ITUB20155156A1

ITUB20155156A1 - Metodo e sistema di navigazione

Info

Publication number: ITUB20155156A1
Application number: ITUB2015A005156A
Authority: IT
Inventors: Sauro Longhi; Andrea Monteriu; Mariorosario PRIST
Original assignee: Univ Politecnica Delle Marche
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-04-27
Also published as: WO2017072807A1

Description

METODO E SISTEMA DI NAVIGAZIONE

DESCRIZIONE

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di navigazione configurato per elaborare in maniera predittiva un percorso o itinerario a minimo stress e/o massimo benessere per almeno un utente.

Background

Le statistiche sull’incidentalità stradale mostrano una correlazione tra il numero di incidenti e le condizioni di stress dei guidatori. È infatti cosa nota che sia più difficile guidare rilassati e rimanere tranquilli in condizioni di traffico intenso e caotico, come può accadere nei grossi centri urbani, oppure in situazioni di incertezza stradale. Ulteriori difficoltà subentrano durante lunghi percorsi con assenza di punti di interesse (noia e abbassamento dell'attenzione) e/o di accoglienza (necessità fisiologiche e problematiche o vincoli di salute). La situazione migliora in condizioni di viaggio pianificate, dove la presenza delle situazioni negative per il guidatore può essere minimizzata.

Uno strumento che viene spesso utilizzato per migliorare le condizioni di viaggio di un conducente è il sistema di navigazione satellitare (Gbbal Position System - GPS ). Quest’ultimo può presentarsi sia in forma di dispositivo dedicato sia come applicazione per smartphone o altri dispositivi mobili. Attualmente, esistono diversi sistemi di navigazione satellitare usati per assistere nella navigazione stradale il conducente di un'automobile o di un altro mezzo, indicandogli interattivamente il percorso stradale da seguire per raggiungere una qualsiasi destinazione preimpostata dall'utente a partire dalla sua posizione iniziale.

Tipicamente, il percorso è ottenuto grazie al ricorso ad un opportuno algoritmo che, a partire da una mappa, integra, tramite la comunicazione internet, generici dettagli sulle strade (le strade nuove o poco importanti spesso non sono memorizzate), cosi come ad esempio informazioni rispetto alla viabilità o ai controlli elettronici presenti lungo una strada. Generalmente, questi sistemi si basano su criteri di scelta come percorso più breve, percorso più veloce (tenendo conto di informazioni sul traffico) e percorso più economico. In alcuni sistemi commerciali più sofisticati si aggiungono altre possibili scelte di pianificazione dello spostamento, quali ad esempio l’inclusione nel percorso di luoghi di interesse, percorsi più tortuosi per i motociclisti, o percorsi a maggior altitudine per gli appassionati della montagna.

Per aumentare il livello di personalizzazione del percorso da determinare, negli ultimi anni si sono sviluppati numerosi sistemi in ambito automobilistico che misurano il grado di stress a cui è sottoposto un guidatore.

Nel brevetto US 2003/0097047 è descritto un sistema atto a misurare e predire i livelli di stress di un guidatore. Il sistema è basato su una fase preliminare di studio in cui i dati fisiologici del guidatore e i dati ambientali vengono acquisiti per la creazione di un modello che consenta di predire i livelli di stress attesi per determinate condizioni di traffico e/o ambientali. Questo è tuttavia un sistema isolato, che si adatta solamente ad un singolo utente e non ha lo scopo di suggerire itinerari a minimo stress e/o massimo benessere.

Un altro sistema che utilizza la misurazione del livello di stress di un conducente viene descritto in US 2003/0146841. In questo caso, il sistema misura il valore di stress del conducente combinando dati fisiologici misurati istantaneamente con dati fisiologici di riferimento e dati relativi allo stress del guidatore stimati in base alle condizioni istantanee del traffico e alle condizioni istantanee dello stato operativo del veicolo. Lo scopo dell’invenzione è quello di inviare messaggi di avviso di varia natura al conducente del veicolo o intraprendere dei provvedimenti correttivi qualora il livello di stress di quest’ultimo superi una determinata soglia ma, anche in questo caso, senza calcolare, predire o suggerire itinerari a minimo stress e/o massimo benessere.

Sebbene i sistemi GPS noti siano molto efficienti ed accurati, tali dispositivi non permettono di integrare parametri relativi allo stato psico-fisico del guidatore, come lo stress e/o il benessere, nei processi per la scelta degli itinerari da percorrere.

Pertanto, la scelta del percorso ottimale non è personalizzabile in base alla percezione soggettiva dello stress da parte dell’utilizzatore del sistema di navigazione.

Sommario dell’invenzione

Il problema tecnico posto e risolto dalla presente invenzione consiste nell’elaborazione predittiva di un percorso o itinerario a minimo stress e/o massimo benessere per un utente alla guida di un veicolo, che supera gli svantaggi della tecnica nota.

II problema è risolto da un metodo secondo la rivendicazione 1 e da un sistema secondo la rivendicazione 9.

Il sistema di navigazione secondo la presente invenzione è programmato per elaborare in maniera predittiva un percorso a minimo stress e/o massimo benessere per il guidatore/utente sulla base di preferenze preimpostate dall’utente stesso. Il sistema dell’invenzione si basa sull’elaborazione di dati remoti relativi ad esempio alle condizioni stradali, metereologiche, agli orari di apertura dei punti di servizio, preferibilmente su dati acquisiti a livello locale monitorando i parametri biometrici dell’utente e le condizioni di guida e lo stato del veicolo, in aggiunta può considerare anche le esperienze pregresse dell’utente stesso e/o a quelle di più viaggiatori/utenti che utilizzano il presente sistema di navigazione.

In particolare, il sistema di navigazione secondo la presente invenzione può essere programmato per misurare i livelli di stress di un guidatore di un veicolo e per adattare gli algoritmi per i calcoli predittivi del percorso migliore alla percezione di stress soggettiva dell’utente, associata ai dati locali considerati.

Pertanto, il sistema di navigazione secondo la presente invenzione risulta vantaggioso rispetto a quelli noti perché l’elaborazione del percorso suddetto può essere personalizzata rispetto al particolare utente e inoltre può considerare anche dati storici relativi allo stress percepito dall’utente stesso e/o da altri utenti, se sono disponibili dati registrati per il medesimo percorso. In particolare, i suddetti algoritmi sono variabili in base ai dati biometrici dell’utente o meglio in base ad un indice di stress biometrico dell’utente, come verrà meglio apprezzato nel seguito, per ottenere un modello predittivo personalizzato il più possibile attendibile, che garantisca un elevato confort dell’utente durante il viaggio. Vantaggiosamente, il sistema secondo la presente invenzione comporta un miglioramento della qualità di guida e degli spostamenti, rendendoli più sicuri, più confortevoli e meno stressanti, che in generale influisce positivamente sulla qualità della vita degli utenti.

Un ulteriore e non trascurabile vantaggio legato alla percorrenza di itinerari meno stressanti e a maggior livello di benessere per gli utenti è quello di diminuire l’incidentalità stradale. Questo vantaggio si traduce anche in un risparmio in termini economici delle spese ospedaliere e in un miglioramento globale dei tempi di percorrenza e della sicurezza stradale.

Altri vantaggi, caratteristiche e modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Descrizione breve delle figure

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

la Figura 1 è uno schema esemplificativo di una forma di realizzazione preferita del sistema di navigazione secondo la presente invenzione;

le Figure 2a e 2b sono dei diagrammi a blocchi esemplificativi dei metodi implementati dal sistema di navigazione secondo possibili forme di realizzazione della presente invenzione; e

le Figure da 3 a 6 sono dei grafici esemplificativi dell’andamento rispettivamente di un indice di stress biometrico di base, dell'evoluzione dell’indice di stress biometrico, dell’evoluzione assoluta dell’indice di stress biometrico e della variazione assoluta dell’indice di stress biometrico in funzione del tempo t.

Descrizione dettagliata di forme preferite di realizzazione

A seguire verranno descritte varie forme di realizzazione e varianti dell’invenzione, e ciò con riferimento alle figure sopra introdotte.

Una forma di realizzazione preferita di un sistema di navigazione secondo la presente invenzione programmato per calcolare in maniera predittiva un percorso o itinerario a minimo indice di stress e/o a maggior livello di benessere è mostrata schematicamente in Figura 1, dove il sistema secondo la presente invenzione è indicato complessivamente con 1.

Il sistema di navigazione 1 comprende un database remoto 3 comprendente almeno una mappa sulla quale sono definite vie di comunicazione e dati D(.

relativi ad almeno un punto di interesse, preferibilmente anche a parametri strutturali delle vie di comunicazione, condizioni metereologiche e condizioni di viabilità, un database locale 2 in cui sono memorizzati almeno dei coefficienti di peso F? associati ai dati D(. compresi in detto database remoto 3, un sensore GPS 43 per l’acquisizione di dati relativi alla posizione del veicolo, mezzi di interfaccia con l'utente 6 e un’unità centrale 5. Preferibilmente, una forma di realizzazione preferita del sistema di navigazione 1 comprende sensori biometrici 41 per l’acquisizione di dati biometrici dell’utente e sensori 42 per l’acquisizione di parametri o dati relativi al veicolo, come mostrato sempre in Figura 1.

L’unità centrale 5 comprende mezzi di connessione 7 a detto database remoto 3, ed è programmata per: calcolare in maniera predittiva un percorso associato ad un minimo indice di stress totale ltasulla base di algoritmi

predeterminati, detti algoritmi comprendenti una combinazione di dati D(. e di coefficienti di peso ÌF\ preferibilmente, calcolare in maniera continua o con

una frequenza prestabilita un indice di stress biometrico /Wo(r) sulla base dei dati biometrici dell’utente e dei dati rilevati dal veicolo, confrontare l’indice di stress biometrico Ibloit) con un valore di riferimento e modificare detti

coefficienti di peso F? se l’indice di stress biometrico /Wo(r) si discosta, per eccesso o per difetto, rispetto a tale valore di riferimento di un valore superiore ad un determinato valore di soglia Vs,verificando una condizione di non corrispondenza.

Secondo una prima modalità di implementazione dell’invenzione, il valore di riferimento con il quale confrontare l’indice di stress biometrico JWo(r) può

essere l’indice di stress totale ltgtcalcolato a priori. Se l’indice di stress biometrico Ibio(t) si discosta dall’indice di stress totale /tot, per eccesso o per difetto, di un valore assoluto superiore al valore di soglia Vs,si modificano detti coefficienti di peso F? in maniera tale che l'indice di stress totale /totsia pari a l’indice di stress biometrico /tóo(r) , infine si memorizzano nel database locale 2 i nuovi valori di detti coefficienti di peso IF.

Il valore di soglia Vspuò essere pari ad esempio al 10% di 40(r) .

Secondo una seconda modalità di implementazione dell’invenzione, il valore di riferimento con il quale confrontare l’indice di stress biometrico /Wo(r) può essere il valore dell’indice di stress biometrico di base /3⁄4D(r0) , cioè il valore dell’indice di stress biometrico dell’utente calcolato nell’istante iniziale della percorrenza. Se l’indice di stress biometrico Ibio(t ) si discosta dall’indice di stress biometrico di base /tóo(r0) di un valore assoluto superiore al valore di soglia Vs, si modificano detti coefficienti di peso IF incrementandoli se /tìo(r) è maggiore di 4o(f0) , o diminuendoli se Ibio(t ) è minore di /tìo(70) ; infine, si memorizzano nel database locale 2 i nuovi valori di detti coefficienti di peso Fj. il valore di soglia Vsin questa seconda modalità di implementazione può essere pari al 10% di Ibio(ta) .

Le due possibili modalità di modifica del valore dei coefficienti di peso ora introdotte saranno descritte con maggiore dettaglio nel seguito.

I mezzi di interfaccia 6 sono atti a consentire all’utente di impostare e/o selezionare dati di input come i punti di partenza e di arrivo e di visualizzare in output il percorso a minimo indice di stress totale ljotcalcolato dall’unità centrale 5.

Per quanto riguarda il database remoto 3, oltre a comprende almeno i dati D(.,

può comprendere anche dati relativi a punti di interesse Pde dati storici relativi a indici di stress biometrico itì0calcolati per uno o più utenti.

I mezzi di connessione 7 a detto database remoto 3 sono realizzabili ad esempio mediante un network informatico, come la rete internet. Mediante tali mezzi di connessione 7, l’unità centrale 5 può sia acquisire che inviare informazioni.

In un’altra forma di realizzazione del sistema 1, l’unità centrale 5 può comprendere a sua volta due sotto-unità dedicate ad acquisizione ed elaborazione di dati specifici, in particolare almeno un elaboratore di coefficienti di peso F? ed un elaboratore di dati Q.

In una forma di realizzazione alternativa, i due elaboratori non sono compresi nell’unità centrale 5, ma sono connessi ad essa e scambiano informazioni o dati con essa in maniera bidirezionale.

I sensori biometrici 41 sono atti a rilevare parametri biometrici e/o fisiologici dell’utente, indici del suo stato psicofisico. Tali sensori 41 possono essere incorporati o inseriti in dispositivi indossabili dall’utente, per una maggiore comodità d’uso.

I sensori 42 applicabili al veicolo sono atti a rilevare dal veicolo parametri o dati utili per valutare il comportamento alla guida dell’utente, a sua volta indice dello stress provato durante la guida.

In particolare, i dati acquisiti mediante i sensori 41 e 42 comprendono rispettivamente:

- dati biometrici relativi almeno al guidatore del veicolo, come ad esempio la temperatura corporea, la pressione sanguigna, il battito cardiaco, la frequenza respiratoria, le contrazioni muscolari, lo sbattere delle palpebre; in generale, per dati biometrici relativi al guidatore del veicolo si intendono tutte le informazioni utili rilevabili dal guidatore al fine di analizzarne lo stato psico-fisico; e

- dati relativi al veicolo quali ad esempio velocità, accelerazione, frequenza del cambio marcia, pressione sul freno, movimento dello sterzo; in generale, per dati relativi al veicolo si intendono tutte le informazioni utili rilevabili dal veicolo al fine di analizzare lo stato di guida dell’utente e lo stato del veicolo.

I dati appena elencati vengono elaborati dall’unità centrale 5 per calcolare l’indice di stress biometrico Ibio(t) dell’utente, per ogni tratto o nodo di percorso.

L’indice di stress totale itatpuò essere calcolato nell’unità centrale 5 in base all’elaborazione dei dati D, acquisiti dal database remoto 3 e dei rispettivi coefficienti di peso F[ acquisiti dal database locale 2, mediante l’utilizzo di algoritmi predeterminati.

I dati D(.memorizzati nel database remoto 3 sono preferibilmente aggiornati in tempo reale, divulgati e/o condivisi mediante network come quello informatico. Tali dati Djpossono essere preferibilmente catalogati come dati statici e/o dati dinamici.

In particolare, per dati statici si intendono dati relativi alle vie di comunicazione che non sono soggetti a rapide variazioni nel tempo, come ad esempio, ma non solo, le condizioni strutturali di un percorso oppure i punti di interesse noti.

Pertanto, tali dati statici possono essere preferibilmente precaricati in locale ed aggiornabili da remoto.

Per dati dinamici si intendono dati relativi alle vie di comunicazione che sono soggetti a rapide variazioni nel tempo e sono preferibilmente monitorati in maniera costante, come ad esempio le condizioni metereologiche o la fluidità del traffico.

A titolo esemplificativo, i dati D, memorizzati nel database remoto 3 secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione possono comprendere:

- una o più mappe delle vie di comunicazione;

- dati relativi alle condizioni strutturali dei percorsi definiti su detta mappa, come la tortuosità della strada o il numero di curve, il numero di semafori e/o stop presenti, l’eventuale presenza di strade a percorrenza veloce;

- dati metereologici;

- dati relativi al traffico e alle condizioni stradali dei diversi percorsi; e

- dati relativi ai servizi disponibili lungo il percorso, come ad esempio alberghi, punti di ristoro, stazioni di rifornimento (benzina, diesel, metano, etc.), farmacie, ospedali, pronto soccorso, aree di servizio; in particolare, è possibile selezionare da un elenco o inserire direttamente nel sistema 1 i punti di interesse Pdche si desiderano incontrare lungo il percorso tramite i suddetti mezzi di interfaccia 6 e il sistema 1 terrà conto degli orari di apertura dei servizi selezionati in base alle ore del giorno ed ai giorni nella settimana nell’elaborazione del percorso.

Inoltre, come anticipato, il database remoto 3 può comprendere dati storici relativi agli indici di stress biometrico calcolati per l’utente considerato e/o altri utenti.

L’unità centrale 5 del sistema di navigazione 1 secondo la presente invenzione è configurata per calcolare un indice globale o totale di stress ltaper ogni nodo, tratto o percorso presente sulle mappe stradali, ad esempio in base agli orari, i giorni della settimana e dell'anno, attraverso l’elaborazione e la combinazione dei dati D,. e dei coefficienti sopra citati mediante l’impiego di algoritmi predefiniti.

In particolare, noti un punto di partenza e un punto di arrivo (dati di input), il software dell’unità centrale 5 determina in maniera predittiva quale sia il percorso associato al più basso indice di stress totale ltote quindi al maggior

benessere per l’utente. Il percorso a minore indice di stress totale ltain output dal sistema di navigazione viene comunicato all’utente mediante i suddetti mezzi di interfaccia 6, comprendenti ad esempio un touch screen.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, durante l’avanzamento dell’utente lungo il percorso a minimo stress individuato, il sistema 1 può acquisire ed elaborare i dati relativi ai parametri biometrici e al comportamento alla guida dell’utente, indici del suo effettivo livello di stress. Questi dati sono elaborati mediante ulteriori algoritmi predefiniti, per ottenere un indice di stress biometrico Ibio{t) dell’utente in funzione del tempo t , che è una rappresentazione quantitativa dello stress effettivo percepito dall’utente durante la percorrenza.

Gli indici di stress /Wo(r) degli utenti possono essere memorizzati nel database remoto 3, al fine di essere fruibili dall’utente stesso o da altri utenti nei futuri utilizzi del sistema di navigazione, in processi che considerino i medesimi percorsi e/o le medesime condizioni di percorrenza.

Due diverse forme di realizzazione del metodo implementato dal sistema di navigazione 1 sono esemplificate mediante i diagrammi a blocchi delle Figure 2a e 2b e descritte dettagliatamente a seguire.

Si consideri il caso in cui il sistema di navigazione 1 sia utilizzato per la prima volta da un utente, ad esempio dal guidatore del veicolo.

Innanzitutto, l’utente imposta almeno il punto di partenza e il punto di arrivo desiderati mediante i mezzi di interfaccia 6, selezionandoli su una mappa o da un elenco. In particolare, è possibile impostare e/o selezionare anche punti intermedi del percorso per i quali si desidera transitare e/o altre preferenze quali caratteristiche del percorso e/o punti di interesse Pd .

Il punto di partenza può essere quello corrispondente alla posizione del veicolo rilevata dal sistema 1 mediante il sensore GPS 43.

Inoltre, l'utente si connette ai sensori 41 per la rilevazione dei dati biometrici.

L’unità centrale 5 acquisisce mediante i mezzi di connessione 7 le mappe di tutti i possibili percorsi che collegano il punto di partenza al punto di arrivo e tutti i dati Dfrelativi ai percorsi stessi disponibili nel database remoto 3, oppure in alternativa disponibili in rete.

L’unità centrale 5 acquisisce dal database locale 2 coefficienti di peso F?

associati ai dati Djcompresi in detto database remoto 3, che avranno un valore preimpostato di default.

L’unità centrale 5 elabora mediante algoritmi predefiniti i dati D(relativi a ciascun percorso e i corrispondenti coefficienti. Il risultato degli algoritmi è un valore dell’indice di stress totale ltgtassociato a ciascun percorso. L’unità centrale 5 confronta gli indici di stress totale associati a ciascun percorso e produce in output all’utente il percorso associato al minore indice di stress totale ltat.

L’indice di stress totale itaè calcolato in particolare mediante l’i implementazione di algoritmi che combinano diversi tipi di sottoindici.

In una forma di realizzazione preferita del sistema di navigazione, i sottoindici che concorrono a costituire l’indice di stress totale ltgtdi un percorso o di un tratto di percorso sono un indice statico liée un indice dinamico ldn, combinati secondo un algoritmo preimpostato.

L'indice statico /aaf, in particolare, identifica con un valore numerico lo stress relativo ad uno specifico percorso o tratto di percorso basato sui relativi dati statici, ossia, come anticipato, sulle condizioni strutturali delle vie di comunicazione stradali comprese in tale percorso, quali ad esempio la tortuosità della strada, il numero di semafori e/o stop presenti, l’eventuale presenza di strade a percorrenza veloce, la presenza di sevizi.

Alle diverse componenti strutturali delle vie di comunicazione sono associati i coefficienti di peso Fj memorizzati nel database locale 2. La prima volta che

l’utente utilizza il sistema di navigazione 1 tali pesi F? sono preimpostati su valori di default, ma possono essere modificati e/o aggiornati in maniera automatica dal sistema.

In particolare, i pesi F? associati a ciascun componente strutturale sono indicativi dello stress provato dall’utente a causa delle caratteristiche particolari del percorso, quindi possono essere modificati per essere personalizzati in base alla soggettività della percezione di stress dell’utente riguardo ad ogni particolare caratteristica. Tale percezione è valutata mediante i dati rilevati dai sensori biometrici 41 e dai sensori del veicolo 42.

L'indice dinamico ldjnidentifica con un valore numerico lo stress relativo ad uno specifico percorso o tratto di percorso basato sulle condizioni estemporanee e/o previste delle vie di comunicazione comprese in tale percorso. Anche alle informazioni dinamiche che rappresentano lo stato del percorso (traffico, meteo, incidenti) sono associati dei rispettivi coefficienti di peso F?. Per quanto riguarda i coefficienti di peso F? associati a tali dati vale quanto già detto.

In generale, gli algoritmi per il calcolo degli indici di stress statico e/o dinamico possono essere del tipo:

I = f(D, ,Ρ,).

in particolare del tipo: / = ^Df-f?

dove / rappresenta l’indice di stress statico o dinamico, D(. rappresenta un dato acquisito dal database remoto 3 e Fj rappresenta un coefficiente di peso associato a detto specifico dato.

L’unità centrale 5 elabora quindi i dati acquisiti dal database remoto 3 e i coefficienti acquisiti dal database locale 2 e li combina per calcolare l’indice di stress statico e l’indice di stress dinamico. Infine, calcola l’indice di stress totale ljdattribuito a ciascun percorso o tratto di percorso secondo una relazione del tipo:

dove f ( /-?) è, in generale, una relazione matematica lineare o non lineare

che lega D(e F? all’indice di stress totale (/fof); oppure, più in particolare, la relazione può essere del tipo:

'« = ∑D, -P,

V

dove n rappresenta il numero di tipologie di dati relativi ad un determinato percorso immagazzinati nel database remoto 3.

In particolare, l’Indice di stress totale itatpuò essere calcolato utilizzando le seguenti relazioni matematiche:

> ∞ /Λ. = 0

' I fci =i11

Di seguito sono riportai alcuni esempi di calcolo dell’indice di stress statico, dinamico e totale di un percorso, in cui si mostrano sempre a titolo esemplificato i valori di default dei coefficienti di peso F? associati alle diverse tipologie dati Dr

Esempio 1

Si consideri un punto di partenza A ed un punto di arrivo B .

L’unità centrale 5 del sistema di navigazione 1 acquisisce dal database remoto 3 tre possibili percorsi L1, L2 e L3 che collegano i due punti suddetti, lunghi rispettivamente 21.6km, 13.8km e 18.4km. Inoltre, l’elaboratore acquisisce dal database 3 i dati D(relativi alle condizioni strutturali del percorso e a quelle estemporanee, in altre parole dati statici e dati dinamici (riportati in Tabella 1).

Tabella 1: Parametri statici

L1 L2 L3

N. Rotatorie (NR) 8 5 7

N. Curve (NC) 10 35 19

N. Semafori (NS) 2 8 6

Costo pedaggio (CP) 0.5 (euro) 0 (euro) 0 (euro)

Ad ognuno dei parametri statici è attribuito un coefficiente di peso Fj di

default: 0.1 per ogni rotatoria, 0.4 per ogni semaforo, 0.3 per ogni curva, 0.2 per il costo del pedaggio. I dati D,·e i coefficienti vengono combinati insieme,

ad esempio secondo l’algoritmo seguente, per calcolare l’indice di stress statico, riportato nella Tabella 2:

= NR- 0.1+ NC- 0.3+ WS- 0.4+ CP-0.2

Tabella 2: Indici di stress statico per ciascun percorso

L1 L2 L3 ^ &at 4.7 14.2 8.8

Per quanto riguarda i parametri dinamici, per tener conto della intensità con cui essi si manifestano, si può scegliere di adottare una scala di valutazione numerica dei fenomeni. La scala di valutazione ad esempio può essere un intervallo di cifre da 0 a 10, dove la cifra 0 indica un fenomeno assente e la cifra 10 indica un fenomeno di massima intensità.

Tabella 3: Parametri dinamici

L1 L2 L3 Traffico (T) 10 5 5

Pioggia (P) 2 2 2

Vento (V) 5 0 0

Lavori in corso (L) 10 0 0

Un esempio di relazione matematica che può legare le variabili dinamiche all'indice di stress dinamico è espressa dalla seguente equazione:

/tfn<=>(7<">·0.4+Ρ·0.3+ V-O.l-i- Z.-0.2)

I coefficienti di peso F> associati di default alle variabili sono rispettivamente 0.4, 0.3, 0.1 e 0.2, come visibile nell’equazione.

Nella Tabella 4 sono riportati i valori degli indici di stress dinamico per ciascun percorso.

Tabella 4: Indici di stress dinamico per ciascun percorso

L1 L2 L3

^ dn 7.1 2.6 2.6

L’indice totale di stress ltdper ciascun percorso (riportato nella Tabella 5) è quindi calcolato mediante la formula seguente (essendo l’indice di stress dinamico diverso da zero):

/ ' tct - /\/3 l ' Saf ^ / 2/3 / ' din

Tabella 5: indici di stress totale per ciascun percorso

L1 L2 L3

6.3 6.5 4.7

È possibile osservare che l'inserimento dei parametri dinamici per la stima dello stress associato ai tre percorsi influisce decisamente nelle scelte di percorrenza. Infatti, il cattivo tempo insieme ai lavori in corso e al traffico rendono il percorso L1, che alla luce dei soli parametri statici sembrava più rilassante, in realtà prevedibilmente più stressante del terzo L3 che presenta un numero di curve e semafori superiore.

Esempio 2

Si consideri un punto di partenza C ed un punto di arrivo D.

L’unità centrale 5 individua due possibili percorsi L4 ed L5 che collegano i due punti suddetti, lunghi rispettivamente 623km e 523km. Il mezzo di trasporto dell’utente è un'auto a metano, pertanto l’utente inserisce o seleziona mediante i mezzi di interfaccia 6 la preferenza di incontrare lungo il percorso punti di rifornimento di metano e in aggiunta anche punti di ristoro e punti di soggiorno (come mostrato in Tabella 6).

Tabella 6: Parametri statici selezionati o inseriti dall’utente

L4 L5 N. Punti di rifornimento metano 10 5

N. Punti ristoro 2 2

N. Punti di soggiorno 5 0

Altri dati D, che possono essere acquisiti dal database remoto 3 o dalla rete

Internet sono la posizione di tali punti di interesse 3⁄4 lungo il percorso e la distanza tra di loro. Quest'ultimo aspetto non è trascurabile, in quanto potrebbe verificarsi un accentramento di servizi in un’area e poi la loro assenza per tutto il resto del percorso (Tabella 7 e Tabella 8).

Tabella 7: Dislocazione dei servizi sulla tratta L4

Lunghezza Punti di

Sottotratta in Punti ristoro rifornimento Punti di soggiorno tratta

km metano

I 182 5 1 12

II 233 2 5 0

Ili 120 11 0 9

IV 38 1 2 1

V 50 1 0 3

Tabella 8: Dislocazione dei servizi sulla tratta L5

Lunghezza Punti di

Sottotratta in Punti ristoro rifornimento Punti di soggiorno tratta

km metano

1 315 6 11 0

II 120 11 0 9

III 38 0 2 1

IV 50 1 0 3

Dalla Tabella 7 si nota che per la sottotratta II di L4 lunga 233km sono assenti luoghi di soggiorno e per le sottotratte II e IV di L5, lunghe rispettivamente 120km e 50km, sono assenti i Punti metano nelle vicinanze del percorso scelto, cosi come si evince dalla Tabella 8 che per 38+50km (Tratta Ili Tratta IV di L5) è presente un solo punto ristoro.

Altri parametri inseriti dall'utente possono essere l’orario di partenza e/o l'orario di arrivo desiderato.

L'indice di stress dinamico che considera esclusivamente questi parametri e vincoli di interesse è indicato in questo esempio con e può essere espresso dall’algoritmo seguente, che tiene conto della disponibilità dei servizi in base all'orario di arrivo:

I "Zn= ∑ Disti<■>Oriti L ' 0- 03

∑ Distia<■>Dmdle ■0.02

∑ Di stlg-Dsoglt-0.01

dove /Vristrappresenta il numero di Punti ristoro totali lungo il percorso,

^metanoϋ numero dei Punti metano e Nsogsil numero di Punti soggiorno,

mentre D/sLtindica la distanza che intercorre tra due occorrenze del servizio Punti ristoro, D/simetanoe Disi sono riferiti rispettivamente ai Punti metano e

Punti soggiorno. Le variabili D/7sftime, Dmsftiniee Dsogtamrappresentano la disponibilità del servizio durante una fascia oraria comprendente il presunto orario di arrivo.

Nel suddetto algoritmo la presenza dei punti di servizio viene pesata in relazione al numero di occorrenze per tratto stradale e alla disponibilità, mediante l’impiego di coefficienti di peso Fj pari a 0.03, 0.02 e 0.01, come

visibile nell’equazione. Se i servizi sono disponibili, i valori Dristme,D/TEftimee Dsogtjmesono posti pari a 0, ovvero non influiscono nel calcolo dello stress, mentre se i servizi non sono disponibili assumono valore 1, facendo rientrare nell'equazione il loro contributo.

Nella Tabella 9 è riportato l’indice di stress dinamico, relativo esclusivamente ai servizi suddetti, calcolato per i due percorsi.

Tabella 9: indice di stress dinamico per ciascun percorso

L4 L5

i Urne

' servizi 47 39

Inoltre, nel calcolo dell’indice di stress totale ijotpredittivo per percorsi mai eseguiti dall’utente, è possibile considerare i dati storici relativi agli indici di stress biometrico calcolati per altri utenti e relativi alla percorrenza del medesimo itinerario, se tali dati storici sono disponibili nel database remoto 3. In altre parole, l’unità centrale 5 cerca, tra i dati storici degli altri utenti che utilizzano sistemi di navigazione secondo la presente invenzione, quelli relativi alle condizioni o preferenze che più si avvicinano alle condizioni o preferenze dell’utente per i medesimi percorsi, e acquisisce gli indici di stress biometrico storicizzati.

L’unità centrale 5 può quindi modificare il valore dell’indice totale di stress calcolato in maniera predittiva per ogni tratto o percorso in base ad essi. Ad esempio, può associare a ciascun percorso un indice di stress totale pari al valore medio tra l’indice di stress totale calcolato mediante gli algoritmi predittivi predefiniti e il valor medio degli indici di stress biometrico degli altri utenti associati allo stesso percorso.

A valle degli esempi di calcolo predittivo dell’indice di stress totale ljotdi un percorso o di un tratto di percorso da parte del sistema di navigazione 1, è possibile approfondire un altro aspetto innovativo e particolarmente vantaggioso della presente invenzione, riguardante l’acquisizione e l’impiego delle informazioni relative allo stato psico-fisico ed al comportamento di guida dell’utente.

I dati relativi allo stato psico-fisico dell’utente e alle condizioni di guida possono essere costantemente monitorati mediante i sensori 41 e 42 e confrontati con i valori acquisiti all’istante iniziale del percorso dall’elaboratore, al fine di valutare l'evoluzione dello stress dell’utente. Questo per discriminare il reale effetto del percorso sullo stress dell’utente rispetto da possibili cause fisiche o psicologiche presenti già prima di iniziare il percorso.

Ad esempio, con riferimento ai grafici esemplificativi riportati nelle Figure da 3 a 6, se si indica con itìo(t0) l’indice di stress biometrico di base dell'utente

calcolato all'istante iniziale e con /ωο(ί) l'evoluzione nel tempo dell’indice di stress biometrico dell'utente durante il percorso scelto, l'evoluzione assoluta nel tempo dell’indice di stress dell’utente /^(f) è pari a uo=uf)-ug.

La variazione assoluta dell’indice di stress dell’utente lungo il

percorso da un istante di tempo 3⁄4 ad un istante t2può essere pari a:

^ bìo_abstl<~>4)<—>^ ab tl )<~>^ abtl)

Secondo un primo metodo di implementazione (Figura 2b), una volta iniziato il percorso a minimo stress selezionato, l’unità centrale 5 combina i dati biometrici e i dati del veicolo mediante algoritmi prestabiliti, ad esempio del tipo mostrato negli esempi precedenti, per calcolare in continuo o con una frequenza stabilita l’indice di stress biometrico dell’utente, a partire da un valore iniziale dell’indice di stress biometrico /to(f0) calcolato all’istante di

tempo t0coincidente con l’inizio della percorrenza.

L’indice di stress biometrico /to(f) viene aggiornato rispetto al valore

calcolato all’istante iniziale del percorso /to(f0) quando si discosta, per eccesso o per difetto, rispetto a tale valore iniziale (o al valore dell’aggiornamento precedente) di un determinato valore di soglia Vs,

corrispondente ad esempio al 10% del valore di /to(f0) o del suo stesso

valore fti0(t). Tale valore di soglia Vspuò essere dinamico, in altre parole legato al livello di stress biometrico identificato in un determinato intervallo o istante di tempo, preferibilmente variabile in maniera crescente con la variazione di livelli di stress biometrico crescenti. A titolo esemplificativo, il valore di soglia Vsoltre il quale viene registrata una variazione di un indice di stress iniziale pari a 100 e il valore dell’indice di stress viene dunque aggiornato può essere pari al 10% di /tóo(f0), mentre il valore di soglia Vsassociato ad un indice di stress iniziale pari a 180 può essere del 5% di Ibioto)· '<n>quest'ultimo caso, il livello di stress biometrico iniziale è già elevato, quindi è preferibile monitorare in maniera più stringente anche variazioni di piccola entità.

Quando il valore dell’indice di stress biometrico viene aggiornato, l’unità centrale 5 modifica di conseguenza i pesi F?, incrementandoli se l’indice di stress biometrico è cresciuto rispetto al valore iniziale, o diminuendoli se l’indice di stress ha subito una decrescita, secondo algoritmi prestabiliti.

I nuovi valori dei pesi Fj impiegati per il calcolo di itatvengono memorizzati nel database locale 2, in maniera tale i calcoli successivi degli indice di stress totale iiotdi nuovi percorsi siano legati alla percezione soggettiva dell’utente,

In alternativa alla modalità di aggiornamento degli indici di stress e dei pesi appena descritta, l’unità centrale 5 può confrontare l’indice di stress biometrico IUo{t) dell’utente calcolato in corrispondenza di ogni tratto o nodo di percorso

con l’indice di stress totale ltdcorrispondente allo stesso tratto o nodo di percorso (Figura 2a). Se si verifica la condizione di non corrispondenza, il valore dei coefficienti di peso Fj corrispondenti ai parametri compresi nel

calcolo di ljdviene modificato e memorizzato nel database locale 2, affinché il risultato dell’algoritmo impiegato per calcolare l’indice di stress totale iiotsia

pari all’indice di stress biometrico /3⁄40(r) . Si noti che i pesi Fj sono variabili dinamiche che possono cambiare anche più volte nel tempo.

In tal modo, il sistema 1 consente di modificare una o più volte, secondo una delle modalità sopra illustrate, gli algoritmi per il calcolo predittivo dell’indice totale di stress per adattarli allo specifico utente ed ottenere una previsione di stress il più possibile attendibile.

In una forma di realizzazione alternativa dell’invenzione, il metodo per la determinazione del percorso a minor indice di stress totale /fotcomprende una fase ulteriore.

Qualora si verifichi un aggiornamento dei valori dei coefficienti di peso j il sistema in maniera dinamica può ricalcolare nuovamente un percorso a minore indice di stress totale /iot, in particolare impostando un nuovo punto di partenza coincidente con la posizione istantanea del veicolo rilevata mediante il sensore GPS 43.

La scelta di ricalcolare il percorso a minimo stress in maniera dinamica durante la percorrenza può essere preferibilmente opzionale, in particolare l’utente può scegliere questa opzione durante la fase iniziale di impostazione e/o selezione dei dati di input mediante i mezzi di interfaccia 6. Si può procedere quindi con il calcolo del percorso a minimo indice di stress totale

utilizzando i coefficienti di peso modificati secondo una delle due modalità

precedentemente descritte in luogo dei coefficienti di peso di default, in altre parole si impiegano coefficienti personalizzati rispetto all'utente.

Infine, nel database remoto 3 potrebbero essere memorizzate e aggiornate periodicamente o in tempo reale mappe globali di stress, cioè mappe dei percorsi presenti su un determinato territorio in cui sono indicati, ad esempio, il livello medio di stress biometrico dei guidatori che utilizzano il sistema di navigazione secondo la presente invenzione e i dati relativi alle condizioni ambientali e ai punti di interesse /3⁄4 presenti. Tali mappe di indice globale medio di stress biometrico, risultato dell’esperienza condivisa di più viaggiatori/utenti, potrebbero essere impiegate dal sistema di navigazione 1 nel calcolo predittivo del percorso meno stressante per l’utente.

In conclusione, il sistema di navigazione 1 secondo la presente invenzione è configurato per suggerire un itinerario a minimo stress e/o massimo benessere che tiene conto delle preferenze dell’utente e della sua percezione soggettiva dello stress, considerando in maniera pesata l’esperienza pregressa dell’utente stesso, l’esperienza pregressa degli altri viaggiatori e/o lo stress psico-fisico effettivo dell’utente.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a sue forme di realizzazione preferite. È da intendersi che ciascuna delle soluzioni tecniche implementate nelle forme di realizzazione preferite qui descritte a titolo esemplificativo, potranno vantaggiosamente essere combinate diversamente tra loro, per dar forma ad altre forme di realizzazione, che afferiscono al medesimo nucleo inventivo e tutte comunque rientranti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo implementato mediante elaboratore per il calcolo predittivo di un percorso o itinerario a minimo stress e/o massimo benessere per un utente alla guida di un veicolo, comprendente i passi di: fornire una mappa; - individuare su detta mappa uno o più possibili percorsi stradali che collegano un punto di partenza e un punto di arrivo predeterminati e acquisire dati ( D,) relativi a caratteristiche di detti percorsi; fornire un database locale (2) comprendente coefficienti di peso ( F?) associabili a ciascuno di detti dati ( D(); - calcolare per ciascuno di detti possibili percorsi individuati un corrispondente indice di stress totale ( lja) secondo algoritmi predefiniti che combinano detti dati ( D(.) e detti coefficienti di peso ( F?); e - selezionare il percorso corrispondente all’indice di stress totale ( /fd) minore.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detti dati ( D, ) comprendono almeno un punto di interesse ( Pd).
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti dati ( D;) comprendono dati relativi a detta mappa, parametri strutturali di detti percorsi definiti su detta mappa, condizioni metereologiche, condizioni di viabilità.
4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti algoritmi sono del tipo: /« = f(3⁄43⁄4 dove /tofrappresenta l’indice di stress totale (/tat), D(rappresenta un dato ( D() relativo ad una caratteristica di detti percorsi, F? rappresenta un coefficiente di peso ( p!) associato a detto specifico dato e è una relazione matematica lineare o non lineare che lega D(.e F? all’indice di stress totale (/iof).
5. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente le fasi di: misurare ed elaborare uno o più parametri biometrici dell’utente e uno o più parametri del veicolo durante la percorrenza di detto percorso selezionato, per calcolare un indice di stress biometrico (/Wo(i) ) del guidatore associato a detto percorso selezionato in funzione di detti parametri biometrici dell’utente e parametri del veicolo; confrontare l’indice di stress biometrico (/3⁄40(*) ) dell’utente con il corrispondente indice di stress totale ( ljd); e se l’indice di stress biometrico ( /to) del guidatore si discosta dall’indice di stress totale ( ltaj) del percorso di un valore assoluto superiore ad un determinato valore di soglia ( Vs) verificando una condizione di non corrispondenza, modificare detti coefficienti di peso ( F?) in maniera tale che l’indice di stress totale ( /tot) associato al percorso selezionato risulti pari all’indice di stress biometrico ( /ωο) del guidatore, e memorizzare i nuovi valori di detti coefficienti di peso ( F?) in detto database locale (2).
6. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, comprendente le fasi di: misurare ed elaborare uno o più parametri biometrici dell’utente e uno o più parametri del veicolo durante la percorrenza di detto percorso selezionato, per calcolare un indice di stress biometrico (/tóo(i) ) del guidatore associato a detto percorso selezionato in funzione di detti parametri biometrici dell’utente e parametri del veicolo; confrontare l’indice di stress biometrico (ΙΜο(ή ) dell’utente con l’indice di stress biometrico calcolato all’istante iniziale della percorrenza (hMX e se l’indice di stress biometrico ( Ibio(t ) ) si discosta dall’indice di stress biometrico calcolato all’istante iniziale della percorrenza ( /Wo(r0) ) di un valore assoluto superiore ad un determinato valore di soglia ( Vs) verificando una condizione di non corrispondenza, modificare detti coefficienti di peso ( F?), incrementandoli se Jiio(r) è maggiore di /tóo(r0) e diminuendoli se /tìo(f) è minore di Ibio(tQ) secondo algoritmi prestabiliti, e memorizzare i nuovi valori di detti coefficienti in detto database locale (2).
7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti dati ( Dj) comprendono dati storici relativi a indici di stress biometrico ( /tó0) di uno o più utenti.
8. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 5 a 7, tale che quando è verificata la condizione di non corrispondenza comprende inoltre la fase di aggiornare il punto di partenza con la posizione attuale del veicolo e ricalcolare il percorso a minimo indice di stress totale { ita) secondo il metodo di una delle rivendicazioni da 1 a 4.
9. Sistema di navigazione (1) configurato per l’elaborazione predittiva di un percorso a minimo stress e/o massimo benessere per un utente alla guida di un veicolo, comprendente: - un database remoto (3) comprendente almeno dati ( D() relativi ad una mappa, a parametri strutturali di percorsi definiti su detta mappa, alle condizioni metereologiche, alle condizioni di viabilità di detti percorsi; - un database locale (2) comprendente almeno coefficienti di peso ( F?) associati a detti dati compresi in detto database remoto (3); - sensore GPS (43) per l’acquisizione di dati relativi alla posizione del veicolo; - un’unità centrale (5) comprendente mezzi di connessione (7) a detto database remoto (3), detta unità centrale (5) essendo programmata per: individuare i possibili percorsi su detta mappa che collegano un punto di partenza con un punto di arrivo, calcolare in maniera predittiva un indice di stress totale ( lta) per ciascun percorso o tratto sulla base di algoritmi predeterminati, detti algoritmi comprendenti una combinazione di detti dati ( D,) e di detti coefficienti di peso ( F?), scegliere il percorso associato al minore indice di stress totale ( lta); e - mezzi di interfaccia (6) atti a consentire all’utente di impostare e/o selezionare dati di input e di visualizzare in output un percorso a minimo indice di stress totale ( lta) calcolato da detta unità centrale (5).
10. Sistema di navigazione (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti dati di input sono un punto di partenza e/o un punto di arrivo.
11. Sistema di navigazione (1) secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui detti dati di input comprendono uno o più punti di interesse ( Pd).
12. Sistema di navigazione (1) secondo una delle rivendicazioni da 9 a 11, in cui detto un database remoto (3) comprende dati relativi a punti di interesse ( 3⁄4)<■>
13. Sistema di navigazione (1) secondo una delle rivendicazioni da 9 a 12, in cui detti mezzi di connessione (7) a detto database remoto (3) comprendono la rete Internet.
14. Sistema di navigazione (1) secondo una delle rivendicazioni da 9 a 13, comprendente: sensori biometrici (41) per l'acquisizione di dati biometrici dell’utente e sensori (42) per l’acquisizione di parametri relativi al veicolo.
15. Sistema di navigazione (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta unità centrale (5) è programmata per: calcolare un indice di stress biometrico (/Wo(r) ), associato al percorso a minimo indice di stress totale ( ltot) individuato, sulla base di detti dati biometrici dell’utente e di detti dati rilevati dal veicolo; confrontare detti indice di stress totale ( ijot) e indice di stress biometrico ( Iblo{t) ) e modificare detti coefficienti di peso ( F>) se detto indice di stress totale ( ltot) si discosta da detto indice di stress biometrico ( /3⁄40(r) ) di un valore assoluto superiore ad un determinato valore di soglia ( Vs) verificando una condizione di non corrispondenza, in maniera tale che detto indice di stress totale ( lta) sia pari a detto indice di stress biometrico ( Ibio(t) ); memorizzare nel database locale (2) i nuovi valori di detti coefficienti di peso ( Ft).
16. Sistema di navigazione (1) secondo la rivendicazione 14, in cui detta unità centrale (5) è programmata per: calcolare un indice di stress biometrico { Ibìoit) ), associato al percorso a minimo indice di stress totale ( iid) individuato, sulla base di detti dati biometrici dell'utente e di detti dati rilevati dal veicolo; confrontare detto indice di stress biometrico ( IHo{t ) ) con un indice di stress biometrico calcolato all’istante iniziale della percorrenza ( /iio(r0) ) e modificare detti coefficienti di peso ( F?) se detto indice di stress biometrico ( Ιι»0(ή ) si discosta da detto indice di stress biometrico calcolato all’istante iniziale della percorrenza ( /Wo(i0) ) di un valore assoluto superiore ad un determinato valore di soglia ( \ZE) verificando una condizione di non corrispondenza, incrementando detti coefficienti di peso ( Fj) se ΙΜο(ή è maggiore di 7Wo (70) e diminuendoli se Ibio{i) è minore di Ibio(t0) secondo algoritmi prestabiliti; memorizzare nel database locale (2) i nuovi valori di detti coefficienti di peso ( Ft?).
17. Sistema di navigazione (1) secondo la rivendicazione 15 o 16, in cui detta unità centrale (5) è ulteriormente configurata per aggiornare detto punto di partenza con la posizione attuale di detto veicolo e ricalcolare detto percorso a minimo indice di stress totale ( Ιίοί) qualora sia verificata la condizione di non corrispondenza.
18. Sistema di navigazione (1) secondo una delle rivendicazioni da 15 a 17, in cui detto database remoto (3) comprende dati storici relativi a indici di stress biometrico ( lUo) degli utenti.
19. Programma per elaboratore, comprendente un codice atto ad implementare un metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8 quando in esecuzione su un qualsiasi processore, navigatore, computer o dispositivo mobile.