PT2698607E - Método para a determinação do comprimento de um percurso percorrido por um veículo - Google Patents

Description

ΕΡ2698607Β1

DESCRIÇÃO

MÉTODO PARA A DETERMINAÇÃO DO COMPRIMENTO DE UM PERCURSO

PERCORRIDO POR UM VEÍCULO A presente invenção refere-se a um método para a determinação do comprimento de um percurso percorrido por um veiculo usando uma unidade de bordo transportada pelo veiculo, a qual gera uma sequência de valores medidos da sua própria posição.

As Unidades de bordo (OBUs) são utilizadas em particular nos sistemas de portagens rodoviários para determinar um percurso percorrido por um veiculo por meio da OBU e em seguida cobrar a portagem. Para o efeito, uma OBU situa-se por exemplo num sistema de navegação por satélite (sistema global de navegação por satélite, GNSS) ou numa rede móvel terrestre com vários emissores-recetores fixos que geram uma sequência de valores de medição de posição ("position fixes"). Cada um dos valores de medição de posição gerados é sujeito a imprecisões, e portanto a sequência gerada necessita de um pós-processamento.

Para o pós-processamento é conhecido comparar os valores de medição de posição produzidos com o mapa digital modelado de rede rodoviária ("map-matching"). Desse modo os respetivos segmentos de estrada mais próximos são identificados como percorridos. Dependendo do tipo, a OBU envia qualquer dos valores de medição de posição para uma estação central de sistema de portagem, onde o map-matching é feito ("thin Client OBU"), ou o mapa rodoviário digital está armazenado no próprio OBU, onde o map-matching é realizado ("thick Client OBU ").

Contudo os métodos de map-matching têm a desvantagem, que a precisão da determinação do comprimento de percurso é limitada pela resolução do segmento de mapa digital. 0 comprimento de percurso efetivamente percorrido por um veiculo muitas vezes difere dos comprimentos dos troços de estrada 1 ΕΡ2698607Β1 digitalmente modelados: Por exemplo, em áreas de curvas, cruzamentos ou rotundas o percurso efetivamente percorrido depende do sentido de deslocação do veiculo, enquanto os comprimentos de segmentos do mapa de estradas digital regra geral são independentemente modelados.

Por outro lado, também seria difícil de determinar os comprimentos dos percursos com base em valores de medição de posição, em que a inexatidão frequente dos valores de medição de posição é contrária a uma determinação robustamente fiável do comprimento de um percurso.

Da EP1736932 e da US2010 / 0106405 são conhecidos métodos para a determinação do comprimento do percurso percorrido por um veículo, em que os valores de medição de posição cuja medição de qualidade de posição se encontra abaixo de um dado limite, não são considerados. A invenção tem o objetivo de proporcionar um método para a determinação do comprimento de um percurso percorrido por um veículo, que permite uma maior exatidão do que os sistemas anteriores proporcionando simultaneamente uma robustez com respeito a imprecisões de medição de posição.

Este objetivo é conseguido por um método do tipo mencionado por meio de uma unidade de bordo, a qual gera uma sequência de valores de medição para cada posição e para cada valor de medição de posição da sequência uma respetiva medição de qualidade de posição compreendendo correspondentemente:

Extração de um conjunto consecutivo de valores de medição de posição da sequência ignorando os valores de medições de posição cuja medição de qualidade de posição se encontre abaixo de um primeiro limite predeterminado, determinando um conjunto de medições de qualidade com base no número de valores de medição de posição do conjunto ou através das suas medições de qualidade de posição, em que quando o conjunto de medições de qualidade exceder um segundo valor limite predeterminado: 2 ΕΡ2698607Β1

Determine o comprimento do percurso das distâncias mútuas de medidas de posição consecutivas do conjunto, caso contrário: Determinação do comprimento do percurso utilizando um mapa de estradas digital, que é composto por segmentos de estrada, em que cada segmento de comprimento conhecido, por meio da atribuição dos valores de medição de posição do conjunto de pelo menos um segmento de estrada e determinação do comprimento de percurso do comprimento do segmento do pelo menos um segmento de estrada. 0 método da invenção baseia-se numa comparação de qualidade em duas fases. Numa primeira fase são tomados valores de medição de posição de um conjunto de qualidade elevada, sendo eliminados valores de medição de posição "maus"; Em seguida, a qualidade de todo o conjunto é avaliada numa segunda fase: se esta for elevada, a determinação do comprimento do percurso ocorre imediatamente, com base real em "bons" valores de posição do conjunto sendo desse modo o mais precisos possível. Se a qualidade do conjunto for insuficiente, um percurso de estrada é determinado pelo map-matching e usado para determinar o comprimento de percurso para este conjunto. Se o processo for executado repetidamente para conjuntos sucessivos de valores de medição de posição, o resultado somado ao longo de vários conjuntos ou segmentos de comprimento da distância percorrida apresenta uma precisão muito elevada pelo uso direto dos "bons" valores de medição de posição, em que simultaneamente aumentou a robustez do método contra um total de "maus" valores de medição de posição em segmentos de estrada individuais pelo processo de map-matching aí aplicado.

Numa forma de realização vantajosa da invenção, o conjunto de medições de qualidade das medições de qualidade de posição é determinado como sendo a média do conjunto de qualidade das mesmas. Assim, as medições de qualidade de posição são realizadas a cada posição no conjunto de entradas de valores de medição de posição na medição de qualidade do 3 ΕΡ2698607Β1 conjunto. A decisão quanto ao facto de os valores de medição de posição serem utilizados para a determinação do comprimento do percurso ou de o mesmo ser determinado pelo método de map-matching mais robusto, deve ser aplicada é desse modo tomada a partir das medições de qualidade de posição relevantes dos valores das medidas de posição considerados.

Em alternativa, as medições de qualidade do conjunto podem ser calculadas como a razão entre os números considerados nos valores de medição de posição e a soma dos valores das medições de posição considerados e os não considerados. Isso também gera medições indiretas dos valores de medição de posição não considerados, aqui levados em conta para formar uma base mais ampla para decisão. Além disso, as medições de qualidade do conjunto podem ser calculadas de modo eficiente e rápido por uma simples comparação dos números.

Quando desejado, os valores de medição de posição podem ser gerados por um recetor de rádio móvel da unidade de bordo através da localização numa rede móvel terrestre. Particularmente vantajoso é quando os valores de medição de posição são gerados usando um recetor de navegação por satélite na unidade de bordo através da localização num sistema de navegação por satélite (sistema de navegação global por satélite, GNSS). A determinação das medições de qualidade de posição é possível em diferentes variantes, que podem ser combinadas entre si ou aplicadas sequencialmente. Uma primeira forma de realização, que é especialmente adequada para OBUs baseados em GNSS, é que o recetor de navegação por satélite para cada valor de medição de posição gera um valor correspondente DOP ("dilution of precision"), de preferência um valor HDOP ("horizontal dilution of precision"), como base para as suas medições de qualidade. Valores DOP e HDOP são fornecidos por muitos recetores de navegação por satélite comerciais nativos para cada valor de medição de posição e indicam as relações geométricas da constelação satélite atual, que funcionam aqui 4 ΕΡ2698607Β1 como base de uma possível dispersão dos respetivos valores de medição de posição.

Numa forma de realização alternativa ou adicional, é gerada uma medição de qualidade de posição de valores de medição de posição em função da distância dos quais é gerada até um segmento de estrada mais próximo no mapa de estradas digital. Esta abordagem representa um método de correspondência de map-matching simplificado, no qual nenhuma verificação de plausibilidade complexa é levada a cabo sobre os valores de posição mais próximos, mas apenas é determinada a distância até ao segmento de estrada mais próximo. Deste modo, a robustez do método de map-matching já produz a medição de qualidade de posição de acordo com o método da invenção de modo que por exemplo valores de posição individuais muito distantes ("desviantes" ou "outlier") não serão considerados. Em thick-client OBUs onde o mapa de estradas digital está presente na OBU, esta forma de realização pode ser implementada diretamente sendo por isso particularmente vantajosa. No entanto pode igualmente ser usado em thin-client-OBUs pode ser usado em que este passo é dependente de um sistema externo de map-matcing.

Numa outra forma de realização alternativa ou adicional, é gerada a medição de qualidade de posição de um valor de medição de posição dependente da distância desta em relação a um valor esperado, o que para o valor de medição de posição é determinado por interpolação a partir dos valores de medição de posição adjacentes da sequência. "Valores de desvio" individuais podem portanto ser eliminados do método sem map-matching. Neste caso, mais que dois valores de medição de posição adjacentes podem ser usados para a interpolação, especialmente para interpolações superiores (não-lineares) da ordem, o que aumenta a precisão.

Alternativamente a medição de qualidade de posição de um valor de medição de posição pode ser gerada a partir da sua distância relativamente a um valor esperado, a qual é formada 5 ΕΡ2698607Β1 por extrapolação dos referidos valores de medição de posição precedentes da sequência. Subsequentes valores de medição de posição não podem ser deste modo, ao contrário da interpolação, já conhecidos, tornando assim essa variante especialmente adequada para aplicação em tempo real. Também aqui podem ser utilizados para extrapolação mais do que um valor de medição de posição anteriores, especialmente para ordenações de extrapolações superiores (não-lineares) ou por exemplo quando se utiliza um filtro de Kalman para extrapolação, facto que mais uma vez aumenta a precisão.

Muitos recetores de naveqação por satélite atuais podem determinar nativamente com exatidão elevada mesmo a sua velocidade e direção, bem como a sua aceleração. Em tais casos é particularmente vantajoso, quando os recetores de naveqação por satélite emitam um vetor de movimento correspondente para cada valor de medição de posição o qual é utilizado para extrapolar o valor esperado. Tal velocidade e direção do movimento - possivelmente com o auxílio do valor de aceleração - do vetor de movimento permite estimar o valor esperado para a medição da posição seguinte de forma particularmente precisa e proporciona um bom ponto de referência para poder gerar a medição de qualidade da posição.

Alternativamente, a unidade de bordo pode para cada valor de medição de posição receber uma medição de um sensor de movimento do veículo, a qual é utilizada para extrapolação do valor esperado. 0 valor de medição de movimento pode ser emitido a partir de um sensor de velocidade ou sensor de aceleração, eventualmente também a partir de um tacógrafo do veiculo e sendo igualmente uma combinação dos valores de medição de tais sensores. Isto também resulta numa estimativa precisa do valor esperado, e sem estar dependente de um do GNSS.

Conjuntos sucessivos de valores de medição de posição podem sobrepor-se. A fim de promover uma determinação mais rápida do comprimento do percurso, conjuntos sucessivos de medidas de posição são de preferência extraídos sem 6 ΕΡ2698607Β1 sobreposição a partir da sequência de valores de medições de posição, uma vez que o comprimento do percurso com o menor número de sequências é rapidamente e completamente determinado.

Numa forma variante de realização vantajosa da invenção as distâncias mútuas dos valores de medição de posição são autodeterminadas. Numa variante alternativa a unidade de bordo gera para cada valor de medição de posição um par associado de velocidade e do ponto de tempo de medição, e as distâncias mútuas de duas medições de posição consecutivas são respetivamente determinadas a partir da velocidade do primeiro dos dois valores de medição de posição e a diferença entre os pontos de tempo de medição dos dois valores de medição de posição. Uma vez que os recetores de navegação por satélite geram valores particularmente precisos de velocidade e tempo, a última variante possibilita particularmente uma determinação precisa das distâncias de valores de medição de posição consecutivos. A invenção vai agora ser descrita com referência a formas de realização exemplificativas ilustradas nos desenhos anexos. Nos desenhos: A fig. 1 mostra uma secção de uma rede modelada de um mapa de estradas digitais esquematicamente numa vista em perspetiva; A fig. 2 é um diagrama em bloco esquemático para utilização de uma unidade de bordo adequada de acordo com o método da invenção; A fig. 3 apresenta uma das curvas da rede rodoviária da figura 1 ampliada em detalhe; A figura 4 é um fluxograma do método da invenção para a determinação de um percurso percorrido por um veiculo na 7 ΕΡ2698607Β1 rede rodoviária da figura 1; as figuras 5 e 6 apresentam as diferentes variantes de medição de gualidade para um valor gerado de medição de posição uma vez em forma de bloco esquemático (Fig. 5) e novamente com referência aos valores de medição de posição exemplares no sistema rodoviário (Fig. 6); A fig. 7 é a etapa em detalhe da extração de conjuntos de valores de medição de posição correspondentes às variantes das figuras 5 e 6; e A fig. 8 representa o conjunto dependente da determinação de medição de qualidade da distância do percurso a partir do exemplo das fig. 5 a 7 em detalhe. A fig. 1 mostra uma rede de estradas 1, que é modelada na forma de um mapa de estradas digital 1' de um gráfico de rede de segmentos de estrada Si, s2, ... de modo geral sk. Um veiculo exemplar 2 transporta uma unidade de bordo (OBU) 3, a qual é capaz de localizar-se na rede rodoviária 1. A OBU 3 dispõe para este efeito além de um microprocessador 4 e uma memória 5 de um recetor de navegação por satélite 6 (fig. 2), com a qual recebe sinais de navegação 7 de um sistema global de navegação por satélite 8 (sistema de navegação global por satélite, GNSS), tal como GPS, GLONASS, GALILEO ou semelhantes gerando desse modo continuamente valores da sua própria posição ("posições fixas") pi, p2, ... geral px. Em alternativa o OBU 3 poderá determinar os seus valores de medição de posição Pi de outras maneiras, por exemplo, por feixes triangulares ou avaliação de valores celulares ou semelhantes numa rede móvel terrestre (rede móvel terrestre pública, PLMN) tal como GSM, UMTS ou outra rede 3G / 4G / 5G.

Conforme mostrado na fig. 2, a OBU 3 está ainda equipada com um emissor-recetor 9, por meio do qual pode enviar os valores de medição de posição pi através de uma rede móvel 10 8 ΕΡ2698607Β1 do tipo de uma central de portagem 11. Na central de portagem 11 os dados de posição assim obtidos px por comparação com o mapa correspondente ("map-matching") de estradas digital 1' podem ser determinados os segmentos de estrada sk, que o veiculo 2 percorreu. 0 map-matching poderá ser igualmente realizado na central de portagem num dos servidores de comparação de mapas 11 ("proxy de map-matching") ou de igual modo pela OBU 3, quando o mapa rodoviário digital está armazenado na sua memória 5. A partir do mapa digital de estradas 1' de comprimentos de segmento conhecidos Ik poderão ser determinados os segmentos de estrada sk e calculado o comprimento 1 da distância percorrida pelo veículo 2 na rede de estrada 1. A fig. 3 ilustra um dos problemas de uma determinação de comprimento de percurso semelhante por meio de map-matching. Devido à resolução limitada de mapas digitais, que muitas vezes também fazem a modelação de segmentos de estrada por apenas um único segmento de estrada sk, os comprimentos de percurso Ia, Ib divergem de distância em diferentes deteções de vias Wa, Wb do mesmo percurso de segmentos de comprimentos armazenados no mapa de estradas I3, I4. 0 método abaixo descrito resolve este problema. A fig. 4 mostra o método descrito, e as figs. 5 a 8 mostram o método em detalhe. 0 método das fig. 4 a 8 pode ser executado tanto inteiramente numa OBU 3 como parcialmente numa OBU 3 e parcialmente na central de portagem 11 e / com uma proxy de map-matching. 0 método da fig. 4 é baseado numa construção especial da OBU 3, em que é exigido para qualquer valor de medição de posição p; igualmente a produção de uma medição de qualidade qj do valor de medição de posição associado px, isto é duas sequências relacionadas {pi} (também referidas abaixo como F) e {qx} dos valores de medição de posição pk e de medições de qualidade de posição qk ou uma sequência { (pk, qi) } de pares de valores de medição de posição pk e medições de qualidade de posição qi. As figuras 5 e 6 mostram variantes diferentes de geração de uma 9 ΕΡ2698607Β1 medida de qualidade de posição qi para um valor de medição de posição Pi, em que em cada um dos segmentos de estrada exemplares S1-S5 da figura 6 ilustram uma outra variante.

Conforme mostrado no segmento estrada si da Fig. 6, existe uma primeira possibilidade em que a OBU 3 utiliza um recetor de navegação por satélite 6, que já em si ("intrínseco") proporciona para qualquer valor de medição de posição px igualmente uma medição de erros ou valor de área de dispersão b±, o que de modo mais simples pode servir como base para determinar a medição de qualidade de posição qi, por exemplo, na forma q± = 1/bi· Tal dispersão de valores bi, pode tratar-se de por exemplo os chamados valores DOP ("positional DOP") , TDOP ("time DOP"), DMO ("geometric DOP") ou de preferência HDOP ("horizontal DOP") tal como para os recetores comerciais GNSS, p. ex. recetores de GPS, sendo os dados gerados com base na atual constelação de satélites e os erros de medição associados.

Quando a OBU 3 em vez (ou para além) em vez do recetor de navegação por satélite 6 utiliza um emissor-recetor móvel de rede sem fios 9 para a determinação da posição, os valores de dispersão bi poderiam ser gerados intrinsecamente por exemplo, também a partir das atuais estações base de receção de rede móvel 10 ou pela precisão de localização de respetivos serviços de rede móvel atuais ("location based Services"). 0 percurso 12 na fig. 5 mostra esquematicamente o recurso direto à dispersão de valores b± do recetor 6, 9, para a geração de medições de qualidade de posição q± num bloco 13.

No segmento de estrada s2 da Fig. 6 é mostrada uma segunda variante da geração das medições de qualidade de posição qx. Nesta variante o recetor de navegação por satélite 6 fornece para cada valor de medição de posição p± igualmente um vetor de movimento atual Vj (ver percurso 14 na fig. 5) , compreendendo a direção e velocidade g3 do OBU 3 e eventualmente a sua aceleração, cujos valores são determinados por recetores de navegação por satélite comercialmente disponíveis 6 por exemplo por meio de medições de Doppler do sinal de navegação 10 ΕΡ2698607Β1 por satélite recebido 7 com uma precisão particularmente elevada. Um tal vetor de movimento Vj poderá igualmente por meio de recetor de rádio móvel 9 comercialmente disponível, baseado em medições Doppler para determinar os sinais recebidos a partir de estações base na área. Em ambas as variantes poderá o vetor de movimento Vj ser calculado igualmente ou exclusivamente por meio de um sistema de medição inercial (inertial measurement unit, IMU) ligado por ex. a um sistema de bússola eletrónica. A partir de um valor atual de medição da posição Pj é possível a partir do vetor de movimento atual v3 estimar um valor esperado e-j+i para o valor de medição de posição seguinte Pj+i da sequência F ou {p±} estimado (extrapolado), e o desvio representado δ3 +i do valor de medição de posição seguinte Pj +i do seu valor esperado e-j+i sob a suposição de que, por exemplo um vetor de movimento Doppler específico Vj possui uma precisão muito elevada - em que uma medição de área de dispersão funciona como base para o cálculo da medição de qualidade da posição q]+i do valor de medição de posição Pj+i utilizados no bloco 13, por exemplo, sob a forma q-j+i= l/ôj+i.

Alternativamente (ou adicionalmente) ao vetor de movimento v3, a OBU 3 poderia também receber valores mj movimento a partir de um sensor de veículo do veículo 2, por exemplo por sensor de velocidade ou sensor de inércia, tacómetro, hodómetro, gravador de viagem ou outros semelhantes, ver percurso 15 na fig. 5, os quais podem igualmente ser utilizados para determinação de um valor esperado e]+i para o valor de medição de posição seguinte p3 +1 e portanto calcular o desvio ôj+i e a medição de qualidade de posição qj +i. A partir dos segmentos de estrada s3 e S4 da fig. 6 e do bloco 16 da fig. 5 é mostrada uma outra variante da preparação da medição de qualidade de posição qif e p. ex., por interpolação ou extrapolação de valores esperados ek, ej+1 da sequência F de valores de medição de posição Pi. No segmento 11 ΕΡ2698607Β1 de estrada s3 foi calculado um valor esperado ek por interpolação entre dois dos valores de medição pk medição de posição de valores de medição de posições adjacentes pk-i e pk+i e calculado o desvio ôk do valor de medição de posição pk. No segmento de estrada s4, foi calculado um valor esperado ei+1 para um valor de medição de posição seguinte px+l por formado por extrapolação a partir de valores de medição de posição anteriores..., pi_2, Pi-i, Pi e, em seguida calculado o desvio δι+l do seu valor de medição de posição pi+1. A interpolação ou extrapolação podem igualmente ser realizadas com base em dois ou mais valores de medição de posição seguintes px da sequência F e tanto a interpolação e extrapolação lineares, bem como ordenação superior ("wavelet-fitting" , "spline fitting") podem ser considerados e realizados numa interpolação ou extrapolação adequadas 16 da realização da fig. 5. A partir dos desvios δκ, δι podem, então seguidamente no bloco 13 ser determinadas as respetivas medições de qualidade de posição q± (aqui: qk, qi) por exemplo, na forma qkA=l/ôk e qi=i/ôi.

No segmento de estrada s5 da fig. 6 e bloco 17 da fig. 5 é mostrada uma variante em que para cada valor de medição de posição pm por meio de comparação map-matching com o mapa de estradas digital 1' é determinada a distância ou o desvio ôm do segmento de estrada mais próximo sk aqui s5. Na utilização de um "thick cliente " a OBU pode realizar a correspondência do map-matching do bloco 17 na OBU 3; no caso de um "thin-client" a OBU pode realizar esta etapa através de uma proxy de map-matching externa ou na central de portagem 11. A partir do desvio ôm pode então no bloco 13 ser determinada a medição de qualidade de posição qm/x=l/ôm para o valor de medição de posição

Pm ·

Entende-se que a medição de qualidade de posição qj no bloco 13, poderá também arbitrariamente ser calculada através de uma função F, por exemplo por uma soma ponderada da área de 12 ΕΡ2698607Β1 valores de dispersão bx e dos desvios δ-j, δκ, δι, ôm, ou seja qj_=f (fc>i, ôj, δκ, ôj, ôm) .

Os valores obtidos dos percursos 12 e 15-17 podem opcionalmente no bloco 13 ser calculados em várias etapas, no bloco 13 para gerar a medida de qualidade q±, por exemplo utilizando adicionalmente os valores de área de dispersão b± e, caso os mesmos sejam suficientemente baixos, a partir dos valores esperados eif e-j, ek, ei. As medições de qualidade de posição q± podem igualmente ser geradas para diferentes valores de medição de posição são gerados pi, por exemplo quando presentes durante os valores de localização DOP de posição GNSS os quais não são gerados por localização de rede móvel ou em que as medições de qualidade posição qi têm como base indicadores de qualidade específicos que podem ser gerados por recetores GNSS disponíveis comercialmente. voltando à fig. 4 são agora numa primeira etapa 18 do método dos valores de sequências {px} gerados pela 0BU3 e {qi} de valores de medição de posição e medições de qualidade de posição associadas de conjuntos de segmentos consecutivos Si, S2 no geral Sn, efetuados a partir dos valores de medição de medição, de modo a que para as suas medidas qualidade de posição p3 não ultrapassem um primeiro valor limite superior ou inferior predeterminado Oi não sendo incorporadas nos conjuntos Sn, ou seja, não são consideradas. A fig. 7 mostra o resultado da etapa 18 para os valores de medição de posição de exemplo da fig. 6a

Conforme mostrado na fig. 7, não foi levado em conta aquele valor de medição de posição pi do segmento de estrada s da fig. 6, cuja maior área de dispersão b± tinha conduzido a uma medição de qualidade de posição q± a qual era menor do que o valor limite Oi. Não forma igualmente levados em conta nos conjuntos S2, S3 e S4 os valores de medição de posição exemplares Pj+i, Pk, P1+1, da figura 6, uma vez que os seus desvios δ-j+i, ôk< δΙ+ι dos respetivos valores esperados e-j+i, ek< eHi eram grandes e portanto também as suas medições de qualidade de posição q-j+i, qk' qi+i, eram menores que o valor limite σΐ. E no 13 ΕΡ2698607Β1 conjunto S5 o valor exemplar de medição de posição pm - próximo de outros- do segmento de estrada s5 da Figura 6 foi considerado, dada a sua grande distância de ôm do segmento de estrada s5 para um valor limite σι não determinante da medição de qualidade de posição. A extração dos conjuntos Sn - e dos respetivos conjuntos associados {qj}n da medição de qualidade de posição q± - a partir das sequências {P±} e {q3} pode ocorrer de tal forma que os conjuntos adjacentes sn apresentam sequência livre de sobreposição, embora isso não seja obrigatório. Além disso não é igualmente obrigatório que os conjuntos Sn sigam aproximadamente os segmentos de estrada sk, tal é mostrado nas figs. 6 e 7, para maior clareza. Na verdade, a remoção ("segmentação e extração") dos conjuntos Sn da etapa 18 é completamente separada da segmentação da rede rodoviária 1 no mapa de estradas digital 1', mesmo quando haja uma aproximação aos segmentos de estrada sk não percorridos não apenas para o segmento de estrada s5 representado no map-matching para determinação de ôm de distância mas é igualmente vantajoso para as etapas subsequentes do método para a determinação da distância de percurso percorrida pelo veiculo.

Os conjuntos Sn removidos na etapa 18 que excedem o valor limite σι no valor de medição de posição pi são de seguida -juntamente com os conjuntos de posição Sn atribuídos a medições de qualidade de posição {qj}n - inseridos num passo do método 19 em que para cada conjunto Sn é determinada uma medição de qualidade do conjunto Qn pela seguinte forma e processo.

Numa forma de realização, a medição da qualidade do conjunto Qn é formada a partir das respetivas medições de qualidade de posição q± dos valores de medições de posição p± contidos no conjunto Sn, por exemplo, como soma ou média ponderada dos mesmos, pelo que todos os métodos estatísticos conhecidos em matemática são adequados para realizar a ligação de valores medidos.

Numa forma de realização simplificada, a medição de 14 ΕΡ2698607Β1 qualidade do conjunto Qn é formado apenas a partir do número A de valores de medição de posição px do conjunto Sn por exemplo, o número absoluto de valores de medição de posição pi no conjunto Sn ou um número "relativo" com base nos valores de medição de posição originais p± da sequência F, ou seja, como razão entre os números de valores de medições da posição pi considerados no conjunto Sn e a soma do conjunto Sn de valores de medição de posição pi considerados e não considerados. Pode igualmente tratar-se de um número mínimo de valores de medição de posição p2 especificado do conjunto Sn, abaixo do qual a medição da qualidade do conjunto Qn é ajustada para zero. 0 conjunto Sn e a sua medição de qualidade de conjunto Qn estabelecidas são então realizadas por uma etapa de comparação 20 na qual a medição de qualidade de conjunto Qn de cada conjunto Sn é comparada com um segundo valor de limite predeterminado o2. Quando a medição de qualidade de conjunto Qn excede o segundo valor limite o2, a quantidade ou a qualidade total dos valores de medição de posição p± é suficientemente boa, o conjunto Sn torna-se uma etapa de cálculo 21 ramos (gama "y"), em que a distância de percurso percorrida pelo veículo 2 é determinada diretamente a partir das distâncias mútuas a± dos valores de medição de posição sucessivos pi do conjunto Sn ("direct calculation", DC) .

Tal é exemplarmente mostrado na fig. 8 para os segmentos de estrada si, s3 e s4 e os conjuntos Si, S3 e S4, cujas medições de qualidade de conjunto Qi, Q3 e Q4 excedem o valor limite σ2. O comprimento 11 do segmento de estrada s4 e conjunto S4 percorrido é aqui apresentado como a soma das distâncias mútuas a4, a2, a3 dos sucessivos valores de medição de posição p4, p2, p4 e p5 do conjunto Si, ou seja sob valores de medição de posição p3 não considerados excluídos na etapa 18 (p± na fig. 6).

As distâncias ai, a2 e a3 podem ser determinadas a partir das distâncias geométricas dos valores de medição de posição, Pi, p2, p4 e p5, isto é, aiA = (ρ±+1-ρ±) . Se a unidade de bordo 3, por exemplo, utilizar o recetor de navegação por satélite 6 para 15 ΕΡ2698607Β1 cada valor de medição de posição pi é igualmente associado um par (g±, ti) de velocidade gx de velocidade e ponto de medição de tempo ti, podendo as distâncias ai, a2 e a3, em alternativa e também a partir de velocidades gi, g2 e g4 e as respetivas diferenças de tempos de medição t4, t2, t4 e t5 dos valores de medição de posição pi, p2, p4 e p5 ser determinadas, ou seja na forma a± = gx· (t1+4 - t4) . A medição de qualidade de conjunto Q4 do conjunto S4 é formada no presente exemplo, como a média das medições de qualidade de posição q± dos valores de medição de posição p± contidos no conjunto S4. Da mesma forma, os comprimentos 13 e 14 são determinados para os conjuntos S3 e S4.

Quando na comparação da etapa 20, a medição de qualidade de conjunto Qn não alcança o segundo valor limite σ2, tem em alternativa a etapa de cálculo 22 (gama "N") , em que a distância de percurso percorrida pelo veiculo 2 é determinada a partir de correspondência map-matching ("MM") . Este é mais um exemplo apresentado para os segmentos de estrada s2 e s5 e para os conjuntos S2 e S5 mostrados, cujas medições de qualidade Q2 e Q5 não atingem o limite σ2. No caso do conjunto S2 não atinge o número A dos valores de medição de posição p4 contido no conjunto S2 com um número minimo (neste caso quatro) no caso do conjunto S5 foi o número relativo A = 4/7 (quatro medições tidas em conta num total de sete valores de medições de posição Pi) abaixo do segundo valor limite o2.

Na etapa de cálculo 22, os comprimentos 12 e 14 da distância percorrida pelo veiculo 2 no segmento de estrada s2 ou s5 e conjuntos S2 e S5 de percursos calculados por comparação de mapa (mapa-matching) a partir do mapa de estradas digital 1' armazenado dos comprimentos 12 e 15 de segmentos de estrada s2 e s5. Estes são - tal como já foi explicado com referência à fig. 3 - valores de medição de posição p± do conjunto Sn de cada segmento de estrada (s) adjacente atribuído sk e cujo comprimento de segmento (n)lk adjacente no mapa de estradas 1' é achado. A etapa 22 de correspondência por map-matching pode 16 ΕΡ2698607Β1 ser executada dependendo da construção da 0BU3 internamente pela 0BU3 (em thick-client OBUs) ou externamente (em thin-client OBUs).

Quando o processo da Fig. 4 é executado repetidamente para conjuntos sucessivos Sn é possivel determinar a soma dos respetivos comprimentos de cada percurso li, I2, I3, . · · numa forma conjunta de comprimento de percurso percorrido pelo veiculo 2. >=Σ>.

IJ 0 comprimento do percurso 1 percorrido assume deste modo uma precisão maior do que um outro comprimento de percurso exclusivamente determinado por cálculo direto (DC) 21 ou por map-matching (MM).

Entenda-se que, na prática os valores de medição de posição pi são significativamente mais prováveis e portanto capazes de produzir sequências F mais densas em relação às mostradas de forma muito simplificada nas fig. 1 e 6-8 por razões de clareza. Os segmentos de estrada sk de sistemas de portagem existentes podem ser diferentes e têm particularmente curtos segmento de comprimento Ik. De um modo vantajoso, os conjuntos Sn foram adaptados para os segmentos de estrada sk de tal modo que em áreas limite entre dois segmentos sk, sk +1 também dois conjuntos de Sn, Sn + 1 sejam adjacentes; numa sequência densa F de valores de medição de posição p± quaisquer desvios nos limites entre segmentos de estrada sk, sk+i são insignificantes e são calculados para comprimentos de percurso mais longos. A invenção não está limitada às formas de realização aqui apresentadas, mas inclui todas as variantes, combinações e modificações que se enquadrem no âmbito das reivindicações anexas. 17 ΕΡ2698607Β1

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • EP 1736932 A [0006] • US 20100106405 A [0006]

Lisboa, 10 de Dezembro de 2014 18

Claims (14)

1. ΕΡ2698607Β1 REIVINDICAÇÕES 1. Método para a determinação do comprimento (1) de um percurso percorrido por um veiculo (2) numa rede de estradas (1) , que é modelado na forma de um mapa de estradas digital (1' ) constituído por um gráfico de rede de segmentos de estrada (sk) sendo cada comprimento de segmento conhecido (lk) , sendo modelada a distância percorrida pela utilização de uma unidade de bordo (3) transportada no veículo (2) , a qual gera uma sequência (F) de valores medidos (pi) da sua própria posição e para cada valor de posição medido (pk) da sequência (F) produzida uma medição de qualidade da posição associada (qi), compreendendo: extração de um conjunto (Sn) de valores de posições sucessivos (pi) a partir da sequência (F), não tendo em conta aqueles valores de posição medidos (pi)cuja qualidade de medição de posição (qi) excede um valor de limite inferior pré-determinado (oj, caraterizado pelos passos do método: determinação de um conjunto de medições de qualidade (Qn) com base no número (A) de valores das medições de posição (pi) do conjunto (Sn) , ou pelas suas medições de qualidade de posição (qi) , e quando as medições de qualidade de posição (Qn) excedem um segundo valor de limite superior pré-determinado (02) :determinação do comprimento do percurso (1) das distâncias mútuas (ak) de valores de medições de posição consecutivos (pi) do conjunto (Sn) , de outra forma: determinação do comprimento do percurso (1) utilizando o mapa de estradas digital (1'), atribuindo valores de medição de posições (p±) do conjunto (Sn) para pelo menos um segmento de estrada (sk) determinando o comprimento de 1 ΕΡ2698607Β1 percurso (1) com base no comprimento de segmento (Ik) deste pelo menos um segmento de estrada (s^) .
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caraterizado pelo facto de o conjunto de medições de qualidade (Qn) a partir da posição de medidas de qualidade (qx) do conjunto (Sn) ser determinado como a média das mesmas.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1, caraterizado pelo facto de o conjunto de medições de qualidade (Qn) ser determinado como razão entre os números (A) no conjunto (Sn) de valores de posição de medição em questão (p^) e a soma dos valores de posição considerados e os valores de medição de posição não considerados (px) .
4. 4. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caraterizado pelo facto de os valores de medição de posição (ρ±) serem gerados por meio de um recetor de comunicação móvel (9) da unidade a bordo (3) através da localização de uma rede móvel terrestre (10).
5. 5. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caraterizado pelo facto de os valores de medição de posição (pi) serem gerados por meio de um recetor de navegação por satélite (6) da unidade a bordo (3) através da localização de uma rede móvel terrestre (8).
6. 6. Método de acordo com a reivindicação 5, caraterizado pelo facto de o recetor de navegação por satélite (6) para cada valor de medição de posição (ρ±) emitir um valor DOP associado, de preferência um valor HDOP, como base para as suas medições de qualidade de posição (qi) .
7. 7. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caraterizado pelo facto de a medição de qualidade de posição 2 ΕΡ2698607Β1 (qm) de um valor de medição de posição (pm), ser gerado em dependência da sua distância (5m) de um segmento mais próximo de estrada (SK) do mapa de estradas digital (1').
8. 8. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caraterizado pelo facto de a medição de qualidade de posição (qk) de um valor de medição de posição (pk) ser dependente da sua distância (õk) para um valor esperado (ek) , que para o referido valor de medição de posição (pk) é gerado por interpolação a partir de valores de medição de posição adjacentes da sequência (F).
9. 9. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caraterizado pelo facto de a medição de qualidade de posição (q□, qi) de um valor de medição de posição (pj, pi) ser dependente da distância (õj, δι) gerado para um valor esperado (ej, ei) o qual para o referido valor de medição de posição (p3, Pi) é formado por extrapolação a partir dos valores de medição de posição precedentes da sequência (F).
10. 10. Método de acordo com a reivindicação 9 em conjunto com a reivindicação 5, caraterizado pelo facto de o recetor de satélite de navegação (9) para cada valor de medição de posição (p3) emitir um vetor de movimento (Vj) destinado a extrapolar o valor esperado (e3) .
11. 11. Método de acordo com a reivindicação 9, caraterizado pelo facto de a unidade de bordo (3) para cada valor de medição de posição (Pj) receber um valor de medição de movimento (mj) a partir de um sensor de veículo, usado para extrapolar o valor esperado (ej) .
12. 12. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caraterizado pelo facto de os conjuntos de sucessivos (Sn) valores de medição de posição (pi) serem extraídos sem 3 ΕΡ2698607Β1 sobreposição a partir da sequência (F) de valores de medição de posição (px) .
13. 13. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caraterizado pelo facto de as distâncias mútuas (A) serem determinadas a partir dos seus valores de medição de posição (pi) .
14. 14. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caraterizado pelo facto de a unidade de bordo (3) para cada valor de medição de posição (px) produzir um par associado (g±, ti) de velocidade (gx) e ponto de medição de tempo (ti) , em que a distância mútua (ax) de dois valores de medição de posição consecutivos (p±) é determinada a partir da velocidade (gx) no primeiro dos dois valores de medição de posição (P±) e a diferença dos pontos de medição de tempo (ti, ti + i) das duas medições de posição (p±, p± + i) . Lisboa, 10 de Dezembro de 2014 4