PT2466549E - Aparelho de veículo para um sistema de portagens de estrada - Google Patents

Description

ΕΡ 2 466 549/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Aparelho de veiculo para um sistema de portagens de estrada" 0 presente invento refere-se a um aparelho de veículo para um sistema de portagens de estrada com um transceptor para comunicação via rádio de curto alcance, opcionalmente com balizas de portagens ou com balizas de controlo localizadas mais baixas e opostas a estas de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Os sistemas de portagens de estrada com aparelhos de veículos (Onboard Units, OBU), que cooperam com balizas rádio de curto alcance na área de estrada, permitem uma localização dos OBU devido à localização conhecida das balizas e das suas zonas de cobertura de rádio espacialmente limitadas. Devido a isso, podem ser debitadas utilizações de espaço dos OBU, por exemplo, na forma de portagem de curso, de entrada ou de parqueamento.

Para aumento da precisão de localização e para evitar perturbações provocadas por terceiros veículos, é vantajoso um alcance se possível curto da comunicação via rádio, que apenas é limitada pelo tempo mínimo para uma comunicação via rádio. Para este fim os OBU actualmente são equipados com uma antena direccional que irradia para cima, a qual actua em conjunto com as balizas de portagens dispostas ao longo da faixa de rodagem numa zona de cobertura de rádio muito reduzida.

Para controlo de sistemas de portagens de estrada deste tipo são cada vez mais utilizadas as balizas de controlo móveis, as quais, para fins de controlo, assumem a funcionalidade de uma baliza de portagem estacionária e podem ser transportadas num veículo de controlo, para controlar comunicações OBU-balizas de veículos em movimento no trânsito. Neste caso, a reduzida cobertura de rádio dos OBU tradicionais representa um problema, principalmente se tiverem que ser controlados veículos em trânsito contrário, porque devido à elevada velocidade relativa e à reduzida cobertura de rádio, o tempo para uma comunicação via rádio pode ser insuficiente. Além disso, os veículos de controlo 2 ΕΡ 2 466 549/ΡΤ não atingem, em regra, a altura de montagem das balizas de portagem estacionárias, o que dificulta ainda mais a comunicação. É conhecido a partir de US 6,061,029 um aparelho de antena de veiculo do tipo referido inicialmente, o qual fixa duas antenas que podem ser reguladas mecanicamente para posições de referência ou se movimentam, pesquisando o campo periférico e com o auxilio da potência dos sinais de recepção, seleccionam, respectivamente, uma antena para comunicação. Não contando com a dispendiosa mecânica de ajuste, neste caso, é necessária uma medição de potência paralela de ambas as antenas com lógica de exploração e uma instância de decisão adicional.

Em WO 2010/045966 é descrito um sistema de comunicações de veiculo para ligações de carro para carro e de carro para infra-estrutura, no qual as mensagens são suplementadas por metadados com informações adicionais de "Routing" (encaminhamento). Cada nó de comunicação é o "Router" (encaminhador) e selecciona a ou as antena(s) melhor preparadas para a transmissão das mensagens com o auxilio das informações "Routing" avaliadas. Uma vez que os aparelhos de veiculos utilizados nos sistemas de portagens de estrada, na sua maioria, não apresentam qualquer função "Routing" e metadados adicionais nas mensagens exigem uma nova normalização e, como consequência, a substituição simultânea de todos os aparelhos de veiculos existentes, porque o modo de actuação descrito não é satisfatório. O invento tem por objectivo proporcionar um aparelho de veiculo para um sistema de portagens de estrada que elimina os problemas referidos do estado da técnica.

Este objectivo é conseguido com um aparelho de veiculo que apresenta as caracteristicas da reivindicação 1. É proporcionado, este modo, um OBU adaptável em função da sua localização e, com isto, a uma zona de cobertura de rádio do seu respectivo parceiro de comunicação. O OBU no inicio do contacto recebe de uma baliza de portagem ou baliza 3 ΕΡ 2 466 549/ΡΤ de controlo a sua identificação e pode, com base nesta informação, regular as caracteristicas adequadas da antena.

Para a função de localização, em regra, das balizas de portagens estacionárias, é regulada uma caracteristica de antena que irradia para cima ou inclinadamente para cima inclinadamente, e para a possibilidade de controlo através das balizas de controlo geralmente móveis do fluxo de trânsito envolvente, é regulada uma caracteristica de antena lateral ou "plana", de preferência orientada de modo circular em torno lateralmente ou também omnidireccional. Através disto, pode ser combinada uma elevada precisão de localização numa posição com uma boa resposta de controlo na outra posição.

Para a utilização do OBU num sistema de portagens de estrada DSRC ("dedicated short range communication") é especialmente favorável se a referida identificação for uma mensagem BST ("beacon Service table message") de acordo com a norma DSRC, tal como a mesma foi emitida como o primeiro contacto de aproximação de balizas de portagens da norma DSRC. Este tipo de mensagem BST pode também activar um OBU, por exemplo saindo de um modo "Stand-by" (de espera) economizador de energia.

De preferência o OBU é regulado, antes do inicio de uma comunicação via rádio, para a segunda caracteristica da antena, de modo a reagir bem, em qualquer momento, às balizas de controlo. 0 aparelho de veiculo do invento é adequado para todos os tipos de sistemas de portagens de estrada com base em balizas rádio de curto alcance, por exemplo, segundo a norma WLNA ou WAVE. A sua utilização é especialmente favorável num sistema de portagens de estrada DSRC, para cujo caso o transceptor é um transceptor DSRC, de preferência, segundo a norma CEN ou WAVE. 0 invento será, em seguida, explicado com referência a um exemplo de execução apresentado com mais pormenor nos desenhos anexos. Os desenhos mostram: 4 ΕΡ 2 466 549/ΡΤ na Fig. 1 ο modo de funcionamento de um aparelho de veículo de acordo com o invento esquematicamente num sistema de portagens de estrada exemplificativo; e na Fig. 2 um esquema de blocos de um aparelho de veículo de acordo com o invento.

De acordo com a Fig. 1 um sistema de portagens de estrada 1 compreende uma pluralidade de balizas de portagens 2, distribuídas por uma zona geográfica, das quais apenas uma é mostrada como representativa. As balizas de portagens 2 estão colocadas respectivamente de modo estacionário numa estrada 3. 0 termo "estacionário" aqui utilizado inclui tanto as permanentemente fixas como as transportáveis ou balizas de portagens 2 instaladas temporariamente numa estrada 3. Em qualquer caso a localização 0 da sua localização é conhecido no sistema de portagens de estrada 1.

As balizas rádio 2 são balizas rádio de curto alcance, de preferência, de acordo com a norma DSRC e servem para executar comunicações de via rádio 4 de curto alcance ou DSRC com aparelhos de veículos 5 (onboard units, OBU) nos veículos 6 em circulação. Para este fim os OBU 5 dispõem, por sua vez, de transceptores 7 de curto alcance ou DSRC, os quais posteriormente serão explicados com mais pormenor com o auxílio da Fig. 2. Com base nas comunicações via rádio 4 são, seguidamente, produzidas pelas balizas rádio 2, transacções de portagens e, por exemplo, por meio de uma ligação de dados, registadas numa central (não representada) do sistema de portagens de estrada 1.

As balizas de portagens estacionárias 2 estão dispostas junto ou ao longo da estrada 3 a uma altura determinada, por exemplo, numa viga de ponte que atravessa a estrada 3, num mastro disposto junto da estrada ou semelhante. Para localização exacta dos OBU 5 na zona de uma baliza 2 o transceptor 7 de um OBU 5, numa comunicação via rádio de curto alcance com uma baliza de portagem 2, recebe uma primeira caracteristica da antena, a qual está orientada para uma zona 8 através do OBU 5. A zona 8 é, por exemplo, uma zona de emissão-recepção, em forma de cone ou de lóbulo, orientada para cima ou inclinada para a frente e para cima. 5 ΕΡ 2 466 549/ΡΤ

Este alinhamento da zona de cobertura de rádio do OBU 5 é vantajoso para as comunicações via rádio 4 das balizas de portagens é, por outro lado, desvantajoso, se o OBU 5 tiver que ser interrogado a partir de balizas de controlo 9 móveis. As balizas de controlo 9 são transportadas, por exemplo, por um veiculo de controlo 10 que se movimenta na estrada, por exemplo, no mesmo sentido ou em sentido contrário em relação ao veiculo 6. As balizas de controlo 9 podem também ser estacionárias, por exemplo, localizadas na berma da estrada, por exemplo em entradas para garagens de parqueamento. As balizas de controlo 9 localizam-se comparativamente mais baixas do que as balizas de portagens 2 em relação ao OBU 5.

Para que as balizas de controlo 9 possam executar comunicações via rádio de curto alcance 11 com o OBU 5 de um veiculo 6 controlado, o OBU 5 assume, para isso, uma segunda característica de antena que tem uma zona de cobertura de rádio 12, a qual compreende a zona antes, eventualmente, também junto ou em torno do veículo 6 ou do OBU 5, como mostrado na Fig. 1. A zona 12 pode também abranger a zona 8. De preferência, a zona de cobertura de rádio 12 apresenta-se aproximadamente antes do veículo 6, no máximo também ligeiramente lateral em forma de lóbulo antes do veículo 6. A zona de cobertura de rádio 12 situa-se comparativamente, "mais funda" do que a zona de cobertura de rádio 8. 0 OBU 5 está, assim, apto para receber duas características de antenas e, assim, zonas de cobertura de rádio 8, 12, ou seja, dependendo se o mesmo executa uma comunicação via rádio 4 com uma baliza de portagem 2 ou uma comunicação via rádio 11 com uma baliza de controlo 9, principalmente, no sentido envolvente do trânsito ou em sentido contrário. Isto será, agora, explicado com mais pormenor com referência à Fig. 2.

De acordo com a Fig. 2 o transceptor 7 do OBU 5 tem uma instalação de antena 13, a qual é comutável entre duas caracteristicas de antena, ou seja, uma vez para a zona de fornecimento ou de cobertura de rádio 8 e uma vez para a zona de fornecimento ou de cobertura de rádio 12. A correspondente 6 ΕΡ 2 466 549/ΡΤ característica de antena é, por exemplo, regulável através de uma linha de comando 14 da instalação de antena 13.

Por exemplo a instalação de antena 13 pode abranger duas antenas 15, 16, que por meio a ser entendido esquematicamente, de um comutador 17, são comutáveis através de um sinal vindo da linha de comando 14. A instalação de antena 13 poderia também ser formada por meio uma disposição de antenas comutáveis, como são descritas em US 2010/0045536 AI ou através das fases comandáveis de uma matriz de antenas individuais, como são conhecidas pelo especialista da técnica.

Por exemplo, a caracteristica de antena do OBU 5 ou da instalação de antenas 13 é comandada dependendo da posição, na qual o OBU 5 se encontra no sistema de portagens de estrada 1, relativamente às localizações das balizas de portagens 2. Nesta forma de execução o OBU 5 dispõe de um dispositivo de determinação de posição 18, com o qual o mesmo determina a sua própria posição P no sistema de portagens de estrada 1. O dispositivo de determinação de posição 18 pode, por exemplo, detectar marcas no terreno na periferia do OBU 5, para determinar a sua posição num mapa digital, ou determinar o seu posicionamento através de triangulação de rádio ou avaliação de identificação de células de uma rede de telemóvel celular. 0 dispositivo de determinação de posição 18 é, de preferência, um receptor de navegação por satélite, principalmente um receptor GPS, o qual determina a posição P do OBU 5 num sistema global de navegação por satélite.

Ao dispositivo de determinação de posição 18 está ligado um dispositivo de avaliação 19, o qual pode ser formado, por exemplo, por um comando de microprocessador do OBU 5. Para o dispositivo de avaliação 19 é também conduzida a saida de uma base de dados 20, na qual estão memorizados os locais conhecidos O de todas as balizas de portagens 2 estacionárias do sistema de portagens de estrada. A base de dados 20 pode, por exemplo, ser fornecida em conjunto como o suporte lógico permanente ("firmware") na produção do OBU 5, ou pode, por meio do transceptor 7 de uma baliza de portagem 2 do sistema de portagens de estrada 1 ser carregado e/ou actualizado. 7 ΕΡ 2 466 549/ΡΤ Ο dispositivo de avaliação 19 compara respectivamente a posição actual P do OBU 5, como a mesma é determinada pelo dispositivo 18, com a localização 0 das balizas de portagens 2 a partir da base de dados 20. Se a posição P se localizar dentro de uma zona 21 predeterminada em torno de uma das localizações O, conhecido das balizas de portagens, é detectada a passagem de uma baliza de portagem 2. Neste caso, o dispositivo de avaliação 19 comanda a instalação da antena 13 através da linha de comando 14, de modo que é regulada a primeira característica de antena para a zona de emissão-recepção 8 orientada para cima. A comunicação via rádio 4 com a baliza de portagem 2 é, então executada com esta caracteristica de antena. Quando o OBU 5 abandona a zona 21, a instalação de antena 13 é adaptada ou reposta na posição inicial para a segunda característica de antena para a zona de cobertura de rádio circundante 12, de modo que o OBU 5 está preparado e activável para um eventual controlo através dos veículos de controlo 10 que transportam as balizas de controlo 9.

Num OBU 5 alternativo são suprimidos o dispositivo de determinação de posição 18 e a base de dados 20. O dispositivo de avaliação 19, em vez disso, comuta periodicamente e de forma alternada a instalação de antena 13 entre ambas as caracteristicas de antena para as zonas 8 e 12. Logo que seja detectado o início de uma comunicação via rádio 4 ou 11 numa de ambas as situações de ligação, ou seja num de ambos as zonas 8, 12, pelo dispositivo de avaliação 19, é desligada a comutação periódica e esta comunicação via rádio é prosseguida exactamente com esta característica de antena e conduzida até ao final. Com isto, o dispositivo de avaliação 19 detecta o local do parceiro de comunicação do OBU 5, ou seja, se se trata de uma baliza de portagem 2 localizada na zona 8 ou de uma baliza de controlo 9 localizada na zona 12 e regula a característica de antena em conformidade.

Esta funcionalidade pode também ser alcançada, se o dispositivo de avaliação 19 avaliar em paralelo os sinais de recepção de uma instalação de antena 13 com duas antenas especiais 15, 16 e executa depois a comunicação via rádio através da antena 15 ou 16, por meio da qual foi recebido o 8 ΕΡ 2 466 549/ΡΤ início de uma comunicação via rádio 4, 11, ou seja o contacto de aproximação de uma baliza de portagem 2 ou baliza de controlo 9.

Uma forma de execução do OBU 5 de acordo com o invento consiste em que, no âmbito de uma comunicação via rádio 4 ou 11, é recebida da baliza de portagem 2 ou da baliza de controlo 9 uma identificação, a qual dá informação se se trata de uma baliza de portagem 2 ou de uma baliza de controlo 9. Por exemplo, em comunicações via rádio de acordo com a norma DSRC para o contacto de aproximação é difundida uma mensagem BST (beacon service table message) de uma baliza de portagem 2 ou de uma baliza de controlo 9, a qual, como perspectiva de serviço da baliza, dá informação se se trata de uma baliza de portagem 2 estacionária ou de uma baliza de controlo 9 móvel. 0 dispositivo de avaliação 19 pode avaliar esta identificação e em conformidade regular a característica de antena adequada para a zona 8, para comunicação com uma baliza de portagem 2 ou para a zona 12, para comunicação com uma baliza de controlo 9 na instalação de antena 13 do transceptor 7.

Deve ser entendido que os exemplos de execução aqui apresentados podem ser alterados em conformidade com o âmbito do conceito do invento. 0 invento abrange, em conformidade com isto, todas as variações, modificações e combinações das características descritas, as quais estão incluídas no âmbito das reivindicações anexas.

Lisboa, 2013-07-22

Claims (4)

1. ΕΡ 2 466 549/ΡΤ 1/1 REIVINDICAÇÕES 1 - Aparelho de veículo para um sistema de portagens de estrada (1), com um transceptor (7) para comunicações via rádio de curto alcance (4, 11) opcionalmente com balizas de portagens (2) ou com balizas de controlo (9), localizadas mais baixas e opostas em relação a estas últimas, em gue o transceptor (7) apresenta uma instalação de antena (13) com, pelo menos, duas características de antena reguláveis, das guais a primeira apresenta uma zona de cobertura de rádio mais elevada (8) e a segunda apresenta uma zona de cobertura de rádio mais baixa (12) relativamente ao aparelho de veículo (5), em gue o aparelho de veículo (5) está preparado, guando da comunicação via rádio (4) com uma baliza de portagem (2), para regular a primeira característica de antena e guando da comunicação via rádio (11) com uma baliza de controlo (9) regular a segunda caracteristica de antena, caracterizado por o aparelho de veículo (5) apresentar um dispositivo de avaliação (19) ligado à instalação de antena (13), o gual está conformado para detectar uma identificação de uma baliza de portagem (2) recebida como o início de uma comunicação via rádio (4, 11) e no caso de detecção regular a primeira caracteristica da antena para esta comunicação via rádio (4).
2. 2 - Aparelho de veículo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a identificação ser uma mensagem BST de acordo com a norma DSRC.
3. 3 - Aparelho de veículo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por antes do início de uma comunicação via rádio (4, 11) ser feita a regulação da segunda caracteristica da antena.
4. 4 - Aparelho de veículo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o transceptor (7) ser um transceptor DSRC. Lisboa, 2013-07-22