ITCS20130016A1 - Metodo e sistema per il monitoraggio degli stili di guida degli utenti veicolari stradali - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE DAL TITOLO:

Metodo e sistema per il monitoraggio degli stili di guida degli utenti veicolari stradali.

DESCRIZIONE GENERALE DEL CAMPO DI INTERVENTO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema in grado di rilevare in modo automatico e continuo lo stile di guida tenuto dai guidatori lungo un tracciato stradale, mediante l'utilizzo combinato di misure di accelerazione (secondo l'asse longitudinale e trasversale alla direzione di marcia) e di velocità. I parametri cinematici vengono ricavati e georeferenziati tramite un sistema di localizzazione satellitare.

Sul mercato risultano già presenti alcune applicazioni per dispositivi mobile che consentono di monitorare lo stile di guida mediante il confronto fra i valori massimi di accelerazione/decelerazione con soglie prefissate. Inoltre, esistono alcuni dispositivi per il rilievo automatico di potenziali eventi incidentali basati sul superamento di soglie limite del modulo di accelerazione (o di valore di accelerazione longitudinale). Tali dispositivi, inoltre, consentono di inviare ad una centrale operativa un messaggio di SOS (Allie, Allianz Telematics S.p.A). Un sistema basato sulla valutazione di un indice di rischio associato allo stile di guida di un driver, inoltre, è stato brevettato come European Patent EP2487659B1 "A System for characterizing thè driving style of vehicle drivers".

L'invenzione qui di seguito descritta, invece, consente di stimare i parametri cinematici (velocità e accelerazioni longitudinale e trasversale) mediante il sistema di localizzazione satellitare [10]; solo nel caso in cui il segnale di localizzazione risulti debole o del tutto assente, l'architettura del sistema in oggetto garantisce l'intervento dell'accelerometro [7] al fine di misurare l'accelerazione e calcolare la velocità. Il sensore di rilievo delle accelerazioni è riorientato nello spazio XYZ in maniera tale che il sistema di riferimento dell'accelerometro coincida con quello del veicolo; la procedura di riorientamento viene effettuata mediante il giroscopio [6] e/o l'accelerometro [7] e/o il sistema di localizzazione satellitare [10].

I parametri cinematici così monitorati vengono utilizzati per classificare lo stile di guida dei guidatori mediante l'implementazione di una metodologia basata sull'individuazione di una o più aree di sicurezza, "safety area", all'interno di un diagramma accelerazione longitudinale -accelerazione trasversale (ax-ay o G-G diagram). L'area di riferimento è stata desunta a valle di considerazioni in merito a due fattori che risultano essere rilevanti nel determinare la sicurezza di marcia degli utenti: i) l'esperienza del driver (fattore "uomo"); ii) le caratteristiche dell'infrastruttura su cui il veicolo si muove, con particolare riferimento alla qualità ed alle condizioni della pavimentazione stradale (aderenza superficiale, fattore "strada"). La metodologia di valutazione dello stile di guida prevede la sovrapposizione, nel piano ax-ay, del diagramma dell'area di esperienza del guidatore e del limite di aderenza in diverse condizioni di superficie stradale (asciutta, bagnata, ghiacciata, ecc) al fine di definire una o più "safety area". Un esempio è mostrato in Tavola1. In particolare, con i=1 si indica il limite di aderenza in condizioni di superficie asciutta, i=2 il limite di aderenza per pavimentazione bagnata, i=3 i limiti di un esempio di safety area individuata, i=4 gli estremi dell'area di esperienza del driver, i=5 il limite di aderenza per superficie ghiacciata. Inoltre, con La si indica il limite in accelerazione, con Ld quello in decelerazione, con Ldx ed Lsx quelli in accelerazione laterale in caso di curva destrorsa e sinistrorsa rispettivamente.

II dato accelerometrico viene letto ad intervalli corrispondenti alla frequenza di campionamento del sistema di localizzazione, memorizzato su una memoria volatile (componente del microcontrollore [4]), inviato ed archiviato al server centrale per la successiva post-elaborazione [12]. In aggiunta, o in alternativa, è prevista un'archiviazione su disco rigido-memoria interna permanente [5], In fase di post-elaborazione il sistema consente di calcolare la percentuale di punti esterni alla "safety area" in un intervallo spaziale e/o temporale prefissato (ad esempio 1 Km o 1 minuto). La percentuale viene confrontata con valori di soglia di riferimento e viene classificato lo stile di guida in: utente sicuro, poco prudente, aggressivo, ecc, in funzione del superamento di tali soglie.

Il monitoraggio delle velocità, invece, avviene in punti prefissati della rete stradale, ossia in nodi virtuali distribuiti lungo la rete e georeferenziati, paragonabili a veri e propri dispositivi di rilevamento delle velocità veicolari. Il dato velocità viene letto, trasferito al server ed archiviato; i passaggi di n utenti sul generico punto di rilievo consentono di popolare il sistema e di poter elaborare statistiche, continuamente aggiornabili, in merito alla velocità media ed alla velocità operativa (v85, 85° percentile) sul nodo. L'architettura del sistema, inoltre, è tale da garantire un continuo confronto fra la velocità tenuta dal singolo utente ed il dato statistico di riferimento acquisito dagli n passaggi precedenti; in tal modo, il sistema consente di rilevare il numero di volte in cui l'utente supera la velocità media e quella operativa stabilite dagli altri guidatori, in corrispondenza del generico nodo virtuale i, e di valutare l'entità della variazione (calcolo dello scarto quadratico medio).

Il sistema può essere utilizzato in "modalità standard" con le seguenti funzionalità: dopo una prima memorizzazione su una memoria volatile (componente del micro-controllore [4]), i dati vengono archiviati in un server centrale [12] e/o in un disco rigido-memoria interna permanente [5]. Le relative statistiche da fornire all'utente sono visualizzabili in remoto su pc o mobile devices [14], mediante moduli di comunicazione (Ethernet, ADSL, connessione dati, ecc.) [13]. Nell'utilizzo in "modalità estesa", l'architettura prevede un collegamento con un sistema video (display) [8] ed un sistema audio [9], entrambi opzionali, mediante interfaccia sonora e di visualizzazione [4], attraverso i quali fornire suggerimenti e/o indicazioni agli utenti in tempo reale durante il viaggio. Tali informazioni vengono trasmesse in real-time dal server centrale [12] alla CPU (interna al micro-controllore [4]), mediante le reti radiomobili [11] (UMTS, GSM, ecc.). Il micro-controllore [4] elabora tutti i dati e svolge operazioni logico-matematiche, mediante un'unità di elaborazione elementare (CPU), comunica con il sistema video [8] ed audio [9] (opzionalmente), accede ad una memoria interna permanente [5], legge i dati forniti dal sistema di localizzazione satellitare [10], dal sensore accelerometro [7] e dal giroscopio [6],

Tutta la componentistica elettronica viene alimentata attraverso un accumulatore di carica elettrica [3] che, a sua volta, riceve dalla batteria del veicolo [1] la tensione elettrica, adeguata in uscita al voltaggio dell'accumulatore [3] mediante un trasformatore [2],

La connessione con un server centrale [12], infine, consente la creazione di un database di informazioni che si espande e si popola ogniqualvolta il dispositivo viene utilizzato dagli utenti della strada e le informazioni cinematiche da esso registrate inoltrate al server.

Il sistema, dunque, rappresenta un valido supporto al miglioramento della sicurezza attiva degli utenti veicolari poiché fornisce, in dinamico, informazioni attraverso le quali il guidatore è in grado di correggere il proprio stile di guida. Inoltre, nell'intento di incentivare un utilizzo più sicuro dei veicoli, il dispositivo in oggetto potrebbe essere utilizzato dalle compagnie assicurative per stabilire tariffe di assicurazione basate su un fattore di rischio individuale, commisurato a quello degli altri utenti veicolari che si muovono sulla medesima infrastruttura.

VANTAGGI

Il vantaggio derivante dall'utilizzo di tale sistema riguarda principalmente la possibilità di valutare lo stile di guida dei guidatori in maniera automatica e, in modalità "estesa", di fornire agli utenti possibili indicazioni/raccomandazioni per l'adeguamento del proprio stile di guida alle reali condizioni del tracciato. L'impiego del sistema di localizzazione satellitare ed, eventualmente, dell'accelerometro consente di avere un monitoraggio continuo dei parametri cinematici (velocità ed accelerazioni), anche laddove vi siano particolari condizioni di assenza o scarsa qualità del segnale di localizzazione. La componentistica del sistema, inoltre, permette di geolocalizzare i dati cinematici acquisiti. L'identificazione di una o più "safety area" di controllo consente di effettuare una valutazione dello stile di guida adottato dal singolo guidatore, e di effettuare un confronto sistematico fra gli utenti che si muovono lungo il medesimo tronco stradale. Infine, il monitoraggio del parametro velocità nei punti singolari della rete rappresenta un indubbio vantaggio del sistema in oggetto in quanto consente di effettuare una vera e propria mappatura, aggiornabile ed estensibile, del comportamento degli utenti sulla rete infrastrutturale.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema composto da un dispositivo (principale), fisso e/o asportabile, in grado di rilevare e geolocalizzare in modo continuo ed automatico i parametri cinematici del veicolo (velocità ed accelerazioni), per la valutazione dello stile di guida degli utenti veicolari, e server centrale [12] per la raccolta, la memorizzazione, l'elaborazione e lo scambio dei dati con il dispositivo principale, collegabile a PC e/o dispositivi mobile [14] mediante un modulo di comunicazione [13] (Ethernet, ADSL, connessione dati, ecc.). Il dispositivo principale comprende (Tavola 2): • sistema di alimentazione composto da un trasformatore di corrente [2] e da un accumulatore [3] per fornire corrente elettrica al dispositivo principale e a tutta la componentistica elettronica a partire da quella fornita dal veicolo [1]; • micro-controllore [4], comprendente un'unità di elaborazione, memorie ROM e RAM, porte di I/O, moduli di comunicazione, interfaccia sonora e di visualizzazione, connesso alla sensoristica [5], [6], [7], [8], [9], [10] (di seguito descritta), nonché alle reti radiomobili [11]; • dispositivo ricevitore di onde radio per la geo-referenziazione [10] (GPS o altro sistema analogo in grado di geo-localizzare il dispositivo principale) che permetta di localizzare e di ricavare i parametri cinematici del veicolo, che sia accessibile dal micro-controllore [4]; • dispositivo per la misura delle accelerazioni lineari [7] e dispositivo per la misura di quelle angolari [6] subite dal veicolo, entrambi accessibili dal processore del micro-controllore [4]; • sistema di archiviazione dati [5] (memoria interna) per la memorizzazione dei dati, accessibile dal processore; • sistema di trasmissione dati [11] (GSM, UMTS, ecc.) per la comunicazione fra il dispositivo principale ed il server centrale [12], accessibile dal micro-controllore [4]; • sistema video [8] (GPU - display), accessibile dal micro-controllore [4], per la creazione di immagini in un frame buffer destinato all'output di un display, schermo o qualsiasi altro dispositivo per la visualizzazione dei dati (sistema opzionale); • sistema audio [9], accessibile dal micro-controllore [4], che elabora il flusso dati digitali in input e li converte in un segnale da inviare in uscita ad una periferica audio (altoparlanti o cuffie audio collegate mediante Jack) per la riproduzione dei suoni (scheda audio e altoparlanti opzionali).
2. 2. Una metodologia che permette di monitorare e classificare lo stile di guida del singolo driver mediante l'identificazione di una o più "safety area", utilizzando i sistemi specificati nella rivendicazione (1) e che comprende: • la definizione di una o più "safety area" (in un diagramma accelerazione-accelerazione) a partire dal diagramma dell'area di esperienza del guidatore e da considerazioni circa l'aderenza veicolo-pavimentazione stradale della forma geometrica individuata a titolo esemplificativo in Tavola 1 o di ogni altra possibile forma desunta dalle potenziali condizioni al contorno entro cui il sistema guidatore-veicolo-pavimentazione ed ambiente stradale potranno trovarsi; • il calcolo delle percentuali di punti esterni alla/alle "safety areas" in un intervallo spaziale e/o temporale prefissato del percorso effettuato dal guidatore; • il confronto della precedente percentuale con valori di soglia di riferimento desunti dall'esemplificazione di Tavola 1 oppure con specifici valori di soglia che verranno ricavati a partire dall'analisi delle condizioni al contorno entro cui il sistema guidatore-veicolopavimentazione ed ambiente stradale potranno trovarsi; • la classificazione dello stile di guida in funzione del superamento delle suddette soglie.
3. 3. Una metodologia che, sulla base delle rivendicazioni (1) e (2) comprende i seguenti step: • acquisizione in tempo reale dei parametri cinematici del veicolo mediante strumenti dedicati [6]/[7], [10]: qualora il segnale di localizzazione [10] sia scarso o assente, le velocità e le accelerazioni vengono ricavate mediante i sensori [6] e [7]; • geo-localizzazione in tempo reale dei dati mediante sistema di localizzazione [10] (GPS o altri); • memorizzazione dei dati in tempo reale e della relativa localizzazione in [4]; • archiviazione permanente dei dati in [5] e/o [12]; • classificazione dello stile di guida del singolo driver mediante confronto con soglie di riferimento, in conformità alla rivendicazione (3); • confronto della velocità rilevata con la velocità media ed la velocità operativa memorizzate in punti prefissati della rete, ossia in nodi virtuali distribuiti lungo il tracciato; • aggiornamento e popolamento del sistema [12] ad ogni passaggio dei drivers sui nodi virtuali della rete.
4. 4. Una metodologia che secondo le rivendicazioni (2) e (3), in aggiunta o in alternativa, permette all'utente di visualizzare e/o di ricevere allarmi, anche sonori, in tempo reale connessi ad informazioni relative al percorso stradale che si sta compiendo (geolocalizzazione), attraverso lo scambio di dati con il server centrale [12].