alto valor y particularmente, a sistemas registradores de eventos y de datos usados en activos de alto valor.
Descripción de la técnica anterior
Los activos de alto valor tales como locomotoras, vehículos y buques mineros, marinos y militares típicamente emplean un dispositivo de adquisición y de registro de datos a bordo, similar a una "caja negra" en los aviones. Un dispositivo de adquisición y registro de datos a bordo típico o un registrador de eventos/datos, comprende entradas digitales y analógicas, así como interruptores de presión y transductores de presión que registran datos de diversos dispositivos de sensor a bordo. Estos registradores de eventos/datos registran una diversidad de parámetros de sistema usados para la investigación de incidentes, la evaluación del rendimiento de la tripulación, el análisis de la eficiencia del combustible, la planificación del mantenimiento y diagnósticos predictivos. Los datos registrados pueden incluir parámetros tales como la velocidad, distancia recorrida, ubicación, nivel de combustible, revoluciones por minuto (RPM) del motor, niveles de fluido, controles de operador, presiones y condiciones ambientales. Además de los datos de eventos y operacionales básicos, se despliegan también capacidades de registro de eventos/datos en muchos de estos activos móviles.
El documento US2009/0051510 describe un sistema y método de monitorización de vehículos que comprende una unidad de acelerómetro que puede monitorizar aceleraciones de vehículo y un procesador adaptado para comparar los datos de aceleración de vehículo con los parámetros predeterminados. También describe un sistema de monitorización de vehículo preferentemente de auto-orientación, que permite ser montado en cualquier posición u orientación en un vehículo.
El documento US2011/0101305 describe un sistema y método que monitoriza la operación de conducción agresiva de un activo móvil, tal como monitorizar el tiempo, la velocidad, la ubicación, la aceleración y el consumo de combustible del activo móvil y detectar eventos anormales del vehículo tales como una colisión o un vuelco. La aceleración del activo móvil es detectada y comparada con los umbrales de aceleración establecidos cuando la velocidad del activo móvil es superior a un umbral determinado. Cuando la aceleración supera un umbral determinado, se crea un informe que permite registrar un comportamiento de conducción agresivo.
Un objeto de la presente invención es el uso de datos de acelerómetro combinados con acciones registradas del operador y datos de localización GPS para localizar con precisión un entorno de operación brusco, tal como una pista en mal estado, mares embravecidos y carreteras malas.
Sumario de la invención
La invención se define en la reivindicación independiente adjunta, a la que debería hacerse referencia ahora. Además, se pueden encontrar características opcionales en las sub-reivindicaciones adjuntas a la misma.
La detección de las condiciones de funcionamiento hostiles reduce las pérdidas debidas a unas operaciones de cambio y de tren hostiles. Proporciona alertas e informes de sumario cuando se detectan impactos de alta energía durante las operaciones de cambio. También detecta una holgura excesiva, lo que permite a los supervisores evaluar y mejorar continuamente el funcionamiento de los trenes. Esto permite la reducción de los daños a la carga y a los equipos identificando tendencias inseguras y permitiendo a los usuarios tomar medidas correctivas inmediatas. La monitorización continua de las condiciones de la pista y la monitorización en carretera de niveles de vibración alertan al personal de mantenimiento de la pista de la ubicación exacta de la pista en mal estado o cambios que pueden necesitar inspección y reparación.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se describe adicionalmente con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 es un diagrama de flujo que muestra la operación del freno de emergencia con el sistema de detección de impacto que no está de acuerdo con la presente invención;
La Figura 2 es un diagrama de flujo que muestra la operación de la compensación de combustible usando cabeceo y alabeo basados en acelerómetro que no está de acuerdo con la presente invención;
La Figura 3 es un diagrama de flujo que muestra la operación de la detección de condición de operación aproximada potencial usando el acelerómetro de la presente invención;
La Figura 4 es un diagrama de flujo que muestra la operación del motor que ejecuta el sistema de detección usando un acelerómetro que no está de acuerdo con la presente invención;
La Figura 5 es un diagrama de flujo que muestra la operación de un sistema de navegación inercial y navegación a estima, que no está de acuerdo con la presente invención.
La Figura 6 es un diagrama que muestra los componentes de sistema de un ejemplo del registrador de datos de activo móvil y transmisor que no está de acuerdo con la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones ilustradas
Se ha mostrado en la Figura 6 un sistema registrador y transmisor de datos de activo móvil que no está de acuerdo con la presente invención y sus componentes. El sistema registrador y transmisor de datos de activo móvil 200 consiste en diez componentes interrelacionados: un registrador de datos de eventos 38, un grabador de vídeo digital (DVR) de locomotora 52, un sensor de nivel de combustible 210, un software de sensor de nivel de combustible 212, una WPU 202, una placa de sensor de navegación inercial 214, un sistema de posicionamiento global (GPS) 106, un firmware 224, un software de sistema 226 y el propio sistema 200. Instalar la WPU 202 en un activo, que puede ser una locomotora, consiste en montar la WPU 202 y conectarla externamente a un registrador de datos de eventos 38, un grabador de vídeo digital de locomotora 208 y a cualquier dispositivo de detección de condición disponible adicional.
El registrador de datos de eventos 38, similar a una caja negra en los aviones, es un dispositivo de registro de datos a bordo para locomotoras. Un registrador de datos de eventos 38 típico consiste en entradas digitales y analógicas, así como en interruptores de presión y transductores de presión que registran datos de diversos dispositivos a bordo, tales como la posición del acelerador, la velocidad de la rueda y la aplicación del freno de emergencia. La WPU 202 recibe y procesa datos del registrador de datos de eventos 38 una vez por segundo a través de una conexión serie externa.
El grabador de vídeo digital (DVR) de locomotora 52, similar a un DVR de televisión, es un dispositivo de grabación de vídeo a bordo. El DVR 52 viene equipado con una cámara frontal y un micrófono. La cámara está montada en tal orientación que observa y registra lo que observa el ingeniero. La WPU 202 accede al DVR 52 de la locomotora mediante una conexión Ethernet externa para descargar el vídeo desde el disco duro, antes, durante y después de un evento.
El sensor de nivel de combustible 210 es un sensor que se usa para medir la cantidad de combustible dentro del tanque de combustible. El sensor de nivel de combustible 210 usado en la presente invención es un sensor de nivel ultrasónico que utiliza ondas acústicas ultrasónicas para determinar la distancia entre el cabezal del sensor y el nivel de combustible. El sensor 210 está montado en la parte superior del tanque de combustible con dimensiones y ubicación de montaje conocidas. La WPU 202 accede a estos datos mediante una conexión serie externa.
El software de sensor de nivel de combustible 212 toma la distancia desde el nivel de combustible hasta el sensor 210 con la geometría del tanque de combustible y convierte estos datos en un volumen de combustible estático. Esto se hace aplicando una filtración matemática para reducir el ruido del chapoteo y los comportamientos ultrasónicos del tanque. El software 226 también usa algoritmos inteligentes para determinar los eventos de reabastecimiento y de caída de combustible.
La WPU 202 del ejemplo ilustrado es un ordenador a bordo reforzado que ejecuta Windows XP embebido específicamente para aplicaciones industriales. Tiene muchas características diferentes que pueden instalarse para personalizar el producto para necesidades específicas del cliente. La WPU 202 tiene la capacidad de comunicarse con una amplia diversidad de sistemas a bordo, que incluyen, pero sin limitación, sistemas de control de vehículos, registradores de datos de eventos, DVR, sensores de nivel de combustible y controladores de motor. La WPU 202 tiene la capacidad para comunicarse a través de una amplia variedad de protocolos, que incluyen pero sin limitación, RS 232, RS 422, RS 485, bus CAN, LAN, WiFi, celular y satélite.
La placa de sensor de navegación inercial (Placa) 214 es una mejora de hardware para la WPU 202. Está instalada internamente y se comunica con la WPU 202 mediante un puerto serie interno. La placa 214 consiste en cuatro componentes: un giroscopio de 3 ejes 216, un magnetómetro de 3 ejes 100, un acelerómetro de 3 ejes 20, y un microcontrolador 222. El giroscopio 216 se usa para medir aceleraciones angulares, el magnetómetro 100 se usa para medir campos magnéticos, el acelerómetro 20 se usa para medir aceleraciones y deceleraciones lineales y el microcontrolador 222 se usa para procesar datos y comunicarse entre los sensores y la WPU 202.
El firmware 224 se ejecuta en el microcontrolador 222 de la placa 214. El firmware 224 calcula constantemente el cabeceo y el alabeo usando los datos de aceleración de 3 ejes 20. Comparando los datos de aceleración de 3 ejes con umbrales y duraciones definidos por el programa, el firmware 224 puede determinar si tiene lugar un evento activador y, en caso afirmativo, envía un mensaje de evento activador a la WPU 202. Cada segundo, el firmware 224 envía un mensaje de datos periódico que contiene un conjunto predefinido de valores a la WPU 202. Estos datos se usan para, pero sin limitación, determinar el rumbo, la temperatura ambiente interna y las aceleraciones angulares.
El software del sistema 226 es una aplicación que se ejecuta en la WPU 202. Esta aplicación habla directamente con el GPS 106 y la placa 214 para recopilar datos relacionados. Además de estos datos, el software de sistema 226, como todas las otras aplicaciones en la WPU 202, usa un protocolo de comunicación inter-proceso convencional para recopilar datos de otras aplicaciones de software. Estas otras aplicaciones de software se están ejecutando en la WPU 202 y se comunican con otros dispositivos (el DVR 52, el registrador de datos de eventos 38, etc.) que están físicamente conectados a la WPU 202. Usando todos los datos recopilados, el software de sistema 226 puede comparar los datos con umbrales y duraciones predefinidos para determinar que han ocurrido eventos específicos.
El sistema 200 consiste en una WPU 202 con una placa 214, firmware 224 y software de sistema 226 instalado y un registrador de datos de eventos 38, un DVR 52 y un sensor de nivel de combustible 210. El software de sistema 226 se ejecuta en la WPU 202, corrigiendo constantemente niveles de combustible y comprobando mensajes de eventos de la placa 214 del registrador de datos de eventos 38 para tomar acción.
El sistema registrador y transmisor de datos de activo móvil (Figura 6) realiza siete funciones: orientación automática, calibración de brújula automática, freno de emergencia con detección de impacto, compensación de combustible con cabeceo y alabeo, detección de condición de operación hostil, detección de motor en marcha y navegación inercial (navegación a estima). Cada una de estas siete funciones tiene en cuenta las señales generadas por el acelerómetro de 3 ejes 20.
Se usa la auto orientación para correlacionar los ejes de la WPU 202 a los ejes de la locomotora de modo que los valores medidos por los sensores corresponden a los ejes de la locomotora. Este proceso se consigue mediante el software 226 y el firmware 224. Debido a los diferentes entornos electrónicos en las locomotoras, necesita calibrarse la brújula para cada locomotora. El software usa el GPS 106 de la WPU 202 (Figura 5, 6) para determinar el rumbo de la locomotora. Toma mediciones desde el magnetómetro 100 y las almacena en la posición correspondiente de una matriz. La matriz consiste en 360 posiciones, una para cada grado de rumbo. Usando estos valores, el software 226 de la WPU 202 puede corregir los campos magnéticos propios de la locomotora y detectar únicamente el cambio debido al campo magnético de la Tierra.
La Figura 1 representa un diagrama de flujo de una aplicación de método para freno de emergencia con detección de impacto que no está de acuerdo con la invención. El software 226 (Figura 6) de la WPU 202 (Figura 6) envía comandos de inicialización al firmware 224 (Figura 6) para establecer duraciones en cada eje (Adx, Ady, Adz) 14 para que se usen para eventos activadores. Estas duraciones se almacenan a bordo en el dispositivo que incorpora el sistema 200. El software 226 de la WPU 202 también envía comandos de inicialización al firmware 224 para establecer umbrales de aceleración en cada eje (Atx, Aty, Atz) 16 para que se usen para eventos activadores. Estas duraciones se almacenan a bordo en el dispositivo que incorpora el sistema 200 (Figura 6). El microcontrolador 222 (Figura 6) extrae los datos de aceleración de 3 ejes en bruto (Ax, Ay, Az) 18 del acelerómetro 20 a una tasa de 100 Hz. Se aplica un filtro de paso bajo 22 a los valores de aceleración en bruto (Ax, Ay, Az) 18, lo que da como resultado los valores de aceleración filtrados (Afx, Afy, Afz) 24. Los ejes de la placa 214 (Figura 6) de los valores de aceleración filtrados (Afx, Afy, Afz) 24 se traducen a los ejes del activo (Afx, Afy, Afz) 26. Los valores de placa 214 de los valores en bruto (Ax, Ay, Az) 18 se traducen a los ejes del activo (A'x, A'y, A'z) 28. Los valores filtrados de los ejes del activo (Af'x, Af'y, Af'z) 26 se añaden a los umbrales establecidos para cada eje (Atx, Aty, Atz) 16, y este umbral añadido (Af'tx, Af'ty, Af'tz) 32 se compara 29 continuamente a continuación con la aceleración en bruto en los ejes del activo (A'x, A'y, A'z) 28. Cuando los valores en bruto (A'x, A'y, A'z) 28 superan los umbrales 32 en uno o más ejes, se activa 30 un temporizador. Cuando un valor en bruto 28 ya no supera más los umbrales 32 en un eje específico 30, se evalúa la duración de ese valor en bruto 28 que supera los umbrales 32 para determinar si la duración supera la duración especificada para ese eje (Adx, Ady, Adz) 14. Si la duración de evento era más larga 34 que la duración establecida (Adx, Ady, Adz) 14, se almacena 36 un evento activador, que incluye detalles específicos sobre qué eje, duración del evento y hora del evento activador. En paralelo con esta monitorización, el software a bordo 226 (Figura 6) recibe mensajes de datos periódicos 40 desde un registrador de datos de eventos a bordo 38, que está monitorizando el estado en tiempo real de diversos sensores de entrada. El software a bordo 226 monitoriza los mensajes de datos periódicos 40 y detecta cuándo el mensaje de datos periódico 40 indica que ha tenido lugar una señal discreta de aplicación de freno de emergencia 42. El software a bordo 226 almacena el tiempo 44 en que tuvo lugar el evento de aplicación de freno de emergencia. Si el software a bordo 226 almacena o el evento activador 36 o el tiempo del freno de emergencia 44, el software de sistema a bordo 226 comprobará la indicación de tiempo de cada evento para observar si los últimos dos eventos registrados, del evento activador 36 o la aplicación de freno de emergencia 44, están en proximidad cercana 46. Si se detecta que los eventos tuvieron lugar en proximidad cercana 46, el software a bordo 226 activará una aplicación de freno de emergencia con alerta de impacto 48 y solicitará una descarga del grabador de vídeo digital 50 que cubre el tiempo del evento del DVR a bordo 52 y solicitará el fichero de registro de datos que cubre el tiempo del evento 125 del registrador de datos de eventos 38. El software a bordo 226 recibe el vídeo descargado que cubre el tiempo del evento 54 y el fichero de registro de datos que cubre el tiempo del evento 127 y envía ambos a los servicios internos 56/128.
Los usuarios recibirán alertas que indican la fuerza real de la colisión y si la colisión dio como resultado un vuelvo o descarrilamiento. Esto, junto con la ubicación por GPS, el vídeo y el acceso inmediato a información del registrador de eventos, permite a los usuarios retransmitir de manera precisa la gravedad y el alcance del incidente al personal de respuesta rápida a medida que están en ruta hacia un incidente.
La Figura 2 representa un diagrama de flujo de una aplicación de método para compensación de combustible que usa cabeceo y alabeo basados en acelerómetro que no está de acuerdo con la presente invención. El software 226 (Figura 6) de la WPU 202 (Figura 6) extrae los datos de aceleración de 3 ejes en bruto (Ax, Ay, Az) 18 del acelerómetro 20 a una tasa de 100 Hz. Se aplica un filtro de paso bajo 22 a los datos en bruto (Ax, Ay, Az) 18, lo que da como resultado valores de aceleración filtrados (Afx, Afy, Afz) 24. Los ejes de la placa 214 (Figura 6) de los valores filtrados (Afx, Afy, Afz) 24 se traducen a los ejes del activo (Afx, Af'y, Af'z) 26. El cabeceo del activo 58 es la arcotangente del eje x filtrado del activo y del eje z filtrado del activo:
/eje x del activo\
arctan I \e — j - e -- z -- d—el-- a - c - t :— ivo) I
El alabeo del activo 60 es el arco tangente del eje y filtrado del activo y el eje z filtrado del activo:
/eje y del activo\
arctan I \e — j - e -- z -- d — el -- a - c - t :— ivo I ) .
Para cada modelo de activo en el que está instalado el sistema, se captura la ubicación específica del montaje de sensor de combustible. Específicamente, se registra la distancia en la que está montado el sensor delante del centro del tanque de combustible 62. Además, también se registra la distancia en la que está montado el sensor de combustible a la izquierda del centro del tanque de combustible 64.
La distancia delante del centro 62 se combina con la tangente del cabeceo del activo 58 para obtener un primer ajuste de distancia de combustible. La distancia a la izquierda del centro 64 se combina con la tangente del alabeo del activo 60 para obtener un segundo ajuste de distancia de combustible. Se combinan el primer y el segundo ajustes de distancia de combustible para proporcionar un único ajuste de distancia de combustible 66. El sensor de nivel de distancia a bordo registra la distancia desde la parte superior del tanque hasta el nivel de combustible presente en el tanque de combustible a bordo. Se combina la distancia en bruto hasta el combustible 70 del sensor de combustible 68 con el ajuste de distancia 66 para crear una distancia ajustada 72. La distancia ajustada 72 se combina con un perfil de tanque geométrico de tanque de combustible previamente definido 74, que mapea una distancia al valor de combustible a un volumen de combustible 76. Esto da como resultado un volumen de combustible final 78, que se ajusta a medida que el activo viaja a través de diversos terrenos en los que está cambiando el cabeceo 58 y el alabeo 60, compensando el movimiento del líquido dentro del tanque de un activo móvil operativo.
La Figura 3 representa un diagrama de flujo de una aplicación de método para detección de condición operativa aproximada potencial usando un acelerómetro de acuerdo con la presente invención. El software 226 (Figura 6) de la WPU 202 (Figura 6) envía comandos de inicialización al firmware 224 (Figura 6) para establecer duraciones en cada eje (Adx, Ady, Adz) 14 para que se usen para eventos activadores. Estas duraciones se almacenan a bordo, en el dispositivo. El software 226 también envía comandos de inicialización al firmware 224 para establecer umbrales de aceleración en cada eje (Atx, Aty, Atz) 16 para que se usen para eventos activadores. Estas duraciones se almacenan a bordo, en el dispositivo. El microcontrolador 222 (Figura 6) extrae los datos de aceleración de 3 ejes en bruto (Ax, Ay, Az) 18 del acelerómetro 20 a una tasa de 100 Hz. Se aplica un filtro de paso bajo 22 a los valores de aceleración en bruto 18, lo que da como resultado los valores de aceleración filtrados (Afx, Afy, Afz) 24. Los ejes de la placa 214 (Figura 6) de los valores filtrados 24 se traducen a los ejes del activo (Af'x, Af'y, Af'z) 26 y los ejes de la placa 214 de los valores en bruto 18 se traducen a los ejes del activo (A'x, A'y, A'z) 28. Los valores filtrados de los ejes del activo (Af'x, Af'y, Af'z) 26 se añaden a los umbrales establecidos para cada eje (Atx, Aty, Atz) 16, y, a continuación, este umbral añadido (Af'tx, Af'ty, Af'tz) 32 se compara continuamente 29 con la aceleración en bruto en los ejes del activo (A'x, A'y, A'z) 28. Cuando un valor en bruto 28 supera el umbral 32 en uno o más ejes, se activa 30 un temporizador. Cuando un valor en bruto 28 ya no supera más el umbral 32 en un eje específico, se evalúa la duración en la que el valor en bruto 28 supera el umbral 32 para determinar si supera la duración especificada para ese eje (Adx, Ady, Adz) 14. Si la duración de evento era más larga que la duración establecida para ese eje (Adx, Ady, Adz) 14, se almacena 36 un evento activador, que incluye detalles específicos sobre cuál eje, la duración del evento y el tiempo del evento activador.
En paralelo con esta monitorización, el software a bordo 226 (Figura 6) monitoriza la velocidad del activo mediante mensajes periódicos desde el registrador de datos de evento a bordo 38 (Figura 1) y/o desde un dispositivo de GPS a bordo 106 (Figura 5, 6). El software a bordo 226 monitoriza la velocidad del activo 80 y detecta cuándo supera un valor especificado 82. Si tanto la velocidad 80 supera un valor especificado 82 como un evento activador almacenado 36 ocurren al mismo tiempo 84, el software de sistema a bordo 226 comprobará en qué eje se activó el evento. Si el evento se activó en el eje z 86, el sistema registrará una alerta de problema de pista potencial 88. Si el evento se activó en el eje x o y, el sistema registrará una alerta de manejo incorrecto de operador 90. Si ocurre una alerta de problema de pista potencial 88 o una alerta de manejo incorrecto de operador 90, el software a bordo 226 solicitará una descarga del grabador de vídeo digital 50 que cubre el tiempo del evento desde el DVR a bordo 52. El software a bordo 226 recibe el vídeo descargado 54 y lo envía a servicios internos 56.
Los usuarios pueden usar ahora la operación normal de sus activos móviles para ubicar y alertar de manera precisa, en tiempo real, áreas donde sus activos están encontrando un entorno de operación brusco, tal como mala pista/cambio, mar embravecido y carreteras malas. El usuario recibirá una alera, una imagen fija o de vídeo y los datos de caja negra operativos cruciales inmediatamente después de la identificación de un entorno de operación brusco. Los equipos de reparación pueden responder a la ubicación exacta de la carretera o pista mala. Pueden ajustarse rutas marinas para evitar corrientes de barra o aguas picadas. La efectividad de cualquier reparación o reencaminamiento puede validarse cuando el siguiente activo equipado con el sistema registrador y transmisor de datos de activo móvil atraviesa algún área previamente etiquetada.
La Figura 4 representa un diagrama de flujo de una aplicación de método para detección de motor en marcha usando un acelerómetro que no está de acuerdo con la invención. El software 226 (Figura 6) de la WPU 202 (Figura 6) envía comandos de inicialización al firmware 224 (Figura 6) para establecer duraciones de actividad/inactividad en cada eje (Aldx, Aldy, Aldz) 84 para que se usen para eventos activadores. Estas duraciones se almacenan a bordo, en el dispositivo. El software 226 (Figura 6) de la WPU 202 (Figura 6) también envía comandos de inicialización al firmware 224 (Figura 6) para establecer umbrales de actividad/inactividad en cada eje (Altx, Alty, Altz) 86 para que se usen para eventos activadores. Estas duraciones se almacenan a bordo, en el dispositivo. El microcontrolador 222 (Figura 6) extrae los datos de aceleración de 3 ejes en bruto (Ax, Ay, Az) 18 del acelerómetro 20 a una tasa de 100 Hz. Se aplica un filtro de paso bajo 22 a los valores de aceleración en bruto (Ax, Ay, Az) 18, que da como resultado valores de aceleración filtrados (Afx, Afy, Afz) 24. Los ejes de la placa 214 (Figura 6) de los valores filtrados 24 se traducen a los ejes del activo (Af'z, Af'y, Af'z) 26 y los ejes de la placa 214 de los valores en bruto 18 se traducen a los ejes del activo (A'x, A'y, A'z) 28. Los valores filtrados de los ejes del activo (Af'x, Af'y, Af'z) 26 se añaden a los umbrales de actividad/inactividad establecidos para cada eje (Altx, Alty, Altz) 86 y, a continuación, este umbral añadido (Af'ltx, Af'lty, Af'ltz) 88 se compara continuamente con la aceleración en bruto en los ejes del activo (A'x, A'y, A'z) 28. Cuando el valor en bruto 28 supera el umbral 88 en uno o más ejes, se activa 90 un temporizador. Si el valor en bruto 28 ya no supera más el umbral de actividad/inactividad 88 en un eje específico, se evalúa la duración en la que el valor en bruto 28 supera el umbral 88 para determinar si supera la duración especificada para ese eje (Aldx, Aldy, Aldz) 84. Si la duración de evento era más larga que la duración establecida para ese eje (Aldx, Aldy, Aldz) 84, se almacena 92 un evento de inactividad/actividad activador 34, que incluye detalles específicos sobre cuál eje, la duración del evento y el tiempo del activador del evento. Se actualiza el estado de motor en marcha 94 cuando se activan eventos de actividad/inactividad.
La Figura 5 representa un diagrama de flujo de una aplicación de método para navegación inercial (navegación a estima) que no está de acuerdo con la invención. El microcontrolador 222 (Figura 6) extrae los datos de aceleración de 3 ejes en bruto (Ax, Ay, Az) 18 del acelerómetro 20 a una tasa de 100 Hz. Se aplica un filtro de paso bajo 22 a los valores de aceleración en bruto (Ax, Ay, Az) 18, que da como resultado valores de aceleración filtrados (Afx, Afy, Afz) 24. Los ejes de la placa 214 (Figura 6) de los valores filtrados 24 se traducen a los ejes del activo (Af'x, Af'y, Af'z) 26. El cabeceo del activo 58 es la arcotangente del eje x filtrado del activo y del eje z filtrado del activo:
/ eje x del actívo\
arctan ( \e — j - e -- z -- d — el -- a - c - t : i — vo) I
El alabeo del activo 60 es el arco tangente del eje y filtrado del activo y el eje z filtrado del activo:
¡eje y del actívo\
arctan (— ej - e -- z -- d — el -- a - c - t :— ívo I.
La aceleración en el eje x del activo está integrada 96 para calcular la velocidad del activo 98:
f aceleración del actívo ej e x .
En paralelo, el microcontrolador 222 (Figura 6) extrae datos gaussianos de 3 ejes (Gx, Gy, Gz) 102 del magnetómetro 100 en 1 Hz. Usando los datos de magnetómetro 102 y el cabeceo 58 y el alabeo 60 del activo, se calcula un rumbo compensado con inclinación 104. También en paralelo, el dispositivo de GPS a bordo 106 proporciona datos de ubicación actualizados a una frecuencia de 1 Hz. El software a bordo 226 determina si están disponibles 108 datos de GPS válidos. Si está disponible una señal de GPS, el software a bordo 226 analizará los datos 110, en la velocidad de GPS 126, el rumbo 128, la latitud 114 y la longitud 116 cada segundo y almacenará 118 la latitud 114 y la longitud 116. Si se determina que los datos de GPS no están disponibles, el sistema 200 (Figura 6) entra en modo de navegación en estima 112. En modo de navegación en deriva 112, se obtiene la última latitud 114 y longitud 116 conocidas a partir del GPS 106 y se almacenan 118. Usando la última latitud 114 y la última longitud 116 conocidas 118, junto con la velocidad del activo 98, la velocidad de la rueda de los datos del registrador de eventos 126, el rumbo con inclinación compensada 104 y los datos 129 del giróscopo de 3 ejes, se calcula una nueva posición 120. Se almacenan y usan las nuevas posiciones de latitud 122 y de longitud 124, y el proceso continúa hasta que están disponibles de nuevo datos de GPS válidos.
Los usuarios recibirán alertas de salida y llegada con precisión y registro en entornos donde se bloquean las señales de GPS o se bloquean parcialmente por voladizos y marquesinas. Este sistema 200 (Figura 6) permite que los usuarios definan 'cables trampa' virtuales, incluso en áreas donde los dispositivos de GPS de vuelven inútiles debido a la pérdida o interferencia de la señal de RF. Las capacidades de la navegación inercial automatizan el rendimiento del operador a una matriz de planificación alertando y registrando el tiempo exacto que un activo cruza un 'cable trampa' virtual de salida y llegada cuando una señal de GPS no puede calcular datos de ubicación precisos.
Se ha presentado la descripción anterior de una realización ilustrada de la invención para propósitos de ilustración y de descripción, y no se pretende que sea exhaustiva o para limitar la invención a la forma precisa desvelada. La descripción se seleccionó para explicar mejor los principios de la invención y la aplicación práctica de estos principios a los expertos en la materia para utilizar mejor la invención en diversas realizaciones y diversas modificaciones que se adapten mejor al uso particular contemplado. Se pretende que el alcance de la invención no esté limitado por la memoria descriptiva, sino que se defina por las reivindicaciones expuestas a continuación.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un método para registrar, procesar y transmitir datos de un activo móvil, que comprende las etapas de:
a. proporcionar al menos un registrador de datos de eventos (38) a bordo del activo móvil, monitorizar diferentes sensores de entrada de estado en tiempo real y registrar datos relacionados con el activo móvil; b. proporcionar al menos una placa de sensor de navegación inercial (214) a bordo del activo móvil, comprendiendo la placa un microcontrolador (222) que se comunica con y que procesa datos desde un acelerómetro de 3 ejes (20);
c. leer (18) un valor de aceleración en bruto del eje x (Ax), un valor de aceleración en bruto del eje y (Ay), y un valor de aceleración en bruto del eje z (Az) del acelerómetro de 3 ejes;
d. filtrar (22) usando un filtro de paso bajo el valor de aceleración en bruto del eje x, el valor de aceleración en bruto del eje y, y el valor de aceleración en bruto del eje z en (24) un valor de aceleración filtrado del eje x (Afx), un valor de aceleración filtrado del eje y (Afy), y un valor de aceleración filtrado del eje z (Afz); e. traducir (28) los ejes de la placa de sensor de navegación inercial que comprenden el valor de aceleración en bruto del eje x, el valor de aceleración en bruto del eje y, y el valor de aceleración en bruto del eje z a los ejes del activo móvil, para determinar un valor de aceleración en bruto traducido del eje x (A'x), un valor de aceleración en bruto traducido del eje y (A'y), y un valor de aceleración en bruto traducido del eje z (A'z); f. traducir (26) los ejes de la placa de sensor de navegación inercial que comprenden el valor de aceleración filtrado del eje x, el valor de aceleración filtrado del eje y, y el valor de aceleración filtrado del eje z a los ejes del activo móvil, para determinar un valor de aceleración filtrado traducido del eje x (Af'x), un valor de aceleración filtrado traducido del eje y (Af'y), y un valor de aceleración filtrado traducido del eje z (Af'z); g. establecer (14) una duración de aceleración del eje x (Adx), una duración de aceleración del eje y (Ady), y una duración de aceleración del eje z (Adz);
h. establecer (16) un umbral de aceleración del eje x (Atx), un umbral de aceleración del eje y (Aty), y un umbral de aceleración del eje z (Atz);
i. almacenar la duración de aceleración del eje x (Adx), la duración de aceleración del eje y (Ady), y la duración de aceleración del eje z (Adz);
j. almacenar el umbral de aceleración del eje x (Atx), el umbral de aceleración del eje y (Aty), y el umbral de aceleración del eje z (Atz);
k. determinar (32) un umbral añadido del eje x (Aftx) añadiendo el valor de aceleración filtrado traducido del eje x (Afx) al umbral de aceleración del eje x (Atx);
l. determinar (32) un umbral añadido del eje y (Af'ty) añadiendo el valor de aceleración filtrado traducido del eje y (Af'y) al umbral de aceleración del eje y (Aty);
m. determinar (32) un umbral añadido del eje z (Af'tz) añadiendo el valor de aceleración filtrado traducido del eje z (Af'z) al umbral de aceleración del eje z (Atz);
n. comparar continuamente (29) el umbral añadido del eje x (Af'tx) al valor de aceleración en bruto traducido del eje x (A'x), el umbral añadido del eje y (Af'ty) al valor de aceleración en bruto traducido del eje y (A'y), y el umbral añadido del eje z (Af'tz) al valor de aceleración en bruto traducido del eje z (A'z);
o. activar un temporizador (30) cuando al menos uno del valor de aceleración en bruto traducido del eje x supera el umbral añadido del eje x, el valor de aceleración en bruto traducido del eje y supera el umbral añadido del eje y, y el valor de aceleración en bruto traducido del eje z supera el umbral añadido del eje z; p. determinar una duración de temporizador (34) del temporizador cuando el valor de aceleración en bruto traducido del eje x no supera el umbral añadido del eje x, o el valor de aceleración en bruto traducido del eje y no supera el umbral añadido del eje y, o el valor de aceleración en bruto traducido del eje z no supera el umbral añadido del eje z;
q. almacenar (36) un evento activador en un tiempo cuando la duración del temporizador supera la duración de aceleración del eje x, la duración de aceleración del eje y o la duración de aceleración del eje z;
r. proporcionar al menos un sensor GPS (106) a bordo del activo móvil que recibe señales GPS desde un sistema de posicionamiento global;
s. monitorizar la velocidad (80) del activo móvil basándose en al menos uno de los mensajes de datos periódicos recibidos desde el registrador de datos de evento y las señales GPS desde el sensor GPS; t. determinar (86) qué eje del evento activador se activó cuando la velocidad del activo móvil supera un valor especificado (82) y un evento activador (36) se almacenó sustancialmente al mismo tiempo;
u. registrar una alerta (88) de problema de pista potencial cuando el evento activador se activó en el eje z; y v. registrar una alerta (90) de manejo incorrecto por parte del operador cuando el evento activador se activó en uno del eje x y el eje y.
2. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas de:
a. proporcionar al menos un registrador de video digital a bordo del activo móvil, registrar video y acústica; b. solicitar una descarga (50) de video digital que cubra el tiempo del evento activador desde el registrador de video digital;
c. recibir (54) la descarga de video digital; y
d. enviar (56) la descarga de video digital a servicios internos.
3. El método de la reivindicación 2, que comprende adicionalmente la etapa de:
enviar alertas que indican al menos uno de los entornos de operación bruscos, malas pistas, malos cambios, mares embravecidos, carreteras malas, rutas reparadas, localización GPS, video y acceso a la información del registrador de eventos.
4. El método de la reivindicación 1, en el que el evento activador comprende el almacenamiento de datos específicos sobre la identificación del eje, duración del evento y hora del evento activador.
5. El método de la reivindicación 1, en el que:
el al menos un mensaje de datos periódico comprende el estado en tiempo real de los diferentes sensores de entrada.
6. El método de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente la etapa de:
proporcionar al menos uno de alertas e informes de sumario cuando se detecten impacto de alta energía durante las operaciones de cambio de pista.
7. El método de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente la etapa de:
detectar una acción de holgura excesiva del activo móvil.
8. El método de la reivindicación 1, que incluye además la etapa de:
monitorizar continuamente las condiciones de la pista y los niveles de vibración.
9. El método de la reivindicación 2, que incluye adicionalmente la etapa de:
localizar y alertar, en tiempo real, ubicaciones donde el activo móvil se encuentra entornos de operación bruscos.
10. El método de la reivindicación 9, que incluye adicionalmente la etapa de:
recibir al menos una alerta, una imagen fija, una imagen de video y datos operativos inmediatamente después de la identificación de un entorno de operación brusco.
11. El método de la reivindicación 10, que incluye adicionalmente la etapa de:
validar cualquier entorno de operación brusco previamente identificado cuando un sistema registrador y transmisor de datos de activo móvil posterior atraviesa dicho entorno de operación brusco previamente identificado.
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