ITAR20130002A1 - AUTOMATIC DRIVING SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES BASED ON READING OF BAR CODES, WITH POSSIBILITY OF GUIDE MANAGEMENT IN PARTIAL OR COMPLETE AUTONOMY AND WITH MANUAL OR ELECTRONIC UPDATE - Google Patents

AUTOMATIC DRIVING SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES BASED ON READING OF BAR CODES, WITH POSSIBILITY OF GUIDE MANAGEMENT IN PARTIAL OR COMPLETE AUTONOMY AND WITH MANUAL OR ELECTRONIC UPDATE Download PDF

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ITAR20130002A1
ITAR20130002A1 IT000002A ITAR20130002A ITAR20130002A1 IT AR20130002 A1 ITAR20130002 A1 IT AR20130002A1 IT 000002 A IT000002 A IT 000002A IT AR20130002 A ITAR20130002 A IT AR20130002A IT AR20130002 A1 ITAR20130002 A1 IT AR20130002A1
Authority
IT
Italy
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road
vehicle
guard
rail
information
Prior art date
Application number
IT000002A
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Italian (it)
Inventor
Mario Burigo
Mascio Fabrizia Di
Marco Matteoni
Gianni Santarelli
Original Assignee
Navis S R L
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles

Description

Sistema di guida automatica per veicoli a motore basato su lettura di codici a barre, con possibilità di gestione della guida in autonomia parziale o completa e con aggiornamento manuale o elettronico Automatic driving system for motor vehicles based on barcode reading, with the possibility of managing driving in partial or complete autonomy and with manual or electronic updating

Campo di applicazione dell'invenzione Field of application of the invention

L'ambito di applicazione dell'invenzione riguarda i sistemi di guida automatica per veicoli a motore (AGV, Automated Guided Vehicle) nonché la guida assistita (Computer Assisted Driving Systems). L'invenzione è destinata all'industria automobilistica e dei trasporti. The field of application of the invention relates to automatic driving systems for motor vehicles (AGV, Automated Guided Vehicle) as well as computer assisted driving systems. The invention is intended for the automotive and transport industries.

Background Background

Un sistema di trasporto sicuro ed efficiente è una necessità sempre attuale e da sempre sono molti gli sforzi compiuti dalle aziende del settore e dagli enti di ricerca in tale direzione. Negli ultimi vent'anni in particolare l'attenzione si è concentrata sui sistemi a guida automatica. Un veicolo a guida automatica (AGV), è un veicolo che sostituisce il conducente con una qualche forma di intelligenza artificiale in grado di gestire la guida in parziale o completa autonomia. A safe and efficient transport system is an ever-present necessity and there have always been many efforts made by companies in the sector and by research bodies in this direction. In the last twenty years, particular attention has been focused on automatic guided systems. An automatic guided vehicle (AGV) is a vehicle that replaces the driver with some form of artificial intelligence capable of managing driving in partial or complete autonomy.

Il primo campo di applicazione per questi sistemi cui è immediato pensare è quello del trasporto pubblico, potendo contare su caratteristiche particolari (percorsi e soste predefinite a intervalli regolari e periodici) che ne semplificano in parte la messa in opera. L'obiettivo finale però è quello di estendere la guida automatizzata a tutti i veicoli circolanti su strada perché è solo in questa maniera che è possibile massimizzare i vantaggi che ne derivano e giustificare così i costi di implementazione e di gestione. Attualmente in tutto il mondo ci sono diversi tipi di sistemi di trasporto automatizzati allo studio o già in funzione e, seppur possano risultare molto differenti tra loro nella forma, lavorano pressoché tutti su un principio simile: le strade vengono rese, in vari modi, riconoscibili, tracciate in maniera che i veicoli, equipaggiati con appositi dispositivi, possano rilevare tali tracciamenti e seguirli. The first field of application for these systems that it is immediate to think about is that of public transport, being able to count on particular characteristics (predefined routes and stops at regular and periodic intervals) that partly simplify their implementation. The ultimate goal, however, is to extend automated driving to all vehicles on the road because it is only in this way that it is possible to maximize the resulting benefits and thus justify the implementation and management costs. Currently all over the world there are different types of automated transport systems under study or already in operation and, although they may be very different in form, almost all work on a similar principle: the roads are made, in various ways, recognizable , tracked so that vehicles, equipped with special devices, can detect such tracking and follow them.

Come detto, diversi sono i metodi usati. Possiamo citare a titolo di esempio alcuni di essi: un primo metodo prevede una telecamera, posizionata nella parte inferiore del veicolo, in grado di riconoscere e seguire una linea-guida bianca disegnata sulla strada. In altre versioni, la linea bianca è sostituita da un nastro magnetico, da pioli magnetici conficcati nel manto stradale, da riflettori posizionati lungo il percorso o da una serie di circuiti RF. A un livello di complessità più elevato si trovano soluzioni particolarmente elaborate che utilizzano postazioni fisse lungo il percorso emettenti segnali-guida fino a sistemi che utilizzano server locali contenenti informazioni geografiche dettagliate sulla propria area di competenza e in grado di comunicare con l'elettronica di bordo del veicolo tramite network radio o internet e aiutandosi con navigatori GPS. As mentioned, different methods are used. We can cite some of them by way of example: a first method involves a camera, positioned in the lower part of the vehicle, capable of recognizing and following a white guideline drawn on the road. In other versions, the white line is replaced by a magnetic tape, by magnetic pegs driven into the road surface, by reflectors positioned along the path or by a series of RF circuits. At a higher level of complexity there are particularly elaborate solutions that use fixed stations along the path emitting guide signals up to systems that use local servers containing detailed geographical information on their area of expertise and able to communicate with on-board electronics. of the vehicle via radio network or internet and with the help of GPS navigators.

Tutte queste soluzioni, quale che sia la loro reale efficacia, hanno alcuni aspetti negativi in comune: All these solutions, whatever their real effectiveness, have some negative aspects in common:

• funzionano al meglio solo se tutti i veicoli sulla strada adottano lo stesso sistema; • richiedono investimenti in infrastrutture (in alcuni casi è necessario costruire appositamente le strade o intervenire pesantemente su quelle già esistenti) e in manutenzione delle medesime che, come nel caso degli ultimi esempi citati, possono anche essere molto rilevanti; • they work best only if all vehicles on the road use the same system; • they require investments in infrastructures (in some cases it is necessary to specifically build roads or heavily intervene on existing ones) and in maintenance of the same which, as in the case of the last examples cited, can also be very significant;

• in alcuni casi, come quelli utilizzanti circuiti RF o magneti, può pesare l’impatto che potrebbero avere su persone, carte magnetiche e strumenti come i tanti dispositivi elettronici di cui ci circondiamo abitualmente o che sono a corredo dell’auto; • in some cases, such as those using RF circuits or magnets, it can weigh the impact they could have on people, magnetic cards and tools such as the many electronic devices that we usually surround ourselves with or that are supplied with the car;

Da qui l'importanza di un sistema affidabile, economico e di facile installazione/manutenzione che, sfruttato al massimo delle sue potenzialità, sia capace di gestire trasporti automatizzati in maniera efficiente e sicura ma che sia, al tempo stesso, facilmente implementabile in maniera parziale, esclusivamente per determinate zone e/o periodi, fornendo anche solo prestazioni di guida assistita (i.e. rispetto del codice stradale). In tale versione "ridotta" va a costituire una soluzione ideale nella fase critica di change-over tra sistemi di guida tradizionali e sistemi di guida automatica, dove invece i metodi citati in precedenza mostrano tutte le loro difficoltà di adattamento. Hence the importance of a reliable, economical and easy to install / maintain system which, exploited to its full potential, is capable of managing automated transport efficiently and safely but which is, at the same time, easily partially implemented. , exclusively for certain areas and / or periods, also providing only assisted driving services (i.e. compliance with the highway code). In this "reduced" version it constitutes an ideal solution in the critical change-over phase between traditional driving systems and automatic driving systems, where instead the methods mentioned above show all their difficulties in adapting.

Sommario Summary

I difetti evidenziati dei sistemi già esistenti sono superati dal presente metodo riguardante la guida automatica di veicoli a motore su strada. In questa invenzione il termine "veicolo" si riferisce ad automobili private, taxi, autobus o mezzi per il trasporto pubblico di varia grandezza, autocarri e più in generale a veicoli a motore di differenti tipi e dimensioni. Il sistema prevede delle "tessere" contenenti dei codici a barre in cui sono codificate le informazioni necessarie alla guida e un particolare guard-rail fornito di appositi alloggiamenti per ospitare le suddette tessere. I bar code sono rilevati da lettori collocati lateralmente al veicolo, decodificati e trasmessi al computer di bordo che provvede a generare i comandi corrispondenti per la guida. The defects highlighted in the already existing systems are overcome by this method concerning the automatic driving of motor vehicles on the road. In this invention, the term "vehicle" refers to private cars, taxis, buses or public transport vehicles of various sizes, trucks and more generally to motor vehicles of different types and sizes. The system includes "cards" containing bar codes in which the information necessary for driving is encoded and a particular guard-rail equipped with special housings to house the aforementioned cards. The bar codes are detected by readers located on the side of the vehicle, decoded and transmitted to the on-board computer which generates the corresponding commands for driving.

L'uso dei guard-rail come supporto per gli elementi traccianti presenta diversi vantaggi: The use of guard rails as a support for the tracer elements has several advantages:

• la posizione perpendicolare rispetto al suolo li rende meno soggetti ai disturbi climatici quali pioggia, neve, etc.; • the perpendicular position with respect to the ground makes them less subject to climatic disturbances such as rain, snow, etc .;

• non venendo a diretto contatto con i veicoli né con la superficie della strada, le tessere alloggiate nei guard rail non corrono rischi di essere danneggiate in qualche modo dagli stessi veicoli o da altri fattori esterni a cui sono più facilmente soggetti i manti stradali, rendendo possibile sulle stesse strade la circolazione contemporanea sia di AGV sia di auto tradizionali. • since they do not come into direct contact with vehicles or with the road surface, the cards housed in the guard rails do not run the risk of being damaged in any way by the vehicles themselves or by other external factors to which the road surfaces are more easily subject, making the simultaneous circulation of both AGVs and traditional cars is possible on the same roads.

• semplicità d'installazione (come i normali guard-rail); • simplicity of installation (like normal guard rails);

L'uso di codici barre per tracciare il percorso e fornire tutte le altre eventuali informazioni necessarie o comunque utili può contare su diversi aspetti positivi rispetto ai metodi attualmente in uso o allo studio: The use of barcodes to trace the path and provide any other necessary or otherwise useful information can count on several positive aspects compared to the methods currently in use or under study:

• non c'è necessità che le linee-guida (in questo caso rappresentate dalle tessere con il bar code) coprano il percorso per tutta la sua lunghezza. E' sufficiente, per una guida regolare, la presenza di bar code ad intervalli di alcuni metri (o decine di metri) e nei punti di maggior necessità (incroci, sensi unici, etc.); • there is no need for the guidelines (in this case represented by the tiles with the bar code) to cover the route for its entire length. For regular driving, the presence of bar code at intervals of a few meters (or tens of meters) and in the points of greatest need (intersections, one-way streets, etc.) is sufficient;

• semplicità nelle modifiche al sistema: per cambiare le informazioni associate ad un tratto di strada è sufficiente sostituire i bar code con quelli aggiornati con una operazione manuale di pochi secondi. Nessuna necessità di tarare o settare nuovamente gli strumenti di rilevazione; nessuna necessità di intervenire sulle infrastrutture (rifacimento del manto stradale, estrazione e sostituzione di nastri e/o pioli magnetici e/o circuiti RF "impiantati" nel manto medesimo, etc... tutte operazioni invece necessarie per le altre tecnologie); • simplicity in system modifications: to change the information associated with a stretch of road, simply replace the bar codes with the updated ones with a manual operation of a few seconds. No need to calibrate or re-set the detection tools; no need to intervene on the infrastructures (reconstruction of the road surface, extraction and replacement of magnetic tapes and / or pegs and / or RF circuits "implanted" in the surface itself, etc ... all operations instead necessary for other technologies);

• grazie alla tecnologia laser (che attualmente consente di decodificare un codice a barre di pochi mm a distanza di diversi metri) è possibile la lettura delle tessere anche in condizioni particolarmente delicate, come di notte, nei tunnel, nella nebbia. • thanks to laser technology (which currently makes it possible to decode a bar code of a few mm at a distance of several meters) it is possible to read the cards even in particularly delicate conditions, such as at night, in tunnels, in fog.

E’ giusto comunque pensare, in un mondo sempre più “connesso” e bisognoso di informazioni in tempo reale, anche ad una differente implementazione dell’invenzione in oggetto: una versione che preveda non semplici tessere costituenti di fatto un sistema passivo, ma tessere elettroniche modificabili da remoto. Se da una parte ciò comporta un maggiore impegno in fase di messa in opera, dall’altra non solo non si perdono nessuno dei peculiari vantaggi illustrati in precedenza ma se ne acquisiscono di nuovi, quali la possibilità di segnalare eventi e/o criticità in tempo reale con la certezza, data dalla lettura automatica delle tessere e dalla loro frequenza sulla strada, di raggiungere tutti i veicoli, diversamente da quanto possono fare i normali tabelloni elettronici già in uso che, anzi, possono essere fonte di pericolose distrazioni. In any case, it is right to think, in a world that is increasingly "connected" and in need of information in real time, also of a different implementation of the invention in question: a version that includes not just simple cards constituting a passive system, but electronic cards remotely editable. If on the one hand this implies a greater commitment during the implementation phase, on the other hand, not only are none of the particular advantages illustrated above lost, but new ones are acquired, such as the possibility of reporting events and / or critical issues in time. real with the certainty, given by the automatic reading of the cards and their frequency on the road, to reach all vehicles, unlike what normal electronic scoreboards already in use can do which, indeed, can be a source of dangerous distractions.

In una versione dell'invenzione, i bar code contengono le informazioni necessarie alla guida del veicolo da parte del computer di bordo in completa autonomia, senza intervento di un operatore umano. In tal caso l’utilizzo del sistema laser insieme alla lettura del codice fornisce la distanza del veicolo dal limite della carreggiata (e, di fatto, la sua posizione sulla corsia) , il raggio di curvatura della strada, le coordinate geografiche e varie altre informazioni locali. In questa versione, il sistema funziona abbinato all'adaptive cruise control system, sistema di controllo della velocità già ampiamente diffuso e capace di regolare la velocità del veicolo in base alla posizione dei veicoli davanti e più in generale in base al flusso del traffico. In a version of the invention, the bar codes contain the information necessary for the on-board computer to drive the vehicle in complete autonomy, without the intervention of a human operator. In this case, the use of the laser system together with the reading of the code provides the distance of the vehicle from the limit of the carriageway (and, in fact, its position on the lane), the radius of curvature of the road, the geographical coordinates and various other information locals. In this version, the system works in conjunction with the adaptive cruise control system, a speed control system already widely used and capable of adjusting vehicle speed based on the position of the vehicles in front and more generally based on the flow of traffic.

In un'altra versione dell'invenzione, che può essere sia un'applicazione autonoma sia un completamento della precedente, essa può costituire un'alternativa o essere di complemento al GPS: nei bar code possono infatti essere memorizzate le coordinate geografiche permettendo, con l'uso di mappe pre-caricate, l'esatta individuazione della posizione del veicolo. In another version of the invention, which can be both an autonomous application and a completion of the previous one, it can constitute an alternative or complement to GPS: in fact, the geographical coordinates can be stored in the bar codes, allowing, with the '' use of pre-loaded maps, the exact identification of the position of the vehicle.

Tale possibilità consente la navigazione anche in zone dove la ricezione satellitare presenta dei problemi, ad esempio nelle gallerie, oltre a fornire informazioni utili durante il viaggio quali la presenza di punti di interesse nelle vicinanze (parcheggi, stazioni, aeroporti, etc...). Da evidenziare la possibilità di utilizzare tale sistema anche come tecnica di product placement, verbale o visuale (è sufficiente un qualunque dispositivo di visualizzazione). This possibility allows navigation even in areas where satellite reception presents problems, for example in tunnels, as well as providing useful information during the journey such as the presence of points of interest nearby (car parks, stations, airports, etc ...) . It should be highlighted the possibility of using this system also as a verbal or visual product placement technique (any display device is sufficient).

In un'altra versione dell'invenzione, che costituisce un sottoinsieme della versione principale ma può essere implementata anche autonomamente, abbiamo un sistema di guida assistita: in tal caso i bar-code contengono informazioni sulla segnaletica, consentendo quindi il rispetto del codice e apportando un notevole contributo alla causa della sicurezza stradale. A solo titolo di esempio, nel caso in cui un tratto di strada preveda una velocità massima da non oltrepassare, un bar code con tale valore può essere posizionato all'inizio del tratto in questione: la sua lettura e relativa trasmissione al computer di bordo comporta la limitazione di velocità che avrà termine quando verrà rilevato un codice a barre contenente la disposizione della fine del divieto. Analogo procedimento si può adottare nei casi in cui siano presenti segnali di "stop", tratti di strada a senso unico, divieti di accesso e qualsiasi situazione richieda il rispetto del codice della strada. In another version of the invention, which constitutes a subset of the main version but can also be implemented autonomously, we have an assisted driving system: in this case the bar-codes contain information on the signs, thus allowing compliance with the code and providing a significant contribution to the cause of road safety. By way of example only, in the event that a stretch of road provides for a maximum speed not to be exceeded, a bar code with this value can be positioned at the beginning of the section in question: its reading and relative transmission to the on-board computer involves the speed limitation which will end when a barcode containing the provision of the end of the prohibition is detected. A similar procedure can be adopted in cases where there are "stop" signs, one-way stretches of road, access prohibitions and any situation that requires compliance with the highway code.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

La Figura 1 mostra un’automobile su cui sono montati i dispositivi necessari per l’implementazione del seguente sistema e cioè due lettori di codici a barre laterali, un computer di bordo, un dispositivo di manovra comandato dal suddetto computer. Figure 1 shows a car on which the devices necessary for the implementation of the following system are mounted, namely two side barcode readers, an on-board computer, a maneuvering device controlled by the aforementioned computer.

La Figura 2 illustra il funzionamento basilare dell’invenzione, durante la normale marcia di un veicolo. Figure 2 illustrates the basic operation of the invention, during the normal running of a vehicle.

La Figura 3 illustra uno dei possibili modi di calcolare la posizione dell’autoveicolo all’interno della carreggiata. Figure 3 illustrates one of the possible ways of calculating the position of the vehicle within the carriageway.

La Figura 4 illustra una delle situazioni tipiche in un caso di guida assistita, l’immissione su una strada con diritto di precedenza. Figure 4 illustrates one of the typical situations in a case of assisted driving, entering on a road with right of way.

La Figura 5 mostra una seconda situazione tipica in un caso di guida assistita, un veicolo che percorre un tratto di strada con limite di velocità. Figure 5 shows a second typical situation in a case of assisted driving, a vehicle traveling on a stretch of road with a speed limit.

Descrizione Description

La Fig.1 mostra come si presenta un veicolo che possa sfruttare tutte le caratteristiche del presente brevetto. Il veicolo 100 è equipaggiato con due lettori di codici a barre laterali, uno lato guidatore (101b) e uno lato passeggero (101a) collegati ad un computer di bordo 102, provvisto di relativo monitor e uscita audio, che è in grado di raccogliere i dati letti ed interpretarli. Il computer 102 ha la gestione del dispositivo di manovra 103 per modificare, all’occorrenza, la traiettoria del veicolo. Secondo una prima versione dell'invenzione, essa viene usata come sistema di guida automatica. La Fig.2 illustra questa situazione: un'automobile 100 sta viaggiando su una strada 200. La strada 200 è costeggiata per tutta la sua lunghezza e da entrambi i lati dai guard rail 201. A distanze predeterminate sui guard rail 201 sono posizionati gli alloggiamenti 202 che contengono le tessere con i codici a barre 203. L'autovettura 100 è dotata di due lettori laser 101a e 101b. Nel momento in cui passa davanti ad un codice a barre 203 (su qualsiasi lato della strada si trovi) esso viene rilevato dai lettori e interpretato dal computer di bordo 102. La posizione all’interno della corsia di percorrenza può venire determinata in vari modi, ad esempio: Fig.1 shows how a vehicle that can exploit all the features of the present patent looks like. The vehicle 100 is equipped with two lateral barcode readers, one on the driver's side (101b) and one on the passenger's side (101a) connected to an on-board computer 102, equipped with relative monitor and audio output, which is able to collect the data read and interpret them. The computer 102 has the management of the maneuvering device 103 to modify, if necessary, the trajectory of the vehicle. According to a first version of the invention, it is used as an automatic driving system. Fig.2 illustrates this situation: a car 100 is traveling on a road 200. The road 200 is bordered along its entire length and on both sides by the guard rails 201. The housings are positioned at predetermined distances on the guard rails 201 202 which contain the cards with the bar codes 203. The car 100 is equipped with two laser readers 101a and 101b. When it passes in front of a barcode 203 (on any side of the road it is) it is detected by the readers and interpreted by the on-board computer 102. The position inside the driving lane can be determined in various ways, for example:

1. misurando i tempi di risposta della lettura del codice a barre 203; 1. measuring the response times of the reading of the bar code 203;

2. misurando l’intensità del segnale laser riflesso dalla tessera; 2. measuring the intensity of the laser signal reflected by the card;

3. usando un sistema di triangolazione basato su catarifrangenti posizionati nelle tessere con un angolo prefissato e sfruttando l’angolo di divergenza del raggio laser del lettore. 3. using a triangulation system based on reflectors positioned in the cards at a predetermined angle and exploiting the divergence angle of the reader laser beam.

Riguardo questa ultima modalità, una sua possibile implementazione è illustrata in Fig. 3 in cui viene raffigurato uno stesso autoveicolo 100 in due posizioni temporalmente consecutive. Il raggio del lettore presenta, come detto, un certo angolo di divergenza θ che gli conferisce una forma conica (102a): in tal modo una parte di esso (la più esterna nella direzione di marcia) viene immediatamente riflessa dalla sezione anteriore del catarifrangente 203 verso il lettore stesso. Nella posizione successiva dell’autoveicolo è la parte terminale del raggio ad essere riflessa dalla sezione posteriore del catarifrangente. Regarding this last modality, a possible implementation thereof is illustrated in Fig. 3 in which the same motor vehicle 100 is shown in two temporally consecutive positions. As mentioned, the reader beam has a certain divergence angle θ which gives it a conical shape (102a): in this way a part of it (the outermost in the direction of travel) is immediately reflected by the front section of the reflector 203 towards the reader himself. In the next position of the vehicle, the end of the beam is reflected by the rear section of the reflector.

Il problema della determinazione della distanza d viene quindi ricondotto a dei semplici calcoli trigonometrici tenendo conto che, in figura, �T è l’intervallo di tempo tra le due rilevazioni, v è la velocità media dell’autoveicolo nel suddetto intervallo temporale e θ2l’angolo tra le due sezioni del catarifrangente. The problem of determining the distance d is therefore brought back to simple trigonometric calculations taking into account that, in the figure, �T is the time interval between the two measurements, v is the average speed of the vehicle in the aforementioned time interval and θ2l ' angle between the two sections of the reflector.

Quale che sia la modalità prescelta per l’individuazione della posizione del veicolo, , il computer di bordo può impartire, in caso di necessità, i comandi di manovra per riportare l'auto nel giusto assetto. Whatever the mode chosen for identifying the position of the vehicle, the on-board computer can issue, if necessary, the maneuvering commands to bring the car back into the right setting.

Facendo riferimento nuovamente alla Fig. 2, il raggio di curvatura della strada è invece contenuto nel codice a barre 203 (eventualmente, nelle curve e nei tratti di strada precedenti le curve medesime, il numero delle tessere presenti può essere aumentato secondo le necessità): tale parametro consente al computer di bordo 102 di operare le giuste correzioni di traiettoria e di velocità agendo sul dispositivo di manovra 103. Questa caratteristica non è soltanto indispensabile nel caso di normali curve ma trova applicazione anche in tutti quei casi in cui è obbligatorio immettersi su un determinato tratto stradale in una ben precisa direzione (rotatorie, svincoli e rampe autostradali, etc.). La presenza dei codici a barre sui guard rail 201 di entrambi i lati della carreggiata, costituisce non solo un ulteriore strumento di verifica nel calcolo della posizione del veicolo, ma il riferimento di riserva da adottare nel caso in cui il lato destro (o comunque quello del senso di marcia) sia impraticabile per qualsiasi motivo (lavori sulla strada, codici a barre deteriorati o coperti, presenza di altri veicoli che si stanno sorpassando, etc...). Referring again to Fig. 2, the radius of curvature of the road is instead contained in the bar code 203 (possibly, in the curves and sections of road preceding the curves themselves, the number of tiles present can be increased as needed): this parameter allows the on-board computer 102 to make the correct trajectory and speed corrections by acting on the maneuvering device 103. This feature is not only indispensable in the case of normal curves but also finds application in all those cases in which it is mandatory to enter a certain road section in a specific direction (roundabouts, junctions and motorway ramps, etc.). The presence of the barcodes on the guard rails 201 of both sides of the carriageway constitutes not only a further verification tool in the calculation of the vehicle position, but the reserve reference to be adopted in the event that the right side (or in any case the direction of travel) is impractical for any reason (work on the road, damaged or covered bar codes, presence of other vehicles that are overtaking, etc ...).

La distanza intercorrente tra i vari codici a barre non è fissa ma può essere determinata a seconda delle esigenze e del tipo di traffico e/o di strada. Ad esempio sulle strade di grande comunicazione, nei tratti più aperti e meno soggetti alla congestione, una distanza di 10 metri tra di essi comporta, ad una velocità media di 90 Km/h, almeno due letture al secondo che diventano 3 nel caso la velocità sia di 110Km/h. Nei percorsi più lenti, ad esempio nei tratti urbani o comunque più soggetti a traffico, una distanza di 5 metri tra i codici a barre, ad una velocità media di 20 Km/h, garantisce comunque almeno una lettura al secondo, più che sufficiente, viste le basse velocità, per garantire la corretta tenuta di strada del veicolo. The distance between the various bar codes is not fixed but can be determined according to the needs and the type of traffic and / or road. For example, on highways, in the more open and less subject to congestion sections, a distance of 10 meters between them results in at least two readings per second at an average speed of 90 km / h, which become 3 in the case of speed. is 110Km / h. In slower routes, for example in urban sections or in any case more subject to traffic, a distance of 5 meters between the barcodes, at an average speed of 20 Km / h, still guarantees at least one reading per second, more than sufficient, given the low speeds, to ensure the correct road holding of the vehicle.

Come detto, in questa versione l'invenzione funziona abbinata all'adaptive cruise control system, sistema di controllo ormai di serie su molti modelli di autovetture, capace di regolare la velocità del veicolo in base ad eventuali ostacoli presenti sulla strada e ad una serie di sensori afferenti al computer di bordo (i sensori di parcheggio, anch'essi già da tempo di uso comune negli autoveicoli). As mentioned, in this version the invention works combined with the adaptive cruise control system, a control system now standard on many car models, capable of adjusting the speed of the vehicle based on any obstacles on the road and a series of sensors relating to the on-board computer (parking sensors, which have also been in common use in motor vehicles for some time).

In un'altra versione, l'invenzione costituisce una alternativa alla navigazione tramite GPS. In tal caso nei codici a barre 203 potranno essere memorizzate le esatte coordinate geografiche del luogo in cui sono posizionate, che verranno quindi lette e decodificate dal computer 102. La posizione sarà immediatamente individuata su apposite mappe precaricate e visualizzate su un display in dotazione al computer 102, in analogia con quanto accade con i normali navigatori. In another version, the invention constitutes an alternative to navigation via GPS. In this case, the exact geographical coordinates of the place where they are located can be stored in the barcodes 203, which will then be read and decoded by the computer 102. The position will be immediately identified on special preloaded maps and displayed on a display supplied with the computer. 102, in analogy with what happens with normal navigators.

Il vantaggio in questo caso è la disponibilità immediata alla navigazione bypassando tutta la fase di ricerca dei satelliti e sincronizzazione oltre ad avere un riferimento continuo anche in quelle situazioni in cui la ricezione del segnale è insufficiente o addirittura impedita, ad esempio nei lunghi tragitti in galleria. The advantage in this case is the immediate availability for navigation bypassing the entire phase of satellite search and synchronization as well as having a continuous reference even in those situations in which signal reception is insufficient or even impeded, for example in long journeys in tunnels. .

In un'altra versione, l'invenzione è impiegata come strumento di guida assistita, utile per favorire il rispetto del codice della strada e indicare all’automobilista eventuali errori di guida da correggere (per es. curva affrontata a velocità troppo sostenuta). Gli ambiti applicativi in questo caso possono essere i più vari, non ultimo come strumento di tutoring per neo-patentati. Nel seguito illustreremo alcune situazioni tipiche specificando comunque che non si tratta di esempi esaustivi ma che l'impiego dell'invenzione in questo ambito si può estendere a tutti i casi in cui sia necessario il rispetto della segnaletica stradale. In Fig. 4, un'auto 100 percorre una strada 200 approssimandosi ad un incrocio dove è presente un segnale di STOP 204. Nell'ultimo tratto prima di esso, sono presenti uno o più supporti con relativi codici a barre 202a che comunicano al veicolo la presenza del segnale e forniscono informazioni al computer di bordo 102: questi rallenta progressivamente il veicolo fino a fermarlo del tutto quando arriva la lettura del codice alloggiato nel supporto 202b e posizionato in prossimità della linea di arresto. Non trattandosi in questo caso di una applicazione di guida automatica, sarà compito poi del guidatore valutare quando riprendere la marcia. In another version, the invention is used as an assisted driving tool, useful for encouraging compliance with the highway code and indicating to the motorist any driving errors to be corrected (eg a curve faced at too high a speed). The application areas in this case can be the most varied, not least as a tutoring tool for newly licensed. In the following we will illustrate some typical situations specifying in any case that these are not exhaustive examples but that the use of the invention in this context can be extended to all cases in which it is necessary to respect road signs. In Fig. 4, a car 100 travels along a road 200 approaching an intersection where there is a STOP sign 204. In the last stretch before it, there are one or more supports with relative barcodes 202a that communicate to the vehicle the presence of the signal and provide information to the on-board computer 102: this progressively slows down the vehicle until it stops completely when the reading of the code housed in the support 202b and positioned near the stop line arrives. Since this is not an automatic driving application in this case, it will then be up to the driver to decide when to resume driving.

Un altro esempio è illustrato in Fig. 5, in cui un’auto 100 percorre una strada 200 ed entra in una zona con limite di velocità indicato da un apposito segnale 204a. Tale obbligo perdura fino a che non si raggiunge un segnale di fine limitazione 204b. In tal caso, in corrispondenza dell'inizio del tratto a velocità limitata è posto un alloggiamento con codice a barre contenente l'istruzione relativa 202b: il computer di bordo 102 legge ed elabora il codice e provvede a far sì che la velocità dell'autoveicolo non superi il massimo consentito. Alla fine del tratto con limitazione sarà presente un altro codice a barre 202b contenente la cessazione del limite, in modo che l'elettronica di bordo consenta nuovamente la completa autonomia al guidatore. Another example is illustrated in Fig. 5, in which a car 100 travels along a road 200 and enters an area with a speed limit indicated by a special sign 204a. This obligation continues until an end limitation signal 204b is reached. In this case, at the beginning of the limited speed section there is a housing with a bar code containing the relative instruction 202b: the on-board computer 102 reads and processes the code and ensures that the speed of the motor vehicle does not exceed the maximum allowed. At the end of the stretch with limitation there will be another barcode 202b containing the termination of the limit, so that the on-board electronics once again allow the driver complete autonomy.

Altri esempi possono essere l'accensione automatica delle luci in galleria o nei tratti stradali in cui sono obbligatorie anche di giorno e tutti gli altri casi che non si riportano ma che derivano da una semplice estensione del suddetto metodo. Other examples can be the automatic switching on of the lights in the tunnel or in the road sections where they are mandatory even during the day and all the other cases that are not reported but that derive from a simple extension of the aforementioned method.

Tutte queste versioni sono compatibili sia con tessere “passive”, il cui aggiornamento deve essere fatto manualmente dal personale addetto e che come tali trovano applicazione in quelle situazioni in cui le informazioni hanno un tempo di vita sufficientemente lungo (è il tipico caso della segnaletica stradale, che solitamente resta immutata per lunghi periodi di tempo, dell’uso come gps, ma anche per informazioni di servizio quali la presenza, nelle vicinanze, di stazioni, aeroporti o altri punti di interesse), sia con tessere elettroniche aggiornabili da remoto più adatte per strade con maggior traffico e che richiedono quindi un monitoraggio costante, come le tratte autostradali. All these versions are compatible with both "passive" cards, the updating of which must be done manually by the staff and which as such find application in those situations in which the information has a sufficiently long life time (this is the typical case of road signs , which usually remains unchanged for long periods of time, of use as a GPS, but also for service information such as the presence, in the vicinity, of stations, airports or other points of interest), and with more suitable remotely upgradeable electronic cards for roads with greater traffic and therefore requiring constant monitoring, such as motorway sections.

Claims (1)

Rivendicazioni 1) Un sistema per il trasferimento automatico di dati e informazioni al computer di bordo di un veicolo in movimento. Il sistema comprende: a) tessere di dimensioni predefinite sulle quali sono codificate le informazioni utili tramite un codice a barre. Le tessere sono posizionate in appositi alloggiamenti fissati, a intervalli predeterminati, sul guardrail del lato destro o di entrambi i lati della strada. Le informazioni codificate riguardano le caratteristiche permanenti del tratto di strada percorso (per es. curvatura, segnaletica, coordinate geografiche, ecc.). Nei tratti di strada tortuosi le tessere saranno più fitte (es. a qualche metro di distanza) mentre nei rettilinei potranno essere più rade (qualche decina di metri); b) un primo lettore laser installato sul lato destro del veicolo per leggere i codici sul guardrail di destra; c) un secondo lettore laser installato sul lato sinistro del veicolo per leggere i codici a barre posizionati sul guard-rail di sinistra; 2) un sistema per la determinazione del posizionamento del veicolo nella direzione perpendicolare al senso di marcia (distanza da bordo-strada). Tale sistema prevede l’impiego di retro-riflettori che riflettono il raggio laser emesso e successivamente rilevato dai dispositivi definiti ai punti 1.b e 1.c. I retro-riflettori sono posizionati sul guard-rail del lato destro della strada ed eventualmente anche su quello del lato sinistro e sono montati con un angolo predefinito e noto rispetto al senso di marcia per permettere le opportune triangolazione necessarie a definire la distanza del veicolo dal retro-riflettore (posizionato sul guard-rail). 3) Un sistema per il trasferimento automatico di dati e informazioni al computer di bordo di un veicolo in movimento. Il sistema comprende: a) Un display elettronico di dimensioni predefinite sulle quali sono codificate le informazioni utili tramite un codice a barre. I display sono posizionati in appositi alloggiamenti fissati, a intervalli predeterminati (es. qualche km), sul guard-rail del lato destro o di entrambi i lati della strada e sono programmabili a distanza tramite un opportuno sistema di comunicazione (via cavo o wireless). Le informazioni codificate riguardano le caratteristiche e le informazioni variabili del tratto di strada percorso (per es. incidenti, code, lavori in corso, condizioni metereologiche pericolose, ma anche punti di interesse quali stazioni di servizio, aeroporti, stazioni, hotel, etc.); b) un primo lettore laser installato sul lato destro del veicolo per leggere i codici a barre dei display posizionati sul guardrail di destra; c) un secondo lettore laser installato sul lato sinistro del veicolo per leggere i codici a barre dei display posizionati sul guard-rail di sinistra; 4) Un sistema a controllo automatico per la guida di veicoli a motore su strada, dove la guida degli autoveicoli è eseguita esclusivamente da un computer di bordo. Il sistema comprende, in tutto o in parte, i seguenti elementi: a) Il sistema del punto 1) per l’acquisizione di dati stradali permanenti codificati sulle tessere posizionate sul lato destro o su entrambi i lati della strada; b) Il sistema del punto 2) per la determinazione della distanza del veicolo dal guard-rail; c) Il sistema del punto 3) per l’acquisizione di informazioni variabili codificate sui display posizionati sul lato destro o su entrambi i lati della strada; d) un meccanismo di governo (legge di controllo) che sulla base di dati di input rilevati tramite i sistemi dei 1) , 2) e 3) impartisca i comandi agli attuatori (sistema sterzante, acceleratore, sistema frenante, ecc.) per mantenere il veicolo in carreggiata; e) un processore installato sul veicolo per la gestione del sistema di controllo automatico di guida; f) un sistema di controllo della velocità come l'adaptive cruise control system; 5) Un sistema di posizionamento e navigazione che fornisce la posizione del veicolo in qualsiasi condizione meteorologica, di luce, di ricezione satellitare. Il sistema comprende, in tutto o in parte, i seguenti elementi: a. Il sistema del punto 1) per l’acquisizione di dati stradali di input codificati sulle tessere posizionate sul lato destro o su entrambi i lati della strada; b. Il sistema del punto 2) per la determinazione della distanza del veicolo dal guard-rail; c. un display che funzioni da dispositivo di output per il computer di bordo; d. un processore installato sul veicolo in grado di elaborare i dati di input rilevati e restituire la posizione corrente del veicolo su delle mappe precaricate e visualizzate sul display; 6) Un sistema per la guida assistita di veicoli a motore su strada dove il conducente del veicolo è coadiuvato nella guida e nel rispetto del codice stradale. Il sistema comprende, in tutto o in parte, i seguenti elementi: a. Il sistema del punto 1) per l’acquisizione di dati stradali permanenti codificati sulle tessere posizionate sul lato destro o su entrambi i lati della strada; b. Il sistema del punto 2) per la determinazione della distanza del veicolo dal guard-rail c. Il sistema del punto 3) per l’acquisizione di informazioni variabili codificate sui display posizionati sul lato destro o su entrambi i lati della strada; d. un processore installato sul veicolo in grado di elaborare i dati di input rilevati e trasferire, tramite le opportune interfacce uomo-macchina , le informazioni egli eventuali allarmi al conducente; e. sistemi di interfaccia uomo-macchina quali display e messaggi audio;Claims 1) A system for the automatic transfer of data and information to the on-board computer of a moving vehicle. The system includes: a) cards of predefined dimensions on which useful information is encoded by means of a barcode. The cards are placed in special slots fixed, at predetermined intervals, on the guardrail on the right side or on both sides of the road. The coded information relates to the permanent characteristics of the stretch of road traveled (e.g. curvature, signs, geographical coordinates, etc.). In the winding stretches of road the tiles will be denser (eg a few meters away) while in the straights they may be more sparse (a few tens of meters); b) a first laser reader installed on the right side of the vehicle to read the codes on the right guardrail; c) a second laser reader installed on the left side of the vehicle to read the bar codes positioned on the left guard rail; 2) a system for determining the positioning of the vehicle in the direction perpendicular to the direction of travel (distance from the edge of the road). This system involves the use of retro-reflectors that reflect the laser beam emitted and subsequently detected by the devices defined in points 1.b and 1.c. The rear reflectors are positioned on the guard-rail of the right side of the road and possibly also on that of the left side and are mounted at a predefined and known angle with respect to the direction of travel to allow the appropriate triangulation necessary to define the distance of the vehicle from the rear reflector (positioned on the guard-rail). 3) A system for the automatic transfer of data and information to the on-board computer of a moving vehicle. The system includes: a) An electronic display of predefined dimensions on which useful information is encoded by means of a barcode. The displays are positioned in special fixed housings, at predetermined intervals (e.g. a few km), on the guard-rail on the right side or on both sides of the road and are remotely programmable via an appropriate communication system (via cable or wireless) . The coded information concerns the characteristics and variable information of the stretch of road traveled (e.g. accidents, queues, work in progress, dangerous weather conditions, but also points of interest such as petrol stations, airports, stations, hotels, etc.) ; b) a first laser reader installed on the right side of the vehicle to read the bar codes of the displays positioned on the right guardrail; c) a second laser reader installed on the left side of the vehicle to read the bar codes of the displays positioned on the left guard rail; 4) An automatic control system for driving motor vehicles on the road, where the driving of motor vehicles is performed exclusively by an on-board computer. The system includes, in whole or in part, the following elements: a) The system of point 1) for the acquisition of permanent road data encoded on the cards positioned on the right side or on both sides of the road; b) The system of point 2) for determining the distance of the vehicle from the guard-rail; c) The system of point 3) for the acquisition of coded variable information on the displays positioned on the right side or on both sides of the road; d) a steering mechanism (control law) which on the basis of input data detected by the systems of 1), 2) and 3) issues commands to the actuators (steering system, accelerator, braking system, etc.) to maintain the vehicle on the road; e) a processor installed on the vehicle for the management of the automatic driving control system; f) a speed control system such as the adaptive cruise control system; 5) A positioning and navigation system that provides the position of the vehicle in any weather, light, satellite reception conditions. The system includes, in whole or in part, the following elements: to. The system of point 1) for the acquisition of encoded input road data on the cards positioned on the right side or on both sides of the road; b. The system of point 2) for determining the distance of the vehicle from the guard-rail; c. a display that functions as an output device for the on-board computer; d. a processor installed on the vehicle capable of processing the input data detected and returning the current position of the vehicle on preloaded maps shown on the display; 6) A system for the assisted driving of motor vehicles on the road where the driver of the vehicle is assisted in driving and in compliance with the highway code. The system includes, in whole or in part, the following elements: to. The system of point 1) for the acquisition of permanent road data encoded on the cards positioned on the right side or on both sides of the road; b. The system of point 2) for determining the distance of the vehicle from the guard-rail c. The system of point 3) for the acquisition of coded variable information on the displays positioned on the right side or on both sides of the road; d. a processor installed on the vehicle capable of processing the input data detected and transferring information and any alarms to the driver through the appropriate man-machine interfaces; And. man-machine interface systems such as displays and audio messages;
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2244581A (en) * 1990-06-02 1991-12-04 Solvit Scient Engineers Limite System to read barcode signs from or on a moving vehicle
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