IT201900012414A1

IT201900012414A1 - Sistema e metodo anticollisione di veicoli terrestri

Info

Publication number: IT201900012414A1
Application number: IT102019000012414A
Authority: IT
Inventors: Michele Orlando; Andrea Capolei; Claudio Rosace; Stefano Sarasso
Original assignee: Ubiquicom S R L
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-01-19
Also published as: BR112022000658A2; CN114096452A; JP2022541301A; US20220292973A1; CA3147394A1; US11915589B2; AU2020317881A1; WO2021014303A1; EP3999384A1

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“Sistema e metodo anticollisione di veicoli terrestri”

CAMPO DI APPLICAZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un sistema ed un metodo anticollisione di veicoli terrestri.

In particolare, la presente invenzione riguarda un sistema ed un metodo per prevedere e prevenire collisioni per carrelli elevatori operanti sia in ambienti chiusi che in ambienti aperti.

TECNICA NOTA

La riduzione e prevenzione degli incidenti che coinvolgano veicoli terrestri, in particolare sul luogo di lavoro, sono aspetti di primaria importanza in qualunque settore industriale, specie laddove i lavoratori si trovano a diretto contatto con veicoli in movimento (sia di tipo tradizionale che a guida autonoma), potenziali ostacoli, macchinari, sia fissi sia semoventi, che presentano potenziali rischi per l’uomo.

Molteplici danni gravi o gravissimi, sino al decesso, si verificano in caso di investimento di persone sul luogo di lavoro da parte di macchine e veicoli semoventi.

Rischi di collisione tra veicoli semoventi ed operatori si hanno ad esempio in cantieri edili, dove operano macchine di movimento terra o di trasporto in generale, in aree portuali, magazzini, aree di stoccaggio e simili. Problemi analoghi si verificano anche in impianti manifatturieri in generale, ad esempio fonderie, cartiere e simili.

Sono stati sviluppati sistemi cosiddetti attivi per la prevenzione degli infortuni sul lavoro.

Nel caso specifico della prevenzione di collisioni tra uomo e veicolo o tra veicolo e veicolo o tra veicolo ed ostacolo fisso, sono stati adottati sistemi attivi impieganti sensori montati sui veicoli, i quali sensori sono ad esempio configurati come lettori di cosiddetti tag o transponder RFID.

L’operatore indossa almeno una tag RFID, ad esempio montato su un elmetto, un giubbotto, od altro dispositivo di sicurezza passiva obbligatorio. L’operatore addetto alla manovra del veicolo semovente viene allertato da un’unità centrale quando un sensore montato sul veicolo individua la presenza di una persona nel raggio di azione del veicolo, grazie alla interazione tra sensore e tag RFID. Inoltre, quando viene rilevata la presenza di una persona nel raggio di azione del veicolo possono essere attivate altre misure di sicurezza come, ad esempio, il rallentamento del mezzo. Analogamente, un ostacolo fisso o in movimento può essere dotato di tag RFID. È quindi noto l’utilizzo di una tecnologia di transponder RFID alla prevenzione attiva degli infortuni sul lavoro. Questa tecnologia nota prevede un sistema comprendente almeno un sensore ed uno o più transponder o tag RFID, che sono in grado di comunicare fra loro. Entrambi il sensore o il lettore ed il transponder, o dispositivo risponditore, comprendono ciascuno due distinte antenne.

Una prima antenna sul sensore e una prima antenna sul transponder servono rispettivamente ad emettere ed a ricevere un segnale, tipicamente a microonde, che ha la funzione di “risvegliare” o attivare il transponder RFID, che normalmente si trova in uno stato di quiescenza anche per motivi di risparmio energetico.

L’attivazione del transponder avviene quando questo entra in un ristretto campo di azione o volume di controllo del sensore.

Una seconda antenna sul transponder o dispositivo risponditore ed una corrispondente seconda antenna sul sensore, consentono la trasmissione dal transponder al sensore e/o viceversa su un canale, tipicamente in radiofrequenza, diverso dal canale su cui viene emesso il segnale di attivazione del transponder.

Sono note applicazioni di questa tecnologia nella prevenzione attiva degli incidenti sul lavoro, in particolare per prevenire le collisioni tra operatori a terra e veicoli. Sul veicolo sono installati almeno un sensore, generalmente più di un sensore, mentre l’operatore indossa almeno un transponder. Quando l’operatore entra nel raggio di azione di uno dei sensori a bordo del veicolo, detto sensore provoca il risveglio del transponder e l’emissione di un allarme.

I sistemi sopra descritti si sono rivelati strumenti utili nella prevenzione degli incidenti sul lavoro.

Nei sistemi noti, un problema sentito è quello di possibili interferenze del segnale, soprattutto in ambienti chiusi quali ad esempio magazzini, fabbriche o altri ambienti di lavoro. Infatti, molti sistemi di navigazione attuali perdono il segnale quando è presente un oggetto o una modalità di interferenza. Questo è un problema soprattutto negli edifici, che sono spesso affollati da vari tipi di oggetti.

Vi è, tuttavia, ancora margine per aumentare ulteriormente il livello di sicurezza raggiungibile.

Uno degli scopi di alcune forme di realizzazione dell’invenzione qui descritta è di migliorare il livello di sicurezza oltre che l'ergonomia di questo tipo di sistemi attivi di protezione.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di aumentare la precisione eliminando falsi positivi grazie alla localizzazione.

Altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema e un metodo anticollisione per veicoli terrestri operanti in un ambiente di lavoro che sia in grado di garantire un elevato livello di sicurezza.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema e un metodo anticollisione per veicoli terrestri operanti in un ambiente di lavoro che sia efficiente.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema e un metodo anticollisione per veicoli terrestri operanti in un ambiente di lavoro che sia di elevata affidabilità, di facile realizzazione e di semplice utilizzo.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE

In un primo aspetto dell’invenzione, gli scopi suddetti sono raggiunti da un sistema anticollisione per veicoli terrestri operanti in un ambiente di lavoro secondo quanto descritto nella rivendicazione 1.

Aspetti vantaggiosi sono descritti nelle rivendicazioni dipendenti da 2 a 13. In un secondo aspetto dell’invenzione, gli scopi suddetti sono raggiunti da un metodo anticollisione per veicoli terrestri operanti in un ambiente di lavoro secondo quanto descritto nella rivendicazione 14.

In un terzo aspetto, l’invenzione descrive un programma per elaboratore elettronico che in esecuzione su di un calcolatore, attua almeno una o più fasi del metodo secondo il secondo aspetto dell’invenzione, secondo quanto descritto nella rivendicazione 15.

L’invenzione consegue, in generale, i seguenti effetti tecnici:

- consente un aumento della sicurezza degli operatori e dei veicoli terrestri operanti all’interno di aree chiuse;

Gli effetti tecnici/vantaggi citati ed altri effetti tecnici/vantaggi dell’invenzione risulteranno più dettagliatamente dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un esempio di realizzazione fornito a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per meglio comprendere l’invenzione e apprezzarne i vantaggi, vengono di seguito descritte alcune sue forme di realizzazione esemplificative e non limitative, facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:

– la figura 1 illustra un esempio del sistema dell’invenzione atto a ridurre le probabilità di collisioni tra possibili ostacoli e veicoli terrestri che operano all'interno di un luogo di lavoro.

– la figura 2 è un diagramma a blocchi del sistema di figura 1.

– la figura 3 mostra un esempio non limitativo di veicolo terrestre.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Si osservi che nella descrizione seguente, blocchi, componenti o moduli identici o analoghi sono indicati nelle figure con gli stessi riferimenti numerici, anche se sono mostrati in differenti forme di realizzazione dell’invenzione.

Con riferimento alle figure citate, il sistema anticollisione per veicoli terrestri operanti in un ambiente di lavoro secondo l’invenzione viene indicato globalmente con il numero di riferimento 1 nello schema a blocchi di figura 2. Una parte del sistema viene montata su almeno un veicolo terrestre A ed un’altra parte risulta associata su un possibile ostacolo B. L’ostacolo B può essere costituito da oggetti, macchinari e/o persone, fermi oppure in movimento.

L’ostacolo B può anche essere un secondo veicolo terrestre, in grado di muoversi rispetto al primo veicolo A.

In particolare, il veicolo terrestre può essere un carrello elevatore o un veicolo terrestre a guida autonoma.

In un primo aspetto, la presente invenzione riguarda un sistema 1 anticollisione per veicoli terrestri, comprendente un primo dispositivo ricetrasmettitore 4, associato ad un ostacolo B, configurato per generare e trasmettere uno o più segnali senza fili SG_B_i, ad intervalli di tempo prefissati (i.e. periodicamente), il primo segnale senza fili SG_B_1 trasporta un codice identificativo ostacolo ID_1; un secondo dispositivo ricetrasmettitore 3, associato ad un veicolo terrestre A, configurato per generare e trasmettere uno o più segnali senza fili SG_A_i e per ricevere detti uno o più segnali senza fili SG_B_i, generati dall’ostacolo B, comprendenti detto primo segnale senza fili SG_B_1 che trasporta il codice identificativo ostacolo ID_1.

Il segnale senza fili SG_A_1 generato dal secondo dispositivo ricetrasmettitore 3 associato al veicolo terrestre A trasporta un codice identificativo ID_2 del veicolo A.

Il primo dispositivo ricetrasmettitore 4 è configurato per ricevere detti uno o più segnali senza fili SG_A_i trasmessi dal secondo dispositivo ricetrasmettitore 3 associato al veicolo terrestre A.

Il sistema 1 anticollisione per veicoli terrestri operanti in un ambiente di lavoro comprende inoltre una unità di elaborazione 20 configurata per elaborare dati di collisione del veicolo A. L’ unità di elaborazione 20 comprende:

- un primo modulo di calcolo 21 configurato per determinare la traiettoria D_TRJ del veicolo terrestre A e dell’ostacolo B in funzione di detti segnali senza fili SG_B_i e di detti uno o più segnali SG_A_i;

- un secondo modulo di calcolo 23 configurato per determinare in base alla traiettoria D_TRJ del veicolo terrestre A e dell’ostacolo B la probabilità di collisione tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B;

- un modulo di allertamento 24 configurato per generare e inviare un segnale di probabilità di collisione S_COLL tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B in funzione di un’elevata probabilità di collisione tra detto veicolo terrestre A e l’ostacolo B.

In particolare, è vantaggiosamente presente un modulo di confronto (non mostrato nelle figure) configurato per confrontare il segnale di probabilità di collisione S_COLL tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B, ricevuto dal terzo modulo di calcolo 23, con dei valori soglia prefissati e memorizzati in una unità di memoria. In tal caso, il modulo di allertamento 24 è configurato per generare e inviare un segnale di probabilità di collisione S_COLL tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B in funzione in funzione di un’avvenuta corrispondenza OK del confronto effettuato dal modulo di confronto.

In generale va notato che nel presente contesto e nelle successive rivendicazioni, l’unità di elaborazione 20 s’intenderà suddivisa in moduli funzionali distinti (moduli di memoria o moduli operativi) al solo scopo di descriverne in maniera chiara e completa le funzionalità.

Tale unità di elaborazione può essere costituita da un singolo dispositivo elettronico, opportunamente programmato per svolgere le funzionalità descritte, e i diversi moduli possono corrispondere a entità hardware e/o a routine software facenti parte del dispositivo programmato.

In alternativa o in aggiunta, tali funzionalità possono essere svolte da una pluralità di dispositivi elettronici su cui i suddetti moduli funzionali possono essere distribuiti.

L’unità di elaborazione 20 può avvalersi, inoltre di uno o più processori per l’esecuzione delle istruzioni contenute nei moduli di memoria.

Nel caso siano presenti due o più veicoli terrestri e/o di una pluralità di ostacoli, ciascuno di essi alloggerà almeno un dispositivo ricetrasmittente 3,4.

Vantaggiosamente, il primo modulo di calcolo 21 comprende un primo sotto-modulo di calcolo 21a configurato per calcolare la distanza relativa D_REL tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B, in base ai segnali scambiati SG_B_i, SG_A_i; e un secondo sotto-modulo 21b configurato per calcolare l’angolo relativo A_REL tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B in un determinato sistema di riferimento S_RIF in base ai segnali SG_B_i ricevuti dal dispositivo ricetrasmettitore 3.

Ad esempio, il sistema di riferimento S_RIF è un sistema di coordinate cartesiane bidimensionali e/o tridimensionali solidale con il veicolo A.

In una prima modalità operativa di localizzazione tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B viene utilizzato un solo messaggio, SG_B_1, e l’unità di elaborazione 20 del veicolo terrestre A calcola la distanza relativa D_REL dall’ostacolo B utilizzando la potenza del segnale ricevuto (sia UWB che Bluetooth).

L’angolo da cui il veicolo terrestre A vede l’ostacolo B (quindi il sistema di riferimento S_RIF è solidale con il veicolo A) può essere calcolato dal veicolo A mediante la tecnica dell’Angolo di Arrivo (AoA), usando piu’ antenne, alla ricezione dei messaggi SG_B_i.

L’angolo da cui l’ostacolo B vede il veicolo A (quindi il sistema di riferimento S_RIF è solidale con l’ostacolo B e non con il veicolo come prima) può essere calcolato dal veicolo A anche con la tecnica Bluetooth Angle of Departure (AoD). In questo caso l’ostacolo B emette un segnale SG_B_1 da più antenne e il veicolo riceve con una sola antenna. Alternativamente, alla ricezione del segnale SG__B_1 il veicolo A può calcolare entrambi distanza relativa D_REL e l’angolo A_REL usando la differenza dei tempi di arrivo arrivo del segnale SG_B_i da tre o più ricetrasmettitori di tipo 3 (tecnica UWB TDOA, o differenza nel tempo di arrivo).

In una seconda modalità operativa di localizzazione tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B vengono utilizzati solo due messaggi SG_B_1, SG_A_1. Col segnale SG_B_1 l’ostacolo B invia il proprio codice identificativo ID_1. Se è nota, l’ostacolo B invia anche l’ultima posizione calcolata dell’ostacolo B rispetto al veicolo A. Col segnale SG_A_1 il veicolo manda il tempo T_reply_A (tempo stimato intercorso tra l’inizio ricezione del messaggio SG_B_1 e l’inizio invio del segnale SG_A_1) all’ostacolo B che servirà per calcolare il tempo di volo, quindi la distanza relativa D_REL tra veicolo A ed ostacolo B. Per tale calcolo, è possibile utilizzare la formula TOF= (t2-t1- T_reply_A) /2.

L’angolo che l’ostacolo B forma rispetto al veicolo A viene calcolata mediante la tecnica AoA, usando piu’ antenne, alla ricezione dei messaggi SG_B_i.

In una terza modalità operativa di localizzazione tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B vengono utilizzati tre messaggi SG_B_1, SG_A_1 e SG_B_2. In dettaglio, mediante il segnale SG_B_1 l’ostacolo manda il suo identificativo ID_1. Mediante il segnale SG_A_1 il veicolo A può mandare all’ostacolo B la posizione dell’ostacolo B precedentemente calcolata. Successivamente, l’ostacolo B genera ed invia il segnale SG_B_2 contenente il tempo T_round_B (tempo intercorso tra l’inizio invio di SG_B_1 e l’inizio ricezione di SG_A_1) e T_reply_B (tempo stimato intercorso tra l’inizio ricezione di SG_A_1 e l’inizio invio di SG_B_2) che serviranno per calcolare il tempo di volo. L’angolo relativo A_REL che l’ostacolo B forma rispetto al veicolo A viene calcolato mediante la tecnica AoA, usando piu’ antenne, alla ricezione dei messaggi SG_B_2. Al termine dello scambio dei tre messaggi, l’unità di elaborazione 20 del veicolo A effettua il calcolo della distanza relativa D_REL dell’ostacolo B utilizzando i tempi di elaborazione (round trip e reply) sia dell’ostacolo B che del veicolo A, insieme al tempo di arrivo del pacchetto finale. In tal caso, l’accuratezza del calcolo della D_REL e dell’angolo A_REL è elevata.

Nelle tre modalità operative di localizzazione della distanza relativa D_REL tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B, l’angolo della tag dell’ostacolo B rispetto al veicolo terrestre A viene calcolata sfruttando la ricezione dell’ultimo messaggio da parte di due o più antenne.

I segnali SG_1, SG_2 generati e trasmessi da ciascuno dei dispositivi ricetrasmettitori 3, 4 presenti nel sistema 1 sono vantaggiosamente dei segnali di tipo Ultra Wide Band (UWB).

Il segnale di tipo Ultra Wide Band è definito come un segnale a Radio Frequenza (RF) che occupa una porzione dello spettro di frequenza superiore al 20% della portante centrale o ha una larghezza di banda superiore a 500 MHz. L’UWB è un canale di comunicazione che si diffonde su un'ampia porzione dello spettro delle frequenze. Questo permette ai trasmettitori UWB di trasmettere grandi quantità di dati consumando poca energia di trasmissione. UWB può essere utilizzato per determinare il posizionamento utilizzando la differenza di tempo di arrivo (“time difference of arrival” o “TDOA”) dei segnali RF per ottenere la distanza tra il punto di riferimento e l'ostacolo oppure utilizzando una misura precisa della distanza mediante la tecnica del “two-way ranging” (“TWR”).

Alternativamente, i segnali trasmessi dai dispositivi ricetrasmettitori 3 e 4 sono dei segnali Bluetooth.

Nella situazione in cui venga rilevata una probabilità di pericolo di collisione, il modulo di allertamento 24 invia il segnale di probabilità di collisione S_COLL a un modulo di controllo 5 del veicolo terrestre A.

In particolare, una probabilità di pericolo di collisione si verifica se la probabilità di collisione S_COLL supera un valore soglia pre-impostabile e memorizzabile in un’unità di memoria presente nel sistema 1, superato il quale, il modulo di allertamento 24 invia il segnale di probabilità di collisione S_COLL al modulo di controllo 5.

In tal caso, il modulo di controllo 5 del veicolo A è configurato per inviare a sua volta un opportuno segnale di comando S_COM al controllore 7 del veicolo A in modo tale che il controllore 7 sia in grado di intervenire sul veicolo A in caso di rischio di collisione.

Possibili esempi di modalità di intervento sul veicolo comprendono, azionamento di emergenza dell’impianto frenante del veicolo, rallentamento del veicolo, azionamento degli organi di direzione del veicolo, onde evitare il possibile impatto con l’ostacolo B.

In tal modo, tramite il modulo di controllo 5, l’unità di elaborazione 20 è in grado di agire sul sistema frenante e/o sul sistema motore e/o sulla direzione del veicolo A in funzione del segnale di probabilità di collisione S_COLL ricevuto dal modulo di allertamento 24.

Il modulo di allertamento 24 è anche configurato per inviare il segnale di probabilità di collisione S_COLL ad un dispositivo di allertamento 6 configurato per allertare il guidatore del veicolo A e/o le persone che si trovino nelle vicinanze del veicolo A di una situazione di potenziale pericolo.

Alcuni esempi non limitativi di possibili segnali di comando S_COM comprendono una o più azioni tra, almeno un rallentamento veicolo, una frenata veicolo, un ripristino della normale operatività del veicolo B, un cambio di direzione del veicolo A rispetto alla direzione di collisione dell’ostacolo B in movimento di collisione.

Alcuni esempi non limitativi di possibili dispositivi di allertamento 6 comprendono uno o più tra, almeno un’interfaccia utente, un dispositivo segnalatore acustico e/o un dispositivo segnalatore ottico.

Vantaggiosamente, il ricetrasmettitore 3 presente sul veicolo terrestre A utilizza il metodo Angle of Arrival e/o Angle of Departure e/o differenza nel tempo di arrivo (TDOA) per determinare la posizione relativa tra i due ricetrasmettitori 3 e 4.

Vantaggiosamente, il primo dispositivo ricetrasmettitore 4 associato all’ostacolo B è configurato per inviare almeno un parametro P_B_i caratteristico del movimento dell’ostacolo B. In tal caso, l’unità di elaborazione 20 comprende un modulo di calcolo 22 configurato per calcolare il movimento dell’ostacolo B in funzione di detto parametro caratteristico P_B_i. Alternativamente, il modulo per il calcolo del movimento S_MOV dell’ostacolo B (direzione, velocità, accelerazione) può essere presente sull’ostacolo B (non rappresentato nelle figure).

Il parametro opzionale P_B_i, P_A_i inviato dal trasmettitore 3 o 4 caratteristico del possibile movimento dell’ostacolo B comprende uno o più tra, almeno un segnale di accelerazione S_ACC, un segnale di velocità angolare S_GYR (ovvero l'angolo spaziato nell'unità di tempo sui vari assi), un segnale relativo all’angolo rispetto al nord magnetico S_MAGN, un segnale di pressione atmosferica S_BAR, un segnale relativo alla tipologia di ostacolo (ad esempio una persona, un oggetto immobile, un oggetto in movimento o similari) e/o un segnale di temperatura S_TEMP. Vantaggiosamente, il ricetrasmettitore 4 associato all’ostacolo B è operativamente associato ad una unità IMU (Inertial Measurement Unit) 30 comprendente uno o più tra, almeno un accelerometro, un giroscopio, un magnetometro, un barometro e/o un termometro.

Vantaggiosamente, il secondo dispositivo ricetrasmettitore 4 associato all’ostacolo B è configurato per ricevere la distanza relativa D_REL dal primo dispositivo ricetrasmettitore 3 associato al veicolo A.

In tal modo, ad esempio, anche l’ostacolo B, nel caso si tratti di un veicolo terrestre in movimento e con possibilità di evitare la collisione con il veicolo terrestre A, sarà in grado a sua volta di valutare la probabilità di collisione con il veicolo A e di evitare un probabile collisione.

Vantaggiosamente, il secondo dispositivo ricetrasmettitore 3 associato al veicolo terrestre A può essere configurato per ricevere almeno un parametro caratteristico P_A_i del movimento del veicolo A (rilevato da opportuni sensori presenti sul veicolo terrestre oppure appositamente installati sul veicolo) quale ad esempio la velocità, l’accelerazione, l’angolo di sterzo, ecc.

Il secondo dispositivo ricetrasmettitore 3 può essere inoltre configurato per inviare detto almeno un parametro caratteristico P_A_i, rilevato dai sensori del veicolo A, al modulo 22 oppure al ricetrasmettitore 4 dell’ostacolo B (nel caso in cui l’ostacolo B sia in movimento).

Il parametro caratteristico P_A_i, rilevato dai sensori può anche essere inviato direttamente al modulo di calcolo 22.

Nella situazione in cui è disponibile il parametro caratteristico P_A_i e/o P_B_i, il secondo modulo di calcolo 23 dell’unità di elaborazione 20 calcolerà con una maggiore precisione la probabilità di collisione (o traiettoria di impatto).

L’unità di elaborazione 20 comprende opzionalmente un modulo di filtraggio configurato per filtrare i segnali SG_1, SG_2, P_A_i, P_B_i o le grandezze da essi derivate (e.g. angolo, distanza, ecc.) provenienti da uno o più ricetrasmettitori 3, 4.

Esempi di filtraggio sono il filtro mediano, lo spianamento esponenziale o i filtri Bayesiani.

Vantaggiosamente, l’unità di elaborazione 20 comprende un modulo di tracciamento e rilevamento dei pericoli configurato per tracciare la posizione, la velocità, l'orientamento e l'accelerazione di tag UWB esterni e del veicolo terrestre ospitante. Sulla base delle posizioni attuali dei tag UWB esterni, della previsione delle loro posizioni future e del movimento del veicolo, è possibile fare una previsione delle situazioni di pericolo e di potenziali collisioni.

Opzionalmente, ciascun veicolo terrestre A e ciascun ostacolo B contiene un modulo di memoria contenente un codice identificativo univoco ID_A, ID_B di detto veicolo A e di detto ostacolo B. In tal modo è possibile conoscere e tracciare l’identità di ciascun ostacolo e di ciascun veicolo terrestre presente nel sistema 1.

Opzionalmente, il modulo di allertamento 24 è anche configurato per attivare e/o interrompere la segnalazione di un potenziale pericolo.

In particolare, il veicolo terrestre A può essere ad esempio non limitativo un carrello elevatore.

Inoltre, l’ostacolo B può essere un ostacolo fisso oppure un ostacolo in movimento.

Nel caso in cui l’ostacolo B sia in movimento, può essere ad esempio non limitativo un altro veicolo terrestre oppure una persona che indossa il secondo dispositivo ricetrasmettitore 4.

In un esempio non limitativo dell’invenzione, come illustrato in figura 3, il ricetrasmettitore 3 alloggiato sul veicolo terrestre A comprende una tag UWB 3a ed una pluralità di nodi AoA 3b, 3c, 3d, 3e.

Preferibilmente, la tag UWB 3a può essere installato sul tetto del veicolo terrestre A e ciascuno dei nodi AoA 3b, 3c, 3d, 3e può essere installato, rispettivamente, nella parte anteriore, nella parte posteriore e ai due lati del veicolo A. In tal modo, si ottiene una completa direzionalità dei segnali trasmessi e ricevuti dai dispositivi ricetrasmettitori, migliorando l’efficienza complessiva del sistema 1.

In particolare, un nodo UWB AoA 3b, 3c, 3d, 3e è un dispositivo ricetrasmettitore in grado di comunicare con una tag UWB (installato su un ostacolo B o su un secondo veicolo e/o su un operatore) utilizzando la tecnologia Ultra Wide Band (UWB). Un nodo UWB AoA 3b, 3c, 3d, 3e utilizza il metodo dell'angolo di arrivo (AoA) per determinare la posizione relativa di una tag UWB 3a rispetto al nodo UWB AoA 3b, 3c, 3d, 3e.

Una tag UWB 3a è un dispositivo ricetrasmettitore in grado di comunicare con un nodo AoA UWB 3b, 3c, 3d, 3e utilizzando la tecnologia Ultra Wide Band (UWB).

Una tag UWB AoA 3a può includere un'unità IMU estesa 30. L’unità IMU estesa 30 contiene almeno uno dei seguenti elementi: un accelerometro, un giroscopio, un magnetometro, un barometro, un termometro.

Una tag UWB 3a può comunicare i dati della sua unità IMU estesa 30 al nodo AoA UWB 3b, 3c, 3d, 3e e può ricevere la sua posizione relativa dal nodo AoA UWB 3b, 3c, 3d, 3e.

Durante il funzionamento, ciascuno dei nodi UWB AoA 3b, 3c, 3d, 3e e la tag UWB 3a presenti sul veicolo A rilevano continuamente la prossimità di qualsiasi ostacolo B (ad esempio una persona al lavoro, un altro veicolo o una struttura) che si trova nelle vicinanze dell'apparato ricetrasmettitore del carrello elevatore.

A questo proposito, la vicinanza di un ostacolo B rispetto al carrello elevatore A includerà tipicamente non solo la distanza relativa dell’ostacolo B dal veicolo terrestre A, ma anche la direzione rispetto al veicolo A.

Il sistema di rilevamento può quindi includere tipicamente una pluralità di sensori orientati o diretti in direzioni note e i cui segnali collettivi possono determinare la posizione rispetto all'apparato del carrello elevatore o dell’ostacolo su una griglia cartesiana bidimensionale e/o tridimensionale.

In un secondo aspetto dell’invenzione, è previsto un metodo di anticollisione per veicoli terrestri operanti in un ambiente di lavoro comprendente le fasi di:

a) associare un primo dispositivo ricetrasmettitore 4 ad un ostacolo B, detto primo dispositivo ricetrasmettitore 4 essendo configurato per generare e trasmettere uno o più segnali senza fili SG_B_i, il primo segnale senza fili SG_B_1 trasporta un codice identificativo ostacolo ID_1; b) associare un secondo dispositivo ricetrasmettitore 3 ad un veicolo terrestre A, detto secondo dispositivo ricetrasmettitore 3 essendo configurato per generare e trasmettere uno o più segnali senza fili SG_A_i;

c) trasmettere da detto ostacolo B ad intervalli di tempo prefissati, detti uno o più segnali senza fili SG_B_i;

d) ricevere, da parte di detto secondo dispositivo ricetrasmettitore 4 associato al veicolo terrestre A, detto primo segnale SG_B_1 con il codice identificativo ostacolo ID_1 trasmesso dal primo dispositivo ricetrasmettitore 3 associato all’ostacolo B;

e) determinare la traiettoria D_TRJ del veicolo terrestre A e dell’ostacolo B in funzione dei segnali SG_B_i; SG_A_i;

f) determinare la probabilità di collisione tra detto veicolo terrestre A e l’ostacolo B in funzione della traiettoria D_TRJ del veicolo terrestre A e dell’ostacolo B;

g) generare un segnale di probabilità di collisione S_COLL tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B in funzione di un’elevata probabilità di collisione tra detto veicolo terrestre A e l’ostacolo B;

h) inviare detto segnale di probabilità di collisione S_COLL.

Preferibilmente, la traiettoria del veicolo terrestre A e dell’ostacolo B determinata nella fase e) sono calcolate con le sotto-fasi di:

e1) calcolare la distanza relativa D_REL tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo (B), in base ai segnali senza fili SG_B_i; SG_A_i scambiati tra il primo dispositivo ricetrasmettitore 4 e il secondo dispositivo ricetrasmettitore 4 associato all’ostacolo B;

e2) calcolare l’angolo relativo A_REL tra il veicolo terrestre A e l’ostacolo B in un determinato sistema di riferimento S_RIF.

Vantaggiosamente, i segnali SG_1; SG_2 trasmessi dai dispositivi ricetrasmettitori 3; 4 sono dei segnali Ultra Wide Band.

Alternativamente, il primo e il secondo segnale SG_A_i; SG_B_i trasmesso da detti primo e secondo dispositivo ricetrasmettitore 3 e 4 sono dei segnali Bluetooth e la traiettoria determinata nella fase e) viene calcolata con il metodo angolo di partenza o con il metodo angolo di arrivo.

Come la persona esperta può ben comprendere, l’invenzione permette di superare gli inconvenienti evidenziati in precedenza con riferimento alla tecnica nota.

In particolare, la presente invenzione consente di migliorare la sicurezza degli operatori e dei mezzi che operano in un ambiente di lavoro o in un ambiente aperto a rischio di potenziali collisioni. Inoltre, consente una migliore gestione della sicurezza in ambienti dove operano veicoli terrestri. È chiaro che le specifiche caratteristiche sono descritte in relazione a diverse forme di realizzazione dell’invenzione con intento esemplificativo e non limitativo. Ovviamente un tecnico del ramo potrà apportare alla presente invenzione ulteriori modifiche e varianti, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche. Ad esempio, le caratteristiche tecniche descritte in relazione ad una forma di realizzazione dell’invenzione potranno essere estrapolate da essa ed applicate ad altre forme di realizzazione dell’invenzione. Tali modifiche e varianti sono peraltro contenute nell’ambito di protezione dell’invenzione, quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema (1) anticollisione per veicoli terrestri, comprendente: un primo dispositivo ricetrasmettitore (4), associato ad un ostacolo (B), configurato per generare e trasmettere uno o più segnali senza fili (SG_B_i), ad intervalli di tempo prefissati, il primo segnale senza fili (SG_B_1) trasporta un codice identificativo ostacolo (ID_1); un secondo dispositivo ricetrasmettitore (3), associato ad un veicolo terrestre (A), configurato per trasmettere uno o più segnali senza fili (SG_A_i) e per ricevere detti uno o più segnali senza fili (SG_B_i) comprendenti detto primo segnale senza fili (SG_B_1) che trasporta il codice identificativo ostacolo (ID_1); detto primo dispositivo ricetrasmettitore (4) essendo configurato per ricevere detti segnali (SG_A_i) trasmessi dal secondo dispositivo ricetrasmettitore (3) associato veicolo terrestre (A); una unità di elaborazione (20) configurata per elaborare dati di collisione di detto veicolo (A) comprendente: - un primo modulo di calcolo (21) configurato per determinare la traiettoria (D_TRJ) del veicolo terrestre (A) e dell’ostacolo (B) in funzione di detti segnali senza fili (SG_B_i) e di detti segnali senza fili (SG_A_i); - un secondo modulo di calcolo (23) configurato per determinare in base a detta traiettoria (D_TRJ) la probabilità di collisione tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B); - un modulo di allertamento (24) configurato per generare e inviare un segnale di probabilità di collisione (S_COLL) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B) in funzione di un’elevata probabilità di collisione tra detto veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B).
2. Sistema (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il primo modulo di calcolo (21) comprende: un primo sotto-modulo di calcolo (21a) configurato per calcolare la distanza relativa (D_REL) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B), in base al segnale trasmesso (SG_B_1) dal secondo dispositivo ricetrasmettitore (4) associato all’ostacolo (B); e un secondo sotto-modulo (21b) configurato per calcolare l’angolo relativo (A_REL) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B) in un determinato sistema di riferimento (S_RIF).
3. Sistema (1) secondo la rivendicazione 2, in cui i segnali trasmessi da detti dispositivi ricetrasmettitori (3; 4) sono dei segnali Ultra Wide Band.
4. Sistema (1) secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il primo sotto-modulo di calcolo (21a) è configurato per calcolare la distanza relativa (D_REL) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B) in base alla potenza del segnale trasmesso (SG_B_1) e in cui il secondo sotto-modulo (21b) è configurato per calcolare l’angolo relativo (A_REL) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B) in un determinato sistema di riferimento (S_RIF) utilizzando la tecnica dell’Angle of Arrival o dell’Angle of Departure sul segnale ricevuto (SG_B_1).
5. Sistema (1) secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il veicolo terrestre (A) comprende una pluralità di secondi dispositivi ricetrasmettitori (3), il primo sotto-modulo di calcolo (21a) è configurato per calcolare la distanza relativa (D_REL) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B) in base alla differenza nel tempo di arrivo del segnale (SG_B_1) ricevuto dalla pluralità di secondi dispositivi ricetrasmettitori (3), e in cui il secondo sotto-modulo (21b) è configurato per calcolare l’angolo relativo (A_REL) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B) in un determinato sistema di riferimento (S_RIF) utilizzando la tecnica della differenza nel tempo di arrivo.
6. Sistema (1) secondo la rivendicazione 1, in cui l’ostacolo (B) comprende un modulo configurato per calcolare la distanza relativa (D_REL_B) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B) in base allo scambio periodico ed ordinato di due messaggi (SG_B_1; SG_A_1).
7. Sistema (1) secondo la rivendicazione 6, in cui l’ostacolo (B) è configurato per inviare l’ultima distanza relativa calcolata (D_REL_B) in ogni messaggio (SG_B_i).
8. Sistema (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’unità di elaborazione (20) del veicolo terrestre (A) determina la distanza relativa (D_REL) dall’ostacolo (B) mediante uno scambio ordinato di almeno tre segnali (SG_B_1; SG_A_1; SG_B_2), in cui: il segnale SG_B_2 include il tempo intercorso (t_round_B) tra l’inizio invio del segnale (SG_B_1) e l’inizio ricezione del segnale (SG_A_1) ed il tempo stimato (t_reply_B) intercorso tra l’inizio ricezione del segnale (SG_A_1) e l’inizio invio del segnale (SG_B_2).
9. Sistema (1) secondo la rivendicazione 1 o una o più delle rivendicazioni da 3 a 8, in cui i segnali trasmessi da detti dispositivi ricetrasmettitori (3; 4) sono dei segnali Bluetooth.
10. Sistema (1) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui il modulo di allertamento (24) invia detto segnale di probabilità di collisione (S_COLL) a un modulo di controllo (5) del veicolo terrestre (A) e/o ad un dispositivo di allertamento (6) configurato per allertare il guidatore del veicolo (A) e/o le persone che si trovino nelle vicinanze del veicolo (A) di una situazione di potenziale pericolo.
11. Sistema (1) secondo la rivendicazione 5, in cui il modulo di controllo (5) del veicolo (A) è configurato per inviare un segnale di comando (S_COM) al controllore (7) del veicolo (A) in modo tale che il controllore (7) sia in grado di intervenire sul veicolo (A) in caso di rischio di collisione.
12. Sistema (1) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni da 5 a 7, in cui il dispositivo di allertamento (6) comprende uno o più tra, almeno: - un’interfaccia utente; - un dispositivo segnalatore acustico; - un dispositivo segnalatore ottico.
13. Sistema (1) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui detto primo dispositivo ricetrasmettitore (4) associato all’ostacolo (B) è configurato per inviare almeno un parametro (P_B_i) caratteristico del movimento dell’ostacolo (B) e l’unità di elaborazione (20) comprende un modulo di calcolo (22) configurato per calcolare il movimento (S_MOV) dell’ostacolo (B) in funzione di detto parametro caratteristico (P_B_i).
14. Sistema (1) secondo la rivendicazione 13, in cui il parametro (P_B_i) caratteristico del possibile movimento dell’ostacolo (B) comprende uno o più tra, almeno: - tipologia di ostacolo (S_OBS); - un segnale di accelerazione (S_ACC); - un segnale di velocità angolare (S_GYR); - un segnale relativo all’angolo rispetto al nord magnetico (S_MAGN); - un segnale di pressione atmosferica (S_BAR); - un segnale di temperatura (S_TEMP).
15. Sistema (1) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui il ricetrasmettitore (4) associato all’ostacolo (B) è operativamente associato ad una unità IMU (20) comprendente uno o più tra, almeno: - accelerometro; - giroscopio; - magnetometro; - barometro; - termometro.
16. Sistema (1) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui il secondo dispositivo ricetrasmettitore (4) associato all’ostacolo (B) è configurato per ricevere la posizione relativa dal primo dispositivo ricetrasmettitore (3) associato al veicolo (A).
17. Sistema (1) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui l’unità di elaborazione (20) comprende un modulo di filtraggio configurato per filtrare i segnali (SG_A_1; SG_B_2; P_B_i; P_A_i) provenienti da uno o più ricetrasmettitori (3; 4).
18. Metodo anticollisione per veicoli terrestri operanti in un ambiente di lavoro comprendente le fasi di: a) associare un primo dispositivo ricetrasmettitore (4) ad un ostacolo (B), detto primo dispositivo ricetrasmettitore (4) essendo configurato per generare e trasmettere uno o più segnali senza fili (SG_B_i), il primo segnale senza fili (SG_B_1) trasporta un codice identificativo ostacolo (ID_1); b) associare un secondo dispositivo ricetrasmettitore (3) ad un veicolo terrestre (A), detto secondo dispositivo ricetrasmettitore (3) essendo configurato per generare e trasmettere uno o più senza fili (SG_A_i); c) trasmettere da detto ostacolo (B) ad intervalli di tempo prefissati, detti uno o più segnali senza fili (SG_B_i); d) ricevere, da parte di detto secondo dispositivo ricetrasmettitore (4) associato al veicolo terrestre (A), detto primo segnale (SG_B_1) con il codice identificativo ostacolo (ID_1) trasmesso dal primo dispositivo ricetrasmettitore (3) associato all’ostacolo (B); e) determinare la traiettoria (D_TRJ) del veicolo terrestre (A) e dell’ostacolo (B) in funzione dei segnali (SG_B_i; SG_A_i); f) determinare la probabilità di collisione tra detto veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B) in funzione della traiettoria (D_TRJ) del veicolo terrestre (A) e dell’ostacolo (B); g) generare un segnale di probabilità di collisione (S_COLL) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B) in funzione di un’elevata probabilità di collisione tra detto veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B); h) inviare detto segnale di probabilità di collisione (S_COLL).
19. Metodo secondo la rivendicazione 18, in cui la traiettoria (D_TRJ) del veicolo terrestre (A) e dell’ostacolo (B) determinata nella fase e) viene calcolata con le sotto-fasi di: e1) calcolare la distanza relativa (D_REL) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B), in base ai segnali senza fili (SG_B_i; SG_A_i) scambiati tra il primo dispositivo ricetrasmettitore (4) e il secondo dispositivo ricetrasmettitore (4) associato all’ostacolo (B); e2) calcolare l’angolo relativo (A_REL) tra il veicolo terrestre (A) e l’ostacolo (B) in un determinato sistema di riferimento (S_RIF).
20. Metodo secondo la rivendicazione 19, in cui i segnali (SG_1; SG_2) trasmessi da detti dispositivi ricetrasmettitori (3; 4) sono dei segnali Ultra Wide Band.
21. Metodo secondo le rivendicazioni da 18 a 20, in cui una o più fasi sono attuate mediante calcolatore.