SI23226A - Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu - Google Patents

Abstract

Predstavljeni izum sodi v področje avtomatizacije prometnih obvestil in signalizacije na osnovi računalniško podprtih sistemov, bolj natančno v področje sistemov za prometno signalizacijo, informacijskih in navigacijskih naprav vgrajenih v prometno signalizacijo in avtomobilsko elektronsko opremo ter na področje upravljanja s prometno signalizacijo na daljavo. Bistvo sistema brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu po izumu je v tem, dasistem omogoča samodejno zaznavanje, prepoznavanje in opozarjanje na bližajoče se prometne znake, kažipote in informacijske table vozniku med vožnjo ter omogoča adaptivno navigacijo in posredovanje korekcijskih navigacijskih podatkov zunanji navigacijski enoti. Sistem prav tako omogoča posodabljanje oziroma spreminjanje vsebine prometne signalizacije na daljavo iz procesnega nadzornega centra. Sistem po izumu sestavljajo trije osnovni moduli. Prvi je prometni modul, ki je lahko prometni znak, kažipot,informacijska tabla ali druga prometna signalizacija opremljena s posebno radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo. Drugi je radiofrekvenčna identifikacijska in procesna enota, vgrajena v avtomobil in tretji modul je nadzorni procesni center.

Description

Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu

Področje tehnike

Predstavljeni izum sodi v področje avtomatizacije prometnih obvestil in signalizacije na osnovi računalniško podprtih sistemov, bolj natančno v področje sistemov za prometno signalizacijo, informacijskih in navigacijskih naprav vgrajenih v prometno signalizacijo in avtomobilsko elektronsko opremo ter na področje upravljanja s prometno signalizacijo na daljavo.

Tehnični problem

Sodobna prometna infrastruktura postaja vedno bolj kompleksen in zapleten sistem tako s stališča upravljanja, kakor tudi s stališča uporabe prometne infrastrukture. Upravljalci prometne infrastrukture tako pogosto naletijo na problem, kako čimbolj učinkovito in odzivno upravljati s prometno signalizacijo in jo adaptivno prilagajati novo nastalim situacijam, izrednim dogodkom, spremembam predpisov, vremenskim razmeram in podobno. Uporabniki prometne infrastrukture pa so ob tem soočeni s težavami, ki jim jih povzroča zelo kompleksen sistem prometne signalizacije in morebitne spremembe prometnega režima, ki posledično povzročijo, da elektronski zemljevidi, s katerimi so opremljene navigacijske naprave ne vsebujejo najnovejših sprememb cestnega režima. Zelo pogosto se zgodi tudi, da navigacijska naprava, ki temelji na sistemu satelitske navigacije preprosto odpove, če se uporabnik dalj časa vozi v področjih brez sprejema satelitskega navigacijskega signala. S stališča navigacije in usmerjanja voznika so tako zelo problematični odcepi, ki se nahajajo znotraj predorov, pokritih vkopov in podobni. Precejšnjo težavo, s katero so soočeni vozniki (zlasti nekoliko starejši), pa predstavlja spremljanje prometne signalizacije v primeru zapletenih prometnih ureditev. Zaradi množice prometnih znakov obstaja nevarnost, da voznik spregleda in ne upošteva kakšnega pomembnega opozorila, saj zaradi velike količine le-teh morda ni sposoben vseh zaznati, jih kognitivno procesirati in upoštevati v ustreznih reakcijah.

Tehnični problem, ki ga rešuje pričujoči izum, je zasnova sistema, ki bo povezoval mrežo prometnih znakov opremljenih s posebno radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo s posebno zasnovano radiofrekvenčno identifikacijsko in procesno napravo nameščeno v avtomobilu ter nadzorni procesni center za oddaljen nadzor in z možnostjo osveževanja podatkov mreže elektronskih prometnih znakov, ki bo omogočal uporabniku sistema - vozniku osebnega ali tovornega vozila posredovanje informacij o prometnih znakih, ki jih bo njegov avtomobil kmalu prevozil. Sistem mora omogočati posredovanje opozoril vozniku na pravilno razvrščanje vozila na voznih pasovih glede na želen cilj potovanja, na nevarnosti na cesti kot so npr. delo na cesti, ki jih cestni delavci sproti označujejo, na omejitve hitrosti in podobne prometne situacije. Sistem mora omogočati komplementarnost z obstoječimi navigacijskimi napravami v avtomobilu, saj mora omogočati prilagajanje novo nastalim razmeram v cestnem prometu, kot so nov začasni ali trajni prometni režim, označbe ob novih deloviščih na cesti, obvozi ob raznih izrednih dogodkih itd., ki jih ponudniki digitalnih zemljevidov navigacijskih naprav ne morejo osveževati dovolj hitro. Sistem naj omogoča tudi enostavno učinkovito, zanesljivo, varno in natančno cestninjenje s pomočjo preprostega elektronskega odčitavanja mest s prometnimi znaki, opremljenimi z napravo po izumu, ob vstopih, izstopih in drugih kontrolnih točkah na avtocesti. Na osnovi tako odčitanih informacij naj sistem omogoča natančen obračun cestnine ter odštevanje zneska dobroimetja elektronske denarnice, ki je vsebovana na odstranljivi uporabniški, brezkontaktni ali kontaktni, pametni kartici. Uporabniška pametna kartica naj služi tudi kot medij za varno shranjevanje informacij o poti, ki jo je uporabnik opravil.

Stanje tehnike

Patentni spis z oznako US 2006/0017587 A1 opisuje geografski informacijski sistem na osnovi radiofrekvenčne identifikacijske tehnologije, ki vsebuje posebno navigacijsko enoto v avtomobilu, kamor voznik vnese želeni cilj in RFID sprejemnike, vgrajene v samo cestišče ali ob njega. Ko voznik vnese v navigacijsko napravo želeni cilj, se ta informacija v predefiniranih časovno ekvidistančnih časovnih intervalih oddaja preko RFID enote, vgrajene v avtomobil. Ko sprejemnik v ali ob cestišču zazna oddani RFID signal z zapisom cilja potovanja, se vzpostavi podatkovna zveza s strežnikom, ki posreduje geografske navigacijske podatke sprejemniku. Le-ta nato te informacije posreduje preko RFID do posebne navigacijske naprave v avtomobilu. Sistem lahko poleg geografskih navigacijskih podatkov vozniku posreduje tudi prometne informacije.

Pričujoči izum se od zgoraj opisanega patenta z oznako US 2006/0017587 A1 razlikuje po tem, da sistem po izumu vsebuje prometni znak opremljen s posebno elektronsko radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo ter napajalnikom, radiofrekvenčno identifikacijsko in procesno napravo, nameščeno v avtomobil ter nadzorni procesni center za oddaljen nadzor in posodabljanje celotnega sistema elektronskih prometnih znakov. Predlagana rešitev je komplementarna z obstoječimi navigacijskimi napravami v avtu, prav tako pa omogoča samostojno opozarjanje voznika na spremembe v cestnem režimu ter na vsebine prometnih znakov, kažipotov in informacijskih panojev z uporabo vnaprej posnetih in/ali sintetiziranih glasovnih sporočil. Komunikacijska naprava prometnega znaka omogoča posodabljanje vsebine prikaza elektronskega prometnega znaka.

Patentni spis z oznako US 2005/0143916 A1 z naslovom »Positioning Apparatus and Method Combining RFID, GPS in INS« opisuje napravo in postopek za izvedbo pozicioniranja mobilnega objekta s kombinacijo RFID, GPS in inercijskega navigacijskega sistema (INS). Glavna prednost predstavljenega izuma je, da omogoča pozicioniranje tudi v primerih, ko GPS signala ni na voljo, oziroma, ko izhod INS postane preveč nezanesljiv. RFID značke so lahko vgrajene v cestišče, postavljene ob cestišču, montirane na prometnem znaku, drevju itd.

Predlagani izum se od zgoraj opisanega patenta US 2005/0143916 A1 razlikuje po tem, da prometni znak vsebuje elektronsko radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo, ki omogoča posredovanje vsebine prometnega znaka procesni enoti v avtomobilu. V patentu US 2005/0143916 A1 vsebuje RFID značka namreč le identifikacijsko številko lokacije postavitve značke. Sistem nato v bazi na osnovi te ID številke določi geografske koordinate značke in s tem lokacijo uporabnika. V predlagani rešitvi je prav tako omogočeno posodabljanje vsebine • · · · e

• · ·

» « prometne signalizacije na daljavo, kar v primeru patenta US 2005/0143916 A1 ni predvideno. Predlagana rešitev posreduje vozniku ne samo informacijo o trenutni lokaciji in smeri vožnje, ampak omogoča posredovanje informacije o ostali vsebini elektronske signalizacije.

Naslednji primer uporabe RFID tehnologije v cestnem prometu je naveden v patentnem spisu z oznako US 2009/0140882 A1 z naslovom »Dynamic Speed Limit System«. V patentu je opisan sistem za avtomatsko spreminjanje vsebine elektronskega prometnega znaka za omejitev hitrosti v odvisnosti od prisotnosti delavcev ob ali na cesti. V elektronski prometni znak je vgrajen čitalnik RFID, vsak delavec pa pri sebi nosi posebno RFID značko. Ko se najmanj en delavec nahaja v območju dometa RFID čitalnika elektronskega prometnega znaka, se na prometnem znaku prikaže signalizacija za predefinirano strožjo omejitev hitrosti.

Predlagani izum se od zgoraj omenjenega patenta z oznako US 2009/0140882 A1 razlikuje po tem, da se vsebina prikaza elektronskega prometnega znaka nastavlja s pomočjo komunikacijske naprave iz procesnega centra, posreduje pa se procesni napravi bližajočega avtomobila, od tam pa k vozniku.

Patentni spis z oznako US 5.995.898 iz leta 1999 z naslovom »RFID System in Communication with Vehicle On-Board Computer« opisuje povezavo osrednjega računalnika v avtomobilu s posebno RFID bralno/pisalno napravo, ki omogoča posredovanje različnih telemetrijskih podatkov o stanju motorja, načinu vožnje, količini preostalega goriva zunanji napravi, ki je lahko računalnik na servisnem centru, RFID bralna enota postavljena ob cesti, na bencinskem servisu itd.

V sistemu po predlaganem izumu služi radiofrekvenčna identifikacijska in procesna naprava, vgrajena v avtomobil, za zaznavanje in sprejem podatkov s prometnih znakov, opremljenih z radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo po izumu.

Patentni spis z oznako US 2006/0206259 A1 z naslovom »VVireless Address and Street Name Locator« opisuje sistem, ki temelji na RFID tehnologiji, ki omogoča • · · • · vozniku prikaz imena ulice, lokacije in hišnih številk okoliških stavb na posebnem prikazovalniku, nameščenem v avtomobilu. Table s prikazom imena ulice in tablice s hišnimi številkami so opremljene s posebnimi RFID značkami, ki zaznajo signal RFID bralne naprave, nameščene na avtomobil. Ko se takšen avtomobil približa tabli s prikazom ulice ali hiši, ki sta opremljeni z RFID značko, se informacija o lokaciji (ime ulice, hišna številka) posreduje bralni napravi avtomobila in se nato prikaže na prikazovalniku.

V sistemu po predlaganem izumu služi radiofrekvenčna identifikacijska in procesna naprava, nameščena v avtomobil, za zaznavanje in branje vsebine elektronskega zapisa prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel, opremljenih s posebnimi elektronskimi radiofrekvenčnimi identifikacijskimi in komunikacijskimi napravami. Nadalje, v sistemu po predlaganem izumu se vsebina elektronskega zapisa na prometnih znakih, opremljenih z omenjeno napravo, po potrebi spreminja, posodablja in nadgrajuje iz oddaljenega nadzornega procesnega centra.

Opis rešitve tehničnega problema

Bistvo sistema brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu po izumu je v tem, da sistem omogoča med vožnjo samodejno zaznavanje, prepoznavanje in opozarjanje voznika na bližajoče se prometne znake, kažipote in informacijske table. Sistem prav tako omogoča upravitelju prometne infrastrukture posodabljanje oziroma spreminjanje vsebine prometne signalizacije na daljavo iz procesnega nadzornega centra. Sistem po izumu sestavljajo trije osnovni moduli. Prvi je prometni modul, ki je lahko prometni znak, kažipot, informacijska tabla ali druga prometna signalizacija opremljena s posebno radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo. Drugi je radiofrekvenčna identifikacijska in procesna enota, vgrajena v avtomobil in tretji modul je nadzorni procesni center.

Sistem po izumu bo podrobneje opisan s pomočjo slik, ki prikazujejo:

Slika 1 - Blokovno shemo celotnega sistema brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu

Slika 2 - Blokovno shemo zgradbe posebne elektronske radiofrekvenčne identifikacijske in komunikacijske napravo z napajalnikom, s katero je opremljen elektronski prometni modul

Slika 3 - Blokovno shemo zgradbe radiofrekvenčne identifikacijske in procesne naprave, vgrajene v avtomobil

Slika 4 - Algoritem delovanja posebne elektronske radiofrekvenčne identifikacijske in komunikacijske napravo z napajalnikom, s katero je opremljen elektronski prometni modul

Slika 5 - Algoritem delovanja radiofrekvenčne identifikacijske in procesne naprave, vgrajene v osebni avtomobil

Sistem brezžičnega posredovanja informacij iz prometnih znakov, kažipotov, informacijskih tabel ter ostale prometne signalizacije v cestnem prometu po izumu je zasnovan tako, da omogoča posebni elektronski procesni enoti, vgrajeni v avtomobil, avtomatsko branje, identificiranje in procesiranje vsebine prometne signalizacije prejete od oddaljenega nadzornega procesnega centra v elektronski obliki, torej v strojno razumljivem jeziku in posredovanje na različne načine prejetih informacij vozniku. Sistem po izumu obsega naslednje komponente: prometni modul 1.1 opremljen s posebno elektronsko radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo 1.2 s pripadajočim napajalnikom, radiofrekvenčno identifikacijsko in procesno napravo 1.5 nameščeno v avtomobil 1.4 ter nadzorni procesni center 1.6 za oddaljen nadzor in posodabljanje celotnega sistema elektronskih prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel.

Prometni znak, kažipot, informacijska tabla oz. druga prometna signalizacija v nadaljevanju prometni modul 1.1 je opremljen s posebno elektronsko radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo 1.2 s pripadajočim napajalnikom. Prometni modul 1.1 je lahko statični prometni znak s fiksnim prikazom opozorila, prometni znak za obvestila ali prepovedi, premični prometni znak s fiksnim prikazom, ali statični oz. premični elektronski prometni znak z dinamičnim prikazom v obliki matrike žarnic, svetlečih LED diod, LCD prikazovalnika itd. V primeru pasivne radiofrekvenčne identifikacijske naprave 1.2 ter prometnega znaka s fiksnim prikazom ni potrebno električno napajanje. V drugih primerih aktivne radiofrekvenčne identifikacije in komunikacije oziroma v primeru prometnega znaka z dinamičnim prikazom, je napajanje izvedeno z uporabo sončnih celic in/ali zamenljivih akumulatorskih baterij in/ali mrežnega napajanja. V pomnilniku posebne elektronske radiofrekvenčne identifikacijske in komunikacijske naprave 1.2 so zapisani podatki o vsebini prikaza prometnega znaka, podatki o točnih zemljepisnih koordinatah prometnega znaka, ter ostale informacije, kot so oznaka ceste, identifikacija smeri vožnje, bližajoči se večji kraji ob cesti ter podatki o pomembnejših prometnih oznakah naprej na cesti. Vsebina teh informacij ni fiksna, možno jo je sproti posodabljati iz oddaljenega nadzornega centra 1.6.

Radiofrekvenčna identifikacijska in procesna naprava 1.5 nameščena v avtomobil 1.4 omogoča avtomatsko branje vsebine informacij s prometnega modula 1.1 na daljavo. Naprava 1.5 vključuje žične podatkovne vmesnike kot so USB, CAN-bus in/ali Ethernet in brezžične podatkovne vmesnike kot so Bluetooth, ZigBee in/ali WLAN, ki omogočajo priključitev naprave 1.5 k obstoječi vgrajeni ali začasno nameščeni navigacijski naravi v avtomobilu ali k drugemu informacijskemu sistemu v avtomobilu. Predlagana radiofrekvenčna identifikacijska in procesna naprava 1.5 lahko služi kot korekcijski faktor obstoječi navigacijski napravi, saj ji lahko posreduje korekcijske koordinate pozicije prometnega znaka, opremljenega z napravo po izumu, v primeru izgube GPS signala. Prav tako omogoča avtomatsko zajemanje še neobstoječih poti na digitalnih navigacijskih mapah s pomočjo informacij, pridobljenih s prometnih znakov, opremljenih z napravo po izumu. Radiofrekvenčna identifikacijska in procesna naprava 1.5 vsebuje tudi vmesnik za priključitev odstranljive uporabniške kontaktne ali brezkontaktne pametne kartice, ki služi kot medij za varno shranjevanje občutljivih informacij, kot • · · · so npr. podatki o prevoženi poti glede na položaj prevoženih prometnih modulov 1.1, opremljenih s posebno elektronsko radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo 1.2, ki beleži vstop na avtocesto, vmesne kontrolne točke in/ali izstop. Pametna kartica lahko vsebuje tudi »elektronsko denarnico« za podporo elektronskega cestninjenja v odprtem toku. Za izvedbo elektronskega cestninjenja se pravila in tarifni sistemi prav tako prenašajo preko radiofrekvenčne identifikacijske povezave med prometno signalizacijo, opremljeno s posebno elektronsko napravo po izumu in radiofrekvenčno identifikacijsko in procesno napravo, nameščena v avtomobil. Naprava po izumu omogoča tudi posredovanje informacij neposredno vozniku v obliki vnaprej posnetih in/ali sintetiziranih glasovnih sporočil, npr. opozorila o hitrostnih omejitvah, zastojih in podobno.

Nadzorni procesni center 1.6 za oddaljen nadzor in posodabljanje celotnega sistema elektronskih prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel omogoča nadzor, posodabljanje in spreminjanje vsebine sporočil, ki jih aktivne radiofrekvenčne identifikacijske naprave 1.2 posredujejo radiofrekvenčnim identifikacijskim napravam 1.5 nameščenim v avtomobile 1.4. Nadzorni procesni center 1.6 je sestavljen iz enega ali več strežniških računalnikov, ki so povezani v internetno omrežje preko TCP/IP povezave in na katerih teče ustrezna programska oprema z algoritmi za oddaljeni nadzor in posodabljanje celotnega sistema elektronskih prometnih znakov. Pomembna komponenta nadzornega procesnega centra 1.6 je podatkovna baza, ki vsebuje informacije o množici vseh prometnih modulov 1.1 opremljenih s posebnimi elektronskimi radiofrekvenčnimi identifikacijskimi in komunikacijskimi napravami 1.2.

Predmet izuma je sistem brezžičnega zajemanja in posredovanja informacij s prometnih modulov v cestnem prometu, ki je prikazan na blokovni shemi na sliki 1. Prometni modul 1.1, ki je lahko prometni znak, kažipot, informacijska tabla in/ali druga prometna signalizacija je opremljen s posebno elektronsko radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo 1.2. Radiofrekvenčna identifikacija omogoča prenos podatkov med elektronsko napravo 1.2 in radiofrekvenčno identifikacijsko procesno napravo 1.5, s katero je opremljen avtomobil 1.4 ali drugo prevozno sredstvo. Podatkovna komunikacija med elektronsko napravo 1.2, • · · nameščeno na prometni modul 1.1 in oddaljenim procesnim in nadzornim centrom 1.6 poteka preko paketnega prenosa podatkov 1.3 (npr. GPRS ali UMTS), ki ga omogoča sistem baznih postaj 1.9 mobilnega operaterja. Procesni in nadzorni center 1.6 je povezan s svetovnim spletom preko povezave 1.7, ki je TCP/IP. Povezava 1.8 omogoča prenos podatkov iz omrežja mobilnega operaterja in svetovnega spleta.

Slika 2 prikazuje blokovno shemo posebne elektronske radiofrekvenčne identifikacijske in komunikacijske naprave 1.2, ki je sestavni del prometnega modula 1.1. Osrednji del naprave je centralna procesna enota 2.2, katere strojna programska oprema skrbi za sprejem in obdelavo podatkov, posredovanih iz oddaljenega procesnega in nadzornega centra 1.6, brezžično posredovanje informacij radiofrekvenčni identifikacijski in procesni napravi 1.5 vgrajeni v avtomobil 1.4 ter, opcijsko, krmili prikaz na prikazovalniku elektronskega prometnega modula 1.1 glede na zahtevo oddaljenega procesnega in nadzornega centra 1.6. Delovni RAM pomnilnik 2.3 služi za shranjevanje začasnih informacij pri izvajanju programske kode. Trajni pomnilnik 2.4 tipa FLASH (lahko tudi EEPROM oziroma katerikoli drug tip pomnilnika, ki obdrži vsebino tudi po izklopu napajanja) služi za shranjevanje strojne programske kode naprave, pa tudi za shranjevanje elektronskih podatkov o prometnem modulu 1.1, ki jih oddaljeni procesni in nadzorni center 1.6 pošilja napravi 1.2 z uporabo GPRS ali UMTS komunikacijskega vmesnika 2.7 in zunanje antene 2.8, naprava 1.2 pa jih nadalje preko radiofrekvenčne oddajno sprejemne enote 2.5 ter pripadajoče integrirane RFID antene 2.6 pošilja radiofrekvenčni identifikacijski in procesni napravi 1.5 v avtomobilu 1.4. V primeru, da je prometni modul 1.1, prometni znak, kažipot, informacijska tabla ali druga prometna signalizacija z eno od oblik elektronskega prikaza kot so LED, LCD, bliskovne luči, je mogoče krmiljenje prikaza nadzorovati s pomočjo vhodno/izhodne enote 2.9. Napajalna enota 2.1 skrbi za energijsko oskrbo naprave z zagotavljanjem ustrezne delovne napetosti in potrebnega delovnega toka. V odvisnosti od obstoječe infrastrukture je napajanje lahko izvedeno kot mrežno napajanje, zamenljive akumulatorske baterije, fotovoltaični pretvornik (sončna celica).

Algoritem posebne elektronske radiofrekvenčne identifikacijske in komunikacijske naprave 1.2, s katero je opremljen elektronski prometni modul 1.1, je prikazan na sliki 4. Vklop napajanja naprave 1.2 postavi algoritem v začetno stanje START. V koraku S4.1 se preverja, ali obstaja na voljo posodobitev podatkov s strani oddaljenega nadzornega procesnega centra 1.6. Če je odgovor YES, se v koraku

S4.2 izvede prenos podatkov s procesnega in nadzornega centra 1.6 in zapis le teh v pomnilnik 2.4. V primeru prometnega modula 1.1 z elektronskim prikazom se v koraku S4.3 na zahtevo oddaljenega nadzornega procesnega centra 1.6 lahko spremeni tudi prikazani izpis oz. vsebina signalizacije preko modula 2.9. Če je odgovor v koraku S4.1 enak NO, se v koraku S4.4. preveri, če je RFID oddajno sprejemna enota 2.5 zaznala v bližini vozilo 1.4, opremljeno z napravo 1.5. Če je odgovor NO, se algoritem vrne v začetno stanje. V primeru odgovora YES se iz pomnilnika 2.4 v koraku S4.5 preberejo podatki o prometni signalizaciji in ostale dodatne informacije kot so točen položaj, smer vožnje, opozorila na prihodnje prometne oznake, razvrstitve itd., na kar se le-ti preko koraka S4.6 odpošljejo napravi 1.5 s pomočjo RFID oddajno sprejemne enote 2.5 in integrirane antene 2.6.

Blokovna shema radiofrekvenčne identifikacijske in procesne naprave 1.5, prilagojene za vgradnjo v avtomobil 1.4, je prikazana na sliki 3. Osrednji del naprave 1.5 je centralna procesna enota 3.2, katere strojna programska oprema (firmvvare) nadzira delovanje vseh komponent naprave 1.5. Njena osnovna funkcionalna naloga je zaznavanje, identifikacija in sprejem podatkov s prometnih modulov 1.1 , opremljenih z elektronsko napravo 1.2. Delovni RAM pomnilnik 3.3 služi za shranjevanje začasnih informacij pri izvajanju programske kode. Trajni pomnilnik 3.4 tipa FLASH ali EEPROM,oziroma katerikoli drugi tip pomnilnika, kije sposoben ohraniti podatkovno vsebino tudi po izklopu napajanja, služi za shranjevanje strojne programske kode (firmvvare) naprave 1.5, pa tudi za shranjevanje elektronskih podatkov o prometnih modulih 1.1, ki jih naprava 1.5 prejme od prometnega modula 1.1, opremljenega z elektronsko napravo 1.2 ter za shranjevanje govornih posnetkov in drugih podatkov, potrebnih za delovanje TTS (Text-To-Speech enota, oziroma sintetizator govora) enote 3.10. Za zaznavanje, identifikacijo in sprejem podatkov s pomočjo radiofrekvenčne identifikacijske tehnologije skrbita RFID oddajno sprejemna enota 3.5 in integrirana RFID antena 3.6. Centralna procesna enota 3.2 nadalje nadzira vhodno/izhodno enoto 3.7, le-ta pa vhodno/izhodne vmesnike, ki so: vmesnik 3.8 za standardno vodilo v avtomobilski industriji »CAN-bus«, vmesnik 3.9 do zunanje navigacijske naprave in posebna enota 3.10 za predvajanje vnaprej posnetih in/ali sintetiziranih glasovnih sporočil, obvestil in opozoril. Vmesnik 3.9 do zunanje navigacijske naprave je lahko žični kot so USB, Ethernet, CAN-bus, RS-232 ali brezžični kot so npr. Bluetooth, ZigBee, WLAN. Voznik upravlja z napravo 1.5 s pomočjo grafičnega uporabniškega vmesnika 3.11. Vmesnik 3.11 služi tudi za konfiguriranje parametrov naprave in izbiro načina delovanja naprave, kot so vklop ali izklop glasovnih sporočil, povezljivost z zunanjo navigacijsko napravo ali z drugimi moduli znotraj avtomobila, ki temeljijo na CAN vodilu. Napajalna enota 3.12 skrbi za energijsko oskrbo naprave z zagotavljanjem ustrezne stabilizirane delovne električne napetosti in potrebnega delovnega električnega toka. Radiofrekvenčna identifikacijska in procesna naprava 1.5 vsebuje tudi vmesnik za kontaktno ali brezkontaktno uporabniško pametno kartico 3.13 s katero se odstranljiva uporabniška kontaktna ali brezkontaktna pametna kartica 3.1 poveže z napravo 1.5. Uporabniška pametna kartica 3.1 služi za varno shranjevanje podatkov o prevoženi poti ter podatke, potrebne za obračun cestnine, mostnine, ter elektronsko denarnico, od katere se odšteva porabljeni znesek za posamezna plačila. Podatki na uporabniški pametni kartici 3.1 so varovani z ustreznimi kriptografskimi algoritmi. Ob vstavitvi ali približanju kontaktne ali brezkontaktne uporabniške kartice 3.1 napravi 1.5 se izvede postopek vzajemnega preverjanja avtentičnosti, s pomočjo katerega se preprečijo morebitne zlorabe uporabniške kartice 3.1 oziroma naprave 1.5.

Algoritem delovanja radiofrekvenčne identifikacijske in procesne naprave 1.5 je prikazan na sliki 5. Po vklopu naprave 1.5 s tipko START se najprej izvede inicializacija naprave v koraku S5.1, ki izvede preverjanje delovanja vseh komponent naprave 1.5 in inicializacijo grafičnega uporabniškega vmesnika 3.11. Zatem se v koraku S5.2. preveri, ali je kontaktna ali brezkontaktna uporabniška pametna kartica 3.1 pravilno vstavljena ali približana. Brez vstavljene uporabniške kartice 3.1 naprava 1.5 ne deluje. Ko je začetna inicializacija uspela in je uporabniška pametna kartica 3.1 prisotna, se vklopi radiofrekvenčni identifikacijski modul 3.5 v koraku S5.3 in se prične aktivno zaznavanje prometnih modulov 1.1, opremljenih s posebno elektronsko napravo 1.2, kar se izvede v koraku S5.4. Po zaznavi prometnega modula 1.1, opremljenega s posebno elektronsko napravo

1.2, se v koraku S5.5 izvede postopek prenosa podatkov med elektronsko napravo 1.2, nameščeno na prometnem modulu in radiofrekvenčno identifikacijsko in procesno napravo 1.5 v avtomobilu. V nadaljevanju algoritma se izvedejo odločitve glede na status sporočila in nastavitev naprave. V koraku S5.6 se preverja ali je vključena možnost opozarjanja z govorom. Če je ta možnost omogočena, se izvede sinteza sporočila in njegovo predvajanje v koraku S5.7. Naslednji korak S5.8 preverja, ali je naprava povezana z zunanjo navigacijsko napravo. Če je zunanja navigacijska naprava 1.2 povezana s procesno napravo 1.5, se izvede pošiljanje navigacijskih podatkov zunanji navigacijski napravi v koraku S5.9. Na ta način je omogočena in podprta adaptivna navigacija. V koraku S5.10 se izvede zapis podatkov na uporabniško pametno kartico 3.1 in eventuelno izvede izračun stroškov cestnine ter npr. odštetje zneska z dobroimetja, zapisanega na uporabniški kartici 3.1. V koraku S5.11 se obdelajo in prikažejo podatki na grafičnem uporabniškem vmesniku. Zatem se algoritem vrne v stanje zaznavanja novega prometnega modula 1.1, opremljenega z elektronsko napravo

1.2.

Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov, informacijskih tabel ter ostale prometne signalizacije v cestnem prometu po pričujočem izumu je sestavljen iz množice prometnih modulov 1.1 z napravo 1.2, ki so krmiljeni in nadzorovani iz procesnega centra 1.6 preko različnih podatkovnih in mobilnih povezav (npr. GPRS ali UMTS). Sistem prav tako lahko sestavlja množica avtomobilov 1.4 opremljenih z napravo 1.5. Vsaka posebna radiofrekvenčna identifikacijska in komunikacijska naprava 1.2, s katero so opremljeni prometni moduli 1.1 ima v trajnem pomnilniku 2.4 vpisano tudi unikatno identifikacijsko številko UID (UID - Unique ID), na osnovi katere je vsaka naprava

1.2 in posledično pripadajoči prometni modul 1.1 vpisan v podatkovni bazi oddaljenega procesnega in nadzornega centra 1.6. Nadzornik oziroma operater procesnega centra 1.6 lahko tako enostavno nadzira in posodablja vsebino • · • · podatkov, ki jih posamezna naprava 1.2 skupaj s pripadajočim prometnim modulom 1.1 kjerkoli na terenu prikazuje in posreduje mimovozečim avtomobilom 1.4, opremljenim s procesno napravo 1.5 po izumu. Unikatna identifikacijska številka UID posamezne posebne radiofrekvenčne identifikacijske in komunikacijske naprave 1.2 se poleg ostalih prometnih informacij prav tako posreduje procesni napravi 1.5 vgrajeni v avtomobil, ko se le-ta približuje prometnemu modulu 1.1, opremljenim z napravo 1.2. Na osnovi teh UID beleži naprava 1.5 zgodovino vseh prometnih modulov 1.1 opremljenih z napravo 1.2 na poti in jih na varen način shranjuje na uporabniško kartico 3.1.

Pričujoči sistem po izumu odpravlja naštete slabosti obstoječih navigacijskih sistemov, saj je na osnovi prometne signalizacije, opremljene s sistemom po izumu, sposoben zagotavljati dodatne informacije o novo nastalem prometnem režimu ter tako omogoča izvedbo adaptivne navigacije. Uporabnikom cestnega prometa je danes na voljo cela paleta različnih priročnih navigacijskih rešitev v obliki v avtomobil tovarniško vgrajenih navigacijskih naprav ali prenosnih priročnih navigacijskih, ki si jih uporabniki lahko sami namestijo v prevozno sredstvo. Večina omenjenih navigacijskih naprav ima možnost posodabljanja digitalnih zemljevidov, ki so shranjeni v pomnilniku naprave. Vendar pa te posodobitve največkrat ne vsebujejo najnovejših sprememb prometnega režima, kot so nova prometna ureditev, nova prometna signalizacija, novo odprte ceste, novi izvozi v krožiščih itd. V takšnih primerih je lahko navigacija z uporabo neposodobljene digitalne karte zelo otežena, neuporabna in včasih tudi zelo nevarna.

Upravljalci avtocestnih omrežij so velikokrat soočeni s problemom, kako na čimbolj učinkovit, zanesljiv in varen način izvajati cestninjenje. Prednost predlaganega sistema po tem izumu je, da omogoča preprosto izvedbo cestninjenja v odprtem toku, saj je možno prometne znake ob vstopih, izstopih in drugih kontrolnih točkah na avtocesti nadgraditi s posebno elektronsko radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo. Na osnovi informacij, ki so v elektronski obliki vsebovane na teh posebnih mestih, lahko posebna radiofrekvenčna identifikacijska in procesna naprava v avtomobilu izvaja natančen obračun cestnine ter znesek odšteje od prednaloženega dobroimetja elektronske denarnice, ki je vsebovana na odstranljivi uporabniški, brezkontaktni ali kontaktni, pametni kartici. Uporabniška pametna kartica nadalje lahko služi tudi kot medij za varno shranjevanje informacij o poti, ki jo je uporabnik opravil.

Dodatna prednost sistema po izumu je, da sistem omogoča posodabljanje vsebine prometne signalizacije, prav tako pa tudi informacijskih tabel, na daljavo s pomočjo elektronske radiofrekvenčne identifikacijske in komunikacijske naprave, ki je sestavni del prometnega modula po izumu. Komunikacijska naprava prometnega znaka po izumu uporablja paketni prenos podatkov po obstoječem brezžičnem mobilnem omrežju (npr. GPRS ali UMTS) za prenos podatkov iz in v nadzorni procesni center 1.6. Informacija o spremembi prometnega režima se tako prenese do voznika, ki vozi po določenem odseku ceste, v zgolj nekaj sekundah po določitvi novega stanja prometnega režima v nadzornem procesnem centru. Na ta način ni potrebno na cesto poslati cestne službe, ki bi z mehansko zamenjavo ali novo postavitvijo prometne signalizacije spremenila prometni režim.

Claims (8)

1. Patentni zahtevki

   1. Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu, ki je značilen po tem, da sistem sestavljajo tri komponente: prometni modul (1.1) opremljen s posebno elektronsko radiofrekvenčno identifikacijsko in komunikacijsko napravo (1.2) , radiofrekvenčna identifikacijska in procesna naprava (1.5) prilagojena za vgradnjo v avtomobil (1.4) ali drugo prevozno sredstvo ter procesni in nadzorni center (1.6) za oddaljeno upravljanje z enim ali več prometnimi moduli (1.1), opremljenimi z napravami (1.2); da je prometni modul (1.1) lahko prometni znak, kažipot, informacijska tabla in/ali druga prometna signalizacija; da radiofrekvenčna identifikacija omogoča prenos podatkov med elektronsko napravo (1.2) in radiofrekvenčno identifikacijsko procesno napravo (1.5) vgrajeno v avtomobil (1.4) ali drugo osebno ali tovorno prevozno sredstvo; da podatkovna komunikacija med elektronsko napravo (1.2) nameščeno na prometni modul (1.1) in oddaljenim procesnim in nadzornim centrom (1.6) poteka preko paketnega prenosa podatkov (1.3) kot je npr. GPRS ali UMTS in ga omogoča sistem baznih postaj (1.9) mobilnega operaterja; da je procesni in nadzorni center (1.6) povezan s svetovnim spletom preko povezave (1.7), ki je TCP/IP; da povezava (1.8) omogoča prenos podatkov iz omrežja mobilnega operaterja in svetovnega spleta.
2. 2. Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu po zahtevku 1, ki je značilen po tem, da centralna procesna enota (2.2), katere strojna programska oprema skrbi za sprejem in obdelavo podatkov, posredovanih iz oddaljenega procesnega in nadzornega centra (1.6), ter brezžično posredovanje informacij radiofrekvenčni identifikacijski in procesni napravi (1.5) vgrajeni v avtomobil (1.4) in, opcijsko, krmili prikaz na prikazovalniku elektronskega prometnega modula (1.1) na zahtevo oddaljenega procesnega in nadzornega centra (1.6); da delovni RAM pomnilnik (2.3) služi za shranjevanje začasnih informacij pri izvajanju programske kode; da osrednji trajni pomnilnik (2.4) tipa FLASH, EEPROM ali drugi pomnilnik, ki ohranja vsebino tudi po izklopu napajanja služi za shranjevanje strojne programske kode naprave, za shranjevanje unikatne identifikacijske številke naprave (1.2) in za shranjevanje elektronskih podatkov o prometnem modulu (1.1), ki jih oddaljeni procesni in nadzorni center (1.6) pošilja napravi (1.2) z uporabo GPRS ali UMTS komunikacijskega vmesnika (2.7) in zunanje antene (2.8), da jih naprava (1.2) nadalje preko radiofrekvenčne oddajno sprejemne enote (2.5) ter pripadajoče integrirane RFID antene (2.6) pošilja radiofrekvenčni identifikacijski in procesni napravi (1.5) v avtomobilu (1.4); da je v primeru, da je prometni modul (1.1), prometni znak, kažipot, informacijska tabla ali druga prometna signalizacija z eno od oblik elektronskega prikaza kot so LED, LCD, bliskovne luči mogoče krmiljenje prikaza nadzorovati s pomočjo vhodno/izhodne enote (2.9); da napajalna enota (2.1) skrbi za energijsko oskrbo naprave z zagotavljanjem ustrezne delovne napetosti in potrebnega delovnega električnega toka; da je v odvisnosti od obstoječe infrastrukture napajanje lahko izvedeno kot mrežno napajanje, zamenljive akumulatorske baterije in/ali fotovoltaični pretvornik (sončna celica).
3. 3. Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu po zahtevku 1 in 2, ki je značilen po tem, da vklop napajanja naprave (1.2) postavi algoritem v začetno stanje START, da se v koraku (S4.1) preverja, ali obstaja na voljo posodobitev podatkov s strani oddaljenega nadzornega procesnega centra (1.6); da se v primeru odgovora YES v koraku (S4.2) izvede prenos podatkov s centra (1.6) in zapis le-teh v pomnilnik (2.4); da se lahko v primeru prometnega modula (1.1) z elektronskim prikazom v koraku (S4.3) na zahtevo oddaljenega nadzornega procesnega centra (1.6) spremeni tudi prikazani izpis oz. vsebina signalizacije preko modula (2.9); da se v primeru odgovora NO v koraku (S4.1) v koraku (S4.4) preveri, če je RFID oddajno sprejemna enota (2.5) zaznala v bližini vozilo (1.4), opremljeno z napravo (1.5); da se v primeru odgovora NO, algoritem vrne v začetno stanje; da se v primeru odgovora YES v koraku (S4.4) iz pomnilnika (2.4) v koraku (S4.5) • · preberejo podatki o prometni signalizaciji in ostale dodatne informacije kot so točen položaj, smer vožnje, opozorila na prihodnje prometne oznake, razvrstitve itd. na kar se le-ti preko koraka (S4.6) odpošljejo napravi (1.5) s pomočjo RFID oddajno sprejemne enote (2.5) in integrirane antene (2.6).
4. 4. Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu po zahtevkih 1, 2 in 3, ki je značilen po tem, da je osrednji del naprave (1.5) centralna procesna enota (3.2) , katere strojna programska oprema nadzira delovanje vseh komponent naprave (1.5); da je osnovna funkcionalna naloga naprave (1.5) zaznavanje, identifikacija in sprejem podatkov s prometnih modulov (1.1) opremljenih z elektronsko napravo (1.2); da delovni RAM pomnilnik (3.3) služi za shranjevanje začasnih informacij pri izvajanju programske kode; da trajni pomnilnik (3.4) tipa FLASH ali EEPROM, oziroma katerikoli drugi tip pomnilnika, ki je sposoben ohraniti podatkovno vsebino tudi po izklopu napajanja in služi za shranjevanje strojne programske kode naprave (1.5), pa tudi za shranjevanje elektronskih podatkov o prometnih modulih (1.1), ki jih naprava (1.5) prejme od prometnega modula (1.1), opremljenega z elektronsko napravo (1.2) ter za shranjevanje govornih posnetkov in drugih podatkov, potrebnih za delovanje TTS enote (3.10); da je TTS sintetizator govora; da za zaznavanje, identifikacijo in sprejem podatkov s pomočjo radiofrekvenčne identifikacijske tehnologije skrbita RFID oddajno sprejemna enota (3.5) in integrirana RFID antena (3.6); da centralna procesna enota (3.2) nadalje nadzira vhodno/izhodno enoto (3.7), le-ta pa vhodno/izhodne vmesnike, ki so: vmesnik (3.8) za standardno vodilo v avtomobilski industriji »CAN-bus«, vmesnik (3.9) do zunanje navigacijske naprave in posebna enota (3.10) za predvajanje vnaprej posnetih in/ali sintetiziranih glasovnih sporočil, obvestil in opozoril; da je vmesnik (3.9) do zunanje navigacijske naprave lahko žični kot so USB, Ethernet, CAN-bus, RS-232 ali brezžični kot so npr. Bluetooth, ZigBee, VVLAN; da voznik upravlja z napravo (1.5) s pomočjo grafičnega uporabniškega vmesnika (3.11); da vmesnik (3.11) služi tudi za konfiguriranje parametrov naprave in izbiro načina delovanja naprave, kot so vklop ali izklop glasovnih sporočil, povezljivost z zunanjo navigacijsko napravo ali z drugimi moduli znotraj avtomobila, ki temeljijo na CAN vodilu; da napajalna enota (3.12) skrbi za energijsko oskrbo naprave z zagotavljanjem ustrezne stabilizirane delovne električne napetosti in potrebnega delovnega električnega toka; da radiofrekvenčna identifikacijska in procesna naprava (1.5) vsebuje tudi vmesnik za kontaktno ali brezkontaktno uporabniško pametno kartico (3.13) s katero se odstranljiva uporabniška kontaktna ali brezkontaktna pametna kartica (3.1) poveže z napravo (1.5); da uporabniška pametna kartica (3.1) služi za varno shranjevanje podatkov o prevoženi poti ter podatke, potrebne za obračun cestnine, mostnine, ter elektronsko denarnico, od katere se odšteva porabljeni znesek za posamezna plačila; da so podatki na uporabniški pametni kartici (3.1) varovani z ustreznimi kriptografskimi algoritmi; da se ob vstavitvi ali približanju kontaktne ali brezkontaktne uporabniške kartice (3.1) napravi (1.5) izvede postopek vzajemnega preverjanja avtentičnosti, s pomočjo katerega se preprečijo morebitne zlorabe uporabniške kartice (3.1) oziroma naprave (1.5).
5. 5. Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu po zahtevkih od 1 do 4, ki je značilen po tem, da se po vklopu naprave (1.5) s tipko START najprej izvede inicializacija naprave v koraku (S5.1), kar pomeni verifikacijo vseh komponent naprave (1.5) in inicializacija grafičnega uporabniškega vmesnika (3.11); da se zatem v koraku (S5.2) preveri, ali je kontaktna ali brezkontaktna uporabniška pametna kartica (3.1) pravilno vstavljena ali približana; da brez vstavljene uporabniške kartice (3.1) naprava (1.5) ne deluje; da se v primeru uspešne začetne inicializacije naprave (1.5) in ob prisotnosti uporabniške pametne kartice (3.1) vklopi radiofrekvenčni identifikacijski modul (3.5) v koraku (S5.3) in se prične aktivno zaznavanje prometnih modulov (1.1) opremljenih s posebno elektronsko napravo (1.2) kar se izvede v koraku (S5.4); da se po detekciji prometnega modula (1.1), opremljenega s posebno elektronsko napravo (1.2) v koraku (S5.5) izvede postopek prenosa podatkov med elektronsko napravo (1.2) nameščeno na prometnem modulu (1.1) in radiofrekvenčno identifikacijsko in procesno • · napravo (1.5) v avtomobilu (1.4); da se v nadaljevanju algoritma izvedejo odločitve glede na status sporočila in nastavitev naprave; da se v koraku (S5.6) preverja ali je vključena možnost opozarjanja z govorom; v se primeru te možnosti izvede sinteza sporočila in njegovo predvajanje v koraku (S5.7); da naslednji korak (S5.8) preverja, ali je naprava (1.5) povezana z zunanjo navigacijsko napravo (1.2); da se v primeru povezave zunanje navigacijske naprave 1.2 s procesno napravo (1.5) izvede pošiljanje navigacijskih podatkov zunanji navigacijski napravi v koraku (S5.9); da je na ta način omogočena in podprta adaptivna navigacija; da se v koraku (S5.10) izvede zapis podatkov na uporabniško pametno kartico (3.1) in eventuelno izvede izračun stroškov cestnine, mostnine ter odštetje zneska z dobroimetja, zapisanega na uporabniški kartici (3.1); da se v koraku (S5.11) obdelajo in prikažejo podatki na grafičnem uporabniškem vmesniku; da se zatem algoritem vrne v stanje zaznavanja novega prometnega modula (1.1), opremljenega z elektronsko napravo (1.2).
6. 6. Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu po zahtevku 1, ki je značilen po tem, da naprava (1.2) brezžično, z uporabo radiofrekvenčne tehnologije posreduje informacijo o prometni signalizaciji, ki jo ima zapisano v pomnilniku (2.4), eni ali več radiofrekvenčnim identifikacijskim in procesnim napravam (1.5), ki se nahajajo v njenem dometu.
7. 7. Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu po zahtevkih od 1 do 6, ki je značilen po tem, da radiofrekvenčna identifikacijska in procesna naprava (1.5) s pomočjo vmesnika do zunanje navigacijske naprave (3.9) v avtomobilu, omogoča posredovanje korekcijskih navigacijskih podatkov oziroma sprotno posodabljanje digitalnega zemljevida zunanje navigacijske naprave.
8. 8. Sistem brezžičnega posredovanja informacij s prometnih znakov, kažipotov in informacijskih tabel v cestnem prometu po zahtevkih od 1 do 6, ki je značilen po tem, da oddaljeni procesni in nadzorni center (1.6) omogoča tako posodabljanje vsebine prometne signalizacije, kot tudi posodabljanje programske opreme elektronske radiofrekvenčne identifikacijske in komunikacijske naprave (1.2), ki je nameščena na prometnem modulu (1-1)·