IT202000008995A1

IT202000008995A1 - SYSTEM FOR THE ASSISTED DRIVING OF A CONVOY

Info

Publication number: IT202000008995A1
Application number: IT102020000008995A
Authority: IT
Inventors: Paolo Maggiore; Vedova Matteo Davide Lorenzo Dalla; Pier Carlo Berri
Original assignee: Torino Politecnico
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-10-24
Also published as: WO2021214650A1

Description

Descrizione della domanda di brevetto per Invenzione dal titolo: Description of the patent application for Invention entitled:

?SISTEMA PER LA GUIDA ASSISTITA DI UN CONVOGLIO? ? SYSTEM FOR THE ASSISTED DRIVING OF A CONVOY?

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un sistema per la guida assistita di un convoglio comprendente una motrice e due o pi? rimorchi, secondo il preambolo della rivendicazione 1; in particolare, la presente invenzione rientra nel settore dei controlli automatici applicati al controllo direzionale di una motrice comprendente due o pi? rimorchi. The present invention relates to a system for the assisted driving of a convoy comprising a tractor and two or more? trailers, according to the preamble of claim 1; in particular, the present invention falls within the field of automatic controls applied to the directional control of a tractor comprising two or more? trailers.

Il controllo direzionale, in particolare in retromarcia, di un convoglio comprendente una motrice e due o pi? rimorchi presenta numerose difficolt? in termini di manovrabilit?; tali convogli sono infatti caratterizzati da un comportamento cinematico intrinsecamente instabile e difficilmente prevedibile senza l?ausilio di strumenti di calcolo. Ne consegue pertanto che le operazioni di controllo manuale del convoglio eseguite da un conducente umano attraverso, per esempio, un impianto sterzante, risultano spesso molto laboriose, lente e poco intuitive. Per esempio, il controllo in retromarcia di un convoglio dotato di due o pi? rimorchi prevede spesso l?impostazione di un angolo di sterzo opposto rispetto alla direzione della traiettoria desiderata; tale caratteristica rende il comando manuale dell?impianto sterzante poco intuitivo e dagli effetti difficilmente prevedibili. Inoltre, la manovrabilit? del convoglio diventa tanto pi? complessa quanto pi? aumenta il numero di convogli. Per esempio, la guida manuale, in particolare in retromarcia, senza assistenza elettronica di un convoglio comprendente tre o pi? articolazioni ? considerata, in generale, virtualmente impossibile per un conducente umano. The directional control, in particular in reverse, of a convoy comprising a tractor and two or more? trailers presents numerous difficulties? in terms of maneuverability; these trains are in fact characterized by an intrinsically unstable kinematic behavior that is difficult to predict without the aid of calculation tools. It follows therefore that the manual control operations of the train carried out by a human driver through, for example, a steering system, are often very laborious, slow and not very intuitive. For example, the reverse control of a convoy equipped with two or more? trailers often provides for the setting of a steering angle opposite to the direction of the desired trajectory; this feature makes the manual control of the steering system not very intuitive and with hardly predictable effects. Furthermore, the maneuverability? of the convoy becomes much more? complex how much more? the number of convoys increases. For example, the manual driving, in particular in reverse, without electronic assistance of a convoy comprising three or more? joints? considered, in general, virtually impossible for a human driver.

La maggior parte dei sistemi per la guida assistita noti allo stato dell?arte sono, in generale, focalizzati sull?acquisizione di informazioni relative alla posizione del convoglio e sulla presentazione di tali informazioni al conducente. Per esempio, tali sistemi sono in grado di stimare la posizione del convoglio e di eventuali ostacoli sulla traiettoria del convoglio attraverso l?ausilio di sensori di posizione e telecamere installate sulla motrice e sui rimorchi del convoglio. Tali informazioni sono successivamente elaborate e presentate al conducente del convoglio, attraverso segnali sonori e visivi, in modo tale da coadiuvare il conducente durante operazioni di manovra complesse come, per esempio, in retromarcia. Most of the systems for assisted driving known to the state of the art are, in general, focused on acquiring information relating to the position of the convoy and presenting this information to the driver. For example, these systems are able to estimate the position of the convoy and of any obstacles on the trajectory of the convoy through the aid of position sensors and cameras installed on the tractor and on the trailers of the convoy. This information is subsequently processed and presented to the driver of the train, through audible and visual signals, in such a way as to assist the driver during complex maneuvering operations such as, for example, reversing.

Per esempio, la domanda di brevetto US2019084477 descrive un metodo per generare un'immagine aerea della zona di manovra comprendente una rappresentazione del veicolo e del relativo rimorchio. Tale sistema, pur facilitando il compito del conducente, ? caratterizzato dal fatto che il controllo direzionale del convoglio ? affidato in maniera totale al conducente stesso. For example, patent application US2019084477 describes a method for generating an aerial image of the maneuvering area comprising a representation of the vehicle and its trailer. This system, while facilitating the driver's task,? characterized by the fact that the directional control of the convoy? totally entrusted to the driver himself.

La domanda di brevetto US2014052337A1 divulga invece un sistema per il controllo attivo ed automatico dell?impianto sterzante di un veicolo dotato di un singolo rimorchio. Tale soluzione presenta numerosi svantaggi. Innanzitutto, il sistema per il controllo automatico descritto nella domanda di brevetto US2014052337A1 ? in grado di eseguire il controllo della traiettoria in retromarcia di un convoglio comprendente una motrice ed esclusivamente un singolo rimorchio. Tale sistema si basa infatti su una legge di controllo comprendente un modello matematico di cinematica in grado di modellare e prevedere il movimento di una determinata tipologia di motrice dotata esclusivamente di un singolo rimorchio. Lo svantaggio di tale soluzione risiede inoltre nella difficolt? di calibrare la legge di controllo della domanda di brevetto US2014052337A1 nel caso in cui si cerchi di adattare il sistema al controllo di due o pi? rimorchi; infatti, la calibrazione di una logica di controllo adatta a gestire un sistema a pi? di un rimorchio implica il calcolo di valori ottimali di un numero elevato di guadagni/parametri. Ci? ? difficilmente realizzabile con un metodo deterministico, come proposto nella domanda di brevetto US2014052337A1.. Inoltre, i sistemi di assistenza alla guida sono solitamente basati su microprocessori dalle ridotte capacit? computazionali; per ragioni di costi, sarebbe dunque svantaggioso utilizzare un modello cinematico del tipo divulgato nella domanda di brevetto US2014052337A1 per il controllo di un convoglio dotato di due o pi? rimorchi. A causa della specificit? di tale modello matematico cinematico, la soluzione divulgata nella domanda di brevetto US2014052337A1 sarebbe inoltre difficilmente adattabile in retrofit a convogli non precedentemente predisposti. Patent application US2014052337A1, on the other hand, discloses a system for the active and automatic control of the steering system of a vehicle equipped with a single trailer. This solution has several disadvantages. First of all, the automatic control system described in patent application US2014052337A1? capable of checking the reverse trajectory of a convoy comprising a tractor and only a single trailer. This system is in fact based on a control law comprising a mathematical model of kinematics capable of modeling and predicting the movement of a specific type of tractor equipped exclusively with a single trailer. The disadvantage of this solution also lies in the difficulty? to calibrate the control law of the patent application US2014052337A1 in the event that an attempt is made to adapt the system to the control of two or more? trailers; in fact, the calibration of a control logic suitable for managing a multiple system? of a trailer implies the calculation of optimal values of a large number of gains / parameters. There? ? difficult to realize with a deterministic method, as proposed in the patent application US2014052337A1. Furthermore, the driving assistance systems are usually based on microprocessors with reduced capacities. computational; for reasons of cost, it would therefore be disadvantageous to use a kinematic model of the type disclosed in patent application US2014052337A1 for the control of a train equipped with two or more? trailers. Due to the specificity? of this kinematic mathematical model, the solution disclosed in the patent application US2014052337A1 would also be difficult to adapt in retrofit to trains not previously prepared.

In tale ambito, scopo principale della presente invenzione ? quello di indicare un sistema per la guida assistita di un convoglio comprendente una motrice ed almeno due o pi? rimorchi capace di controllare attivamente l?impianto sterzante della motrice durante le operazioni di manovra del convoglio. Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di indicare un software di gestione del sistema per la guida assistita basato su una legge di controllo priva di modelli matematici cinematici complessi. Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di indicare un sistema per il controllo di un convoglio comprendente due o pi? rimorchi in grado di essere installato in retrofit su convogli non appositamente predisposti per la guida assistita. Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di indicare un metodo per la calibrazione del sistema di guida assistita oggetto della presente invenzione. In this context, the main purpose of the present invention? that of indicating a system for the assisted driving of a convoy comprising a tractor and at least two or more? trailers capable of actively controlling the steering system of the tractor during the maneuvering operations of the convoy. A further object of the present invention? to indicate a system management software for assisted driving based on a control law without complex kinematic mathematical models. A further object of the present invention? to indicate a system for the control of a convoy comprising two or more? trailers capable of being retrofitted on trains not specially designed for assisted driving. A further purpose of the present invention? that of indicating a method for the calibration of the assisted driving system object of the present invention.

Il sistema per la guida assistita oggetto della presente invenzione ? configurato per essere utilizzato su un convoglio comprendente una motrice ed almeno un primo rimorchio ed un secondo rimorchio; detta motrice comprende a sua volta un impianto sterzante atto a direzionare la motrice in funzione di un angolo di sterzo. Il sistema comprende un primo sensore atto a misurare un angolo definito dall?intersezione di un asse longitudinale della motrice e di un asse longitudinale del primo rimorchio (definito anche come primo angolo) ed un secondo sensore atto a misurare un angolo definito dall?intersezione di un asse longitudinale del primo rimorchio e un asse longitudinale del secondo rimorchio (definito anche come secondo angolo). The assisted driving system object of the present invention? configured to be used on a convoy comprising a tractor and at least a first trailer and a second trailer; said tractor in turn comprises a steering system adapted to direct the tractor according to a steering angle. The system includes a first sensor able to measure an angle defined by the intersection of a longitudinal axis of the tractor and a longitudinal axis of the first trailer (also defined as the first angle) and a second sensor able to measure an angle defined by the intersection of a longitudinal axis of the first trailer and a longitudinal axis of the second trailer (also referred to as the second angle).

Il sistema comprende inoltre un dispositivo di comando atto a ricevere un comando direzionale, per esempio, dal conducente, ed una unit? di elaborazione atta a generare un segnale di attuazione in funzione del primo angolo, del secondo angolo e di un parametro relativo al movimento del convoglio. Infine, il sistema comprende un attuatore atto alla movimentazione di detto impianto sterzante in funzione del segnale di attuazione. The system further comprises a control device adapted to receive a directional control, for example, from the driver, and a unit? processing capable of generating an actuation signal as a function of the first angle, the second angle and a parameter relating to the movement of the train. Finally, the system comprises an actuator adapted to move said steering system as a function of the actuation signal.

Per raggiungere gli scopi precedentemente indicati, forma dunque oggetto della presente invenzione un sistema per la guida assistita di un convoglio, un programma per elaboratore atto al calcolo di un segnale di attuazione ed un programma per elaboratore atto alla calibrazione di detto sistema per la guida assistita con le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, che formano parte integrante della presente descrizione. Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue e dai disegni annessi, forniti a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui: To achieve the purposes indicated above, the object of the present invention is therefore a system for assisted driving of a train, a computer program suitable for calculating an actuation signal and a computer program suitable for calibrating said system for assisted driving. with the characteristics of the attached claims, which form an integral part of the present description. Further objects, characteristics and advantages of the present invention will become clear from the detailed description that follows and from the attached drawings, provided purely by way of non-limiting explanation, in which:

- nella Figura 1 ? rappresentato schematicamente un convoglio comprendente una motrice, un primo rimorchio ed un secondo rimorchio; - in Figure 1? schematically represented a convoy comprising a tractor, a first trailer and a second trailer;

- nella Figura 2 ? rappresentato uno schema a blocchi del sistema di assistenza alla guida secondo la presente invenzione; - in Figure 2? shown a block diagram of the driving assistance system according to the present invention;

- nella Figura 3 ? rappresentato uno schema a blocchi di un controllore PID; - nella Figura 4 ? rappresentato un diagramma di flusso della procedura di calibrazione del sistema di assistenza alla guida secondo la presente invenzione. - in Figure 3? shown a block diagram of a PID controller; - in Figure 4? represented a flow diagram of the calibration procedure of the driving assistance system according to the present invention.

Passando alla descrizione delle figure allegate, con il numero di riferimento 100, in Figura 1, ? indicato nel suo complesso un convoglio 100 comprendente una motrice 101, un primo rimorchio 102 ed un secondo rimorchio 103. Il primo rimorchio 102 pu? essere parzialmente vincolato tramite, per esempio, un timone rigido alla motrice 101; il secondo rimorchio 103 pu? essere parzialmente vincolato tramite, per esempio, un timone rigido al primo rimorchio 102. La motrice 101 comprende un impianto sterzante 107 atto a permettere il cambiamento della traiettoria del convoglio 100 in funzione di un angolo di sterzo 104. L?impianto sterzante pu? comprende per esempio una coppia di ruote configurate per poter essere direzionate secondo un angolo di sterzo 104; detto angolo di sterzo 104 pu? essere definito come l?intersezione dell?asse della motrice con l?asse di almeno una delle ruote dell?impianto sterzante, come mostrato in Figura 1. L?impianto sterzante 107 pu? comprendere inoltre un volante, un piantone dello sterzo ed una scatola dello sterzo atti a movimentare la coppia di ruote direzionabili in funzione di un comando direzionale impartito, per esempio, dal conducente per mezzo del volante. Con il numero di riferimento 105 ? mostrato in Figura 1 un primo angolo definito dall?intersezione di un asse longitudinale della motrice 101 e di un asse longitudinale del primo rimorchio 102. Con il numero di riferimento 106 ? mostrato in Figura 1 un secondo angolo definito dall?intersezione di un asse longitudinale del primo rimorchio 102 e di un asse longitudinale del secondo rimorchio 103. Al fine di misurare tale primo angolo 105 e tale secondo angolo 106, il convoglio 100 pu? comprendere un primo sensore 108 ed un secondo sensore 109 installati opportunamente sulla motrice 101 e/o sul primo rimorchio 102 e/o sul secondo rimorchio 103. Turning to the description of the attached figures, with the reference number 100, in Figure 1,? indicated as a whole a convoy 100 comprising a tractor 101, a first trailer 102 and a second trailer 103. The first trailer 102 can? be partially constrained by, for example, a rigid rudder to the engine 101; the second trailer 103 pu? be partially constrained by, for example, a rigid rudder to the first trailer 102. The tractor 101 comprises a steering system 107 adapted to allow the trajectory of the train 100 to be changed according to a steering angle 104. The steering system can? it comprises for example a pair of wheels configured to be able to be directed according to a steering angle 104; said steering angle 104 pu? be defined as the intersection of the axis of the tractor with the axis of at least one of the wheels of the steering system, as shown in Figure 1. The steering system 107 can? further comprising a steering wheel, a steering column and a steering box adapted to move the pair of directional wheels according to a directional command given, for example, by the driver by means of the steering wheel. With the reference number 105? shown in Figure 1 a first angle defined by the intersection of a longitudinal axis of the tractor 101 and of a longitudinal axis of the first trailer 102. With the reference number 106? shown in Figure 1 a second angle defined by the intersection of a longitudinal axis of the first trailer 102 and of a longitudinal axis of the second trailer 103. In order to measure this first angle 105 and this second angle 106, the train 100 can comprising a first sensor 108 and a second sensor 109 suitably installed on the tractor 101 and / or on the first trailer 102 and / or on the second trailer 103.

In Figura 2 ? rappresentato, nel suo complesso, uno schema a blocchi del sistema (200) di assistenza alla guida secondo la presente invenzione, comprendente: In Figure 2? represented, as a whole, a block diagram of the driving assistance system (200) according to the present invention, comprising:

- un primo sensore 108 atto a misurare il primo angolo 105 definito dall?intersezione di un asse longitudinale della motrice 101 e di un asse longitudinale del primo rimorchio 102; - a first sensor 108 adapted to measure the first angle 105 defined by the intersection of a longitudinal axis of the tractor 101 and of a longitudinal axis of the first trailer 102;

- un secondo sensore 109 atto a misurare il secondo angolo 106 definito dall?intersezione di un asse longitudinale del primo rimorchio 102 e di un asse longitudinale del secondo rimorchio 103; - a second sensor 109 adapted to measure the second angle 106 defined by the intersection of a longitudinal axis of the first trailer 102 and of a longitudinal axis of the second trailer 103;

- un attuatore 206 atto alla movimentazione di detto impianto sterzante 107 in funzione di un segnale di attuazione 205; - an actuator 206 adapted to move said steering system 107 as a function of an actuation signal 205;

- un dispositivo di comando direzionale 208 atto a generare un segnale di comando 201; - a directional control device 208 adapted to generate a control signal 201;

- una unit? di elaborazione atta a generare il segnale di attuazione 205 attraverso una legge di controllo 207. - a unit? of processing adapted to generate the actuation signal 205 through a control law 207.

Il primo sensore 108 ed il secondo sensore 109 permettono di misurare rispettivamente gli angoli tra la motrice 101 ed il primo rimorchio 102 e tra il primo rimorchio 102 ed il secondo rimorchio 103. Il primo sensore 108 ed il secondo sensore 109 possono essere vincolati al convoglio 100 per mezzo di ventose, magneti o, in generale, un qualsiasi metodo noto allo stato dell?arte atto a vincolare in maniera semipermanente o permanente i sensori 108 e 109 al convoglio 100. Tali dispositivi 108 e 109 possono essere costituiti da una piattaforma inerziale MEMS abbinata ad una bussola magnetica. Il primo sensore 108 ed il secondo sensore 109 comprendono preferibilmente un modulo di comunicazione in grado di stabilire una connessione dati di tipo wireless o cablata, per esempio, con l?unit? di elaborazione. The first sensor 108 and the second sensor 109 allow to measure respectively the angles between the tractor 101 and the first trailer 102 and between the first trailer 102 and the second trailer 103. The first sensor 108 and the second sensor 109 can be linked to the train 100 by means of suction cups, magnets or, in general, any method known in the state of the art suitable for semi-permanent or permanent binding of the sensors 108 and 109 to the train 100. These devices 108 and 109 can be constituted by an inertial platform MEMS combined with a magnetic compass. The first sensor 108 and the second sensor 109 preferably comprise a communication module capable of establishing a wireless or wired data connection, for example, with the unit? processing.

L?attuatore 206 ? operativamente connesso con l?impianto sterzante 107 ed ? configurato per ricevere in ingresso un segnale di attuazione 205. In funzione di tale segnale di attuazione 205, l?attuatore 206 ? configurato per movimentare l?impianto sterzante 107 in modo tale da impostare le ruote direzionabili in base ad un determinato angolo di sterzo 104. Nel caso in cui la motrice 101 sia dotata di servosterzo a controllo elettronico, ? possibile collegare operativamente l?unit? di elaborazione con l?attuatore 205 compreso nel servosterzo della motrice senza bisogno di attuatori aggiuntivi. Quando il sistema per la guida assistita ? attivo, l?impianto sterzante 107 viene movimentato direttamente dall?attuatore; per questo motivo, durante le operazioni di guida assistita, anche il volante dell?impianto sterzante 107 segue i movimenti impartiti dall?attuatore. Alternativamente, il volante pu? essere svincolato dall?impianto sterzante 107 durante le operazioni di guida assistita. The actuator 206? operationally connected with the steering system 107 and? configured to receive at its input an actuation signal 205. As a function of this actuation signal 205, the actuator 206? configured to move the steering system 107 in such a way as to set the directional wheels according to a determined steering angle 104. If the tractor 101 is equipped with electronically controlled power steering,? possible to connect operatively the unit? processing with the actuator 205 included in the power steering of the tractor without the need for additional actuators. When the system for assisted driving? active, the steering system 107 is moved directly by the actuator; for this reason, during assisted driving operations, the steering wheel of the steering system 107 also follows the movements imparted by the actuator. Alternatively, the steering wheel can? be released from the steering system 107 during assisted driving operations.

Il dispositivo di comando direzionale 208 ? configurato per generare un segnale di comando 201 in funzione di un comando direzionale fornito dal conducente. Il dispositivo di comando 208 pu? essere, per esempio, un joystick, un display digitale touchscreen, una manopola o un pomello direzionale. Il dispositivo di comando direzionale 208 pu? essere utilizzato dal conducente del convoglio per indicare, in maniera intuitiva, la direzione desiderata in cui far procedere il convoglio 100. Per esempio, il conducente pu? indicare, attraverso l?uso del dispositivo di comando 208, la direzione desiderata in cui far procedere il rimorchio in coda al convoglio durante le operazioni di retromarcia. Nell?esempio raffigurato nelle Figure 1 e 2, tale rimorchio in coda ? il secondo rimorchio 103. Nel caso in cui i movimenti del volante siano svincolati dal movimento del resto dell?impianto sterzante 107, durante le operazioni di guida assistita, il volante stesso pu? essere utilizzato come dispositivo di comando direzionale 208. Si noti che, in quest?ultimo caso, la direzione impartita al volante dal conducente indica semplicemente la direzione desiderata del rimorchio in coda al convoglio 100; il movimento e l?angolo assunto dal volante non si riflettono necessariamente in maniera diretta sull?angolo di sterzo 104. Infatti, nelle operazioni di retromarcia, l?angolo di sterzo 104 pu? assumere un valore opposto rispetto alla direzione desiderata. The directional control device 208? configured to generate a command signal 201 as a function of a directional command provided by the driver. The command device 208 can? be, for example, a joystick, a digital touchscreen display, a directional knob or knob. The directional control device 208 can? be used by the driver of the convoy to indicate, in an intuitive way, the desired direction in which to move the convoy 100. For example, the driver can? indicate, through the use of the control device 208, the desired direction in which to make the trailer proceed at the tail of the convoy during reversing operations. In the example shown in Figures 1 and 2, such a trailer in the queue? the second trailer 103. In the event that the movements of the steering wheel are released from the movement of the rest of the steering system 107, during the assisted driving operations, the steering wheel itself can? be used as a directional control device 208. It should be noted that, in the latter case, the direction imparted to the steering wheel by the driver simply indicates the desired direction of the trailer at the end of the train 100; the movement and the angle assumed by the steering wheel are not necessarily reflected in a direct way on the steering angle 104. In fact, in the reversing operations, the steering angle 104 can? assume a value opposite to the desired direction.

L?unit? di elaborazione pu? comprendere, per esempio, un microcontrollore operativamente connesso con una memoria fisica, una interfaccia utente, il dispositivo di comando direzionale 208, una scheda di comunicazione wireless o cablata, il dispositivo attuatore 206, il primo sensore 108 ed il secondo sensore 109. L?unit? di elaborazione ? configurata per ricevere in ingresso una pluralit? di parametri in ingresso comprendenti il segnale di comando 201, il primo angolo 105 ed il secondo angolo 106. L?unit? di elaborazione ? inoltre configurata per calcolare o per ricevere in ingresso un parametro relativo al movimento del convoglio 100; a tal fine, l?unit? di elaborazione pu? essere operativamente connessa, per esempio, con un odometro a bordo della motrice o, alternativamente, pu? comprendere un modulo GPS atto a calcolare detto parametro relativo al movimento del convoglio 100. Tale parametro relativo al movimento del convoglio 100 pu? essere, per esempio, la velocit? o la distanza percorsa dal convoglio 100. The unit? processing can? comprising, for example, a microcontroller operatively connected with a physical memory, a user interface, the directional control device 208, a wireless or wired communication card, the actuator device 206, the first sensor 108 and the second sensor 109. L? unit? processing? configured to receive a plurality of inputs of input parameters including the command signal 201, the first angle 105 and the second angle 106. The unit? processing? further configured to calculate or to receive in input a parameter relating to the movement of the train 100; to this end, the unit? processing can? be operationally connected, for example, with an odometer on board the engine or, alternatively, can? comprise a GPS module adapted to calculate said parameter relating to the movement of the convoy 100. This parameter relating to the movement of the convoy 100 can? be, for example, the speed? or the distance traveled by the convoy 100.

In funzione di tali parametri in ingresso e del parametro relativo al movimento del convoglio 100, l?unit? di elaborazione ? configurata per generare il segnale di attuazione 205 attraverso una legge di controllo 207. In function of these input parameters and of the parameter relating to the movement of the convoy 100, the unit? processing? configured to generate the actuation signal 205 through a control law 207.

Tale legge di controllo 207 pu? essere implementata tramite un programma per elaboratore eseguito dall?unit? di elaborazione o, alternativamente, pu? essere implementata come un modulo hardware compreso nell?unit? di elaborazione. Secondo un aspetto della presente invenzione, la legge di controllo 207 ? tale da poter essere eseguita in tempo reale durante le operazioni di guida del convoglio senza la necessit? di risorse di calcolo onerose. This control law 207 can? be implemented through a computer program executed by the unit? processing or, alternatively, can? be implemented as a hardware module included in the unit? processing. According to one aspect of the present invention, the control law 207? such as to be able to be performed in real time during the driving operations of the convoy without the need? of expensive computing resources.

La legge di controllo 207 comprende un primo controllore 202 Proporzionale-Integrale-Derivativo (definito anche come controllore PID) comprendente uno o pi? parametri di guadagno. Tale primo controllore PID 202 ? configurato per calcolare un primo valore di controllo 203 in funzione del comando direzionale 201, del secondo angolo 106 e di un parametro relativo al movimento del convoglio. Tale parametro relativo al movimento del convoglio pu? essere espresso come la velocit? istantanea o, alternativamente, come la distanza percorsa dal convoglio 100. La legge di controllo 207 comprende inoltre un secondo controllore PID 204 comprendente uno o pi? parametri di guadagno. Tale secondo controllore PID 204 ? configurato per calcolare il segnale di attuazione 205 in funzione del primo valore di controllo in uscita 203, del primo angolo 105 e del parametro relativo al movimento del convoglio. Infine, tale segnale di attuazione ? fornito in ingresso all?attuatore 206; il segnale di attuazione 205 ? tale da permettere all?attuatore di comandare l?impianto sterzante 107 in modo tale da far eseguire al convoglio 100 una traiettoria concorde con la direzione impartita dal conducente attraverso il dispositivo di comando direzionale 208. The control law 207 comprises a first proportional-integral-derivative controller 202 (also defined as a PID controller) comprising one or more? gain parameters. That first PID controller 202? configured to calculate a first control value 203 as a function of the directional command 201, the second angle 106 and a parameter relating to the movement of the train. This parameter relating to the movement of the convoy can? be expressed as the speed? instantaneous or, alternatively, as the distance traveled by the train 100. The control law 207 further comprises a second PID controller 204 comprising one or more? gain parameters. Such a second PID 204 controller? configured to calculate the actuation signal 205 as a function of the first output control value 203, the first angle 105 and the parameter relating to the movement of the train. Finally, such a signal of implementation? supplied in input to actuator 206; the actuation signal 205? such as to allow the actuator to control the steering system 107 in such a way as to cause the train 100 to execute a trajectory in accordance with the direction imparted by the driver through the directional control device 208.

Come mostrato in figura 3, il primo controllore PID 202 ed il secondo controllore PID 204 comprendono tutti gli elementi funzionali di un generico controllore PID noto allo stato dell?arte. Per semplicit? di esposizione, la figura 3 riporta sia i numeri di riferimento relativi al controllore PID 202 che al controllore PID 204. As shown in Figure 3, the first PID controller 202 and the second PID controller 204 comprise all the functional elements of a generic PID controller known in the state of the art. For simplicity? shown, figure 3 shows both the reference numbers relating to the PID controller 202 and to the PID controller 204.

I numeri di riferimento 302a, 303a e 304a indicano rispettivamente i parametri di guadagno dei contributi proporzionale, integrativo e derivativo del controllore PID 202 mentre i numeri di riferimento 302b, 303b e 304b indicano rispettivamente i parametri di guadagno dei contributi proporzionale, integrativo e derivativo del controllore PID 204. The reference numbers 302a, 303a and 304a respectively indicate the gain parameters of the proportional, integrative and derivative contributions of the PID controller 202 while the reference numbers 302b, 303b and 304b respectively indicate the gain parameters of the proportional, integrative and derivative contributions of the PID controller 204.

Come noto allo stato dell?arte, la combinazione di tali contributi determina il segnale in uscita (vale a dire, 203 per il PID 202 e 205 per il PID 204) in funzione di un generico segnale in entrata 301. Secondo un aspetto della presente invenzione, il contributo integrativo 305 ed il contributo derivativo 306 sono calcolati sulla base di un parametro di movimento del convoglio come, per esempio, la velocit?. As known in the state of the art, the combination of these contributions determines the output signal (that is, 203 for the PID 202 and 205 for the PID 204) as a function of a generic input signal 301. According to an aspect of the present invention, the supplementary contribution 305 and the derivative contribution 306 are calculated on the basis of a movement parameter of the train such as, for example, the speed.

Secondo un aspetto della presente invenzione, al fine di garantire un?adeguata controllabilit? del sistema, una fase di calibrazione dei parametri di guadagno 302a, 302b, 303a, 303b, 304a, 304b pu? essere eseguita prima dell?esecuzione real-time della legge di controllo 207 compresa nell?unit? di elaborazione. Nella Figura 4 ? rappresentato un diagramma di flusso della procedura di calibrazione di uno o pi? parametri di guadagno 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b del primo controllore PID 202 e/o del secondo controllore PID 204 compresi nella legge di controllo 207. ? importante notare che mentre la legge di controllo 207 eseguita dall?unit? di elaborazione deve essere eseguita real-time durante le operazioni di assistenza alla guida, la procedura di calibrazione pu? essere invece eseguita una tantum durante la fase di inizializzazione del sistema. Per tale motivo, la procedura di calibrazione pu? essere implementata tramite un programma per calcolatore eseguito su una macchina di calcolo (per esempio, un personal computer) diversa dall?unit? di elaborazione. I parametri finali di guadagno 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b possono essere trasferiti dalla macchina di calcolo utilizzata per la calibrazione del sistema all?unit? di elaborazione tramite una connessione dati di tipo wireless o cablata, al termine della procedura di calibrazione 400. Quest?ultima comprende la generazione di un modello di simulazione 401 della cinematica del convoglio 100 in grado di calcolare una traiettoria simulata del convoglio in funzione, per esempio, del segnale di attuazione 205, dell?angolo di sterzo 104, della velocit? e/o della posizione iniziale del convoglio. Il modello di simulazione della cinematica 401 permette di stimare il comportamento del convoglio 100 in funzione di uno o pi? parametri geometrici caratteristici del convoglio come, per esempio, il valore massimo dell?angolo di sterzo 107, il valore massimo del primo angolo 105, il valore massimo del secondo angolo 106, la lunghezza della motrice 101, lunghezza del primo rimorchio 102, la lunghezza del secondo rimorchio 103. According to an aspect of the present invention, in order to ensure adequate controllability? of the system, a calibration phase of the gain parameters 302a, 302b, 303a, 303b, 304a, 304b pu? be performed before the real-time execution of the control law 207 included in the unit? processing. In Figure 4? represented a flow chart of the calibration procedure of one or more? gain parameters 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b of the first PID controller 202 and / or of the second PID controller 204 included in the control law 207.? It is important to note that while the control law 207 performed by the unit? processing must be performed in real-time during the driving assistance operations, the calibration procedure can? instead, it must be performed once only during the system initialization phase. For this reason, the calibration procedure can? be implemented through a computer program run on a computing machine (for example, a personal computer) other than the unit? processing. The final gain parameters 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b can be transferred from the calculation machine used for system calibration to the unit? processing through a wireless or wired data connection, at the end of the calibration procedure 400. The latter includes the generation of a simulation model 401 of the kinematics of the train 100 capable of calculating a simulated trajectory of the train in operation, for example, of the actuation signal 205, of the steering angle 104, of the speed? and / or the initial position of the convoy. The simulation model of the kinematics 401 allows to estimate the behavior of the convoy 100 as a function of one or more? characteristic geometric parameters of the train such as, for example, the maximum value of the steering angle 107, the maximum value of the first angle 105, the maximum value of the second angle 106, the length of the tractor 101, length of the first trailer 102, the length of the second trailer 103.

La procedura di calibrazione 400 utilizza un modulo comprendente una copia della legge di controllo 207 compresa nell?unit? di elaborazione. La copia della legge di controllo 207 viene inizializzata con dei parametri di guadagno iniziali 404 ed ? configurata per ricevere in ingresso dei parametri simulati dal modello di simulazione 401 comprendenti il primo angolo 105, il secondo angolo 106 ed un parametro relativo al movimento della motrice 101. La procedura di calibrazione 400 comprende la generazione 403 di un segnale di comando 201 in funzione di una traiettoria desiderata del convoglio 100; conseguentemente, la legge di controllo 207 genera un segnale di attuazione 205 in funzione del segnale di comando 201 ricevuto in ingresso. Tale segnale di attuazione 205 viene fornito in ingresso al modello di simulazione 401 al fine di generare una traiettoria simulata del convoglio 100; la traiettoria simulata viene successivamente confrontata 406 con la traiettoria desiderata. Secondo un aspetto della presente invenzione, il risultato di tale confronto viene utilizzato dalla procedura di calibrazione per stabilire se i valori dei parametri di guadagno 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b sono tali da soddisfare uno o pi? criteri di controllabilit? del convoglio. Per esempio, il confronto tra la traiettoria simulata e la traiettoria desiderata pu? essere espresso attraverso un parametro di errore come, per esempio lo scostamento assoluto del punto di arrivo del convoglio nella traiettoria simulata rispetto al punto di arrivo del convoglio in quella desiderata. Se tale parametro di errore ? al di sopra di una soglia predeterminata, la procedura di calibrazione comprende un ulteriore passo 402 in cui uno o pi? parametri di guadagno 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b del primo controllore PID 202 e/o del secondo controllore PID 204 vengono modificati opportunamente in funzione del confronto tra la traiettoria simulata e la traiettoria desiderata. Secondo tecniche note allo stato dell?arte, la modifica dei parametri di guadagno 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b pu? avvenire secondo un qualsiasi algoritmo di ottimizzazione noto allo stato dell?arte come, per esempio, un algoritmo genetico o un algoritmo di pattern search. Infine, se tale parametro di errore ? al di sotto di una soglia predeterminata, la procedura di calibrazione di conclude ed i parametri di guadagno 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b finali vengono inviati al unit? di elaborazione del sistema 200. The calibration procedure 400 uses a form comprising a copy of the control law 207 included in the unit? processing. The copy of the control law 207 is initialized with initial gain parameters 404 and d? configured to receive in input the parameters simulated by the simulation model 401 comprising the first angle 105, the second angle 106 and a parameter relating to the movement of the tractor 101. The calibration procedure 400 comprises the generation 403 of a command signal 201 in operation of a desired trajectory of the convoy 100; consequently, the control law 207 generates an actuation signal 205 as a function of the command signal 201 received at the input. This actuation signal 205 is input to the simulation model 401 in order to generate a simulated trajectory of the train 100; the simulated trajectory is subsequently compared 406 with the desired trajectory. According to an aspect of the present invention, the result of this comparison is used by the calibration procedure to establish whether the values of the gain parameters 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b are such as to satisfy one or more? controllability criteria? of the convoy. For example, the comparison between the simulated trajectory and the desired trajectory can? be expressed through an error parameter such as, for example, the absolute deviation of the arrival point of the train in the simulated trajectory with respect to the arrival point of the train in the desired one. If that parameter of error? above a predetermined threshold, the calibration procedure comprises a further step 402 in which one or more? gain parameters 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b of the first PID controller 202 and / or of the second PID controller 204 are suitably modified according to the comparison between the simulated trajectory and the desired trajectory. According to techniques known in the state of the art, the modification of the gain parameters 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b pu? take place according to any optimization algorithm known in the state of the art such as, for example, a genetic algorithm or a pattern search algorithm. Finally, if that parameter of error? below a predetermined threshold, the calibration procedure ends and the final gain parameters 302a, 302b, 303a, 303a, 303b, 304a, 304b are sent to the unit? system processing 200.

Numerose sono le varianti possibili del sistema per la guida assistita di un convoglio stradale descritto come esempio, senza per questo uscire dai principi di novit? insiti nell?idea inventiva, cos? come ? chiaro che nella sua attuazione pratica le forme dei dettagli illustrati potranno essere diverse, e gli stessi potranno essere sostituiti con degli elementi tecnicamente equivalenti. There are numerous possible variants of the system for the assisted driving of a road train described as an example, without thereby departing from the principles of novelty? inherent in the inventive idea, cos? how ? it is clear that in its practical implementation the forms of the illustrated details may be different, and the same may be replaced with technically equivalent elements.

? dunque facilmente comprensibile che la presente invenzione non ? limitata al sistema per la guida assistita di un convoglio stradale precedentemente descritto, ma ? passibile di varie modificazioni, perfezionamenti, sostituzioni di parti ed elementi equivalenti senza per? allontanarsi dall?idea dell?invenzione, cos? come ? precisato meglio nelle seguenti rivendicazioni. ? therefore it is easy to understand that the present invention does not? limited to the system for assisted driving of a road convoy previously described, but? subject to various modifications, improvements, replacements of parts and equivalent elements without however? get away from the idea of invention, so? how ? better specified in the following claims.

Claims

CLAIMS 1. System (200) for the assisted driving of a convoy (100), said convoy (100) comprising a tractor (101), a first trailer (102) and a second trailer (103), said tractor (101) comprising a steering system (107) adapted to direct the tractor (101) as a function of a steering angle (104), said system (200) comprising: - a first sensor (108) adapted to measure a first angle (105) defined by the intersection of a longitudinal axis of the tractor (101) and of a longitudinal axis of the first trailer (102); - a second sensor (109) adapted to measure a second angle (106) defined by the intersection of a longitudinal axis of the first trailer (102) and of a longitudinal axis of the second trailer (103); - an actuator (206) adapted to move said steering system (107) as a function of an actuation signal (205); - a directional control device (208) adapted to generate a control signal (201); - a unit? of processing operatively connected with said actuator (206), said directional control device (207), said first sensor (108) and said second sensor (109), said system (200) for assisted driving being characterized by the fact that said unit? processing? configured to perform the following steps: - acquire a plurality? of input parameters including the directional control (201), the first angle (105), the second angle (106) and at least one parameter relating to the movement of the train; - calculating, by means of a first PID controller (202), a first control value (203) as a function of the directional command (201), of the second angle (106) and of the parameter relating to the movement of the train; - calculating by means of a second PID controller (204), the actuation signal (205) as a function of the first output control value (203), of the first angle (105) and of the parameter relating to the movement of the train; - supplying the actuation signal (205) to said actuator (206).

2. System (200) for the assisted driving of a train (100) according to claim 1, in which the first sensor (108) and the second sensor (109) are operatively connected with the unit? processing over a wireless data connection.

System (200) for assisted driving of a train (100) according to each of the preceding claims, wherein the first sensor (108) and the second sensor (109) each comprise a MEMS inertial platform and a magnetic compass.

System (200) for assisted driving of a convoy (100) according to each of the preceding claims, in which the control device? a joystick.

System (200) for assisted driving of a convoy (100) according to each of the preceding claims, in which the control device? a digital touchscreen display.

6. System (200) for assisted driving of a convoy (100) according to each of the preceding claims, in which the parameter relating to the movement of the convoy comprises a speed value? of the convoy (100).

7. Computer program for calculating an actuation signal in a system (200) for assisted driving of a train (100) comprising a tractor (101), a first trailer (102) and a second trailer (103), said tractor comprising a steering system (107) adapted to direct the tractor (101) as a function of a steering angle (107), said system (200) comprising: - a first sensor (108) adapted to measure a first angle (105) defined by the intersection of a longitudinal axis of the tractor (101) and of a longitudinal axis of the first trailer (102); - a second sensor (109) adapted to measure a second angle (106) defined by the intersection of a longitudinal axis of the first trailer (102) and of a longitudinal axis of the second trailer (103); - an actuator (206) adapted to move said steering system (107) as a function of an actuation signal (205); - a directional control device (208) adapted to generate a control signal (201); - a unit? of processing comprising a memory, called unit? processing being operatively connected with said actuator (206), said directional control device (207), said first sensor (108) and said second sensor (109), said computer program being stored in said memory and being configured to perform the following steps: - acquire a plurality? of input parameters including the directional control (201), the first angle (105), the second angle (106) and at least one parameter relating to the movement of the train; - calculating, by means of a first PID controller (202), a first control value (203) as a function of the directional command (201), of the second angle (106) and of the parameter relating to the movement of the train; - calculating by means of a second PID controller (204), the actuation signal (205) as a function of the first output control value (203), of the first angle (105) and of the parameter relating to the movement of the train; - supplying the actuation signal (205) to said actuator (206).

8. Computer program for calibrating the assisted driving system of each of claims 1-6, said program comprising the following steps: - generate a simulation model (401) of the kinematics of a convoy (100) comprising a tractor (101), a first trailer (102) and a second trailer (103), said tractor comprising a steering system (107) able to direct the tractor (101) as a function of a steering angle (107); - acquire from the simulation model (401) a plurality? of input parameters including: - a first angle (105) defined by the intersection of a longitudinal axis of the tractor (101) and of a longitudinal axis of the first trailer (102); - a second angle (106) defined by the intersection of a longitudinal axis of the first trailer (102) and of a longitudinal axis of the second trailer (103); - a parameter relating to the movement of the tractor (101); - generating a command signal (201) as a function of a desired trajectory; - supplying a control law (207) with said first angle (105), said second angle (106), said parameter relating to the movement of the tractor (101), said command signal (201), said control law (207) including the following steps: - calculating, by means of a first PID controller (202), a first control value (203) as a function of the directional command (201), of the second angle (106) and of the parameter relating to the movement of the train; - calculating by means of a second PID controller (204), the actuation signal (205) as a function of the first output control value (203), of the first angle (105) and of the parameter relating to the movement of the train; - supplying the actuation signal (205) to the simulation model (401) of the train (100); - acquire from the simulation model (401) of the convoy (100) a simulated trajectory of the convoy (100); - comparing said simulated trajectory with said desired trajectory; - modify one or more? gain parameters (302a, 302b, 303a, 303b, 304a, 304b) of at least one of said first PID controller (202), second PID controller (203) as a function of said comparison.

A computer program according to claim 8, wherein said simulation model (401) comprises one or more? of the following parameters: - maximum value of the steering angle (107); - maximum value of the first angle (105); - maximum value of the second angle (106); - length of the tractor; - length of the first trailer and the second trailer.