ITTO20100454A1

ITTO20100454A1 - Procedimento per assistere un conducente a coprire un percorso, e relativo sistema di assistenza nella curva, motocicletta e prodotto informatico

Info

Publication number: ITTO20100454A1
Application number: IT000454A
Authority: IT
Inventors: Enrico Bertolazzi; Francesco Biral; Lio Mauro Da; Roberto Lot
Original assignee: Univ Padova; Uni Degli Studi Di Trento
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-11-28
Also published as: ITTO20100454T1

Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo:

?Procedimento per assistere un conducente a coprire un percorso, e relativo sistema di assistenza nella curva, motocicletta e prodotto informatico?

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell?invenzione

La presente invenzione ? relativa ad un procedimento per assistere un conducente a coprire un percorso.

La presente invenzione ? stata sviluppata in particolare per sistemi di assistenza o avvertimento nella curva da utilizzare in motociclette o altri veicoli che si inclinano.

Descrizione della tecnica relativa

I sistemi di assistenza o avvertimento nella curva sono ben noti nella tecnica. In particolare, tali sistemi di avvertimento in curva aiutano i conducenti di veicoli a coprire un percorso, quale una curva o altra geometria complessa o variabile nel percorso.

Per esempio, il documento US 2007/050127 A1 descrive tale sistema di avvertimento in curva. In modo specifico, le curve sono identificate in una banca dati di mappe e rispettive velocit? massime delle curve sono pre-calcolate e memorizzate in una banca dati per utilizzo successivo. Di conseguenza, questi dati di velocit? pre-calcolati possono essere utilizzati in tempo reale per avvisare il conducente della curva in arrivo e avvertire il conducente se si supera la velocit? massima.

Il documento US 2010/0004810 A1 descrive un'apparecchiatura di assistenza di guida di veicoli dove si tiene conto anche del tipo di pneumatico allo scopo di determinare una soglia di curvatura massima.

Il documento DE 10 2005 046 430 A1 descrive il fatto che il conducente di un veicolo pu? essere soltanto avvertito se la velocit? richiesta per passare con sicurezza una curva ? al di sotto del limite di velocit? permesso.

I documenti DE 101 25 966, DE 103 54 641, DE 198 16 133, DE 199 32 200, EP 543 543, ED 819 912, EP 1 049 051, EP 1 533 776, ED 1659 367, GB 2413 884, JP 10-214398, JP 10-003600, JP 11-327648, JP 2002-260191, JP 2004-268819, JP 2006-048409, US 2003/0065432, e WO 2008/041899 possono essere anche di interesse per la presente invenzione.

Scopo e sintesi dell?invenzione

Gli inventori hanno notato che le soluzioni sopra citate non forniscono risultati soddisfacenti per la stima della velocit? massima consentita dei motocicli o altri veicoli che si inclinano. Di fatto, lo stato di tali veicoli che si inclinano non ? determinato soltanto dalla velocit? attuale, ma anche da altre variabili quali l'imbardata e il rollio, ed ? importante come la manovra si evolve dallo stato attuale del veicolo a uno stato sicuro nella curva.

Scopo dell'invenzione ? prevedere una soluzione che pu? essere anche utilizzata per aiutare un conducente di un veicolo che si inclina a coprire percorsi.

Tenendo presente l'ottenimento dello scopo sopra citato, l'oggetto dell'invenzione ? un procedimento per assistere un conducente di un veicolo che si inclina a coprire un percorso del tipo specificato nella rivendicazione 1 allegata. L'invenzione ? relativa inoltre a un corrispondente sistema di assistenza nella curva, ad una motocicletta, cos? come ad un prodotto informatico che pu? essere caricato nella memoria di almeno un processore e comprende porzioni di codice software che possono implementare le fasi del procedimento quando il prodotto ? eseguito su almeno un processore. Come qui utilizzato, si comprende che il riferimento a tale prodotto informatico ? equivalente al riferimento a mezzi leggibili da computer contenenti istruzioni per il controllo del sistema di elaborazione per coordinare l'implementazione del procedimento secondo l'invenzione. Il riferimento ad "almeno un processore" si intende evidentemente evidenziare la possibilit? per la presente invenzione di essere implementata in maniera modulare e/o distribuita.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione formano l'oggetto delle rivendicazioni dipendenti allegate.

Le rivendicazioni formano una parte integrale dell'insegnamento tecnico fornito in questo contesto in relazione all'invenzione.

Come citato in precedenza, questa descrizione ? relativa a soluzioni, che possono assistere un conducente di veicoli che si inclinano a coprire un percorso.

In varie forme di attuazione, la posizione del veicolo ? identificata da un dispositivo di localizzazione, quale un sistema di posizionamento globale (GPS) o altro dispositivo di localizzazione basato su satellite. La posizione del veicolo pu? essere quindi utilizzata per ottenere da una banca dati di mappe la geometria della strada davanti.

In una forma di attuazione, una manovra appropriata ? calcolata in funzione dello stato attuale del veicolo, come ad esempio la velocit? e/o l'imbardata del veicolo. Per esempio, in una forma di attuazione, si utilizzano tecniche di controllo ottimali non lineari a questo scopo.

Il conducente pu? essere quindi avvertito in anticipo se tenta di coprire in modo non appropriato la curva davanti. I sistemi possono anche controllare direttamente il veicolo allo scopo di coprire con sicurezza il percorso davanti nel caso in cui il conducente non reagisca in modo appropriato, cio? il conducente non controlli il veicolo come indicato dalla manovra di previsione.

Di conseguenza, la soluzione qui descritta pu? supportare un conducente a coprire in modo positivo e corretto una curva presente nella strada davanti al veicolo.

Si potr? apprezzare che la soluzione descritta in questo contesto pu? essere implementata in hardware, software, firmware, o qualsiasi loro combinazione come sistema che ? ubicato interamente sul veicolo o parzialmente sul veicolo e parzialmente in modo remoto.

Si potr? inoltre apprezzare che una variet? di informazioni o dati possono essere ricevuti dal sistema da sorgenti remote, e che tali informazioni o dati possono comprendere, per esempio, segnali GPS da satelliti orbitanti, informazioni atmosferiche da un servizio atmosferico pubblico o privato, e informazioni stradali da un servizio di monitoraggio stradale pubblico o privato.

In una forma di attuazione, si possono coprire anche altre manovre. Per esempio, si possono rilevare ostacoli in movimento e/o statici nella strada tramite sensori aggiuntivi/opzionali e si pu? determinare una rispettiva manovra di previsione.

Breve descrizione delle rappresentazioni annesse L'invenzione sar? descritta con riferimento ai disegni allegati, che sono previsti puramente come esempio non limitativo e in cui:

- la Figura 1 illustra un diagramma a blocchi di una forma di attuazione di un sistema di avvertimento di curva;

- la Figura 2 rappresenta sistemi di riferimento di un modello di veicolo che si inclina;

- la Figura 3 rappresenta il sistema di riferimento di un modello di strada;

- le Figure 4 e 5 illustrano diagrammi delle curve di capacit? del conducente;

- le Figure da 6 a 9 illustrano varie forme di attuazione del sistema di avvertimento di curva;

- la Figura 10 ? un diagramma di flusso di un procedimento per assistere un conducente di un veicolo che si inclina che pu? essere realizzato nel sistema di avvertimento di curva di Figura 1; e

- le Figure 11a e 11b illustrano una forma di attuazione di un modello di controllo ottimale.

Descrizione particolareggiata di forme di attuazione Nella descrizione che segue, si forniscono numerosi dettagli specifici per fornire una comprensione approfondita delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere messe in pratica senza uno o pi? dei dettagli specifici, o con altri procedimenti, componenti, materiali, ecc. In altri esempi, strutture, materiali o operazioni ben noti non sono illustrati o descritti in dettaglio per evitare di oscurare aspetti delle forme di attuazione.

Il riferimento per tutto questo documento a "una forma di attuazione" significa che una particolare caratteristica, struttura o propriet? descritta in relazione alla forma di attuazione ? inclusa in almeno una forma di attuazione. Cos?, le apparizioni delle frasi "in una forma di attuazione" in vari luoghi in tutto questo documento non si riferiscono tutte necessariamente alla stessa forma di attuazione. Inoltre, le particolari propriet?, strutture o caratteristiche possono essere combinate in qualsiasi maniera adatta in una o pi? forme di attuazione.

I titoli qui previsti sono soltanto per convenienza e non interpretano il campo o il significato delle forme di attuazione.

Come citato in precedenza, questa descrizione ? relativa a soluzioni, che possono assistere un conducente di un veicolo che si inclina a coprire un percorso, in particolare una curva o altre geometrie e variabili nel percorso.

La Figura 1 illustra l'architettura generale della soluzione qui descritta.

Nella forma di attuazione considerata, il blocco 200 calcola una manovra di previsione in funzione dello stato attuale del veicolo e della geometria della strada. Per esempio, il blocco 200 pu? essere realizzato con un?unit? di elaborazione, quale un microprocessore o qualsiasi altra circuiteria di elaborazione digitale o analogica. In modo specifico, in una forma di attuazione, si utilizza un microprocessore per scopi generali e il funzionamento del microprocessore ? controllato tramite un programma software.

Per esempio nella forma di attuazione considerata, lo stato del veicolo pu? essere determinato o stimato in funzione di un insieme di osservazioni dello stato del veicolo, come ad esempio la velocit?, le accelerazioni e/o l'imbardata del veicolo. Per esempio, tali dati possono essere forniti da un insieme di sensori 104.

In generale, i dati minimi richiesti per il blocco 200 sono la velocit? longitudinale o un valore indicativo di questa. In ogni caso, l'affidabilit? della stima della manovra di previsione pu? essere migliorata considerando anche altri parametri, quali l'accelerazione longitudinale del veicolo, il tasso di rollio e/o imbardata e/o gli angoli di marcia avanti.

Nella forma di attuazione considerata, la geometria della strada, in particolare la curvatura del percorso davanti, ? determinata rilevando la posizione geografica del veicolo attraverso un dispositivo di localizzazione 100 quale un ricevitore GPS.

La posizione del veicolo pu? essere quindi utilizzata per raccogliere i dati di geometria della strada rilevanti e altri attributi da una banca dati di mappe 102, che pu? essere prevista localmente o remota. Per esempio, si pu? accedere a tale banca dati remota attraverso una connessione internet convenzionale che ? stabilita ad esempio attraverso qualsiasi dispositivo di comunicazione mobile.

Ad esempio, in una forma di attuazione, la geometria della strada in arrivo ? descritta tramite una sequenza ordinata continua di curve connesse con formatura e ampiezza fisse o variabili e attributi associati.

Inoltre, tale sequenza di curve connesse pu? essere determinata dalla conversione della rappresentazione da punto a punto discreta del percorso (comune per una banca dati di mappe) o da altri dispositivi disponibili che producono informazioni stradali equivalenti.

Gli esperti del ramo apprezzeranno che tali banche dati di mappe sono ben note nella tecnica, come evidenziato ad esempio dal documento WO 99/34346 o dal documento EP 1 857 780, che descrive anche che tale banca dati di mappe pu? includere direttamente dati di curvatura.

Gli esperti del ramo apprezzeranno che si possono utilizzare anche altre soluzioni per determinare i dati di geometria stradale davanti alla motocicletta. Per esempio, si possono anche utilizzare una videocamera e un?elaborazione di immagini adatta.

Nella forma di attuazione considerata, questi dati sono quindi utilizzati per calcolare una manovra di previsione. Per esempio, in una forma di attuazione, la manovra di previsione ? calcolata prevedendo le configurazioni di velocit? e rollio del veicolo, il percorso sulla corsia cos? come i comandi del conducente richiesti per seguire tale manovra di previsione per una data distanza di previsione.

Per esempio, in varie forme di attuazione, la manovra di previsione ? calcolata tramite un approccio di ottimizzazione dinamico, che comprende:

- un modello matematico appropriato delle dinamiche del veicolo che si inclina;

- lo stato dinamico attuale del veicolo che si inclina; e

- la curvatura del percorso davanti e gli attributi. In una forma di attuazione, il blocco 200 tiene inoltre conto di una configurazione delle accelerazioni volute del conducente e/o di altre variabili che descrivono la volont? del conducente.

Nella forma di attuazione considerata, la manovra di previsione ? utilizzata per determinare un indice sintetico, quale un livello di avvertimento, che descrive l'appropriatezza del comportamento attuale del conducente. Per esempio, in una forma di attuazione, questo livello di avvertimento ? determinato in funzione della velocit? di previsione, della decelerazione longitudinale di previsione e/o dello strappo (jerk) longitudinale di previsione.

Nella forma di attuazione considerata, il livello di avvertimento ? fornito ad un dispositivo di avvertimento 300, quale un visualizzatore o un altoparlante, allo scopo di allertare il conducente.

Il blocco 200 pu? anche generare un segnale di decelerazione, allo scopo di controllare direttamente la velocit? del veicolo attraverso un dispositivo di controllo 302.

Nella forma di attuazione considerata, si possono anche coprire altre manovre. Per esempio, ostacoli in movimento e/o statici nel percorso possono essere rilevati tramite sensori 106 aggiuntivi e si pu? determinare una rispettiva manovra di previsione.

Qui di seguito sar? descritta una possibile forma di attuazione del blocco 200, che ? in grado di calcolare la manovra di previsione in tempo reale.

In generale, il calcolo delle manovre di previsione per veicoli che si inclinano secondo un modello matematico di veicolo che si inclina appropriato ? del tutto diverso dalle manovre di previsione per veicoli che non si inclinano (ad esempio auto, autocarri, autobus e altro). Di fatto, gli inventori hanno notato che la stima di una manovra di previsione ? assai semplice per la non inclinazione, poich? la velocit? massima consentita ? determinata principalmente dalla curvatura delle curve.

Al contrario, per veicoli che si inclinano, quali le motociclette, deve essere preso in considerazione un insieme di ulteriori parametri, quali l'angolo e/o il tasso di imbardata e rollio. In generale, i modelli di veicoli che si inclinano sono piuttosto complessi e di conseguenza il calcolo della manovra di previsione ottimale per sicurezza sarebbe piuttosto lungo.

Di conseguenza, in una forma di attuazione, lo stato del veicolo ? stimato basandosi su un modello semplificato che permette di calcolare lo stato del veicolo in tempo reale anche con sistemi di elaborazione a basso costo.

Tuttavia, gli esperti del ramo apprezzeranno che si possono utilizzare anche altri modelli di veicoli che si inclinano senza discostarsi dal campo di protezione della presente invenzione. Di fatto, lo sviluppo di sistemi di elaborazione pu? rapidi pu? anche permettere la stima delle manovre di previsione con modelli pi? complessi, nella misura in cui questi modelli descrivono in maniera sufficiente il comportamento dinamico del veicolo che si inclina.

In generale, un modello di veicolo che si inclina adatto dovrebbe tenero conto del rapporto tra gli ingressi del conducente, quali accelerazioni, decelerazioni e sterzatura, e il movimento grossolano risultante della motocicletta. Preferibilmente, il modello dovrebbe comprendere dinamiche di angoli di rollio non lineari e descrivere la posizione e l'assetto con coordinate curvilinee.

Nella forma di attuazione considerata, il calcolo dello stato del veicolo si basa su un modello semplificato che considera una motocicletta come corpo rigido controllato in termini di velocit? e tasso di imbardata e che ? libero di rotolare. Sostanzialmente, la motocicletta ? modellata come ruota rotolante con dimensione e inerzia appropriate. Anche se questo modello ? piuttosto semplice, esso permette di modellare gli effetti giroscopici principali e le caratteristiche di forma di pneumatico delle dinamiche delle motociclette.

Nella forma di attuazione considerata, il modello stato-spazio della ruota rotolante ? il seguente:

(1)

dove:

- h ? il centro di altezza di massa dell'intera disposizione di veicolo e conducente;

- m ? la massa di veicolo e conducente;

- ? x ? il raggio di inerzia rollio dell'intera disposizione di veicolo e conducente;

- g ? l'accelerazione di gravit?;

- R ? il raggio di rotolamento, ad esempio la media del raggio di rotolamento delle ruote anteriore e posteriore;

- r ? la sezione trasversale del pneumatico, ad esempio la media della sezione trasversale del pneumatico della ruota anteriore e posteriore;

- IW ? l?inerzia di rotazione vorticosa della ruota; - u x ? la velocit? longitudinale;

- ? ? ? il tasso di imbardata;

- ? ? l'angolo di rollio; e

- ? ? ? il tasso di rollio.

In una forma di attuazione il raggio di inerzia di rollio ? x ? predeterminato per l'intera disposizione di veicolo e conducente. Per esempio, un valore specifico di ? x pu? essere predeterminato per ogni modello o tipo di motocicletta.

La Figura 2 illustra questo rispetto ad una ruota, in cui sono stati indicati i parametri principali.

In una forma di attuazione, gli ingressi di modello sono rappresentati dalla velocit? longitudinale u x e dal tasso di imbardata ? ?. Per esempio, la velocit? longitudinale u x e il tasso di imbardata ? ? possono essere determinati direttamente (cio? misurati) o indirettamente (cio? stimati in funzione di un parametro che ? semplicemente indicativo per il rispettivo valore).

Nella forma di attuazione considerata, le variabili di stato sono rappresentate dall'angolo di rollio ? e dal tasso di rollio ? ?.

In una forma di attuazione, il modello ? migliorato tenendo in considerazione anche le attitudini di controllo umane. Gli esperti del ramo apprezzeranno che ? generalmente noto che le attitudini di controllo umane possano essere valutate meglio in termini di strappi (jerk), come evidenziato ad esempio da:

? F. Biral, M. Da Lio, E. Bertolazzi, "Combining safety margins and user previews into a driving criterion for optimal control-based computation of preview maneuvers for an ADAS of the next generation," in Proc. Intelligent Vehicles Symposium, 2005. IEEE, Las Vegas, 2005, pp. 36-41. DOI: 10.1109/IVS.2005.1505074;

? E. Bertolazzi, F. Biral, M. Da Lio A. Saroldi, F. Tango, "Supporting Drivers in Keeping Safe Speed and Safe Distance: the SASPENCE Subproject within the European Framework 6 Integrating Project PReVENT", in IEEE Trans. On Intelligent Transportation Systems, da pubblicare;

? Yamakado, Makoto, Abe Masato, "Examination of voluntary driving operational timing by using information obtained with the developed jerk sensor", FISITA06 World Automotive Conference, F2006V137, Yokohama, 2006; e

- Toshihiro Hiraoka, Taketoshi Kunimatsu, Osamu Nishihara, Hiromitsu Kumamoto, "Modeling of driver following behavior based on minimum-jerk theory", Paper 3416, 12th World Congress on ITS, 6-10 novembre 2005, San Francisco.

Di conseguenza in una forma di attuazione, il modello non tiene conto soltanto delle velocit?, ma anche delle strappi j (cio? la derivata temporale dell'accelerazione). Per esempio, in una forma attuazione, si possono introdurre quattro variabili e equazioni di stato aggiuntive come segue:

(2)

dove a ? ? l'accelerazione di imbardata, j ? ? lo strappo di imbardata, a x ? l'accelerazione longitudinale, e j x ? lo strappo longitudinale. Inoltre, in questo caso, ? anche possibile sostituire i suddetti ingressi di modello (cio? la velocit? longitudinale u x e il tasso di imbardata ? ?) con lo strappo longitudinale j x e lo strappo di imbardata j ?.

Nella forma di attuazione considerata, il modello di veicolo ? utilizzato insieme ad un modello di scenario stradale per determinare la manovra di previsione.

Per esempio, la Figura 3 illustra una possibile forma di attuazione in cui la geometria stradale ? definita tramite un approccio di coordinate curvilinee.

In modo specifico, nella forma di attuazione considerata, la mezzeria 400 di una strada 40 ? definita assegnando ad una lunghezza di strada s una rispettiva curvatura di strada ?, cio? la curvatura di strada ?( s ) ? la funzione della lunghezza s . Gli esperti del ramo apprezzeranno che si possono utilizzare anche altre definizioni, nella misura in cui esse forniscono una definizione chiara della curvatura stradale ?.

La Figura 3 illustra anche che la posizione e l'orientamento del veicolo, ad esempio una motocicletta MC possono essere definite utilizzando la sua posizione s lungo il percorso, la distanza sn dal centro della strada 400 e il suo orientamento ? rispetto alla direzione della strada.

Nella forma di attuazione considerata, l'orientamento ? ? misurato rispetto alla direzione della strada. Al contrario, l'imbardata ? ? misurata rispetto a un sistema di riferimento fisso, ad esempio l'asse x, che pu? sempre puntare alla direzione nord.

La Figura 3 illustra anche che la motocicletta MC pu? seguire, a seconda del suo stato dinamico attuale e dei comandi futuri, vari percorsi 402 e 404 che possono ancora essere sicuri.

In una forma di attuazione, si utilizza il seguente modello di stato-spazio:

(3)

dove n ? la distanza sn dal centro della strada come illustrato in Figura 3.

Di conseguenza, nella forma di attuazione considerata, il modello stato-spazio globale del sistema completo ? composto dall'equazione (1), (2) e (3) per un totale di nove variabili di stato:

Inoltre, il modello di stato-spazio ha semplicemente due ingressi, che possono essere ad esempio:

Tuttavia, per convenienza pratica, ? anche possibile omettere la seconda e la quarta equazione dell'equazione (2) e ridurre la dimensionalit? del sistema a un totale di sette variabili di stato:

e i due ingressi possono diventare:

cio? non si considerano gli strappi.

Come citato in precedenza, in una forma di attuazione viene anche considerata la volont? del conducente. La volont? del conducente ? intesa/definita come insiemi di comandi del conducente che producono una configurazione di accelerazioni, velocit?, angolo di inclinazione, ecc. (in generale le variabili di stato) che il conducente giudica comode. I risultati sperimentali pubblicati in Biral F., Bortoluzzi D., Coassalter V., Da Lio M. "Experimental Study of Motorcycle Transfer Functions for Evaluating Handling". VEHICLE SYSTEM DYNAMIC, 2002, ISSN: 0042-3114 hanno dimostrato che queste configurazioni di variabili di stato di comodit? possono variare da conducente a conducente.

Per esempio, le Figure 4a e 4b illustrano le accelerazioni longitudinale (Ax) e laterale (Ay) di due diversi conducenti.

In modo specifico, la Figura 4a illustra le accelerazioni di un conducente con esperienza e la Figura 4b di un conducente con meno esperienza.

In generale, la configurazione delle accelerazioni volute del conducente pu? essere racchiusa all'interno di un inviluppo di un tipo di forma a rombo per condizioni limite o di forma rotonda per una marcia uniforme, che pu? essere parametrizzata per esser adattata allo stile del conducente. Per esempio, il documento Biral F., Lot R, "An interpretative model of g-g diagrams of racing motorcycle" in: Proceedings of the 3ef ICMEM International Conference on Mechanical Engineering and Mechanics. Pechino, Repubblica Popolare Cinese, 21-23 ottobre, vol. 2, 2009 fornisce una descrizione pi? approfondita di tali inviluppi di capacit?.

Tuttavia, la Figura 4a indica chiaramente che un conducente con esperienza pu? controllare accelerazioni molto maggiori.

Analogamente, si possono definire anche limiti sullo strappo longitudinale (tasso di variazione del comando del conducente) o in modo equivalente sulle accelerazioni longitudinali e di rotazione allo scopo di definire meglio le attitudini del conducente.

La Figura 5 illustra il fatto che le configurazioni che definiscono la volont? del conducente sono sempre un sottoinsieme della configurazione sicura, poich? rimangono sempre all'interno dei vincoli fisici della macchina e dell'ambiente. In ogni caso si possono permettere certi margini di tolleranza a causa di imprecisioni delle stime o per tener conto degli effetti di parametri ignoti.

In modo specifico, la Figura 5 illustra una linea 502, che definisce la configurazione di accelerazione longitudinale e laterale massima del conducente (cio? l'inviluppo di capacit? o quello che egli considera sicuro), e una linea 504, che definisce la configurazione di accelerazione longitudinale e laterale massima supportata da una data motocicletta. In generale, un conducente pu? anche produrre accelerazioni maggiore in situazioni di emergenza ma potrebbe sentirsi scomodo dato che non ? abituato a guidare cos? velocemente.

La Figura 5 illustra anche due diverse configurazioni di accelerazione e decelerazione lungo una curva che comincia dallo stato iniziale "A" e termina nello stato obiettivo "B".

Per esempio, la linea 506 illustra una configurazione, che ? all'interno delle capacit? del conducente definite dall'inviluppo 504. Al contrario, la linea 508 illustra una configurazione, che ? all?interno dei parametri massimi consentiti della motocicletta, che tuttavia pu? superare le capacit? del conducente definite dall'inviluppo 504. Gli esperti del ramo apprezzeranno che il fatto di superare la capacit? del conducente pu? dare come risultato rischi di sicurezza e di conseguenza queste configurazioni dovrebbero essere evitate.

Come citato in precedenza, in una forma di attuazione, i dati di stato di veicoli e curvatura possono essere utilizzati per calcolare la manovra di previsione, cio? le fasi che il conducente dovrebbe eseguire per sterzare il veicolo in uno stato sicuro (cio? all'interno delle capacit? del conducente) durante l'intera copertura dalla curva. Al contrario, un segnale di avvertimento dovrebbe essere emesso per il conducente quando lo stato del veicolo e/o le azioni (comandi) del conducente attuali sono incoerenti con una copertura appropriata della curva davanti. Per esempio la motocicletta pu? rischiare di uscire dalla strada, cadere, invadere un'altra corsia, o pu? essere incoerente con i parametri di comodit? di volont? del conducente.

In una forma di attuazione, le manovre inadeguate del conducente sono riconosciute calcolando la manovra di previsione attraverso un approccio di ottimizzazione dinamica, che considera:

- lo stato iniziale del veicolo;

- il modello matematico del veicolo che si inclina; - il modello della strada davanti al veicolo;

- la volont? del conducente; e

- funzioni obiettivo.

Per esempio, in una forma di attuazione, la manovra di previsione ottimale per la sicurezza ? determinata stimando, per un dato orizzonte di previsione sF, la storia di controllo di previsione u(t ) (ad esempio frenatura, rallentamento e sterzatura).

Per esempio, in una forma di attuazione il blocco 200 determina lungo l'orizzonte di previsione sF una somma pesata di M funzioni obiettivo e tenta di minimizzare questa funzione:

(4)

Per esempio, in una forma di attuazione si utilizzano due funzioni obiettivo, cio? M = 2:

(5)

La prima funzione obiettivo definisce il percorso pi? rapido lungo la curva, mentre la seconda funzione obiettivo definisce l'inviluppo di capacit? del conducente.

In questo modo ? anche possibile regolare la funzione obiettivo globale secondo i requisiti o stili di guida specifici. Per esempio:

- nel caso in cui w1 = 1 e w2 = 1, il primo termine avrebbe un'importanza significativa e la manovra di previsione sarebbe determinata come manovra pi? rapida, che ? ancora nell'ambito della capacit? del conducente;

- nel caso in cui w1 = 0,1 e w2 = 1, la manovra di previsione fornirebbe una manovra pi? comoda, che potrebbe essere pi? lenta; e

- nel caso in cui w1 = 1 e w2 = 0 la manovra di previsione considererebbe soltanto i limiti fisici del veicolo, che tuttavia possono essere consigliabili soltanto per conducenti con esperienza.

Per esempio, nella forma di attuazione, la funzione obiettivo (cio? la funzione obiettivo che identifica il costo di produrre accelerazioni che superano l'inviluppo di capacit? del conducente) pu? essere definito nella seguente maniera:

dove:

- il parametro e ?[0.5, 2.0] pu? dipendere dallo stile del conducente, ad esempio 2,0 per conducenti con maggiore esperienza e 0,5 per conducenti con minore esperienza;

- le accelerazioni sono le accelerazioni accettate del conducente specifico (che definiscono l'inviluppo di capacit?];

- le accelerazioni axMax e ayMax rappresentano le accelerazioni massime permesse dall'attrito pneumaticostrada (come discusso pi? avanti); e

- n?[2,4 ,...] ? un altro parametro di formatura.

Gli esperti del ramo apprezzeranno che la suddetta equazione rappresenta soltanto una soluzione esemplificativa tra una variet? di soluzioni, che possono essere utilizzate per considerare le capacit? del conducente.

Per esempio, in una forma di attuazione si utilizza il seguente vettore di stato x:

(6)

dove:

- ? ? l'ascissa curvilinea della mezzeria della strada;

- ?dot = ? & ? la velocit? curvilinea;

- sn ? lo spostamento laterale del veicolo rispetto alla mezzeria;

- ? ? l'angolo di imbardata rispetto alla mezzeria; - u ? la velocit? longitudinale;

- udot = u & ? l'accelerazione longitudinale;

- ?dot =? ? ? il tasso di imbardata

- ?acc =? &dot = a ? ? l'accelerazione di imbardata;

- ?= ? ? l'angolo di rollio; e

- ?dot =? & =? ? ? il tasso di rollio;

Nella forma di attuazione considerata, il vettore di controllo potrebbe essere il seguente:

(7)

dove jx(?) ? lo strappo longitudinale, e j? (?) ? lo strappo di imbardata.

Come citato in precedenza, la funzione obiettivo si basa su un modello matematico delle dinamiche del veicolo e la strada. Per esempio, nel suddetto vettore di stato x, si pu? utilizzare il seguente modello:

(8)

Nella forma di attuazione considerata, p definisce il modello matematico della strada:

(9)

dove ?(? ) ? la curvatura come descritta rispetto alla Figura 3, leftWidth(? ) ? la distanza della mezzeria dal bordo sinistro della strada, e rightWidth(? ) ? la distanza della mezzeria dal bordo destro della strada.

Per esempio, le Figure 11a e 11b illustrano la matrice A e il vettore f per il modello matematico descritto rispetto alle equazioni da (1) a (3). In modo specifico, esistono le seguenti corrispondenze tra il vettore f, come illustrato in figura 11b, e l'equazione (1):

- hl = h;

- rr = R;

- IY = IW; e

- rt = r;

Gli esperti del ramo apprezzeranno che si pu? anche utilizzare un modello sostanzialmente simile nel caso in cui non si considerano gli strappi.

La formulazione di controllo ottimale pu? anche includere altri vincoli.

Per esempio, nella forma di attuazione considerata, la formulazione di controllo pu? anche tener conto delle condizioni di limite sullo stato iniziale xI e lo stato obiettivo xF:

(10)

Per esempio, per il suddetto vettore di stato x, si possono utilizzare le seguenti condizioni limite:

(11)

dove il primo insieme di nove condizioni definisce lo stato iniziale xI e l'ultimo insieme di nove condizioni definisce lo stato obiettivo xF.

Come sar? descritto in maggior dettaglio pi? avanti in questo documento, non ? necessario specificare tutte le condizioni iniziali. Per esempio, nella forma di attuazione, si pu? specificare soltanto la velocit? longitudinale iniziale. Tuttavia, gli inventori hanno notato che si possono ottenere risultati migliori se lo stato iniziale contiene anche l'accelerazione longitudinale, l'angolo di rollio e il tasso di imbardata e rollio.

Analogamente, non ? anche necessario specificare tutte le condizioni obiettivo. Per esempio, in una forma di attuazione si definiscono soltanto le seguenti condizioni obiettivo:

?f ? free

u f ? free

?f ? 0

snf ? mezzeria della strada

?dot f ? 0

? dot f ? free

udot f ? 0

?dot f ? free

? acc f ? 0 (12)

dove "free" indica che la rispettiva condizione rimane indefinita e pu? essere calcolata automaticamente con il loro valore ottimale attraverso un approccio di ottimizzazione dinamico. In questo contesto, gli inventori hanno notato che ? utile impostare il tasso di rollio obiettivo, l'accelerazione di imbardata obiettivo, l'accelerazione longitudinale obiettivo a zero, poich? questo definisce una condizione stazionaria e sicura alla fine della distanza di previsione. D'altra parte, la velocit? in avanti pu? essere libera e l'ottimizzatore sceglier? quella pi? appropriata e pi? sicura.

In una forma di attuazione, si tengono in considerazione anche i vincoli del pneumatico. Tali vincoli possono essere modellati attraverso vincoli di disuguaglianza:

(13)

Per esempio, i vincoli del pneumatico possono essere modellati con il seguente vincolo di disuguaglianza:

(14)

dove axmax e aymax rappresentano le accelerazioni massime permesse dall'attrito pneumatico-strada. Per esempio, modificando i parametri axmax e aymax, si possono tenere in considerazione le condizioni atmosferiche diverse. Questi valori possono essere adattati anche al banco stradale (inclinazione) se le informazioni sono disponibili.

Inoltre, si possono anche tenere in considerazione limiti fisici della motocicletta. Per esempio, in una forma di attuazione, l'accelerazione longitudinale massima ? limitata secondo la potenza del motore:

udot( ? )? maxAcceleration( u( ? ) )? 0 (15)

dove il parametro maxAcceleration definisce l'accelerazione massima disponibile secondo la potenza del motore e le caratteristiche di linee di guida in funzione della velocit? in avanti.

Analogamente, anche i limiti di strappo massimo della motocicletta possono essere modellati. Per esempio, in una forma di attuazione si utilizzano i seguenti vincoli a due lati:

? jxMIN ? j jx( ? )? jxMAX

? j?Min ? j?( ? )? j?MAX (16)

In una forma di attuazione, si tengono in considerazione anche i confini della strada. Per esempio, in una forma di attuazione, i confini della strada sono modellati con i seguenti vincoli di disuguaglianza:

sn( ? )? rightWidth( ? )? 0

?(sn( ? )+ rightLeft( ? )) ? 0 (17)

La soluzione di tale problema non solo fornisce la storia di controllo u(t ) ma anche l'intero movimento di previsione x(t ) del veicolo (cio? traiettoria, velocit?, angolo di rollio, ecc.) che prevede come sterzare il veicolo dallo stato attuale xI = x(0) in uno stato stazionario finale xF minimizzando la funzione obiettivo.

In una forma di attuazione, il suddetto problema dinamico ? risolto attraverso un approccio di ottimizzazione dinamico. Per esempio, un possibile approccio di soluzione si pu? trovare in Bertolazzi E., Biral F., Da Lio M, "Real-time motion planning for multibody systems". MULTIBODY SYSTEM DYNAMICS, vol. 17; p.

119-139, 2007, ISSN: 1384-5640, doi: 10.1007(s11044-007-9037-7.

Tuttavia, gli esperti del ramo apprezzeranno che si possono utilizzare a questo scopo anche altri approcci di soluzione di ottimizzazione dinamica equivalenti. Per esempio, si pu? utilizzare qualsiasi programma disponibile in commercio oppure anche il procedimento descritto in Betts J.T., "Survey of Numerical Methods for Trajectory Optimization", Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 21, No. 2, marzo-aprile 1998.

Di conseguenza, le funzioni obiettivo sono una produzione matematica obiettiva delle regole euristiche che un conducente umano segue quando guida, pi? specificamente:

- rispettare limiti fisici del veicolo con un margine equo, permettendo cos? possibili imprecisioni nei loro valori esatti; e

- avere come obiettivo lo stato all'orizzonte di previsione finale con un movimento a regime, che garantisce la stabilit? della motocicletta e grandi margini di manovrabilit? se in futuro occorre intraprendere azioni inaspettate (ad esempio fermare il veicolo).

La prima caratteristica ? implementata risolvendo le equazioni della dinamica del veicolo che si inclina e soddisfacendo congiuntamente le equazioni di disuguaglianza di traiettoria (ad esempio aderenza massima del pneumatico, e tasso di variazione massimo dei controlli del conducente, ecc.). Le disuguaglianze di traiettoria comprendono anche la geometria della strada descritta nelle coordinate curvilinee con i confini per corsia.

Inoltre, per garantire la robustezza rispetto alle imprecisioni, le equazioni di disuguaglianza possono essere trattate come funzioni di penalit? con soglie sintonizzabili che realizzano l'idea di mantenere un margine adatto tra i limiti fisici.

Un effetto benefico dell'approccio di ottimizzazione dinamico ? che la manovra di previsione risultante ? un movimento fattibile non solo poich? soddisfa i limiti fisici di veicolo e strada ma anche poich? comprende i limiti fisiologici del conducente. Di fatto, la sicurezza non ? sufficiente a rendere la funzione accettata dall'utente. Per questa ragione, in una forma di attuazione, la funzione obiettivo ? aggiunta alla funzione aggiuntiva di accelerazioni longitudinali laterali che rappresentano l'inviluppo della configurazione di accelerazioni accettate come descritto rispetto alle Figure 4 e 5. L'inviluppo di capacit? definisce un requisito di comodit?, che costringe l'approccio di ottimizzazione dinamico per ricercare per prima una manovra sicura e quindi una comoda se possibile.

A scelta, vincoli aggiuntivi possono comprendere la sezione critica della strada come vincolo di velocit? e/o vincolo speciale per ostacoli in movimento. Per esempio, gli ostacoli in movimento possono essere trattati come vincolo di stato sicuro implementato come funzioni di penalit? indipendenti dal tempo. La posizione e la velocit? degli ostacoli e le accelerazioni probabili e stimate possono essere confrontate con la posizione, la velocit? e l'accelerazione attuali del veicolo che si inclina e si possono imporre una velocit? sicura e una condizione di distanza sicura.

Inoltre, si possono considerare anche i vincoli sulle condizioni atmosferiche attuali, e/o la condizione e la superficie stradale e/o altre informazioni della strada, quali inclinazione e scarpata.

Come citato in precedenza, la manovra di previsione e lo stato attuale del veicolo possono essere utilizzati per generare un segnale di livello di avvertimento.

In una forma di attuazione, il segnale di avvertimento ? una funzione della previsione di velocit?.

La Figura 6 illustra questo rispetto a un tipico scenario, in cui la velocit? attuale Va non ? corretta, ad esempio troppo elevata rispetto allo scenario stradale davanti.

In generale, la manovra di previsione calcolata 600 comincer? da uno stato iniziale, ad esempio la velocit? attuale Va, ed evolver? durante una distanza di previsione s per produrre un movimento di sistema che termina in uno stato obiettivo ad esempio una velocit? obiettivo Vt.

Tuttavia, nel caso in cui la velocit? iniziale Va non sia corretta, il sistema deve dapprima evolvere in uno stato sicuro, cio? una velocit? sicura Vss. Per esempio, in questo caso, la velocit? in avanti dovrebbe essere ridotta al valore di velocit? di previsione minimo, cio? la velocit? sicura Vss.

In una forma di attuazione, si calcolano un valore di rischio per la manovra. Per esempio, il grado di rischio pu? dipendere dalla differenza tra la velocit? attuale Va e la velocit? sicura Vss divisa per il tempo Ttss pianificato per raggiungere questo valore. Questo significa che l'indice di rischio I pu? essere rappresentativo per la decelerazione media:

dove Vss ? la velocit? sicura, cio? la velocit? minima di previsione, Va ? la velocit? attuale del veicolo, e Ttss ? il tempo per la velocit? sicura prevista.

In una forma di attuazione, la velocit? sicura di previsione ? ricercata in una finestra temporale predefinita per evitare avvertimenti relativi a minacce che sono troppo lontane nel futuro.

In una forma di attuazione, il livello di avvertimento ? determinato in funzione della previsione di accelerazione longitudinale.

Le Figure 7a e 7b illustrano questo rispetto a un tipico scenario, in cui la velocit? attuale Va ? di nuovo non corretta, ad esempio troppo elevata rispetto allo scenario stradale davanti.

In modo specifico, la Figura 6a illustra sostanzialmente la stessa manovra di previsione come gi? illustrato in Figura 5, cio? la manovra di previsione calcolata 600 comincer? dalla velocit? iniziale Va ed evolver? durante una distanza di previsione s per produrre un movimento di sistema che termina in una velocit? obiettivo Vt.

Tuttavia, in questa forma di attuazione, il livello di avvertimento ? calcolato anche basandosi sull'accelerazione longitudinale.

Per esempio, nella forma di attuazione considerata, l'accelerazione attuale del veicolo che si inclina non ? imposta nella formulazione di controllo ottimale come condizione iniziale. Al contrario, il sistema calcoler? l'accelerazione iniziale che minimizza il rischio di seguire la strada davanti. L'accelerazione iniziale "ottimale" calcolata rappresenta l'accelerazione che il veicolo dovrebbe avere per coprire con sicurezza il percorso davanti. Questo significa che l'accelerazione iniziale "ottimale" ? anche rappresentativa della condizione necessaria per raggiungere la velocit? che rende possibile coprire con sicurezza la curva.

La Figura 6b illustra questo rispetto all'evoluzione dell'accelerazione di previsione 602, che il veicolo dovrebbe eseguire durante la distanza di previsione s.

In questo caso, l'indice di avvertimento pu? essere determinato in funzione dell'accelerazione prevista longitudinale all'istante iniziale, cio? a t = 0:

I = ap(t = 0)

dove ap ? l'accelerazione prevista come calcolata dalla formulazione di controllo ottimale.

Nella forma di attuazione considerata, l'indice di avvertimento I pu? essere anche classificato. Per esempio, l'indice di avvertimento I pu? essere confrontato con una pluralit? di valori di soglia, ad esempio le soglie TH1, TH2. Per esempio, la soglia TH1 pu? essere rappresentativa della volont? del conducente determinata dall'inviluppo di capacit?. Al contrario, la soglia TH2 pu? essere rappresentativa dei limiti fisici massimi del veicolo.

Nella forma di attuazione, il livello di avvertimento ? determinato in funzione della previsione di strappo.

In modo specifico, in questa forma di attuazione, si considera anche l'accelerazione iniziale allo scopo di calcolare il livello di avvertimento.

Le Figure 8a e 8b illustrano questo rispetto alla tipica manovra di previsione. In modo specifico, la Figura 8 illustra una tipica velocit? di previsione 600, che evolve durante la distanza di previsione s dalla velocit? iniziale Va a una velocit? obiettivo Vt. Al contrario, la Figura 8b illustra una rispettiva previsione di accelerazione 602, che evolve da un'accelerazione iniziale Aa a un?accelerazione obiettivo At.

Per esempio, se la velocit? e l'accelerazione attuali sono di nuovo non corrette (ad esempio troppo elevate) rispetto allo scenario stradale davanti, la manovra di previsione dovrebbe evolvere in uno stato sicuro, cio? una velocit? sicura e un?accelerazione sicura. Per esempio, la velocit? pu? inizialmente aumentare, a causa dell'accelerazione longitudinale attuale del veicolo (ad esempio il conducente mantiene aperta la farfalla), ma quindi la velocit? si riduce a un minimo a met? della curva dopo di che aumenta di nuovo per accelerare durante l'uscita dalla curva.

Nella forma di attuazione considerata, la manovra di previsione calcolata, a cominciare dallo stato non corretto iniziale, evolver? allo scopo di produrre un movimento di sistema che termina in uno stato sicuro, che ? determinato da una velocit?, accelerazioni longitudinali/laterali e un angolo di rollio che rispettano i limiti fisici all'interno dei margini di sicurezza adatti.

In tal caso, l'accelerazione longitudinale e di conseguenza la velocit? dovranno essere modificate in modo appropriato come illustrato nelle Figure 8a e 8b.

Pertanto, il tasso di variazione dell'accelerazione longitudinale, cio? lo strappo, pu? essere rappresentativa della correzione necessaria per coprire con sicurezza la curva.

La Figura 8c illustra le rispettive previsioni di strappo 604 per lo scenario illustrato nelle Figure 8a e 8b. Per esempio, nell'esempio considerato, lo strappo iniziale ? negativa, cio? l'accelerazione longitudinale deve essere ridotta.

Di conseguenza, in questo caso, l'indice di avvertimento pu? essere determinato in funzione dello strappo previsto longitudinale all'istante iniziale, cio? a t = 0:

I = jxp(t = 0)

Nella forma di attuazione considerata, l'indice di avvertimento I pu? essere anche classificato. Per esempio, l'indice di avvertimento I pu? essere confrontato con una pluralit? di valori di soglia, ad esempio le soglie TH1, TH2. Per esempio, la soglia TH1 pu? essere rappresentativa della volont? del conducente. Al contrario, la soglia TH2 pu? essere rappresentativa dei limiti fisici massimi del veicolo.

In generale, i valori di soglia esatti sullo strappo, l'accelerazione iniziale e/o la velocit?, che definiscono le soglie di informazioni di avvertimento, possono essere definiti e sintonizzati in modo appropriato per il veicolo e l'abilit? del conducente specifici.

La parte pi? importante delle informazioni del piano di previsione (cio? la manovra di riferimento) ? contenuta nei primi istanti (ad esempio 1 s) che definiscono le correzioni che il conducente dovrebbe eseguire immediatamente per effettuare la manovra di previsione. In aggiunta, dato che il conducente molto probabilmente far? qualcosa (che peggiora o migliora la sua manovra) il resto del piano ha meno importanza.

Tuttavia, ? necessario pianificare una manovra su una distanza di previsione lunga dato che la prima parte del piano ? influenzata da quanto avviene dopo (ad esempio se la distanza di previsione ? troppo breve il sistema pu? considerare una curva troppo tardi). Per esempio, gli inventori hanno notato che una distanza di previsione di circa 200 m ? adatta.

La Figura 9 illustra questo rispetto a una forma di attuazione, in cui la manovra di previsione ? ricalcolata periodicamente, ad esempio quanto pi? rapidamente possibile (allo scopo di adattare lo stato del veicolo e lo scenario della strada).

In modo specifico, la Figura 9 esemplifica la sequenza dei piani di previsione 600 che derivano da una curva di velocit? attuale 606 di una motocicletta, che si sviluppano allo scopo di sterzare il veicolo in uno stato sicuro finale (come spiegato in precedenza). Per esempio, il sistema pu? ricalcolare la manovra di previsione negli esempi temporali ti, ti+1, ti+2, ti+3, ti+4, ..., tenendo cos? in considerazione il comportamento attuale della motocicletta come illustrato nella figura di velocit? 606.

Come illustrato, se lo stato del veicolo ? inadeguato rispetto alla geometria stradale davanti, i piani di velocit? indicheranno le decelerazioni che sono maggiori di quella prodotta dal sistema di motocicletta del conducente. Pertanto, una correzione delle dinamiche longitudinali pu? essere prevista dal sistema allo scopo di ridurre il livello di rischio nel coprire la curva. Come descritto in precedenza, tale comportamento pu? essere determinato ad esempio controllando lo strappo longitudinale iniziale di ogni piano.

In questo modo ? anche possibile determinare che il veicolo entra in una curva a una velocit? eccessiva e fornire le informazioni di avvertimento al conducente fino a 1-3 s in anticipo. Per esempio, un segnale di avvertimento pu? essere fornito al conducente attraverso qualsiasi attuatore aptico, visivo e/o acustico. Per esempio, una vibrazione pu? essere generata attraverso qualsiasi dispositivo indossabile, quali guanti, braccialetti, casco, suite, giacca, o riparo per la schiena, e/o anche componenti della motocicletta stesa, quali la sella del veicolo. Analogamente, anche i segnali acustici possono essere generati attraverso qualsiasi dispositivo indossabile, in particolare un casco. Un segnale visivo potrebbe essere fornito sul cruscotto del veicolo, su un dispositivo di schermo rimuovibile, quale un navigatore GPS o un paio di occhiali, e/o la visiera del casco.

In una forma di attuazione, nel caso in cui si sia determinato che il veicolo si sta avvicinando a una curva a una velocit? e/o un'accelerazione non sicure, il conducente non reagisca in modo appropriato agli avvertimenti, il sistema pu? anche eseguire almeno una delle seguenti azioni:

- attivare automaticamente i freni; parziale o intero trascurando l'inserimento del conducente attraverso una farfalla di accelerazione non collegata meccanicamente alla farfalla del motore dando come risultato un trascinamento di motore e vento che rallenta il veicolo; oppure

- ridurre l'alimentazione del carburante (o altri ingredienti) al motore richiesto per mantenere la velocit? del veicolo.

In una forma di attuazione, questa funzione di controllo pu? essere abilitata o disabilitata dal conducente in qualsiasi momento.

La Figura 10 riepiloga le operazioni principali che possono essere eseguite dalle varie forme di attuazione qui descritte per assistere il conducente del veicolo a coprire il percorso. In modo specifico, la Figura 10 illustra un procedimento per assistere un conducente a coprire un percorso che pu? essere implementato nel blocco 200 di Figura 1.

Il procedimento comincia in una fase 1000 e procede a una fase 1002 per inizializzare i vari moduli e parametri.

Successivamente, il procedimento procede alla fase 1004, in cui la geometria della strada davanti al veicolo ? identificata automaticamente.

Per esempio, in varie forme di attuazione, si ottiene ci? determinando in una fase 1006 la posizione del veicolo, ad esempio misurando la posizione del veicolo attraverso un dispositivo di localizzazione GPS 100. Successivamente, i rispettivi dati di geometria stradale possono essere raccolti da una banca dati di mappe elettronica 102 in una fase 1008, in cui la banca dati di mappe elettronica pu? comprendere la geometria del percorso utilizzando una pluralit? di punti di dati o qualsiasi altra informazione spaziale adatta.

Per esempio, in una forma di attuazione, il modello di strada pu? essere definito secondo l'equazione (9).

Quindi, si costruisce lo scenario di strada attuale in una fase 1010.

Per esempio, questo pu? comprendere una fase 1012 per determinare attraverso un insieme di sensori 104 adatto un insieme di valori che ? indicativo dello stato di veicolo attuale. Per esempio, questi valori possono essere indicativi della velocit? e/o accelerazione longitudinale del veicolo. In aggiunta, si possono determinare anche ulteriori informazioni relative all'angolo di inclinazione e/o il tasso di inclinazione e imbardata.

Inoltre, lo scenario stradale pu? comprendere inoltre anche dati su possibili ostacoli. Per esempio, gli ostacoli fissi e/o in movimento nella strada possono essere definiti tramite vincoli sulla distanza relativa, la velocit? relativa e/o l'accelerazione relativa.

Per questa ragione in una fase 1014 un rilevatore di ostacoli 106, quale una videocamera o un trasmettitore a ultrasuoni, pu? essere utilizzato per determinare i rispettivi dati di ostacolo. Per esempio, gli ostacoli in una strada possono essere identificati attraverso l'elaborazione di immagini di un segnale video che ? fornito da una videocamera.

In generale, il modello di scenario stradale pu? essere generato in funzione di un insieme di valori che sono indicativi dello stato attuale del veicolo e della geometria stradale determinata nella fase 1004. Per esempio, in questa fase, le condizioni di confine, come illustrato ad esempio nell'equazione (11), possono essere imposte per riflettere lo stato iniziale e quello obiettivo. Inoltre, si possono definire anche altri vincoli come illustrato ad esempio nelle equazioni da (14) a (17).

Successivamente, il procedimento pu? procedere ad una fase 1016 per verificare lo scenario stradale, in particolare lo stato del veicolo. Per esempio, nel caso in cui lo scenario stradale determinato sia incoerente, (l'uscita "N" nella fase 1016), il procedimento pu? ritornare alla fase 1004 e determinare un nuovo scenario stradale.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per assistere un conducente di un veicolo che si inclina (MC) a coprire un percorso (40), comprendente le fasi di: - identificare (1004) la geometria stradale davanti a detto veicolo che si inclina (MC); - rilevare (104, 1012) un insieme di valori indicativi dello stato attuale di detto veicolo che si inclina (MC), in cui detto insieme di valori indicativi dello stato attuale di detto veicolo che si inclina (MC) comprende almeno un valore indicativo della velocit? longitudinale attuale di detto veicolo che si inclina (MC); - generare (1010) un modello di scenario stradale in funzione di detto insieme di valori indicativi dello stato attuale di detto veicolo che si inclina (MC) e detta geometria stradale; - calcolare (1018) una manovra di previsione stimando il movimento di detto veicolo che si inclina (MC) in una predeterminata distanza di previsione, in cui detto calcolo di detta manovra di previsione tiene conto di un modello matematico di detto veicolo che si inclina (IC) e detto modello di scenario stradale; e - determinare (1022) un indice di avvertimento (I) in funzione di detta manovra di previsione.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto identificare (1004) la geometria stradale davanti a detto veicolo che si inclina (IC) comprende: - rilevare (100, 1006) la posizione attuale di detto veicolo che si inclina (MC); e - raccogliere (1008) dati di geometria stradale da una banca dati di mappe (102) in funzione di detta posizione rilevata.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui detta posizione attuale di detto veicolo che si inclina (MC) ? rilevata (1006) attraverso un sistema di posizionamento globale o altro dispositivo di localizzazione basato su satellite (100).
4. Procedimento secondo la rivendicazione 2 o la rivendicazione 3, in cui detta banca dati di mappe contiene una presentazione da punto a punto discreta di detto percorso, in cui detto procedimento comprende la determinazione di detti dati di geometria stradale convertendo detta rappresentazione da punto a punto discreta del percorso in una sequenza di curve connesse aventi una data curvatura.
5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta geometria stradale davanti a detto veicolo che si inclina (MC) ? identificata (1004) attraverso l'elaborazione di immagini di un segnale video fornito da una videocamera.
6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto indice di avvertimento (I) ? fornito al conducente di detto veicolo che si inclina tramite un attuatore aptico, visivo e/o acustico (300).
7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto determinare (1022) detto indice di avvertimento (I) in funzione di detta manovra di previsione comprende: - determinare (1022) detto indice di avvertimento (I) in funzione di una previsione di velocit? (600); e/o - determinare (1022) detto indice di avvertimento (I) in funzione di una previsione di accelerazione (602); e/o - determinare (1022) detto indice di avvertimento (I) in funzione di una previsione di strappo (604).
8. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente controllare automaticamente il funzionamento di detto veicolo che si inclina se il conducente non controlla detto veicolo che si inclina come indicato da detta manovra di previsione.
9. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto insieme di valori indicativi dello stato attuale di detto veicolo che si inclina (IC) comprende inoltre almeno uno tra: - un valore indicativo dell'accelerazione e/o dello strappo longitudinale di detto veicolo che si inclina (MC); - un valore indicativo del tasso, dell?accelerazione e/o dello strappo di imbardata di detto veicolo che si inclina (MC); e - un valore indicativo del tasso, dell?accelerazione e/o dello strappo di rollio di detto veicolo che si inclina (MC).
10. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto modello di scenario stradale definisce un insieme di vincoli comprendenti almeno uno tra: - condizioni di confine sullo stato iniziale e obiettivo di detto veicolo; - vincoli sulle capacit? del conducente di detto veicolo (IC); - vincoli sui confini stradali; - vincoli su limiti fisici dei pneumatici di detto veicolo; - vincoli sulle condizioni atmosferiche; - vincoli sulle condizioni della superficie stradale; - vincoli sull'inclinazione stradale; - vincoli sui limiti fisici di velocit?, accelerazione e/o strappo di detto veicolo; e - vincoli sul limite di velocit? permesso.
11. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto modello di scenario stradale definisce vincoli su altri ostacoli fissi o mobili in detto percorso (40).
12. Procedimento secondo la rivendicazione 11, in cui detti vincoli su altri ostacoli fissi o mobili in detto percorso (40) comprendono almeno uno tra: - vincoli sulla distanza relativa; - vincoli sulla velocit? relativa; e - vincoli sull'accelerazione relativa.
13. Procedimento secondo la rivendicazione 11 o la rivendicazione 12, in cui detti altri ostacoli fissi o mobili in detto percorso (40) sono identificati (1004) attraverso elaborazione di immagini di un segnale video fornito da una videocamera.
14. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta manovra di previsione ? calcolata (1018) attraverso un approccio di ottimizzazione dinamico.
15. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto modello matematico di detto veicolo che si inclina (MC) descrive il comportamento dinamico di detto veicolo tenendo conto del rapporto tra gli ingressi del conducente ed il movimento grossolano risultante di detto veicolo che si inclina.
16. Procedimento secondo la rivendicazione 15, in cui detti ingressi del conducente comprendono l'accelerazione longitudinale, lo strappo longitudinale, l'accelerazione di imbardata e/o lo strappo di imbardata di detto veicolo.
17. Procedimento secondo la rivendicazione 15 o la rivendicazione 16, in cui detto modello matematico di detto veicolo che si inclina (MC) tiene conto delle dinamiche di angolo di rollio non lineari.
18. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto veicolo che si inclina ? una motocicletta (MC).
19. Sistema di supporto in curva, caratterizzato dal fatto che detto sistema di supporto in curva comprende un?unit? di elaborazione (200) che ? configurata per implementare il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 18.
20. Motocicletta, caratterizzata dal fatto che detta motocicletta (MC) comprende il sistema di supporto in curva secondo la rivendicazione 19.
21. Prodotto informatico che pu? essere caricato in una memoria di almeno un processore e comprende porzioni di codice software per implementare il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 18.