WO2014027123A1 - Un sistema y un método para la determinación de la posición de un área de control - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a system and method for the optimal determination of the position and geometry of control areas used in an automatic process of transferring data from geo-positioning and generation of traffic rights, as consideration for the use of predetermined segments of roads, in particular, by motor vehicles passing through predetermined segments of a road.
- the traffic right is generated when the vehicle detects that one or more control areas has passed.
- the number "m" of control areas that must be detected to generate the traffic right can be defined for each system.
- a set "n" of control areas can be defined as n> m.
- a geolocation receiver that is, a navigation GNSS receiver embarked within the vehicle itself, the GNSS receiver being incorporated into a on-board unit which also includes a communication sender-receiver, responsible for transmitting to a transit application server either the location data associated with a current location of the vehicle or the result of said detection together with identification data of the on-board unit biunivocally associated with the user and, in turn, with the vehicle.
- the location location data determines whether the vehicle is traveling on a road segment subject to a traffic right identifying whether the vehicle has been within the aforementioned "m" areas of control.
- the embarked equipment itself can make this determination and send to the server the result of the verification performed, that is, the transit right is calculated within the embarked equipment.
- the method involves high data traffic within the traffic rights generation system, between the onboard device and the traffic rights server.
- the present invention seeks to solve the problem set forth above by a method for determining the position and geometry of a control area as claimed in the claims.
- An object of one embodiment is to provide a transaction application server configured to provide a set "n" of control areas associated with segments of roads whose use implies the issuance of a transit right.
- One aspect of the embodiment is to define the optimal position and geometry of the set n of control areas that allow to ensure that the probability of charging the user and charging the non-user by mistake of the system meet defined probabilities according to the needs of the different actors.
- Another aspect of the embodiment is to provide control areas whose length of the secant segment of the control area in the direction of travel of a vehicle is greater than or equal to the quotient between the maximum speed at which a vehicle can travel through the vehicle.
- control area and the frequency at which a receiver of signals associated with a global satellite navigation system calculates the current position of the vehicle that circulates in the control area in such a way that guarantees that at nominal conditions there are at least two positions within said control area in the scenario that the vehicle is circulated by the segment in question.
- Yet another aspect of the embodiment is to provide a transaction application server configured to transmit a set "n" of generated control areas to a set of client devices of users of a wireless telecommunications network.
- Yet another aspect of the embodiment is to provide a transaction application server adapted to issue a message to a barrier management system of a predetermined road segment to which a traffic right is applied, for the purpose of opening a barrier located in the direction of travel of the vehicle that circulates through the segment.
- the method for determining the position and geometry of a control area can be used in applications where it is necessary to have guaranteed and robust information that a vehicle has used or accessed a certain transport infrastructure of the toll system type Highway, highway, access to urban perimeters, parking in delimited areas, urban congestion control, etc.
- Still another object is to provide a system for determining the position and geometry of closed control areas on a road segment, to which a traffic right is applicable if the same vehicle is detected in at least "m" of those control areas defining a probability p md objective absence of generation of transit rights a user segment and a probability p generation target transit rights to a vehicle in another route of movement segment of road to which the traffic right is applicable;
- the system comprises a transaction application server adapted to divide the selected road segment into "N" segment sections, each associated segment segment having a closed control area; b Characterize the length of the N segment segments and the halfway across the road in the N segment segments;
- Identifying probability (p) i of detecting a vehicle assume all equal and the probability (p m d) absence of detection of a vehicle also assume all equal and their values are derivable from the probabilities p m dy Pf to according to a binomial type distribution:
- a minimum closed control area length that can be positioned in the center of the segment segment to ensure that in nominal conditions there are at least two positions within the control area, the length being greater than 2V / f, where V is the velocity at that the vehicle circulates and f is the refresh rate of the calculation of positions by means of a GNSS receiver; g Estimate a minimum distance between the edge of the perimeter of the closed control area and any traffic route outside said control area where a vehicle can drive to ensure that the value of the probability (p &) i is less than or equal at the maximum threshold value of probability (p fa ) ⁇ of detection of a vehicle that circulates on a segment of a road other than the segment of the road to which a traffic right is applicable; corresponding the distance u ⁇ with the value of the curve PL ⁇ (x) for a probability equal to l- (pf a ) ⁇ ; h Estimate a minimum distance between the potential positions of the user within the control area and the ends of the same area to ensure that the probability of
- the distance d ⁇ is less than or equal to the shortest short distance that may be given from the furthest to the edge of the two positions that are guaranteed within the area by the precondition
- Figure 1 shows the position and the characteristic parameters of the geometry of a control area, of the set of control areas, associated with a section of a predetermined segment of road,
- Figure 2 shows a graph of the level of protection, that is, a guaranteed level of error, associated with a probability for a given geographical area, where for each probability a level is defined that ensures that the error is less than that level with said probability.
- Figure 3 shows the set "n" of control areas defined on the road segment to which a traffic right and areas close to the road segment are applied. Road to which a traffic right applies, namely prohibited areas where a vehicle that is not a user of that segment can be located and for which an improper traffic right could be generated due to a potential system error.
- a control area also called a virtual porch, is a closed area bounded by a geographic coordinate perimeter, geographically referenced within a geographic information map that is used to identify when a vehicle is using the predetermined segment of a road traffic.
- the shape of the control area can be any.
- the process of positioning and delimiting the perimeter of the simplest control area is a circular control area where it is only necessary to define the position of the center and radius of the control area.
- a control area bounded by a coordinate perimeter geographical should be such that it assures a probability of user detection greater than a predetermined threshold value and probability of undue detection, for a vehicle that does not circulate on the road segment to which a traffic right is applied, less than another value threshold other than the previous one.
- the payment availability parameter must be such that a high percentage of users generate a transit right; and the improper collection probability parameter must be such that a small percentage of non-users generates a transit right by mistake.
- the method of automatic determination of the position and geometry of at least one control area comprises the steps of selecting a predetermined road segment to which a traffic right is applied; segmenting said selected segment into a set "N" of segment segments and, for each segment segment, an associated control area is identified.
- the radius r ⁇ In a scenario in which the control area is characterized by a circle, the radius r ⁇ ; You must ensure that at least two different time moments a GNSS navigation receiver calculates the position of the vehicle within the defined control area. Therefore, the radius of the control area must fulfill that r ⁇ > V / f, where V is the vehicle speed and f the frequency at which the GNSS receiver calculates the vehicle position.
- the center of the control area is on the axis of the road to which a traffic right is applied. Also, the half-width of the road is known. The shortest distance between the edge of the perimeter of the control area and any external traffic route to said control area through which a vehicle can circulate, that is, the maximum allowed value of u, is also calculated, see figure 1 .
- Errors derived from the signals of a global GNSS satellite navigation system are characterized by the elevation of the geographical position error for a given probability, namely the level of protection according to the curve PL ⁇ (x), see Figure 2.
- Said error level may be dependent on the radio environment of each segment segment, therefore, a different one is assumed for each control area considering all the possible geographical positions of a vehicle that are within the control area and in the proximity of the same area.
- the protection level value is estimated for each control area as the worst value within said control area and its surroundings.
- the environment of the control area is definable by increasing the value of the radius r ⁇ with a value depending on the distance u ⁇ ; For example, a value can be 10u ⁇ and can be estimated with both field measurements and theoretical models.
- the method of automatic determination of the position and geometry of control areas on a predetermined segment of a track circulation takes into account at the stage of calculation of the control area in a segment section the following parameters: topology of the road segment to which a traffic right is applied; topology of traffic lanes outside the road segment to which a traffic right applies; maximum speed at which vehicles can circulate along the road segment to which a traffic right applies; positioning system errors, that is, distance between the actual and the estimated position which, in turn, is a function of the physical and radio environment in the vicinity of a control area; update frequency of the GNSS position; and errors in the cartography or map that includes the road segment to which a traffic right applies.
- control area is a closed circle-shaped line
- the minimum distance between a geographical position of the vehicle that circulates within the control area and the edge of the perimeter of the same control area is,
- the probability of absence of detection of a vehicle that circulates within it is defined as a probability (p md ) and the probability of detecting a vehicle external to infrastructure as a probability (p fa ) ⁇ . Both probabilities must be close to 0.
- the overall probability of absence of generation of a transit right for a vehicle p md is calculated as the probability that less than m of the n control areas calculated based on the associated probabilities are detected. to each area of control.
- the probability of false generation of a transit right p & is calculated as the probability that at least m false detections occur.
- the use of the method of optimal determination of the position and geometry of control areas on a predetermined segment of the road requires the cooperation of a telecommunications network via radio deployed along a network of roads; a global GNSS satellite navigation system; an attachable customer device, for example, a portable telephone device biunivocally assigned to a predetermined user of a motor vehicle, which communicates via radio with an access node of the telecommunications network, and comprising a satellite navigation receiver , namely, GNSS navigation receiver; a transaction application server that provides at least a defined control area the segment of the road to a plurality of client devices through communication channels established on the telecommunications network; and a cartographic application server that communicates with the transaction application server and client devices through the same telecommunications network.
- the geographic information server of the GIS type provides cartography for the choice of segment segments that will have an associated control area defined according to the above method of determining the position and geometry of control areas.
- the transaction server is adapted to estimate the protection levels of the segment sections by receiving the results of carrying out on-site measures of protection levels by vehicles circulating along the road segment sections and / or by the modeling of the environment of each segment segment and the GNSS constellation based on simulators of the "service volume" type used for the analysis of GNSS performance.
- the geographic information system provides information on the topology type of road segments, including the center and width thereof, information on all traffic routes, distance between different traffic routes, maximum speeds, etc.
- the transaction server uses the information in the geographic information system to provide the position and geometry of control areas.
- the transaction server provides control areas whose shape is of the closed, circular, semicircular, elliptical, or a combination of several of them; although a control area whose shape is circular is defined with a reduced number of identifying identification data.
- the transaction server guarantees that the issuance of a transit right is made when there is a predetermined number of geographical coordinate matches associated with a vehicle that circulates through a predetermined road segment. [0043] Once the transaction server has generated a set of control areas it transmits the identification data, which characterizes said control areas, by means of a radio communication module towards the plurality of client devices, so that the Identification data of the control areas are received through the corresponding radio communication modules and stored in storage units included in the client devices.
Abstract
Un método para la determinación de la posición y geometría de un área de control sobre una vía de circulación por la cual circula un vehículo al que es aplicable un derecho de tránsito; donde un segmento de vía de circulación es dividido en tramos de segmento; calculándose el perímetro de coordenadas geográficas del área de control asociado a cada tramo de segmento donde al menos en dos instantes de tiempo distintos un receptor GNSS calcula la posición del vehículo estando dichas posiciones calculadas dentro del área de control; siendo suministro un área de control delimitada por un perímetro de coordenadas geográficas cumpliendo los requisitos de disponibilidad de cobro superior a un predeterminado valor umbral y probabilidad de cobro indebido inferior a un valor umbral.
Description
UN SISTEMA Y UN MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA POSICIÓN DE UN ÁREA DE CONTROL
OBJETO DE LA INVENCIÓN
[0001] La presente invención se refiere a un sistema y método para la determinación óptima de la posición y geometría de áreas de control utilizadas en un proceso automático de transferencia de datos de geoposicionamiento y generación de derechos de tránsito, como contraprestación por la utilización de predeterminados segmentos de vías de circulación, en particular, por vehículos a motor al paso por segmentos predeterminados de una vía de circulación.
ESTADO DE LA TÉCNICA
[0002] Es conocido en el estado de la técnica que una posible forma de determinar un derecho de tránsito por la utilización de un predeterminado segmento de una vía de circulación es comprobar si un vehículo ésta dentro de una cierta área de control.
[0003] El derecho de tránsito se genera cuando el vehículo detecta que ha pasado una o más áreas de control. El número "m" de áreas de control que deben ser detectadas para generar el derecho de tránsito se puede definir para cada sistema. [0004] En un predeterminado segmento de vía pueden ser definidas un conjunto "n" de áreas de control siendo n > m.
[0005] La detección de la localización actual del vehículo dentro de una red de vías de circulación, es realizada por un receptor de geoposicionamiento, es decir, receptor GNSS de navegación embarcado dentro del propio vehículo, estando el receptor GNSS incorporado a una
unidad de abordo (on-board unit) que incluye también un emisor-receptor de comunicación, encargado de transmitir hacia un servidor de aplicación de tránsitos bien los datos de localización asociados a una localización actual del vehículo o bien el resultado de dicha detección junto con datos de identificación de la unidad de abordo asociada biunívocamente al usuario y, a su vez, al vehículo.
[0006] Una vez que los datos de localización de geoposicionamiento son recibidos por el servidor este determina si el vehículo está transitando por un segmento de vía sujeto a un derecho de tránsito identificando si el vehículo ha estado dentro de las mencionadas "m" áreas de control. Alternativamente, el propio equipo embarcado puede realizar esta determinación y enviar al servidor el resultado de la verificación realizada, es decir el derecho de tránsito se calcula dentro del equipo embarcado.
[0007] En el primer escenario, determinación del derecho de transito en el servidor, el método implica un tráfico de datos elevado dentro del sistema de generación de derechos de tránsito, entre el dispositivo de abordo y el servidor de derechos de tránsito.
[0008] Puesto que el sistema de posicionamiento tiene errores, el método anteriormente descrito no garantiza la corrección en el proceso de determinación y, por tanto, se pueden cometer errores a la hora de establecer si un determinado vehículo está circulando por un predeterminado segmento al cual hay que aplicar un derecho de tránsito.
SUMARIO
[0009] La presente invención busca resolver el inconveniente expuesto anteriormente mediante un método para la determinación de la posición y
geometría de un área de control tal y como es reivindicado en las reivindicaciones.
[0010] Un objeto de una realización es suministrar un servidor de aplicación de transacciones configurado para suministrar un conjunto "n" de áreas de control asociadas a segmentos de vías de circulación cuya utilización implica la emisión de un derecho de tránsito.
[0011] Un aspecto de la realización es definir la posición y geometría óptima del conjunto n de áreas de control que permitan asegurar que la probabilidad de cobrar al usuario y de cobrar al no usuario por error del sistema cumplen unas probabilidades definidas acordes a las necesidades de los distintos actores.
[0012] Otro aspecto de la realización es proporcionar áreas de control cuya longitud del segmento secante del área de control en la dirección de la marcha de un vehículo es mayor o igual al cociente entre la velocidad máxima a la que puede circular un vehículo por el área de control y la frecuencia a la cual un receptor de señales asociadas a un sistema global de navegación por satélite calcula la posición actual del vehículo que circula por el área de control de tal forma que se garantiza que en condiciones nominales al menos existen dos posiciones dentro de dicha área de control en el escenario de que el vehículo está circulado por el segmento en cuestión.
[0013] Aún otro aspecto de la realización es proporcionar un servidor de aplicación de transacciones configurado para transmitir un conjunto "n" de áreas de control generado a un conjunto de dispositivos de cliente de usuarios de una red de telecomunicaciones sin cable.
[0014] Aún otro aspecto de la realización es suministrar un servidor de aplicación de transacciones adaptado para de emitir un mensaje a un sistema de gestión de barreras de un predeterminado segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito, con el objeto de abrir una barrera ubicada en el sentido de marcha del vehículo que circula por el segmento.
[0015] El método para la determinación de la posición y geometría de un área de control se puede utilizar en aplicaciones donde es necesario tener información garantizada y robusta de que un vehículo ha utilizado o accedido a una determinada infraestructura de transporte del tipo sistemas de peaje automático de autopistas, carreteras, acceso a perímetros urbanos, aparcamiento en zonas delimitadas, control de congestión urbana, etc..
[0016] Todavía otro objeto es suministrar un sistema de determinación de la posición y geometría de áreas de control cerradas sobre un segmento de vía de circulación, al cual es aplicable un derecho de tránsito si se detecta un mismo vehículo en al menos "m" de esas áreas de control, definiendo una probabilidad pmd objetivo de ausencia de generación de derechos de tránsito de un usuario del segmento y una probabilidad p& objetivo de generación de derechos de tránsito a un vehículo que circula por una vía de circulación distinta al segmento de vía de circulación al que es aplicable el derecho de tránsito; caracterizado porque el sistema comprende un servidor de aplicación de transacciones adaptado para a Dividir el segmento de vía de circulación seleccionado en "N" tramos de segmento, teniendo cada tramo de segmento asociada un área de control cerrada; b Caracterizar la longitud de los N tramos de segmento y del
semiancho a¡ de la vía en los N tramos de segmento;
Caracterizar la topología de segmentos de vía de circulación externos a los N tramos de segmento de vía de circulación;
Caracterizar lo errores de GNSS dentro de y en el entorno de los N tramos de segmento en función del nivel de protección PL¡(x) que definen una curva de cotas máximas del error de GNSS en función de la probabilidad de que una curva de cotas sean inferiores a la curva de cotas máximas;
Identificar las probabilidad (p&)i de detección de un vehículo se asumen todas iguales y la probabilidad (pmd)¡ de ausencia de detección de un vehículo también se asumen todas iguales y sus valores son derivables de las probabilidades pmd y Pfa según un distribución del tipo binomial:
i Definir la geometría del área de control cerrada que cumple:
• la longitud es mayor que 2V/£
• la distancia d¡ es menor o igual que la distancia más corta corta que se pueda dar de la más lejana al borde de las dos posiciones que se garantizan dentro del área por la condición previa,
• la suma de Minkowski del área de control y de un círculo de radio u¡ carente de intersección con la zona que cubre los
posibles lugares por los que un vehículo puede circular externos al segmento de vía de circulación al que es aplicable un derecho de tránsito; j Seleccionar "M" posibles áreas de control cerradas que cumple las inecuaciones en ausencia de intersecciones entre áreas de control; donde N > M > n; k Suministrar un subconjunto "n" de áreas de control cerradas de las M áreas de control posibles a una pluralidad de dispositivos de cliente embarcables en vehículos. BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS
[0017] Una explicación más detallada de la invención se da en la descripción que sigue y que se basa en las figuras adjuntas:
• la figura 1 muestra la posición y los parámetros característicos de la geometría de un área de control, del conjunto de áreas de control, asociado a un tramo de un predeterminado segmento de vía de circulación,
• la figura 2 muestra una gráfica del nivel de protección, es decir, una cota garantizada del error, asociado a una probabilidad para una determinada área geográfica, donde para cada probabilidad se define una cota que asegura que el error es menor que esa cota con dicha probabilidad.
• la figura 3 muestra el conjunto "n" de áreas de control definidas sobre el segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito y zonas próximas al segmento de
vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito, a saber, zonas prohibidas donde un vehículo que no es usuario de dicho segmento se puede localizar y para el cual se podría generar un derecho de tránsito indebido por un potencial error del sistema.
DESCRIPCIÓN DE UN MODO DE REALIZACIÓN
[0018] A continuación se describe un método de determinación óptimo de la posición y geometría de áreas de control sobre un predeterminado segmento de una vía de circulación, que es utilizado en un proceso automático de transferencia de datos de geoposicionamiento y generación de derechos de tránsito, como contraprestación por la utilización de un predeterminado segmento de vía de circulación por vehículos a motor al paso por el predeterminado segmento de una vía de circulación. Un vehículo es usuario del segmento de vía de circulación sí y sólo sí está circulando por de dicho segmento.
[0019] Un área de control, también llamado pórtico virtual, es un área cerrada delimitada por un perímetro de coordenadas geográficas, geográficamente referenciada dentro de un mapa de información geográfica que se utiliza para identificar cuando un vehículo está utilizando el predeterminado segmento de una vía de circulación.
[0020] La forma del área de control puede ser cualquiera. El proceso de posicionamiento y delimitación del perímetro del área de control más simple es un área de control circular donde sólo es necesario definir la posición del centro y radio del área de control. [0021] Un área de control delimitada por un perímetro de coordenadas
geográficas debe ser tal que asegure una probabilidad de detección del usuario superior a un predeterminado valor umbral y probabilidad de detección indebida, para un vehículo que no circula por el segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito, inferior a otro valor umbral distinto al anterior.
[0022] La combinación de esas probabilidades para un número "m" de áreas de control de un conjunto "n" de áreas de circulación suministradas para cada segmento donde m < n, determina la probabilidad de cobro a un usuario que ha circulado por el segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito, también llamada disponibilidad de cobro, y la probabilidad de cobro indebido al no usuario de vehículos que no circulan por el segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito.
[0023] El parámetro de disponibilidad de cobro debe ser tal que un elevado porcentaje de usuarios genere un derecho de tránsito; y el parámetro de probabilidad de cobro indebido debe ser tal que un reducido porcentaje de no usuarios genere un derecho de tránsito por error.
[0024] Por tanto, la probabilidad de cobro indebido se minimiza cuanto mayor sea el valor de "m" y menor el de "n-m" mientras que el parámetro de disponibilidad tiene el comportamiento contrario.
[0025] El método de determinación automático de la posición y geometría de al menos un área de control comprende las etapas de seleccionar un predeterminado segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito; segmentar dicho segmento seleccionado en un conjunto "N" de tramos de segmento y, para cada uno de los tramos de segmento, se identifica un área de control asociado.
[0026] En un escenario en el cual el área de control está caracterizada por un círculo, el radio r¡; debe garantizar que al menos en dos instantes de tiempo distintos un receptor GNSS de navegación calcula la posición del vehículo dentro del área de control definida. Por lo tanto, el radio del área de control debe cumplir que r¡ > V/f, donde V es la velocidad del vehículo y f la frecuencia a la cual el receptor GNSS calcula la posición del vehículo. Se asume que el centro del área de control está sobre el eje de la vía de circulación a la que se aplica un derecho de tránsito. Asimismo, el semiancho de la vía a¡ es conocido. También se calcula la distancia u¡ más corta entre el borde del perímetro del área de control y cualquier vía de circulación exterior a dicho área de control por donde un vehículo puede circular, es decir, el valor máximo permitido de u¡, ver figura 1.
[0027] Los errores derivados de las señales de un sistema global de navegación por satélite GNSS están caracterizados por la cota del error de posición geográfica para una determinada probabilidad, a saber, el nivel de protección según la curva PL¡(x), ver la figura 2. Dicha cota de error puede ser dependiente del entorno radioeléctrico de cada tramo de segmento, por tanto, se asume una distinta para cada área de control considerando todas las posibles posiciones geográficas de un vehículo que están dentro del área de control y en la proximidad del mismo área. El valor del nivel de protección se estima para cada área de control como el peor valor dentro de dicho área de control y sus alrededores. El entorno del área de control es definible por medio del incremento del valor del radio r¡ con un valor función de la distancia u¡; por ejemplo, un valor puede ser 10u¡ y se puede estimar tanto con medidas de campo como basado en modelos teóricos.
[0028] El método de determinación automático de la posición y geometría de áreas de control sobre un predeterminado segmento de una vía de
circulación tiene en cuenta en la etapa de cálculo del área de control en un tramo de segmento los siguientes parámetros: topología del segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito; topología de vías de circulación exteriores al segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito; velocidad máxima a la que pueden circular vehículos por el segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito; errores del sistema de posicionamiento, es decir, distancia entre la posición real y la estimada que, a su vez, es función del entorno físico y radioeléctrico en las proximidades de un área de control; frecuencia de actualización de la posición GNSS; y errores en la cartografía o mapa que incluye el segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito.
[0029] En un escenario donde el área de control es una línea cerrada con forma de círculo, se puede garantizar con las consideraciones hechas anteriormente, que la distancia mínima entre una posición geográfica del vehículo que circula por dentro del área de control y el borde del perímetro de la misma área de control es,
4 > n - V((ri/2)2 )
[0030] Para cada área de control, identificada con el sufijo i, se define la probabilidad de ausencia de detección de un vehículo que circula por dentro de la misma como una probabilidad (pmd)¡ y la probabilidad de detectar un vehículo externo a la infraestructura como una probabilidad (pfa)¡. Ambas probabilidades deben ser cercanas a 0. La probabilidad global de ausencia de generación de un derecho de tránsito para un vehículo pmd se calcula como la probabilidad de que se detecten menos de m de las n áreas de control calculada en función de las probabilidades asociadas a cada área
de control.
[0031] Al mismo tiempo, la probabilidad de falsa generación de un derecho de transito p& se calcula como la probabilidad de que se produzcan al menos m falsas detecciones. [0032] Si se asume que la probabilidad global de ausencia de generación de una detección para un vehículo (pmd)¡ son iguales en todas las áreas de control y la probabilidad de falsa generación de una detección (ρ&); para cada área de control de cada tramo de segmento son también iguales en todas las áreas de control, las probabilidades globales asociados a las detecciones se calculan basándose en la distribución binomial de tal forma que:
[0033] Basado en los requisitos de probabilidad pmd de ausencia de generación de un derecho de tránsito y probabilidad p& de falsa generación de derecho de tránsito, y asumiendo que las probabilidades de cada una de las área de control, pmd-¡ y Pfa-¡ son iguales para una pareja de elementos m y n, definidos a priori o introducidos en un proceso iterativo, se calculan valores de (pmd)¡ y (pfa)¡ que cumplan las inecuaciones anteriores.
[0034] Dado (pmd)¡ y basada en la curva de PL(x)¡ para la probabilidad 1- (pmd)i se estima una cota mínima del valor de d¡; y dado (p&)i y basada en la curva de PL(x)¡ para la probabilidad 1 -(pfa)¡ se estima una cota mínima del
valor u¡.
[0035] Con los valores de los parámetros u¡ y d¡ y, de este segundo, el valor de r¡ comprobando que el valor de r¡ es compatible con la topología de la red. Un área de control asociada a un tramo de segmento es descartada en el caso de incumplimiento de algunas de las restricciones establecidas. De este proceso serán válidas M áreas de control (M < N).
[0036] De las áreas de control seleccionadas haciendo las combinaciones de M sobre n se seleccionará un subconjunto M de áreas de control que minimice una función de coste predefinida. Dicha función de coste deberá maximizar una combinación lineal de la suma de los valores de u¡ y r¡
[0037] La utilización del método de determinación óptimo de la posición y geometría de áreas de control sobre un predeterminado segmento de vía de circulación requiere la cooperación de una red de telecomunicaciones vía radio desplegada a lo largo de una red de vías de circulación; un sistema global de navegación por satélite GNSS; un dispositivo de cliente embarcable, por ejemplo, un dispositivo telefónico portable asignado biunívocamente a un predeterminado usuario de un vehículo a motor, que se comunica vía radio con un nodo de acceso de la red de telecomunicaciones, y que comprende un receptor de navegación por satélite, a saber, receptor GNSS de navegación; un servidor de aplicación de transacciones que suministra al menos área de control definida el segmento de vía de circulación a una pluralidad de dispositivos de cliente a través de canales de comunicación establecidos sobre la red de telecomunicaciones; y un servidor de aplicación cartográfico que comunica con el servidor de aplicación de transacciones y los dispositivos de cliente a través de la misma red de telecomunicaciones.
[0038] El servidor de información geográfica del tipo GIS suministra cartografía para la elección de tramos de segmento que tendrán asociado un área de control definido de acuerdo al antedicho método de determinación de la posición y geometría de áreas de control. [0039] El servidor de transacción está adaptado para estimar los niveles de protección de los tramos de segmento mediante la recepción de los resultados de realizar medidas in situ de niveles de protección mediante vehículos que circulan por los tramos de segmento de vía y/o mediante la modelización del entorno de cada tramo de segmento y de la constelación GNSS basado en simuladores del tipo "service volume" usados para el análisis de prestaciones GNSS.
[0040] El sistema de información geográfica suministra información del tipo topología de segmentos de vía de circulación, incluyendo el centro y anchura de las mismas, información relativa a todas las vías de circulación, distancia entre diferentes vías de circulación, velocidades máximas, etc.. El servidor de transacciones utiliza la información del sistema de información geográfica para suministrar de la posición y geometría de áreas de control.
[0041] El servidor de transacciones suministra áreas de control cuya forma es del tipo línea poligonal cerrada, circular, semicircular, elíptica, o una combinación de varias de ellas; aunque un área de control cuya forma es circular queda definido con un número de datos de identificación de geoposicionamiento reducidos.
[0042] El servidor de transacciones garantiza que la emisión de un derecho de tránsito se realiza cuando hay un predeterminado número de coincidencias de coordenadas geográficas asociadas a un vehículo que circula por un predeterminado segmento de vía de circulación.
[0043] Una vez que el servidor de transacciones ha generado un conjunto de áreas de control transmite los datos de identificación, que caracterizan dichas áreas de control, por medio de un módulo de radiocomunicación hacia la pluralidad de dispositivos de cliente, de manera que los datos de identificación de las áreas de control son recibidos a través de los correspondientes módulos de radiocomunicación y almacenados en unidades de almacenamiento incluidas en los dispositivos de cliente.
Claims
REIVINDICACIONES
1. Un método para la determinación de la posición y geometría de áreas de control cerradas sobre un segmento de vía de circulación al cual es aplicable un derecho de tránsito, definiendo una probabilidad pmd de ausencia de generación de derechos de tránsito de un usuario del segmento y una probabilidad pfa de generación de derechos de tránsito a un vehículo que circula por una vía de circulación distinta al segmento de vía de circulación al que es aplicable el derecho de tránsito; caracterizado porque el método comprende las siguientes etapas: a Partición del segmento de vía de circulación seleccionado en "N" tramos de segmento, teniendo cada tramo de segmento asociada un área de control cerrada; b Caracterización de la longitud de los N tramos de segmento y del semiancho a¡ de la vía en los N tramos de segmento; c Caracterización de la topología de segmentos de vía de circulación externos a los N tramos de segmento de vía de circulación; d Caracterización de errores de GNSS dentro de y en el entorno de los N tramos de segmento en función del nivel de protección PL¡(x) que definen una curva de cotas máximas del error de GNSS en función de la probabilidad de que una curva de cotas sean inferiores a la curva de cotas máximas; e Identificación de las probabilidad (pfa)¡ de detección de un vehículo se asumen todas iguales y la probabilidad (pmd)¡ de
ausencia de detección de un vehículo también se asumen todas iguales y sus valores son derivables de las probabilidades pmd y Pfa según un distribución del tipo binomial:
f Definición de una longitud mínima de área de control cerrada posicionable en el centro del tramo de segmento para garantizar que en condiciones nominales al menos existen dos posiciones dentro del área de control, siendo la longitud mayor que 2V/f, donde V es la velocidad a la que circula el vehículo y f es la frecuencia de refresco del cálculo de las posiciones por medio de un receptor GNSS; g Estimación de una distancia u¡ mínima entre el borde del perímetro del área de control cerrada y cualquier vía de circulación exterior a dicho área de control por donde un vehículo puede circular para asegurar que el valor de la probabilidad (pfa)¡ es inferior o igual al valor umbral máximo de probabilidad (p&)i de detección de un vehículo que circula por un segmento de una vía de circulación distinto al segmento de vía de circulación al que es aplicable un derecho de tránsito; correspondiendo la distancia u¡ con el valor de la curva PL¡(x) para una probabilidad igual a 1 -(pfa)¡; h Estimación de una distancia d¡ mínima entre las potenciales
posiciones del usuario dentro del área de control y los extremos de la misma área para asegurar que la probabilidad de ausencia de detección de un vehículo que circula por el segmento es menor o igual que (pmd)¡; correspondiendo la distancia d¡ con el valor de la curva PL¡(x) para un valor de la probabilidad igual a l-(pmd)i.; i Definición de la geometría del área de control cerrada que cumple:
• la longitud es mayor que 2V/£
• la distancia d¡ es menor o igual que la distancia más corta corta que se pueda dar de la más lejana al borde de las dos posiciones que se garantizan dentro del área por la condición previa,
• la suma de Minkowski del área de control y de un círculo de radio u¡ carente de intersección con la zona que cubre los posibles lugares por los que un vehículo puede circular externos al segmento de vía de circulación al que es aplicable un derecho de tránsito; j Selección de "M" posibles áreas de control cerradas que cumple las inecuaciones en ausencia de intersecciones entre áreas de control; donde N > M > n k Suministro de un subconjunto "n" de áreas de control cerradas de las M áreas de control posibles.
Método de acuerdo a la reivindicación 1; caracterizado porque el
área de control es un círculo de radio r¡, donde
• r; > V/f
• El círculo de radio r¡ + u¡ con centro en la mitad de un tramo de segmento carece de intersección con la zona que cubre los posibles lugares por los que un vehículo puede circular externos al segmento de vía de circulación al que es aplicable un derecho de tránsito.
3. Método de acuerdo a la reivindicación 2; caracterizado porque el valor de r¡ se definirá como uno intermedio entre el máximo y el mínimo que cumplen las inecuaciones anteriores minimizando el valor de la probabilidad (p&)i de detección de un vehículo o la probabilidad (pmd)¡ de ausencia de detección de un vehículo o una combinación de ambos valores.
4. Método de acuerdo a la reivindicación 1 o 3; caracterizado la porque se selecciona el subconjunto de áreas de control calculando las combinaciones de M sobre n cuyas probabilidades resultantes proporcionan un margen mayor sobre pmd, sobre pfa o sobre una combinación de ambas.
5. Método de acuerdo a la reivindicación 1 ; caracterizado porque la probabilidad (pfa)¡ de detección de un vehículo se asumen distintas y la probabilidad (pmd)i de ausencia de detección de un vehículo se asumen también distintas para las áreas de control, siendo las probabilidades respectivamente obtenidas mediante una distribución distinta a una distribución binomial.
6. Método de acuerdo a la reivindicación 4 o 5; caracterizado porque
errores en la cartografía, que incluye el segmento de vía de circulación al que se aplica un derecho de tránsito, se consideran incrementando con el valor del error máximo del mapa el tamaño de las zonas que cubren posibles lugares por los que un vehículo puede circular externos al segmento de vía de circulación al que es aplicable un derecho de tránsito, e incrementando, al mismo tiempo, y el tamaño del semiancho a¡ del segmento de vía de circulación con el mismo valor.
7. Método de acuerdo a la reivindicación 1, donde la curva de niveles de protección se basa en un modelo teórico de errores GNSS. 8. Método de acuerdo a la reivindicación 1; donde la curva de niveles de protección se basa en un modelo que incluye la geometría de todos los obstáculos existentes para derivar un modelo de errores de multicamino (multipath).
9. Método de acuerdo a la reivindicación 1; donde la curva de niveles de protección es función de una medida de campo de niveles de protección.
10. Un sistema de determinación de la posición y geometría de áreas de control cerradas sobre un segmento de vía de circulación al cual es aplicable un derecho de tránsito, definiendo una probabilidad pmd de ausencia de generación de derechos de tránsito de un usuario del segmento y una probabilidad p& de generación de derechos de tránsito a un vehículo que circula por una vía de circulación distinta al segmento de vía de circulación al que es aplicable el derecho de tránsito; caracterizado porque el sistema comprende un servidor de aplicación de transacciones adaptado para, 1 Dividir el segmento de vía de circulación seleccionado en "N"
tramos de segmento, teniendo cada tramo de segmento asociada un área de control cerrada;
Caracterizar la longitud de los N tramos de segmento y del semiancho a¡ de la vía en los N tramos de segmento;
Caracterizar la topología de segmentos de vía de circulación externos a los N tramos de segmento de vía de circulación;
Caracterizar lo errores de GNSS dentro de y en el entorno de los N tramos de segmento en función del nivel de protección PL¡(x) que definen una curva de cotas máximas del error de GNSS en función de la probabilidad de que una curva de cotas sean inferiores a la curva de cotas máximas;
Identificar las probabilidad (p&)i de detección de un vehículo se asumen todas iguales y la probabilidad (pmd)¡ de ausencia de detección de un vehículo también se asumen todas iguales y sus valores son derivables de las probabilidades pmd y Pfa según un distribución del tipo binomial:
Definir una longitud mínima de área de control cerrada posicionable en el centro del tramo de segmento para garantizar que en condiciones nominales al menos existen dos posiciones dentro del área de control, siendo la longitud mayor
que 2V/f, donde V es la velocidad a la que circula el vehículo y f es la frecuencia de refresco del cálculo de las posiciones por medio de un receptor GNSS;
Estimar una distancia u¡ mínima entre el borde del perímetro del área de control cerrada y cualquier vía de circulación exterior a dicho área de control por donde un vehículo puede circular para asegurar que el valor de la probabilidad (p&)i es inferior o igual al valor umbral máximo de probabilidad (p&)i de detección de un vehículo que circula por un segmento de una vía de circulación distinto al segmento de vía de circulación al que es aplicable un derecho de tránsito; correspondiendo la distancia u¡ con el valor de la curva PL¡(x) para una probabilidad igual a l-(pfa)¡;
Estimar una distancia d¡ mínima entre las potenciales posiciones del usuario dentro del área de control y los extremos de la misma área para asegurar que la probabilidad de ausencia de detección de un vehículo que circula por el segmento es menor o igual que (pmd)¡; correspondiendo la distancia d¡ con el valor de la curva PL¡(x) para un valor de la probabilidad igual a l-(pmd)i. ;
Definir la geometría del área de control cerrada que cumple:
• la longitud es mayor que 2V/f,
• la distancia d¡ es menor o igual que la distancia más corta corta que se pueda dar de la más lejana al borde de las dos posiciones que se garantizan dentro del área por la
condición previa,
• la suma de Minkowski del área de control y de un círculo de radio u¡ carente de intersección con la zona que cubre los posibles lugares por los que un vehículo puede circular externos al segmento de vía de circulación al que es aplicable un derecho de tránsito; u Seleccionar "M" posibles áreas de control cerradas que cumple las inecuaciones en ausencia de intersecciones entre áreas de control; donde N > M > n. v Suministrar un subconjunto "n" de áreas de control cerradas de las M áreas de control posibles a una pluralidad de dispositivos de cliente embarcables en vehículos.
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