WO2015089600A1 - Sistema e método de monitoramento e fiscalização de tráfego e registro de infrações de trânsito e veículo aéreo não tripulado correspondente - Google Patents

Sistema e método de monitoramento e fiscalização de tráfego e registro de infrações de trânsito e veículo aéreo não tripulado correspondente Download PDF

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WO2015089600A1
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Eduardo Augusto Purin SCHAUSE
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    • G06T2207/30236—Traffic on road, railway or crossing

Definitions

  • the present invention belongs to the field of traffic monitoring and enforcement systems and traffic violation registration.
  • the present invention relates to a system and method for detecting a traffic violation, measuring the speed of the offending vehicle and recording the image and / or video of the offending vehicle. Furthermore, the invention relates to an unmanned aerial vehicle (abbreviated UAV) capable of carrying out the method according to the invention.
  • UAV unmanned aerial vehicle
  • US Patent Document US 2010/0328140 discloses a traffic surveillance system using a Doppler radar made up of a three Doppler antenna system for detecting and recording vehicle images. It provides for the installation of the roadside or on-board surveillance system on an unmanned aerial vehicle, and this possibility of on-board use is only mentioned, lacking descriptive sufficiency.
  • US Patent Document US 20 1/0291876 discloses a traffic surveillance system using a Doppler radar made up of a three Doppler antenna system for vehicle speed detection and calculation. It provides for the installation of the roadside or on-board surveillance system on an unmanned aerial vehicle, and this possibility of on-board use, as in the case of US 2010/0328140, is only mentioned and is descriptive enough.
  • DE 10 2005 002 278 discloses a land surveillance method and an aircraft for carrying out the method, wherein said unmanned aerial vehicle monitors the terrain through a camera, comparing each new image captured with previous or pre-programmed situations, alarming when the new image situation differs from the previous or preprogrammed image.
  • the verification and subsequent validation of the maximum speed allowed in the monitored stretch is not described nor revealed, nor is the monitoring and inspection in stretches of variable maximum speed allowed, especially in the transition regions between said stretches.
  • DE 10 2005 002 278 also makes no mention of the speed compensation measured against the unmanned aerial vehicle speed.
  • CN 102436738 discloses an unmanned aerial vehicle-based traffic monitoring device capable of detecting speeding offense, where the speed of the monitored vehicle is calculated by analyzing the amount of frames or frames of the camera, ie , does not have the proper accuracy for speed measurement reliably enough to serve as the basis for an infringement document.
  • CN102436738 also does not describe how the speed limit information that is used for monitoring purposes is obtained, and is therefore intended for obtaining traffic information and video retrieval, but not for electronic surveillance itself. Monitoring and enforcement of variable permissible maximum speed sections and any form of speed compensation measured against unmanned aerial vehicle speed is not described.
  • One object of the invention is therefore a system according to the features of independent number 1 claim.
  • Another object of the invention is a method according to the features of independent number 1 claim.
  • Another object of the invention is an air vehicle unmanned aircraft according to the features of independent claim number 18 and an unmanned aerial vehicle according to the features of independent claim number 19. Further details of these features and / or additional features are represented by the corresponding dependent claims.
  • Figure 1 shows a diagrammatic view of a system according to the invention inserted in a monitoring environment including an airspace, a ground track and a vehicle to be monitored;
  • Figure 2 presents a diagrammatic top view of an unmanned aerial vehicle according to the invention monitoring a vehicle in one lane;
  • Figure 3 presents a diagrammatic top view of an unmanned aerial vehicle according to the invention monitoring a vehicle on a track, the unmanned aerial vehicle being in an inclined direction relative to the imaginary axis of the track;
  • Figure 4 shows the vector decomposition of unmanned aerial vehicle speed according to the invention in a hypothetical exemplary situation.
  • 50 embedded central unit 50th central processing unit or CPU;
  • Detecting a traffic violation as well as measuring the speed of the offending vehicle and recording the image and / or video of the offending vehicle essentially follows the following steps:
  • location - defining the physical location where it will provide monitoring and surveillance, with the determination of an address, limits etc;
  • 2 step Detection - detection of a vehicle allegedly infringing the stipulated physical location and can be performed, for example, via inductive loops, laser radars (Doppler and the like), video (OCR), piezoelectricity etc;
  • 3rd step measurement - measurement of the vehicle speed detected in space, being usually performed by calculating the fraction between one distance traveled and the time spent for such from the measurements obtained, for example by means of inductive loops, laser, radars (Doppler and the like), video (OCR), piezoelectricity etc;
  • Step 4 comparison - compare the speed value obtained in the measuring step , and the permissible value and respective tolerances, this step being the determination of the trigger or triggers,
  • Step 5 Capture - record of infringement by capturing an image or sequence of images by, for example, cameras and / or camcorders or other means of appropriate image service record;
  • step 7 transmission - sending data grouped to a monitoring station, police force, and / or competent and responsible for processing violations organ.
  • a method of monitoring and enforcing traffic and recording traffic violations comprises the steps of locating, detecting, measuring, comparing, capturing, storing and transmitting.
  • the system according to the invention is provided with an unmanned aerial vehicle (10) and a base station (80), wherein the aerial vehicle is not manned (10) moves in airspace (200) and base station (80) is on the ground (300).
  • the unmanned aerial vehicle (10) is provided with one or more self-propelled devices (20), at least one detector and speedometer (30), one or more cameras (40), an embedded central unit (50) at least one device having global positioning system or GPS (60) and at least one signal transmitting and receiving device (70).
  • Self-propelled devices (20) allow the holding and dragging of the unmanned aerial vehicle (10) and its positioning within the airspace (200).
  • the detector and speedometer (30) is an anterior tracking sensor, preferably of the Doppler type, which detects the vehicle (120) and calculates its relative speed (V M ED) and direction of travel at a given point. (300) below the location of the unmanned aerial vehicle (10).
  • One or more cameras (40) are responsible for capturing images / videos of the vehicle (120), wherein said cameras are preferably stabilized by one or more rockers or gimbals to ensure the capture of images / videos of the vehicle (120). ) legibly.
  • the embedded central unit 50 is provided with a central processing unit or CPU 50a, an embedded storage device. (50b), possibly from embedded database (50c) and eventually from embedded map (50d).
  • the central processing unit or CPU (50a) controls the detector and speed meter (30), the cameras (40), the GPS (60), the signal transmitting and receiving device (70), and perform the method object of this patent.
  • the onboard storage device (50b) temporarily stores in the unmanned aerial vehicle (10) the images / videos of the vehicles (120) captured by the cameras (40), the location regulated speed database and the maps lines (300) to be inspected. Images / videos remain on this onboard storage device (50b) until transmitted to the base station (80) or until the onboard storage device itself (50b) is collected when the unmanned aerial vehicle (10) is on the ground.
  • the device with global positioning system or GPS makes it possible to determine the location, ground speed (RV) and direction of the unmanned aerial vehicle (10) within the airspace (200), in a manner known to the state of technique.
  • the speed meter (30) or aritenna tracking sensor correlates the position of the unmanned aerial vehicle (10) and the vehicle position (120) for the purpose of determining location (1 to the above exemplary method step), in the case of an unmanned aerial vehicle (10) is, like the fourth step, of course, variable.
  • the signal transmitting and receiving device (70) allows communication between unmanned aerial vehicle (10) and base station (80) in a manner known in the prior art.
  • the base station (80) is provided with at least one control module (90), at least one image and / or video storage device (100) and at least one signal transmission and reception device (110). .
  • Base station 80 is preferably in the ground.
  • the base station (80) may be arranged on a base vehicle (not shown).
  • the base station 80 is provided with access to a remote central database (online update) and may also have a database in its physical structure (periodic update).
  • Said central database or said database in its physical structure contains and provides, among others, information relevant traffic information including information on maximum speeds allowed by sections, maps and other related information.
  • the control module (90) remotely performs the flight operation of the unmanned aerial vehicle (10), being responsible for the flight programming, or for the live control of the unmanned aerial vehicle's trajectory (10) in a manner known from the prior art.
  • the image and / or video storage device (100) stores in the base station (80) the images / videos of the vehicles captured by the unmanned aerial vehicle (10), as is known in the prior art.
  • the unmanned aerial vehicle (10) is controlled / monitored remotely from base station (80) and held within airspace (200) bounded, for example, by legal and / or functional provisions and / or autonomy and / or by the range of signal transmitting and receiving devices (70, 110), as is known in the prior art.
  • the system consisting of unmanned aerial vehicle (10) and base station
  • (80) therefore serves to monitor and supervise one or more vehicles (120) driving on one or more lanes (300), the said system then serving to detect and record image and / or video activity. of speeding traffic violations of vehicles (120) traveling on track (300) monitored.
  • the speed monitoring and surveillance of a vehicle (120) on a track (300) is intended to control the speed of this vehicle (120) and the subsequent and eventual image and / or video capture of this vehicle. (120) in case of infringement, ie in case of speeding.
  • the operation of the system according to the invention begins by taking off the unmanned aerial vehicle (10) and positioning it in the airspace (200) on or near the route (300), which can be exemplarily visualized. and not limiting in figure 2.
  • the location, ground speed (RV) and direction of the unmanned aerial vehicle (10) is made by the onboard GPS device (60) and the correlation between the unmanned aerial vehicle (0) position and the Vehicle position (120) for location determination purposes is performed by the speed meter (30) or tracking sensor or tracking antenna.
  • an on-board database (50c) of the unmanned aerial vehicle itself (10) or available at or from base station (80) is consulted for verification of the maximum permitted speed for track (300) below position of the unmanned aerial vehicle (10) or to the track (300) to be monitored for the part of the vehicle (120).
  • vehicle (120) When a vehicle (120) enters the measuring beam of the detector and speed meter (30), this vehicle (120) is monitored.
  • the detector and speedometer (30) are informed to the central processing unit (50a) of at least the following data: vehicle identifier (120), vehicle speed vector (120), and vehicle position vector (120) ).
  • V M ED relative velocity information at a predetermined distance is used for characterization of the infraction. If this speed is higher than the local upper limit, taking into account the ground speed (V D ) and displacement trajectory of the unmanned aerial vehicle (10), one or more image / video records of this vehicle (120) are made and stored in the embedded storage device (50b).
  • the method according to the invention considers a 1 - variable stage and change substantially 4 to step the above exemplary method, validating the trigger or trigger before proceeding to capture (fifth step) of image.
  • step in which can be carried capture regardless of the result of the fourth step, proceed to the remainder of the steps, to transmit the grouped data and to leave for later (and / or to the data receiver) the data evaluation, data re-evaluation, infringement determination, consideration of special situations, exceptions etc.
  • Querying the embedded database (50c) or database shows the maximum speed allowed on the section initially traveled by the vehicle (120) and the maximum speed allowed on the subsequent segment.
  • Dp perception, reaction and braking distance
  • the form of calculation and parameterization of the perception, reaction and braking distance (Dp) will depend on the relevant legislation, which can be calculated, for example, by the formula and table available in the Brazilian Traffic Signal Manual (National Traffic Council (Brazil ) (CONTRAN), Vertical Regulatory Signaling / Contran-Denatran - Brasilia: Contran, 2006, page 43).
  • the GPS (60) indicates the location of the unmanned aerial vehicle (10) over or near a region between the speed transition point (signpost (310)) and the distance equal to the perception, reaction and braking distance (Dp), the record of the infraction may not be used for purposes of proof of the traffic infraction notice.
  • the method according to the invention considers a 1 - variable stage and change substantially 4 to step the above exemplary method, validating the trigger or trigger before proceeding to capture (fifth step) considering the distance of perception, reaction and braking (Dp) corresponding to the location.
  • step in which can be carried capture regardless of the result of the fourth step, proceed to the remainder of the steps, transmit the grouped data and leave it for a later time (and / or in charge of the data receiver) the data evaluation, data reevaluation, consideration of special situations, exceptions to the perception, reaction and braking distance (DP) etc.
  • DP reaction and braking distance
  • Ground speed (V D ) and direction information for unmanned aerial vehicle (10) is used to calculate vehicle speed (V v ) on track (300) if unmanned aerial vehicle (10) is in motion at the time of measurement,
  • the detector and speed meter As also described above, the detector and speed meter
  • the unmanned aerial vehicle (10) is a tracking antenna Doppler sensor that detects vehicle (120) and calculates its relative velocity (V MED ) and direction of travel in a certain track point (300) below the location of the unmanned aerial vehicle (10).
  • Figure 3 illustrates a hypothetical situation in which the unmanned aerial vehicle (10) is at a speed (V D ) in a direction inclined by the relative angle (a) to the imaginary (x) and (y) axes of the plane.
  • the track (300) is located while the vehicle (120) moves in the x direction with a speed (V v ).
  • the velocity vector (DV x) of the unmanned aerial vehicle (10) relative to the vehicle (120) is decomposed (see Figure 4) to obtain the speed vector (V D) of the unmanned aerial vehicle (10) in Direction of vehicle speed vector (Vv) by formula:
  • VD X VD.COS ⁇ If the direction of travel of the unmanned aerial vehicle (10) and the vehicle (120) is opposite (approximation), the vehicle speed (Vv) is calculated by the formula:
  • V v vehicle speed
  • the camera (s) (40) capture images and / or videos that prove the offense by identifying the offending vehicle by its license plate.
  • the relative angle (a) required for the velocity vector decomposition can be determined by calculating the angular coefficients (m) of the lines describing: the unmanned aerial vehicle trajectory (10) and the direction of the track.
  • the trajectory of the unmanned aerial vehicle is given by GPS (60), in the form of two points of displacement (XQI, YDI and XQ2, YD2). (x v i a i, Yviai and lane2, yvia2) of the lane vector at the position below the unmanned aerial vehicle.
  • the angular coefficient of the trajectory of the unmanned aerial vehicle (mo) and the angular coefficient of the direction of the route (m V ia) are calculated by the formulas:
  • Hlvia (yvia2 - Yviai) (yvia2 ⁇ Yviai)
  • the relative angle (a) can be calculated by simple subtraction of angles, if it is available on the embedded map to use the track orientation (eg 30 ° NE) and the GPS offers the electronic compass option.
  • the images and / or videos of the infringing vehicle (120) are captured, they are transmitted between the signal transmission and reception devices (70, 110) of the unmanned aerial vehicle (10) to the base station (80), where they are stored in an image and / or video storage device (100) for further processing and issuing of traffic violation notices by the transit authority.
  • the method according to the invention one considers the variable step 1 and 3 substantially alter the above step exemplary method.

Abstract

A presente invenção se refere a um sistema e método para o monitoramento e fiscalização de um ou mais veículos (120) que circulam em uma ou mais vias (300) e detecção e registro de imagem e/ou vídeo de infrações de trânsito de excesso de velocidade dos veículos (120) que circulam na via (300). A invenção refere-se também a um veículo aéreo não tripulado (10) que executa o método de acordo com a invenção em conjunto com uma estação-base (80) com a qual forma o sistema de acordo com a invenção.

Description

SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAMENTO E FISCALIZAÇÃO DE TRÁFEGO E REGISTRO DE INFRAÇÕES DE TRÂNSITO E VEÍCULO AÉREO NÃO TRIPULADO CORRESPONDENTE
Campo de aplicação
A presente invenção pertence ao campo dos sistemas de monitoramento e fiscalização de tráfego e registro de infrações de trânsito.
Introdução
A presente invenção se refere a um sistema e a um método para a detecção de uma infração de trânsito, medição de velocidade do veículo infrator e registro de imagem e/ou vídeo do veículo infrator. Além disso, a invenção se refere a um veículo aéreo não tripulado (abreviadamente VANT) capaz de executar o método de acordo com a invenção.
Estado da técnica
São conhecidas do estado da técnica as mais diversas soluções para o controle de trânsito por meio de dispositivos capazes de monitorar, fiscalizar e registrar infrações, sendo que, nos últimos anos, tem havido um incremento do uso de veículos para a execução dessas tarefas, incluindo veículos em movimento e veículos aéreos não tripulados.
O documento patentário norte-americano US 2010/0328140, por exemplo, revela um sistema de vigilância de tráfego utilizando um radar Doppler constituído por um sistema de três antenas Doppler para detecção e registro de imagens de veículos. Prevê a instalação do sistema de vigilância ao lado da pista de rodagem ou embarcado em um veículo aéreo não tripulado, sendo que esta possibilidade de uso embarcado é apenas mencionada, carecendo de suficiência descritiva.
O documento patentário norte-americano US 20 1/0291876, por sua vez, revela um sistema de vigilância de tráfego utilizando um radar Doppler constituído por um sistema de três antenas Doppler para detecção e cálculo da velocidade de veículos. Prevê a instalação do sistema de vigilância ao lado da pista de rodagem ou embarcado em um veículo aéreo não tripulado, sendo que esta possibilidade de uso embarcado, assim como no caso do documento US 2010/0328140, é apenas mencionada, carecendo de suficiência descritiva.
Tanto US 2010/0328140 quanto US 2011/0291876 não descrevem nem revelam a verificação e eventual atualização da velocidade máxima permitida no trecho monitorado em que se encontra o possível veículo infrator, para a validação do valor referencial e a subsequente validação da infração, nem tampouco se preocupam com o monitoramento e fiscalização em trechos de velocidades máximas permitidas variáveis, especialmente nas regiões de transição entre ditos trechos. Além disso, não fazem menção à forma de compensação da velocidade medida em relação à velocidade do veículo aéreo não tripulado.
O documento DE 10 2005 002 278 revela um método de vigilância de terrenos e uma aeronave para execução do método, em que dito veículo aéreo não tripulado monitora o terreno através de uma câmera, comparando cada nova imagem captada com situações anteriores ou pré-programadas, emitindo alarmes quando a situação da nova imagem diferir da imagem anterior ou pré- programada. Não é descrita nem revelada a verificação e posterior validação da velocidade máxima permitida no trecho monitorado, nem tampouco ao monitoramento e fiscalização em trechos de velocidades máximas permitidas variáveis, especialmente nas regiões de transição entre ditos trechos.
Além disso, DE 10 2005 002 278 também não faz menção à forma de compensação da velocidade medida em relação à velocidade do veículo aéreo não tripulado.
O documento CN 102436738 revela um dispositivo de monitoramento de tráfego baseado em um veículo aéreo não tripulado, capaz de detectar infração por excesso de velocidade, em que a velocidade do veículo monitorado é calculada pela análise da quantidade de frames ou quadros da câmera, ou seja, não possui a precisão adequada para a medição de velocidade de forma confiável o suficiente para servir como base a um documento de infração. CN102436738 também não descreve como é obtida a informação do limite de velocidade que baliza o monitoramento, destinando-se, portanto, à obtenção de informações de tráfego e recuperação de vídeos, mas não à fiscalização eletrônica em si. Não é descrito o monitoramento e fiscalização em trechos de velocidades máximas permitidas variáveis, nem a qualquer forma de compensação da velocidade medida em relação à velocidade do veículo aéreo não tripulado.
Como pode ser inferido a partir da descrição do estado da técnica, existe espaço e demanda para monitoramento e fiscalização de tráfego aprimorados a partir de um veículo aéreo não tripulado em conexão com uma estação-base, especialmente no que se refere à (i) detecção e validação da velocidade máxima permitida no trecho monitorado, (ii) consideração de trechos de velocidades máximas permitidas diferentes ao longo de uma mesma trajetória e (iii) compensação da velocidade medida em relação à velocidade do veículo aéreo não tripulado. Objetivos da invenção
Um dos objetivos da invenção é, portanto, um sistema de acordo com as características da reivindicação independente de número 1. Outro objetivo da invenção é um método de acordo com as características da reivindicação independente de número 10. Outro objetivo da invenção é um veículo aéreo não tripulado de acordo com as características da reivindicação independente de número 18 e um veículo aéreo não tripulado de acordo com as características da reivindicação independente de número 19. Demais detalhamentos dessas características e/ou características adicionais são representadas pelas reivindicações dependentes correspondentes.
Breve descrição das figuras
Para melhor entendimento e visualização do objeto da presente invenção, a mesma será agora descrita com referência às figuras anexas, representando o efeito técnico obtido por meio de uma modalidade exemplar não limitante do escopo da presente invenção, em que, esquematicamente:
Figura 1 : apresenta uma vista diagramática de um sistema de acordo com a invenção, inserido em um ambiente de monitoramento que inclui um espaço aéreo, uma via no solo e um veículo a ser monitorado;
Figura 2: apresenta uma vista diagramática superior de um veículo aéreo não tripulado de acordo com a invenção monitorando um veículo em uma via;
Figura 3: apresenta uma vista diagramática superior de um veículo aéreo não tripulado de acordo com a invenção monitorando um veículo em uma via, estando o veículo aéreo não tripulado em uma direção inclinada em relação ao eixo imaginário da via; e
Figura 4: apresenta a decomposição vetorial da velocidade do veículo aéreo não tripulado de acordo com a invenção, em uma situação exemplar hipotética.
Referências numéricas das figuras
10 veículo aéreo não tripulado;
20 dispositivo de auto-propulsão;
30 detector e medidor de velocidade;
40 câmera(s);
50 unidade central embarcada; 50a unidade central de processamento ou CPU;
50b dispositivo de armazenamento embarcado;
50c base de dados embarcada;
50d mapa embarcado
60 GPS;
70 dispositivo de transmissão e recepção de sinais;
80 estação-base;
90 módulo de controle;
100 dispositivo de armazenamento;
110 dispositivo de transmissão e recepção de sinais;
120 veículo(s);
300 via ou solo;
310 placa de sinalização;
Dp distância de percepção, reação e frenagem;
VD velocidade de solo;
vDx vetor de velocidade decomposto no eixo x;
VDy vetor de velocidade decomposto no eixo y;
Vv velocidade do veículo;
α ângulo relativo;
X eixo imaginário; e
y eixo imaginário.
Descrição detalhada da invenção
Fundamentos
A detecção de uma infração de trânsito, bem como a medição de velocidade do veículo infrator e o registro de imagem e/ou vídeo do veículo infrator seguem, essencialmente, as seguintes etapas:
1a etapa: localização - definição do local físico onde se dará o monitoramento e fiscalização, com a determinação de um endereço, limites etc;
2a etapa: detecção - detecção de um veículo supostamente infrator no local físico estipulado, podendo ser realizada, por exemplo, por meio de laços indutivos, laser, radares (Doppler e afins), vídeo (OCR), piezeletricidade etc; 3a etapa: medição - medição da velocidade do veículo detectado no espaço, sendo usualmente realizada através do cálculo da fração entre uma distância percorrida e o tempo gasto para tal a partir das medições obtidas, por exemplo, por meio de laços indutivos, laser, radares (Doppler e afins), vídeo (OCR), piezeletrícidade etc;
4a etapa: comparação - comparação entre o valor da velocidade obtido na etapa de medição e o valor permitido e respectivas tolerâncias, sendo essa etapa a da determinação do gatilho ou trigger,
5a etapa: captura - registro da infração por meio da captura de uma imagem ou sequência de imagens por meio, por exemplo, de câmeras fotográficas e/ou filmadoras ou outro meio de registro de imagem apropriado ao serviço;
6a etapa: armazenamento - agrupamento das informações essenciais à caracterização da infração, por exemplo, data, hora, localização, velocidade medida, velocidade permitida etc, com criptografia ou não das referidas informações e, finalmente, armazenamento dos dados agrupados em um meio de memória adequado; e
7a etapa: transmissão - envio dos dados agrupados para uma central de monitoramento, força policial, e/ou órgão competente e responsável pelo processamento de infrações.
É de se notar que as etapas supracitadas dizem respeito a uma sequência básica ou fundamental e apenas ilustram resumidamente, porém não de forma limitante, um método de monitoramento e fiscalização de tráfego e registro de infrações de trânsito conhecido do estado da técnica e usualmente empregado na grande maioria de sistemas dessa natureza. De forma resumida, então, um método de monitoramento e fiscalização de tráfego e registro de infrações de trânsito compreende as etapas de localização, detecção, medição, comparação, captura, armazenamento e transmissão.
São possíveis diversas combinações e complementações das etapas acima descritas como, por exemplo, no caso da 5a etapa, na qual pode ser realizada a captura independentemente do resultado da 4a etapa, proceder ao restante das etapas, transmitir os dados agrupados e deixar para um momento posterior (e/ou a cargo do receptor dos dados) a avaliação dos dados, reavaliação dos dados, consideração de situações especiais, exceções etc.
Levando em conta todas as considerações anteriores, tem-se o universo de aplicação do sistema e método de acordo com a presente invenção.
Sistema
Em uma modalidade preferencial da invenção, representada de forma não limitante pela figura 1 , o sistema de acordo com a invenção é dotado de um veículo aéreo não tripulado (10) e de uma estação-base (80), em que o veículo aéreo não tripulado (10) se movimenta no espaço aéreo (200) e a estação-base (80) se encontra no solo (300).
O veículo aéreo não tripulado (10) é dotado de um ou mais dispositivos de auto-propulsão (20), pelo menos um detector e medidor de velocidade (30), uma ou mais câmeras (40), uma unidade central embarcada (50), pelo menos um dispositivo dotado de sistema de posicionamento global ou GPS (60) e pelo menos um dispositivo de transmissão e recepção de sinais (70).
Os dispositivos de auto-propulsão (20) permitem a sustentação e o arrasto do veículo aéreo não tripulado (10) e o seu posicionamento dentro do espaço aéreo (200).
O detector e medidor de velocidade (30) é um sensor de rastreamento {tracking antertna), preferencialmente do tipo Doppler, que detecta o veículo (120) e calcula a sua velocidade relativa (VMED) e sentido de deslocamento em um determinado ponto da via (300), abaixo da localização do veículo aéreo não tripulado (10).
Uma ou mais câmeras (40) são responsáveis pela captação de imagens/vídeos do veícuio (120), em que ditas câmeras são estabilizadas, preferencialmente, por um ou mais balanceiros ou gimbals, para garantir a captura de imagens/vídeos do veículo (120) de forma legível.
A unidade central embarcada (50) é dotada de unidade central de processamento ou CPU (50a), de dispositivo de armazenamento embarcado (50b), eventualmente de base de dados embarcada (50c) e eventualmente de mapa embarcado (50d).
A unidade central de processamento ou CPU (50a) controla o detector e medidor de velocidade (30), a(s) câmeras (40), o GPS (60), o dispositivo de transmissão e recepção de sinais (70), além de executar o método objeto desta patente.
O dispositivo de armazenamento embarcado (50b) armazena no veículo aéreo não tripulado (10), de forma temporária, as imagens/vídeos dos veículos (120) capturados pelas câmeras (40), o banco de dados de velocidades regulamentadas por localidade e os mapas vetorizados das vias (300) a serem fiscalizadas. As imagens/vídeos permanecem neste dispositivo de armazenamento embarcado (50b) até a sua transmissão à estação-base (80) ou até a coleta do próprio dispositivo de armazenamento embarcado (50b) quando o veículo aéreo não tripulado (10) está em solo.
O dispositivo dotado de sistema de posicionamento global ou GPS (60) possibilita a determinação da localização, da velocidade de solo (VD) e do sentido do veículo aéreo não tripulado (10) dentro do espaço aéreo (200), de modo conhecido do estado da técnica.
O medidor de velocidade (30) ou sensor de rastreamento ou tracking aritenna, por sua vez, faz a correlação entre a posição do veículo aéreo não tripulado (10) e a posição do veículo (120) para fins de determinação da localização (1a etapa do método exemplar supracitado) que, no caso de um veículo aéreo não tripulado (10) é, assim como a 4a etapa, obviamente, variável.
O dispositivo de transmissão e recepção de sinais (70) permite a comunicação entre o veículo aéreo não tripulado (10) e estação-base (80), de modo conhecido do estado da técnica.
A estação-base (80) é dotada de pelo menos um módulo de controle (90), pelo menos um dispositivo de armazenamento de imagens e/ou vídeo (100) e pelo menos um dispositivo de transmissão e recepção de sinais (1 10).
A estação-base (80), por sua vez, se encontra preferencialmente no solo
(300), sendo que, dependendo do tipo de aplicação pretendida, a estação-base (80) pode estar disposta sobre um veículo-base (não representado).
A estação-base (80) é dotada de acesso a um banco de dados central remoto (atualização online) podendo também ter uma base de dados em sua estrutura física (atualização periódica). Dito banco de dados central ou dita base de dados em sua estrutura física contêm e fornecem, dentre outros, informações relevantes de tráfego incluindo informações relativas a velocidades máximas permitidas por trechos, mapas e demais informações relacionadas.
O módulo de controle (90) por sua vez realiza de forma remota a operação de vôo do veículo aéreo não tripulado (10), sendo responsável pela programação do vôo, ou ainda pelo controle ao vivo da trajetória do veículo aéreo não tripulado (10), de modo conhecido do estado da técnica.
O dispositivo de armazenamento de imagens e/ou vídeo (100) armazena na estação-base (80) as imagens/vídeos dos veículos capturados pelo veículo aéreo não tripulado (10), de modo conhecido do estado da técnica.
O veículo aéreo não tripulado (10) é controlado/monitorado remotamente a partir da estação-base (80) e mantido dentro do espaço aéreo (200) delimitado, por exemplo, por disposições legais e/ou funcionais e/ou pela autonomia e/ou pelo alcance dos dispositivos de transmissão e recepção de sinais (70, 110), de modo conhecido do estado da técnica.
O sistema formado por veículo aéreo não tripulado (10) e estação-base
(80) serve, portanto, ao monitoramento e à fiscalização de um ou mais veículos (120) que circulam em uma ou mais vias (300), servindo o dito sistema, então, à atividade de detecção e registro de imagem e/ou vídeo de infrações de trânsito de excesso de velocidade dos veículos (120) que circulam na via (300) monitorada.
Método
Em uma modalidade preferencial da invenção, o monitoramento e a fiscalização da velocidade de um veículo (120) sobre uma via (300) visam à fiscalização da velocidade deste veículo (120) e a subsequente e eventual captura de imagem e/ou vídeo deste veículo (120) em caso de infração, ou seja, em caso de excesso de velocidade.
A operação do sistema de acordo com a invenção inicia-se pela decolagem do veículo aéreo não tripulado (10) e do posicionamento do mesmo no espaço aéreo (200) sobre ou próximo à via (300), o que pode ser visualizado de forma exemplar e não limitante na figura 2.
Como já descrito acima, a localização, velocidade de solo (VD) e sentido do veículo aéreo não tripulado (10) é feita através do dispositivo GPS (60) embarcado e a correlação entre a posição do veículo aéreo não tripulado ( 0) e a posição do veículo (120) para fins de determinação da localização é realizada pelo medidor de velocidade (30) ou sensor de rastreamento ou tracking antenna.
Com a informação da localização do veículo aéreo não tripulado (10) e, consequentemente, da localização da medição (1a etapa), através de suas coordenadas geográficas, uma base de dados embarcada (50c) do próprio veículo aéreo não tripulado (10) ou disponível na ou a partir da estação-base (80) é consultado para a verificação da velocidade máxima permitida para a via (300) abaixo da posição do veículo aéreo não tripulado (10) ou para a via (300) alvo do monitoramento no trecho em que o veículo (120) se encontra.
Quando um veículo (120) entra no feixe de medição do detector e medidor de velocidade (30), este veículo (120) passa a ser monitorado. São informados pelo detector e medidor de velocidade (30) à unidade central de processamento (50a), minimamente, os seguintes dados: identificador do veículo (120), vetor de velocidades do veículo (120) , e vetor de posição do veículo (120).
Do vetor de velocidades informado pelo detector e medidor de velocidade (30), é utilizada a informação de velocidade relativa (VMED) a uma distância predeterminada para caracterização da infração. Caso essa velocidade seja superior ao limite máximo regulamentado para o local, considerando-se a velocidade de solo (VD) e trajetória de deslocamento do veículo aéreo não tripulado (10), um ou mais registros de imagem/vídeo deste veículo (120) são feitos e armazenados no dispositivo de armazenamento embarcado (50b).
Como pode ser inferido a partir da descrição acima, o método de acordo com a invenção considera uma 1a etapa variável e altera substancialmente a 4a etapa do método exemplar supracitado, validando o gatilho ou trigger antes de proceder à captura (5a etapa) da imagem.
Vale lembrar que, conforme já descrito acima, são possíveis diversas combinações e complementações das etapas do método exemplar como, por exemplo, no caso da 5a etapa, na qual pode ser realizada a captura independentemente do resultado da 4a etapa, proceder ao restante das etapas, transmitir os dados agrupados e deixar para um momento posterior (e/ou a cargo do receptor dos dados) a avaliação dos dados, reavaliação dos dados, determinação da infração, consideração de situações especiais, exceções etc.
Na mesma modalidade preferencial da invenção, além da informação da velocidade máxima permitida para o local, verifica-se na base de dados embarcada (50c) do próprio veículo aéreo não tripulado (10) ou disponível na ou a partir da estação-base (80), se o veículo aéreo não tripulado (10) está em uma localização próxima a uma região de variação da velocidade máxima permitida, ou seja, quando a velocidade máxima permitida não é constante ao longo de toda a extensão da via (300). Caso esteja próximo a uma região de redução de velocidade, é preciso considerar, para fins de determinação da tolerância de infração, a distância de percepção, reação e frenagem (Dp) do condutor, variável utilizada mundialmente e que leva em conta o tempo de percepção e reação do condutor, a distância de frenagem necessária à redução segura de velocidade e a distância de legibilidade da placa de sinalização (310) que indica a nova (menor) velocidade. Dita distância de percepção, reação e frenagem (Dp) é, portanto, uma tolerância que pode, eventualmente, interferir na caracterização da velocidade máxima permitida para o trecho da via e na eventual caracterização da infração em caso de excesso de velocidade.
A consulta à base de dados embarcada (50c) ou a um banco de dados apresenta a velocidade máxima permitida no trecho inicialmente percorrido pelo veículo (120) e a velocidade máxima permitida no trecho subsequente. De posse dessas informações, é possível calcular a distância de percepção, reação e frenagem (Dp) de modo conhecido do estado da técnica. A forma de cálculo e parametrização da distância de percepção, reação e frenagem (Dp) dependerá da legislação pertinente, podendo a mesma ser calculada, por exemplo, pela fórmula e tabela disponíveis no Manual Brasileiro de Sinalização de Trânsito (Conselho Nacional de Trânsito (Brasil) (CONTRAN), Sinalização vertical de regulamentação / Contran-Denatran - Brasília : Contran, 2006, página 43). Outra forma de cálculo é aprevista, por exemplo, pelo A Poiicy on Geometric Design of Highways and Streets, da American Association of State Highway Officials (AASHTO) - AASHTO, 2004 páginas 117-118, ou ainda, por exemplo, pelo Recommandations techniques pour la conception généraie et la géometrie de ia route. Aménagement dês Routes Príncipales, da Service d'Études Techniques des Routes ET Autoroutes (SÉTRA) - SÉTRA, 1994, páginas 76-77, ou ainda pelo Comprendre les Principaux Paramètres de Conception Géométríque des Routes, da Service d'Études Techniques des Routes ET Autoroutes (SÉTRA) - SÉTRA, 2006, páginas 6-7.
Caso o GPS (60) indique a localização do veículo aéreo não tripulado (10) sobre ou próximo a uma região entre o ponto de transição de velocidade (placa de sinalização (310)) e a distância igual à distância de percepção, reação e frenagem (Dp), o registro da infração não poderá ser utilizado para fins de prova do auto de infração de trânsito.
O método de verificação da distância de percepção, reação e frenagem
(Dp), objetiva gerar uma coordenada da via (300) a partir da qual deverá ser considerada uma eventual infração, respeitando, assim, as legislações equivalentes e evitar que sejam gerados registros inválidos de infrações.
Como pode ser inferido a partir da descrição acima, o método de acordo com a invenção considera uma 1a etapa variável e altera substancialmente a 4a etapa do método exemplar supracitado, validando o gatilho ou trigger antes de proceder à captura (5a etapa) da imagem, considerando a distância de percepção, reação e frenagem (Dp) correspondente à localização.
Vale lembrar que, conforme já descrito acima, são possíveis diversas combinações e complementações das etapas do método exemplar como, por exemplo, no caso da 5a etapa, na qual pode ser realizada a captura independentemente do resultado da 4a etapa, proceder ao restante das etapas, transmitir os dados agrupados e deixar para um momento posterior (e/ou a cargo do receptor dos dados) a avaliação dos dados, reavaliação dos dados, consideração de situações especiais, exceções à distância de percepção, reação e frenagem (Dp) etc.
A informação de velocidade de solo (VD) e sentido do veículo aéreo não tripulado (10) é utilizada para calcular a velocidade do veículo (Vv) na via (300), caso o veículo aéreo não tripulado (10) esteja em movimento no momento da medição,
Como igualmente já descrito acima, o detector e medidor de velocidade
(30) do veículo aéreo não tripulado (10) de acordo com a invenção, é um sensor Doppler de rastreamento (tracking antenna) que detecta o veículo (120) e calcula a sua velocidade relativa (VMED) e sentido de deslocamento em um determinado ponto da via (300), abaixo da localização do veículo aéreo não tripulado (10).
A figura 3 ilustra uma situação hipotética na qual o veículo aéreo não tripulado (10) se encontra a uma velocidade (VD) em uma direção inclinada pelo ângulo relativo (a) em relação aos eixos (x) e (y) imaginários do plano horizontal em que se encontra a via (300), enquanto o veículo (120) se desloca na direção x com uma velocidade (Vv).
O vetor de velocidade (VDx) do veículo aéreo não tripulado (10) em relação ao veículo (120) é decomposto (ver figura 4) para se obter o vetor de velocidade (VD) do veículo aéreo não tripulado (10) na direção do vetor de velocidade do veículo (Vv) peia fórmula:
VDX = VD.COS α Caso o sentido do deslocamento do veículo aéreo não tripulado (10) e do veículo (120) seja oposto (aproximação), a velocidade do veículo (Vv) é calculada pela fórmula:
Figure imgf000014_0001
Caso o sentido do deslocamento do veículo aéreo não tripulado (10) e do veículo (120) seja o mesmo (afastamento), a velocidade do veículo (Vv) é calculada pela fórmula:
Figure imgf000014_0002
Caso um veículo (120) seja detectado com velocidade (Vv) superior à máxima permitida para o trecho da via (300), a(s) câmera(s) (40) captura de imagens e/ou vídeos que comprovem o cometimento da infração, identificando o veículo infrator pela sua placa.
O ângulo relativo (a), necessário à decomposição do vetor velocidade, pode ser determinado através do cálculo dos coeficientes angulares (m) das retas que descrevem: a trajetória do veículo aéreo não tripulado (10) e a direção da via. A trajetória do veículo aéreo não tripulado é dada pelo GPS (60), na forma de dois pontos do deslocamento (XQI , YDI e XQ2, YD2) · A direção da via é obtida pela consulta ao mapa vetorizado embarcado, o qual informa dois pontos (xviai, Yviai e via2, yvia2) do vetor da via na posição abaixo do veículo aéreo não tripulado.
Inicialmente, calcula-se o coeficiente angular da trajetória do veículo aéreo não tripulado (mo) e o coeficiente angular da direção da via (mVia), pelas fórmulas:
mD = (yD2 - VD / (yD2 - yoi)
Hlvia = (yvia2 - Yviai) (y ia2 ~ Yviai)
Em seguida, calcu!a-se o ângulo a, pela fórmula:
α = tan" {|(mD - mvia)/(1 + mD.mVia)|}
É de se notar que, apesar da forma de cálculo supra, é possível que o ângulo relativo (a) seja calculado por simples subtração de ângulos, caso esteja disponível no mapa embarcado a ser utilizado a orientação da via (p. ex. 30° NE) e o GPS ofereça a opção de bússola eletrônica.
Após a captura das imagens e/ou vídeos do veículo (120) infrator, estes são transmitidos entre os dispositivos de transmissão e recepção de sinais (70, 1 10) do veículo aéreo não tripulado (10) a estação-base (80), onde são armazenados em dispositivo de armazenamento de imagens e/ou vídeo (100) para posterior processamento e emissão dos autos de infração de trânsito pela autoridade de trânsito. Como pode ser inferido a partir da descrição acima, o método de acordo com a invenção considera uma 1a etapa variável e altera substancialmente a 3a etapa do método exemplar supracitado.
Vale lembrar que, conforme já descrito acima, são possíveis diversas combinações e complementações das etapas do método exemplar como, por exemplo, no caso da 3a etapa, na qual já pode ser realizada a compensação de velocidades para a etapa seguinte de comparação (4a etapa) e determinação do gatilho ou trigger.
Também é possível imaginar, independentemente do resultado da 4a etapa, proceder ao restante das etapas, transmitir os dados agrupados e deixar para um momento posterior (e/ou a cargo do receptor dos dados) a compensação de velocidades, avaliação dos dados, reavaliação dos dados, consideração de situações especiais, exceções etc.
Conclusão
Será facilmente compreendido por aqueles versados na técnica que modificações podem ser realizadas na presente invenção sem com isso se afastar dos conceitos expostos na descrição acima. Essas modificações devem ser consideradas como compreendidas pelo escopo da presente invenção. Consequentemente, as concretizações particulares descritas em detalhe anteriormente são somente ilustrativas e exemplares e não limitativas quanto ao escopo da presente invenção, ao qual deve ser dada a plena extensão das reivindicações em anexo e de todos e quaisquer equivalentes da mesma.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. SISTEMA DE MONITORAMENTO E FISCALIZAÇÃO DE TRÁFEGO E REGISTRO DE INFRAÇÕES DE TRÂNSITO, notadamente para o monitoramento e fiscalização de um ou mais veículos (120) que circulam em uma ou mais vias (300) e detecção e registro de imagem e/ou vídeo de infrações de trânsito de excesso de velocidade dos veículos (120) que circulam na via (300), sendo dito sistema composto por um veículo aéreo não tripulado (10) e uma estação-base (80), caracterizado pelo fato de dito sistema realizar uma consulta a um banco de dados embarcado no próprio veículo aéreo não tripulado (10) ou disponível na estação-base (80) para:
- verificar, atualizar e validar a velocidade máxima permitida para a via (300) abaixo da posição atual do veículo aéreo não tripulado (10) ou para a via (300) alvo do monitoramento; e/ou
- verificar se o veículo aéreo não tripulado (10) se encontra em uma localização próxima a uma região de variação da velocidade máxima permitida.
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que, uma vez constatada a posição do veículo aéreo não tripulado (10) em uma localização próxima a uma região de variação da velocidade máxima permitida, o sistema gera uma coordenada da via (300) equivalente à distância de percepção, reação e frenagem (Dp) a partir da qual deverá ser considerada uma eventual infração por excesso de velocidade do veículo (120).
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema realiza a verificação da localização, velocidade de solo (VD) e sentido do veículo aéreo não tripulado (10) e a subsequente compensação (desconto ou acréscimo) da velocidade do veículo (Vv) em relação à velocidade do veículo aéreo não tripulado (10).
4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1 , 2 ou 3, caracterizado pelo fato de o veículo aéreo não tripulado (10) ser operado em um espaço aéreo (200) sobre uma via (300).
5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1 , 2 ou 3, caracterizado pelo fato de a estação-base (80) se encontrar no solo (300) ou sobre/em um veículo.
6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o veículo ser um veículo aéreo não tripulado (10).
7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1 , 2 ou 3, caracterizado pelo fato de o veículo aéreo não tripulado (10) ser dotado de um ou mais dispositivos de auto-propulsão (20), pelo menos um detector e medidor de velocidade (30), uma ou mais câmeras (40), uma unidade central de processamento (50), pelo menos um dispositivo dotado de sistema de posicionamento global ou GPS (60) e pelo menos um dispositivo de transmissão e recepção de sinais (70).
8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a unidade central embarcada (50) ser dotada de unidade central de processamento ou CPU (50a), de dispositivo de armazenamento embarcado (50b), eventualmente de base de dados embarcada (50c) e eventualmente de mapa embarcado (50d).
9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de a estação-base (80) ser dotada de pelo menos um módulo de controle (90), pelo menos um dispositivo de armazenamento de imagens e/ou vídeo (100) e pelo menos um dispositivo de transmissão e recepção de sinais (110).
10. MÉTODO DE MONITORAMENTO E FISCALIZAÇÃO DE TRÁFEGO E REGISTRO DE INFRAÇÕES DE TRÂNSITO, notadamente para o monitoramento e fiscalização de um ou mais veículos (120) que circulam em uma ou mais vias (300) e detecção e registro de imagem e/ou vídeo de infrações de trânsito de excesso de velocidade dos veículos (120) que circulam na via (300) por meio das etapas de localização, detecção, medição, comparação, captura, armazenamento e transmissão dos dados coíetados, sendo dito método caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa de consulta a uma base de dados embarcada (50c) do próprio veículo aéreo não tripulado (10) ou disponível na ou a partir da estação-base (80) para:
- verificar, atualtzar e validar a velocidade máxima permitida para a via (300) abaixo da posição atual do veículo aéreo não tripulado
(10) ou para a via (300) alvo do monitoramento; e/ou
- verificar se o veículo aéreo não tripulado (10) se encontra em uma localização próxima a uma região de variação da velocidade máxima permitida.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, uma vez constatada a posição do veículo aéreo não tripulado (10) em uma localização próxima a uma região de variação da velocidade máxima permitida, dito método compreende ainda gerar uma coordenada da via (300) equivalente à distância de percepção, reação e frenagem (Dp) a partir da qual deverá ser considerada uma eventual infração por excesso de velocidade do veículo (120).
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender ainda verificar a localização, velocidade de solo (VD) e sentido do veículo aéreo não tripulado (10) e a subsequente compensação (desconto ou acréscimo) da velocidade (Vv) do veículo em relação à velocidade do veículo aéreo não tripulado (10).
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a etapa da captura e demais subsequentes é executada independentemente do resultado da etapa de comparação.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10 ou 1 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa da captura e demais subsequentes é executada independentemente do resultado da etapa de comparação.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10 ou 12, caracterizado pelo fato de que a compensação (desconto ou acréscimo) da velocidade (Vv) do veículo em relação à velocidade do veículo aéreo não tripulado (10) é executada na etapa de medição.
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10 ou 12, caracterizado pelo fato de que a compensação (desconto ou acréscimo) da velocidade (Vv) do veículo em relação à velocidade do veículo aéreo não tripulado (10) é executada na etapa de comparação.
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 0 ou 12, caracterizado pelo fato de que a compensação (desconto ou acréscimo) da velocidade (Vv) do veículo em relação à velocidade do veículo aéreo não tripulado (10) é executada independentemente do resultado da etapa de comparação.
18. VEÍCULO AÉREO NÃO TRIPULADO, notadamente para o monitoramento e fiscalização de um ou mais veículos ( 20) que circulam em uma ou mais vias (300) e detecção e registro de imagem e/ou vídeo de infrações de trânsito de excesso de velocidade dos veículos (120) que circulam na via (300), sendo dito veículo aéreo não tripulado (10) caracterizado pelo fato de compor um sistema conforme as reivindicações 1 a 9.
19. VEÍCULO AÉREO NÃO TRIPULADO, de acordo com a reivindicação notadamente para o monitoramento e fiscalização de um ou mais veículos (120) que circulam em uma ou mais vias (300) e detecção e registro de imagem e/ou vídeo de infrações de trânsito de excesso de velocidade dos veículos (120) que circulam na via (300), sendo dito veículo aéreo não tripulado (10) caracterizado pelo fato de executar um método conforme as reivindicações 10 a 17.
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