BR102015021597A2 - method and device for aiding precision maneuvers for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
resumo patente de invenção método e dispositivo para auxílio em manobras de precisão para veículos automotores consiste em um método e dispositivo para auxílio em manobras de precisão para veículos automotores destinado primariamente a utilização em veículos populares e usados. o aparelho é constituído basicamente de um controlador dotado de uma interface homem-máquina e conectado a um conjunto de sensores de posicionamento do veículo o dispositivo aplica um método que consiste em gravar e reproduzir os passos necessários para realizar uma dada manobra, onde o motorista informa ao sistema quais os comandos que devem ser empregados em cada etapa, e indica o parâmetro que governa o início e o fim de cada etapa. o método é projetado de modo a poder ser implementado por um dispositivo que utiliza como sensores apenas um par de acelerômetros anexados em uma roda de um veículo. 1/1Abstract Patent Method and Device for Assistance in Precision Maneuvering for Automotive Vehicles is a method and device for assisting in precision maneuvering for motor vehicles primarily intended for use in popular and used vehicles. The device consists basically of a controller with a human-machine interface and connected to a set of vehicle positioning sensors. The device applies a method that consists of recording and reproducing the steps necessary to perform a given maneuver, where the driver informs It tells the system which commands to use in each step, and indicates the parameter that governs the start and end of each step. The method is designed so that it can be implemented by a device that uses as sensors only a pair of accelerometers attached to a wheel of a vehicle. 1/1
Description
MÉTODO E DISPOSITIVO PARA AUXÍLIO EM MANOBRAS DE PRECISÃO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORESMETHOD AND DEVICE FOR AID IN PRECISION MANUAL FOR AUTOMOTIVE VEHICLES
Campo da Invenção [0001] O presente invento se encontra no campo das invenções relacionadas a dispositivos para auxilio em manobras para veículos automotores.Field of the Invention The present invention is in the field of inventions related to maneuver assist devices for motor vehicles.
Descrição do estado da técnica [0002] O estado da técnica apresenta uma vasta gama de soluções relacionados ao problema de auxiliar os motoristas em manobras de precisão (especialmente balizas). Neste universo são encontrados sistemas automáticos, semiautomáticos e soluções que fornecem instruções para o auxiliar o motorista em manobras de precisão.Description of the state of the art The state of the art provides a wide range of solutions related to the problem of assisting drivers in precision maneuvering (especially goalposts). In this universe are found automatic, semi-automatic systems and solutions that provide instructions to assist the driver in precision maneuvers.
[0003] Como exemplo temos a patente EP2380800A1 que utiliza câmeras, sensores de distância a obstáculos, sensores de deslocamento e atuadores no sistema de direção para realizar balizas de forma criar assistentes automáticos e semiautomáticos.[0003] As an example we have the patent EP2380800A1 which uses cameras, obstacle distance sensors, displacement sensors and actuators in the steering system to make beacons to create automatic and semi-automatic assistants.
[0004] A patente US20040204807 apresenta um dispositivo provido de uma câmera na traseira do veículo, sensores de ângulo de proa, distância percorrida e distância a obstáculos para prover diretrizes visuais e sonoras para o motorista realizar manobras de estacionamento. As informações providas pelo sensor de distância percorrida são utilizadas para definir a posição inicial da manobra e os passos posteriores são produzidos por um algoritmo baseado geometria do veículo e nas variações do ângulo de proa.[0004] US20040204807 discloses a device provided with a camera at the rear of the vehicle, bow angle, distance traveled and obstacle clearance sensors to provide visual and sound guidelines for the driver to perform parking maneuvers. The information provided by the distance traveled sensor is used to define the starting position of the maneuver and the subsequent steps are produced by an algorithm based on vehicle geometry and bow angle variations.
[0005] A patente US6701226 B2 é uma versão mais simples da US20040204807 com um algoritmo similar para prover instruções para o motorista. Nesta patente, é apresentado um dispositivo que contem duas estratégias fixas para estacionamento paralelo e perpendicular ambas utilizando apenas pelo sensor de ângulo de proa.US6701226 B2 is a simpler version of US20040204807 with a similar algorithm to provide driver instructions. In this patent, a device is disclosed which contains two fixed strategies for parallel and perpendicular parking both using only the bow angle sensor.
[0006] A patente DE10331948 não descreve de forma suficiente o método utilizado, mas apresenta de uma forma genérica um dispositivo que grava a leitura de vários sensores (distância a obstáculos, distância percorrida, marcha, ângulo de esterçamento da roda) durante uma manobra e depois provê instruções para que o motorista possa repetir a manobra gravada posteriormente. A patente também explora implementações onde o sistema atua nos cornados do veículo de forma automática através de atuadores nos sistemas de direção, aceleração e freio do veículo.DE10331948 does not sufficiently describe the method used, but generally provides a device that records the reading of various sensors (distance to obstacles, distance traveled, gait, wheel steering angle) during a maneuver and It then provides instructions for the driver to repeat the recorded maneuver later. The patent also explores implementations where the system acts on the vehicle horns automatically through actuators on the vehicle's steering, acceleration and brake systems.
Apresentação dos problemas do estado da técnica [0007] Dentro das soluções encontradas no estado da técnica, existem sistemas automatizados ao ponto de estacionar o veículo sem ao menos demandar a presença do motorista dentro do veículo. No entanto, a maior parte delas se baseia no uso de elementos alto custo ou complexidade de instalação como sensores de distância a obstáculos e/ou câmeras (para mapear a vaga que se deseja estacionar), atuadores no sistema de direção e atuadores no sistema de freio. O grande problema deste tipo de solução é a complexidade para implementação destes elementos em um veículo existente, sendo necessário a instalação de dispositivos no exterior do veículo podendo demandar furos em peças, reparos na pintura, passagem de fios até o habitáculo do motorista, entre outras complicações. Isso aumenta demasiadamente o custo e tempo de instalação em veículos existes tornado essas soluções pouco atraentes para esta aplicação.State-of-the-art problems presentation Within the solutions found in the state of the art, there are automated systems to the point of parking the vehicle without even requiring the presence of the driver inside the vehicle. However, most of them rely on the use of high cost elements or installation complexity such as obstacle distance sensors and / or cameras (to map the parking space you wish to park), actuators in the steering system and actuators in the control system. brake. The major problem of this type of solution is the complexity of implementing these elements in an existing vehicle, requiring the installation of devices outside the vehicle may require holes in parts, repairs to paint, wires to the driver's cabin, among others. complications. This greatly increases the cost and time of installation on existing vehicles making these solutions unattractive for this application.
[0008] Por outro lado não existem sistemas de baixo custo para auxílio em manobras disponíveis no mercado, principalmente viáveis para instalar em veículos usados. A provável razão para o não estabelecimento destes produtos no mercado decorre do fato de as soluções disponíveis no estado da técnica não viabilizam a implementação de sistemas de baixo custo com resultados satisfatórios.On the other hand, there are no low-cost maneuvering systems available on the market, which are mainly feasible to install on used vehicles. The probable reason for not establishing these products on the market stems from the fact that the solutions available in the state of the art do not enable the implementation of low cost systems with satisfactory results.
[0009] De uma forma resumida, existe uma ausência no mercado de sistemas para auxilio em manobras de baixo custo que lide adequadamente com as manobras do cotidiano, seja por uma questão de escopo de atuação limitado ou qualidade dos resultados obtidos. Este panorama é explicitado na tabela 1.In a nutshell, there is an absence of low-cost maneuvering systems in the marketplace that adequately handles day-to-day maneuvers, either because of limited scope or quality of results. This overview is explained in table 1.
Tabela 1: Características das soluções apresentadas no estado da técnica [0010] Em se tratando de manobras do cotidiano, é possível elencar um conjunto de situação importantes: - Avaliar se o tamanho da vaga é suficiente para estacionar o veículo. - Fazer baliza: sem deixar o carro muito distante do meio-fio ou ralar a roda no meio-fio. - Estacionar em 45 graus: sem deixar o carro fora da orientação correta. - Manobras especificas: auxiliar o motorista em manobras especificas do seu cotidiano. Exemplo: vagas apertadas em prédios.Table 1: Characteristics of solutions presented in the state of the art With regard to everyday maneuvers, it is possible to list a set of important situations: - Evaluate if the size of the parking space is sufficient to park the vehicle. - Make a goal: without leaving the car too far from the curb or grating the wheel at the curb. - Park at 45 degrees: without leaving the car out of the correct orientation. - Specific maneuvers: assist the driver in specific maneuvers of his daily life. Example: tight vacancies in buildings.
[0011] É importante agrupar esse conjunto de situações como um único problema, visto que não é interessante ter um dispositivo para resolver cada uma das situações. Um dispositivo que se propõe a auxiliar o motorista em manobras, precisa apresentar um escopo de atuação que abranja a maior gama de situações possíveis. Ressaltando que algumas situações listadas como problemas do cotidiano não são cobertas nem mesmo pelas soluções de alto custo apresentadas no estado da técnica.It is important to group this set of situations as a single problem, as it is not interesting to have a device to solve each situation. A device intended to assist the driver in maneuvering must have a scope of action covering the widest possible range of situations. Noting that some situations listed as everyday problems are not covered even by the high cost solutions presented in the state of the art.
[0012] Uma solução de baixo custo deve apresentar simultaneamente: - Baixo custo de aquisição: suficientemente baixo de modo a ser viável no mercado de carros populares. Implica no uso de sensores de baixo custo, evitando sistemas de atuação complexos, substituição de peças importantes do veículo, e etc.; e - Baixo custo de instalação: O ideal é que a instalação seja simples ao ponto de ser realizada pelo próprio usuário. Para isso e necessário evitar o uso de sistemas que necessitam de integração complexa com o veículo como atuadores no sistema de direção, atuadores no sistema de freio, sensores de distância a obstáculos e/ou câmeras. A implementação desses tipos de sistemas geralmente demanda mão de obra especializada, furos em peças, reparos na pintura, passagem de fios até o habitáculo do motorista, entre outras complicações [0013] É fundamental que os requisitos de baixo custo de aquisição e instalação sejam satisfeitos simultaneamente porque o principal intuito da presente invenção e viabilizar um sistema de auxilio em manobras o mais simples possível de modo construir um dispositivo interessante para ser aplicado em veículos usados.[0012] A low cost solution should have both: - Low acquisition cost: Low enough to be viable in the popular car market. It involves the use of low cost sensors, avoiding complex actuation systems, replacement of important vehicle parts, and etc .; and - Low installation cost: Ideally, the installation should be simple enough to be performed by the user himself. For this it is necessary to avoid the use of systems that require complex integration with the vehicle such as steering system actuators, brake system actuators, obstacle distance sensors and / or cameras. Implementing these types of systems often requires skilled labor, part holes, paint repairs, wire routing to the driver's cab, among other complications [0013] It is critical that low-cost purchase and installation requirements are met. simultaneously because the main purpose of the present invention is to provide a maneuver assistance system as simple as possible so as to construct an interesting device for use on used vehicles.
[0014] Dado que o presente invento visa buscar uma solução de baixo custo que auxilie o motorista nas manobras do cotidiano, iremos focar (dentro dos documentos mais relevantes do estado da técnica) na patente US6701226 B2, porque ela é a que mais se aproxima de satisfazer os requisitos de baixo custo de aquisição e instalação, visto os demais documentos encontrados apresentam soluções que fazem uso de câmeras, sensores de distância a obstáculos ou até atuadores.Since the present invention aims to find a low cost solution that assists the driver in everyday maneuvers, we will focus (within the most relevant prior art documents) on US6701226 B2, because it is the closest approach to meet the low cost requirements of acquisition and installation, as the other documents found present solutions that make use of cameras, obstacles distance sensors or even actuators.
[0015] A solução proporcionada pela patente US6701226 B2 apresenta os seguintes inconvenientes: - Problema do estado da técnica 1: Durante a baliza demandar que o veículo adentre demasiadamente na via; - Problema do estado da técnica 2: Falta de robustez a erros no posicionamento inicial; - Problema do estado da técnica 3: Não ser capaz de medir a vaga;The solution provided by US6701226 B2 has the following drawbacks: - State of the art problem 1: During the beacon it is required that the vehicle get too far into the track; - State of the art problem 2: Lack of robustness to initial positioning errors; - State of the art problem 3: Not being able to measure the vacancy;
[0016] Os inconvenientes listados serão melhor explicados na descrição detalhada do invento. É importante relembrar que a meta mais global do presente invento é resolver o problema da forma como ele está apresentado na tabela 1, ou seja, viabilizar uma solução de baixo custo (de aquisição e instalação) que auxilie o motorista satisfatoriamente nas situações do cotidiano.The drawbacks listed will be further explained in the detailed description of the invention. It is important to remember that the overall goal of the present invention is to solve the problem as it is presented in table 1, that is, to provide a low cost solution (acquisition and installation) that helps the driver satisfactorily in everyday situations.
Solução dos Problemas em linhas gerais [0017] O presente invento se dispõe a solucionar os problemas relacionados através um método que provê instruções para auxiliar o motorista a executar uma dada manobra e um dispositivo para implementá-lo.General Problem Solving The present invention is designed to solve related problems by a method which provides instructions to assist the driver in performing a given maneuver and a device to implement it.
[0018] O método consiste em quebrar uma trajetória relativa que leva o veículo de uma posição inicial a uma posição final em etapas, para cada etapa são definidos os comandos necessários para realiza-la e a faixa de deslocamento que a etapa fica em vigor. O usuário posiciona o veículo na posição inicial pré-estabelecida, e segue as instruções apresentadas para chegar na posição final desejada.[0018] The method consists of breaking a relative trajectory that takes the vehicle from a starting position to an end position in stages, for each stage the necessary commands to perform it are defined and the range of travel that the stage is in effect. The user positions the vehicle at the preset starting position, and follows the instructions presented to reach the desired ending position.
[0019] O método foi desenvolvido de modo a não demandar uso de meios para mapear o ambiente (devido ao objetivo de garantir o baixo custo). Diferente dos métodos desprovidos de sensores que mapeiam o ambiente existentes no estado da técnica, o presente método calcula as instruções em função de deslocamentos angulares e também dos deslocamentos lineares do veículo, podendo também ser implementado utilizando apenas os deslocamentos realizados por uma roda do veículo.[0019] The method was developed so as not to require use of means to map the environment (due to the goal of ensuring low cost). Unlike prior art sensorless methods that map the environment, the present method calculates instructions as a function of angular displacements and also linear displacements of the vehicle and can also be implemented using only displacements made by a vehicle wheel.
[0020] Para minimizar os efeitos da ausência dos meios para mapear ambiente, o método permite a interferência do usuário durante a execução da manobra, e também ajusta as orientações providas em função da detecção na mudança do sentido do movimento veículo.To minimize the effects of the lack of environment mapping means, the method allows user interference while performing the maneuver, and also adjusts the orientations provided as a function of detection in changing the direction of vehicle movement.
[0021] Entendendo-se tanto neste relatório como nas reivindicações associadas que a expressão meios para mapear ambiente consiste em sensores instalados no veículo que monitoram o ambiente, tendo como exemplo sensores de distância a obstáculos (baseados em ultrassom, infravermelho e etc.) ou câmeras de vídeo.It is understood both in this report and in the associated claims that the term environment mapping means consists of in-vehicle sensors that monitor the environment, such as obstacle distance sensors (based on ultrasound, infrared, etc.) or video cameras.
[0022] O método possibilita a gravação de manobras onde os comandos necessários para realizar cada etapa da manobra são informados pelo próprio usuário, eliminando a necessidade de instalar sensores para mapear a posição dos comandos.The method allows the recording of maneuvers where the commands required to perform each step of the maneuver are informed by the user, eliminating the need to install sensors to map the position of the commands.
[0023] Também é proposto um dispositivo para implementar o método que pode utilizar como sensores apenas uma pluralidade de acelerômetros dispostos em uma roda do veículo, viabilizando simultaneamente o baixo custo de aquisição e instalação.Also proposed is a device for implementing the method which can use as sensors only a plurality of accelerometers arranged on a vehicle wheel, while enabling the low cost of acquisition and installation.
[0024] A viabilização de uma solução que resolve simultaneamente os problemas apontados no estado da técnica se dá através da combinação das seguintes características apresentadas pelo método e dispositivo apresentado neste relatório: - Não utilizar meios para mapear ambiente; - Construir as instruções da manobra utilizando deslocamentos lineares do veículo, e ser capaz de calcular as instruções baseado apenas na distância percorrida por uma roda; - Permitir interferência do usuário; - Detectar mudança no movimento; - Possibilidade de gravar manobras. - Dispositivo alimentado por apenas uma pluralidade de acelerômetros;The feasibility of a solution that simultaneously solves the problems pointed out in the prior art occurs by combining the following characteristics presented by the method and device presented in this report: - Do not use environment mapping means; - Construct the instructions for maneuver using linear displacements of the vehicle, and be able to calculate instructions based only on the distance traveled by a wheel; - Allow user interference; - detect change in movement; - Possibility to record maneuvers. - Device powered by only a plurality of accelerometers;
[0025] A forma mais interessante de implementar a solução consiste em construir uma unidade de medição dinâmica que compreende um par de acelerômetros conectados a um transceptor wireless que é anexado a uma roda do veículo. A unidade se comunica com um dispositivo móvel através do transceptor wireless. O método proposto é executado por um aplicativo instalado no dispositivo móvel que realiza os cálculos apresenta as instruções utilizando os dados recebidos dos acelerômetros.[0025] The most interesting way to implement the solution is to build a dynamic measuring unit that comprises a pair of accelerometers connected to a wireless transceiver that is attached to a vehicle wheel. The unit communicates with a mobile device through the wireless transceiver. The proposed method is performed by an application installed on the mobile device that performs the calculations presents the instructions using the data received from the accelerometers.
Apresentação das figuras [0026] As figuras 1A e 1B apresentam exemplos de uma manobra de estacionamento paralelo sendo executada através de duas metodologias diferentes.Presentation of the Figures [0026] Figures 1A and 1B show examples of a parallel parking maneuver being performed by two different methodologies.
[0027] A figura 2A apresenta uma manobra genérica que pode ser auxiliada pelo uso do objeto da presente invenção.Figure 2A shows a generic maneuver that can be aided by the use of the object of the present invention.
[0028] A figura 2B apresenta a manobra da figura 2A ressaltando de erros no posicionamento inicial.[0028] Figure 2B presents the maneuver of Figure 2A highlighting errors in initial positioning.
[0029] As figuras 2C a 2H apresentam um caso real das etapas utilizadas para caracterizar uma baliza utilizando um veículo Peugeot 408.Figures 2C to 2H show a real case of the steps used to characterize a goal using a Peugeot 408 vehicle.
[0030] As figuras 3A a 3C apresentam exemplos caracterizando os efeitos de possíveis erros de posicionamento inicial na manobra de estacionamento em paralelo.Figures 3A to 3C show examples characterizing the effects of possible initial positioning errors on the parallel parking maneuver.
[0031] As figuras 3D e 3F apresentam os casos extremos de cominações de largura e distancia a guia do veículo de referência.[0031] Figures 3D and 3F show the extreme cases of width and distance commissions to the reference vehicle guide.
[0032] A figuras 4A e 4B apresentam uma metodologia similar a metodologia clássica, onde o motorista toca o meio-fio para aumentar precisão da manobra. Mostra também que esta metodologia minimiza os problemas de dispersão apresentados nas figuras 3D e 3F.Figures 4A and 4B present a methodology similar to the classical one, where the driver touches the curb to increase maneuver accuracy. It also shows that this methodology minimizes the dispersion problems presented in 3D and 3F figures.
[0033] As figuras 5A e 5B apresentam uma manobra similar a apresentada nas figuras 4A e 4B, sendo que após o toque no meio-fio a manobra é finalizada com trechos em curva.Figures 5A and 5B show a maneuver similar to that shown in Figures 4A and 4B, and after touching the curb the maneuver is completed with curved sections.
[0034] As figuras 6A e 6B apresentam a variação das distâncias percorridas por diferentes rodas do veículo, quando o veículo está realizando uma curva.Figures 6A and 6B show the variation in the distances traveled by different wheels of the vehicle when the vehicle is making a turn.
[0035] A figura 7A mostra uma situação em que o motorista precisa estacionar o veículo alinhado em 90 graus como meio-fio, ressaltando a possível dificuldade de manter o alinhamento adequado. A figura ilustra também uma situação onde o usuário recebe auxílio do dispositivo.[0035] Figure 7A shows a situation where the driver needs to park the vehicle aligned at 90 degrees as curb, highlighting the possible difficulty of maintaining proper alignment. The figure also illustrates a situation where the user receives assistance from the device.
[0036] A figura 7B mostra uma situação em que o motorista precisa estacionar o veículo alinhado em 45 graus como meio-fio, ressaltando a possível dificuldade de manter o alinhamento adequado. A figura ilustra também uma situação onde o usuário recebe auxílio do dispositivo.Figure 7B shows a situation where the driver needs to park the vehicle aligned at 45 degrees as curb, highlighting the possible difficulty of maintaining proper alignment. The figure also illustrates a situation where the user receives assistance from the device.
[0037] A figura 8 mostra uma situação em que o motorista precisa identificar se uma dada vaga tem o tamanho mínimo necessário para estacionar o veículo.[0037] Figure 8 shows a situation where the driver needs to identify if a given parking space is the minimum size required to park the vehicle.
[0038] A figuras 9 mostram um exemplo de uma situação particular de dificuldade para estacionar um veículo, cuja a manobra resultante é estabelecida em função dessas especificidades.Figures 9 show an example of a particular situation of difficulty parking a vehicle, the resulting maneuver being established according to these specificities.
[0039] As figuras 10A e 10B apresentam fluxogramas exemplificando implementações do método para auxiliar o motorista a gravar os dados necessários para executar uma dada manobra. Estes dados serão utilizados para reproduzir a manobra posteriormente.Figures 10A and 10B show flow charts illustrating implementations of the method to assist the driver in recording the data required to perform a given maneuver. This data will be used to reproduce the maneuver later.
[0040] A figura 11 é um fluxograma apresentado uma implementação de um método para auxiliar o reproduzir uma manobra específica que foi gravada anteriormente.[0040] Figure 11 is a flow chart showing an implementation of a method to assist in reproducing a specific maneuver that was previously recorded.
[0041] As figuras 12A a 12E apresentam diagramas mostrando o arranjo dos principais elementos necessários para construção do dispositivo da presente invenção.Figures 12A to 12E show diagrams showing the arrangement of the main elements necessary for construction of the device of the present invention.
[0042] As figuras 12F a 12H estão relacionadas a uma possibilidade de implementação do dispositivo da presente invenção que utiliza um conjunto de acelerômetros dispostos em uma roda do veículo. As figuras apresentam diferentes posições e formas de instalar o conjunto de acelerômetros na roda.Figures 12F to 12H relate to a possible implementation of the device of the present invention using a set of accelerometers arranged on a vehicle wheel. The figures show different positions and ways of installing the accelerometer assembly on the wheel.
[0043] Afigura 121 apresenta uma implementação utilizando um leitor de porta OBD do veículo.Figure 121 presents an implementation using a vehicle OBD door reader.
[0044] A figura 12J apresenta uma implementação utilizando uma unidade de interface que se comunica com várias unidades de medição (estáticas e dinâmicas).[0044] Figure 12J shows an implementation using an interface unit that communicates with various measurement units (static and dynamic).
[0045] As figuras 13A e 13B apresentam uma implementação em que o componente que realiza a interface com o usuário também é dotada de acelerômetros para medir deslocamento angular. Quando o instalado no volante o dispositivo serve como sensor para medir a posição do volante.Figures 13A and 13B show an implementation in which the user interface component is also provided with accelerometers for measuring angular displacement. When installed on the steering wheel the device serves as a sensor to measure the position of the steering wheel.
[0046] As figuras 13C e 13D exemplificam formas de prover as instruções das manobras para o usuário.Figures 13C and 13D exemplify ways of providing the maneuver instructions to the user.
[0047] As figuras 14A a 14C mostram exemplos de telas de um aplicativo utilizado na implementação baseada em dispositivos móveis. As telas são referentes ao processo de gravação.Figures 14A through 14C show screen examples of an application used in mobile-based deployment. The screens refer to the recording process.
[0048] As figuras 15A e 15B mostram exemplos de telas de um aplicativo utilizado na implementação baseada em dispositivos móveis. As telas são referentes ao processo de reprodução.Figures 15A and 15B show screen examples of an application used in mobile-based deployment. The screens refer to the playback process.
[0049] A figura 16 ilustra um exemplo de implementação utilizando dispositivo móvel onde no processo de reprodução o trajeto de referência é mostrado para o motorista.Figure 16 illustrates an example of implementation using mobile device where in the playback process the reference path is shown to the driver.
[0050] As figuras 17A a 17H ilustram um passo-a-passo de um processo de gravação de uma manobra. Neste exemplo, o dispositivo empregado consiste em uma implementação do presente invento usando um dispositivo móvel.Figures 17A through 17H illustrate a step-by-step process of recording a maneuver. In this example, the device employed is an implementation of the present invention using a mobile device.
[0051] As figuras 18A a 18G ilustram um passo-a-passo de um processo de reprodução de uma manobra. Neste exemplo, o dispositivo empregado consiste em uma implementação do presente invento usando um dispositivo móvel.Figures 18A to 18G illustrate a step-by-step process of reproducing a maneuver. In this example, the device employed is an implementation of the present invention using a mobile device.
[0052] As figuras 19A e 19B apresentam exemplos onde um programa de computador é utilizado para definir as ações necessárias para realizar uma dada manobra.Figures 19A and 19B show examples where a computer program is used to define the actions required to perform a given maneuver.
Descrição detalhada da invenção MÉTODOS DE GRAVAÇÃO E REPRODUÇÃO DE MANOBRASDetailed Description of the Invention MANEUVER RECORDING AND REPRODUCTION METHODS
[0053] A presente invenção consiste basicamente em um processo de reprodução que recebe uma base de dados da manobra que contém dados associados a manobra de interesse. Nesta base de dados a manobra é dividida em etapas, e para cada etapa estão armazenadas informações relativas as instruções que serão apresentadas e os deslocamentos do veículo (podendo ser lineares ou angulares) que determinam a vigência de cada etapa. Mais adiante será apresentado um processo que serve para gerar as bases de dados para alimentar o referido processo de reprodução.The present invention is basically a reproduction process that receives a maneuver database containing data associated with the maneuver of interest. In this database the maneuver is divided into stages, and for each stage are stored information regarding the instructions that will be presented and the vehicle displacements (can be linear or angular) that determine the duration of each stage. In the following, a process for generating the databases for feeding said reproduction process will be presented.
[0054] Um exemplo simplificado de uma base de dados de uma manobra é apresentado na tabela 2, onde o método caracteriza a manobra utilizando apenas as distâncias percorridas pelo veículo em cada etapa. De uma forma geral, a distância percorrida utilizada no método pode ser tanto a distância percorrida pelo veículo como um todo (por exemplo: distância percorrida pelo ponto central do eixo traseiro, cg do veículo, etc.), ou a distância percorrida por apenas uma roda do veículo.[0054] A simplified example of a one-maneuver database is presented in table 2, where the method characterizes the maneuver using only the distances traveled by the vehicle in each step. In general, the distance traveled in the method can be either the distance traveled by the vehicle as a whole (eg distance traveled by the rear axle center point, vehicle cg, etc.), or the distance traveled by only one vehicle. vehicle wheel.
[0055] Mais, especificamente o exemplo da tabela 2 consiste em um caso real de uma baliza com vaga a esquerda construída para um Peugeot 408 baseado na distância percorrida pela roda traseira esquerda. A manobra é realizada a partir de uma condição inicial que consiste em alinhar o retrovisor do veículo que irá executar a manobra com a traseira do veículo a frente buscando uma distância lateral de 20cm entre os veículos, conforme esboçado na figura 2C. As demais etapas da manobra são ilustradas nas figuras 2D a 2H.More specifically, the example in Table 2 is an actual case of a left-handed goal constructed for a Peugeot 408 based on the distance traveled by the left rear wheel. The maneuver is performed from an initial condition consisting of aligning the vehicle's rearview mirror that will perform the maneuver with the rear of the vehicle ahead seeking a lateral distance of 20cm between the vehicles, as outlined in Figure 2C. The other steps of the maneuver are illustrated in figures 2D to 2H.
Tabela 2: Base de dados de uma manobra (baliza a esquerda) * Considerando variação de distância positiva = para frente [0056] No caso de se usar as leituras de distância percorrida por apenas uma roda do veículo, existe apenas o pequeno inconvenientes de ter gerar dos dados para executar a manobra tanto para esquerda quanto para direita, como pode ser visto na tabela 3. Mais uma vez esse é um caso real de uma baliza com vaga a direita construída para um Peugeot 408 nas mesmas condições do exemplo anterior.Table 2: One-maneuver database (left-hand target) * Considering positive distance range = forward [0056] If you use the distance readings traveled by only one wheel of the vehicle, there is only the small drawback of having generate the data to perform the left and right maneuver, as can be seen from table 3. Again this is a real case of a right-handed beacon built for a Peugeot 408 under the same conditions as the previous example.
Tabela 3: Base de dados de uma manobra (baliza a direita) * Considerando variação de distância positiva = para frente [0057] Quando os meios para medir deslocamentos do veículo permitirem que o ângulo de proa possa ser calculado as manobras podem ser mapeadas de uma forma mais eficiente.Table 3: Maneuvering database (right beacon) * Considering positive distance variation = forward [0057] When the means of measuring vehicle displacement allows the bow angle to be calculated maneuvers can be mapped from a most efficiently.
[0058] O ângulo de proa pode ser calculado se o veículo possuir meios para medir deslocamento em pelo menos duas rodas do veículo, baseado na diferença distância percorrida pelas rodas, ou pelo uso de sensores giroscópios e magnetômetros.The bow angle can be calculated if the vehicle has means to measure displacement on at least two wheels of the vehicle based on the difference in distance traveled by the wheels or by the use of gyro sensors and magnetometers.
[0059] Uma manobra caracterizada utilizando distância percorrida ângulo de proa é apresentada na tabela 4. Neste caso o espelhamento da manobra para o lado direito consiste apenas em inverter o sinal dos ângulos percorridos, como mostrado na tabela 5.[0059] A maneuver characterized using bow distance traveled angle is presented in table 4. In this case the mirroring of the maneuver to the right side consists only of inverting the sign of the traveled angles as shown in table 5.
Tabela 4: Base de dados de uma baliza a esquerda caracterizada utilizando distância percorrida e ângulo de proa. * Considerando variação de distância positiva = para frente ** Considerando variações de proa positiva = sentido horário Tabela 5: Base de dados de uma baliza a direita obtida a partir do espelhamento de uma baliza a esquerda * Considerando variação de distância positiva = para frente ** Considerando variações de proa positiva = sentido horário [0060] Notando que nos exemplos das tabelas 4 e 5 foi necessário adicionar a informação do parâmetro governante da etapa, visto que o sistema nestes exemplos monitora os deslocamentos tanto lineares como angulares. Mais adiante neste relatório o conceito de definir o parâmetro governante da etapa será expandido para o definir um conjunto de parâmetros governantes da etapa, neste conceito cada etapa pode ser finalizada devido a mais de uma condição.Table 4: Database of a left marker characterized using distance traveled and bow angle. * Considering positive distance variation = forward ** Considering positive bow variations = clockwise Table 5: Right-hand goal database obtained from mirroring a left-hand goal * Considering positive-distance = = forward * * Considering positive bow variations = clockwise [0060] Noting that in the examples of tables 4 and 5 it was necessary to add the information of the step ruler parameter, since the system in these examples monitors both linear and angular offsets. Later in this report the concept of defining the step ruler parameter will be expanded to define a set of step ruler parameters, in this concept each step can be terminated due to more than one condition.
[0061] A dificuldade de não poder espelhar as manobras quando se usa apenas sensores para medir a distância percorrida por apenas uma roda pode ser resolvida fazendo uma tabela de calibração para cada posição de volante de interesse. Um exemplo de tabela de conversão é mostrado na tabela 6, que apresenta distâncias percorridas pela roda traseira esquerda de um veículo. A terceira coluna da tabela apresenta a distância percorrida pela roda quando o veículo quando o veículo realiza uma curva para esquerda percorrendo o mesmo deslocamento angular obtido quando se percorre 1 metro em curva para a direita.[0061] The difficulty of not being able to mirror maneuvers when using only sensors to measure the distance traveled by just one wheel can be solved by making a calibration table for each steering wheel position of interest. An example conversion table is shown in table 6, which shows distances traveled by the left rear wheel of a vehicle. The third column in the table shows the distance traveled by the wheel when the vehicle when the vehicle turns left, following the same angular displacement as when traveling 1 meter right.
Tabela 6: Base de conversão de distância percorrida (esquerda/direita) [0062] O conceito da tabela 6 é ilustrado na figura 6A, que mostra que para um mesmo deslocamento de proa do veículo a roda de fora da curva percorre um deslocamento (S2) maior do que o deslocamento (S1) percorrido pela roda interna. A figura 6B também ilustra que o fator de conversão varia com o raio de curvatura utilizado, daí a necessidade de definir um fator para cada posição de volante de interesse.Table 6: Distance Conversion Base (Left / Right) The concept of Table 6 is illustrated in Figure 6A, which shows that for the same bow displacement of the vehicle the wheel outside the curve travels a displacement (S2). ) greater than the displacement (S1) traveled by the inner wheel. Figure 6B also illustrates that the conversion factor varies with the radius of curvature used, hence the need to define a factor for each steering wheel position of interest.
[0063] Utilizando o fator de conversão da posição 100% do volante da tabela 6, é possível converter a manobra da tabela 2 (baliza a esquerda) na manobra da tabela 3 (baliza a direita).Using the conversion factor of the position 100% of the steering wheel of table 6, it is possible to convert the maneuver of table 2 (left mark) to the maneuver of table 3 (right mark).
[0064] As figuras 1 a 9 apresentam exemplos da gama de aplicações que podem ser auxiliadas utilizando o objeto do presente invento. Os exemplos ilustram que objeto do presente invento consiste em um sistema personalizável que pode ser empregado em diversas situações, diferente do que se encontra no estado da técnica, que são dispositivos que endereçam apenas manobras bem definidas.Figures 1 to 9 show examples of the range of applications that may be assisted using the object of the present invention. The examples illustrate that the object of the present invention is a customizable system that can be employed in various situations, other than the state of the art, which are devices that address only well-defined maneuvers.
[0065] As manobras apresentadas nas figuras 2, 4, 8 e 9 só são possíveis de serem implementadas por que o dispositivo conta com medidas de distância percorrida. Isso faz com que o objeto do presente invento apresente uma vantagem com relação ao invento exposto na patente US6701226 B2 (pelo mesmo contar apenas com medidas de ângulo de proa), sem contar com a capacidade personalização apresentada no presente invento. A comparação com a patente US6701226 B2 é importante por ela ser a única que cobre um dos dois objetivos do presente invento, que é o de baixo custo de aquisição e instalação.The maneuvers shown in figures 2, 4, 8 and 9 are only possible to be implemented because the device has measures of distance traveled. This causes the object of the present invention to have an advantage over the invention set forth in US6701226 B2 (even relying on bow angle measurements only), not to mention the customization capability provided in the present invention. Comparison with US6701226 B2 is important because it is the only one that covers one of the two purposes of the present invention, which is the low cost of acquisition and installation.
[0066] A figura 1A apresentam um exemplo de uma manobra de estacionamento paralelo sendo executada através de uma metodologia onde as etapas são realizadas com movimentos em curva com a direção toda defletida. Neste exemplo a primeira etapa é realizada com a direção posicionada toda para direita, a segunda etapa é realizada com a direção posicionada toda para esquerda, e a terceira e última etapa é realizada com a direção posicionada toda para direita novamente. A metodologia é similar a encontrada nas patentes US6701226 B2 e US20040204807, que provêm instruções baseadas em ângulo de proa apenas.[0066] Figure 1A shows an example of a parallel parking maneuver being performed using a methodology where the steps are performed with curved movements with the entire direction deflected. In this example the first step is performed with the right-facing direction, the second step is performed with the left-facing direction, and the third and last step is performed with the right-facing direction again. The methodology is similar to that found in US6701226 B2 and US20040204807, which provide bow angle-based instructions only.
[0067] Na figura 1B é apresentado a mesma manobra de estacionamento em paralelo onde o motorista adota uma estratégia clássica que consiste basicamente em: 1) um trecho coma a direção defletida totalmente para dentro da vaga; 2) um trecho reto (direção no neutro) e 3) um trecho com a direção defletida para fora da vaga. Neste caso é ressaltado que a distância que o veículo invade a pista é menor que na estratégia da figura 1A (DL2<DL1).[0067] In Figure 1B the same parallel parking maneuver is presented where the driver adopts a classic strategy consisting basically of: 1) a section with the deflected direction fully into the parking space; 2) a straight stretch (neutral direction) and 3) a stretch with the deflected direction out of the vacancy. In this case it is emphasized that the distance that the vehicle invades the track is smaller than in the strategy of figure 1A (DL2 <DL1).
[0068] O método desenvolvido no presente invento permite implementar a baliza de acordo com a estratégia de acordo com a figura 1B minimizando assim o problema 1 do estado da técnica. Essa vantagem é particularmente relevante em situações onde o espaço é mais restrito ou em manobras em vias de fluxo intenso.The method developed in the present invention allows to implement the goal according to the strategy according to figure 1B thus minimizing the problem 1 of the state of the art. This advantage is particularly relevant in situations where space is restricted or when maneuvering in high flow paths.
[0069] O processo de gravação apresentado no presente invento permite ele tenha uma ampla aplicação no cotidiano, pois emprega uma metodologia que consiste em um gravador/reprodutor de ações necessárias para conduzir um veículo de um ponto inicial (PI) até um ponto final (PF).The recording process presented in the present invention allows it to have wide application in everyday life as it employs a methodology consisting of an action recorder / player necessary to drive a vehicle from a starting point (PI) to an end point ( FEDERAL POLICE).
[0070] Assim, no processo de gravação um motorista mais habilidoso (ou um motorista mediano recebendo auxilio extra) define uma posição inicial (PI), que seja fácil de ser estabelecida por um motorista mediano. Em seguida ele grava, em etapas, as ações necessárias para levar o veículo da posição inicial (PI) até a posição final desejada (PF).Thus, in the recording process a more skilled driver (or a median driver receiving extra assistance) defines a starting position (IP) that is easy for a median driver to establish. It then records in steps the actions required to move the vehicle from the starting position (PI) to the desired ending position (PF).
[0071 ] A manobra da figura 2A consiste em uma situação genérica que pode ser utilizada para ilustrar o conceito do presente invento. Nesta manobra o motorista realiza a seguinte sequência de ações: a) Põe o veículo na posição inicial (PI); b) Desloca o veículo 4.8 metros para frente com a direção alinhada; c) Desloca para frente com a direção toda defletida para esquerda até percorrer uma variação de 90 graus no ângulo de proa; d) Desloca o veículo 4 metros para frente com a direção alinhada; e) Desloca para frente com a direção toda defletida para direita até percorrer uma variação de 122 graus no ângulo de proa; f) Desloca o veículo 5.7 metros para trás com a direção alinhada até chegar na posição final (PF);The maneuver of Figure 2A is a generic situation that can be used to illustrate the concept of the present invention. In this maneuver the driver performs the following sequence of actions: a) Puts the vehicle in the initial position (PI); (b) moves the vehicle 4.8 meters forward with the direction aligned; (c) move forward with the entire deflected direction to the left until a 90 degree variation in the bow angle; d) Moves the vehicle 4 meters forward with the direction aligned; (e) shifts forward with the entire deflected direction to the right until a bow angle of 122 degrees; f) Shifts the vehicle 5.7 meters backwards with the direction aligned until reaching the final position (PF);
[0072] A escolha de uma posição inicial adequada é muito importante, visto que na maioria das situações, os erros no posicionamento inicial serão transmitidos para a posição final. A figura 2B apresenta a mesma manobra da figura 2A. Mas desta vez, o motorista posiciona o veículo com um deslocamento lateral (X1) e longitudinal (Y1) com relação a posição inicial correta (PI). Na maioria das situações, os erros na posição inicial (PI) serão transmitidos para a posição final (PF), como no exemplo da figura 2B onde: X1 é aproximadamente igual a X2 e Y1 é aproximadamente igual a Y2.Choosing an appropriate starting position is very important, as in most situations errors in the initial positioning will be transmitted to the final position. Figure 2B presents the same maneuver as figure 2A. But this time, the driver positions the vehicle with a lateral (X1) and longitudinal (Y1) offset with respect to the correct starting position (PI). In most situations, errors in the starting position (PI) will be transmitted to the ending position (PF), as in the example of Figure 2B where: X1 is approximately equal to X2 and Y1 is approximately equal to Y2.
[0073] A manobra do estacionamento em paralelo é uma das manobras que demanda maior habilidades dos motoristas e por esta razão é o alvo principal dos sistemas de auxilio existentes no estado da técnica.Parallel parking maneuvering is one of the most demanding maneuvers of drivers and for this reason is the main target of state-of-the-art assistance systems.
[0074] As figuras 3A a 3C apresentam exemplos caracterizando os efeitos de possíveis erros de posicionamento inicial (na direção x) na manobra de estacionamento em paralelo. O posicionamento dos eixos x e y é mostrado nas figuras.Figures 3A through 3C show examples characterizing the effects of possible initial positioning errors (in the x direction) on the parallel parking maneuver. The positioning of the x and y axes is shown in the figures.
[0075] Na figura 3A o motorista posiciona o veículo corretamente na posição inicial (PI). Neste caso, a posição final obtida é adequada.In Figure 3A the driver correctly positions the vehicle in the starting position (PI). In this case, the final position obtained is adequate.
[0076] Na figura 3B o motorista posiciona o veículo com a distância lateral menor do que a distância correta. Neste caso, existe o risco do veículo tocar o meio-fio antes de concluir a manobra.[0076] In Figure 3B the driver positions the vehicle with the lateral distance shorter than the correct distance. In this case, there is a risk that the vehicle will touch the curb before completing the maneuver.
[0077] Na figura 3C o motorista posiciona o veículo com a distância lateral maior do que a distância correta. Neste caso, existe o risco do veículo ocupar muito espaço da via na posição final.[0077] In figure 3C the driver positions the vehicle with the lateral distance greater than the correct distance. In this case, there is a risk that the vehicle will take up too much track space in the final position.
[0078] No cotidiano, existe uma grande dificuldade em estabelecer a distância lateral adequada para realizar a baliza. Isso acontece principalmente devido a dos motivos: 1) variação na largura do carro tomado como referência; 2) variação na distância para o meio-fio que o carro tomado como referência se encontra. As duas situações extremas são detalhadas nas figuras 3D, que apresenta a situação de um carro largo estacionado longe do meio-fio e na figura 3F, que apresenta a situação do carro fino estacionado perto do meio-fio.In everyday life, there is great difficulty in establishing the proper lateral distance to perform the goal. This is mainly due to the following reasons: 1) variation in the width of the car taken as a reference; 2) variation in the distance to the curb that the car taken as reference is found. The two extreme situations are detailed in 3D figures showing the situation of a wide car parked away from the curb and in figure 3F showing the situation of the thin car parked near the curb.
[0079] Mais uma vez, devido a capacidade de caracterização de manobras em trechos retos e em curva, o presente invento consegue superar o problema do posicionamento inicial implementando manobras como as apresentadas nas figuras 4A, 4B, 5A, e 5B Nestas manobras o sistema é capaz de continuar a execução da manobra mesmo que ocorra o toque no meio-fio, o método contorna esse problema através de duas alternativas: - Permitindo que o usuário indique o toque no meio fio através de uma interface homem-máquina. Desta forma, o método determina o fim da etapa em execução e segue para a próxima etapa. - Identificando a mudança de direção do veículo. Se o usuário perceber o toque no meio-fio na etapa em ré e deslocar o carro para frente, o sistema determina o fim da etapa em execução e segue para a próxima etapa.Again, due to the ability to characterize straight and curved stretches maneuvers, the present invention can overcome the initial positioning problem by implementing maneuvers such as those shown in figures 4A, 4B, 5A, and 5B. It is able to continue the execution of the maneuver even if the curb touch occurs, the method circumvents this problem through two alternatives: - Allowing the user to indicate the curb touch through a human machine interface. This way, the method determines the end of the running step and proceeds to the next step. - Identifying the change of vehicle direction. If you notice the touch of the curb in the reverse step and move the carriage forward, the system determines the end of the running step and moves to the next step.
[0080] A estratégia apresentada nas figuras 4A e 4B consiste em estender a 2a etapa da manobra apresentada nas figuras 3A a 3C. Nesta manobra, a referida etapa, que é realizada com volante alinhado, é estendida até o veículo tocar o meio-fio (é interessante utilizar também um valor limite para a distância percorrida). A partir deste ponto (toque no meio-fio) o motorista leva o veículo a frente por um deslocamento (D1), o último passo é similar ao método clássico (ré com a direção defletida totalmente para fora da vaga).The strategy shown in Figures 4A and 4B is to extend the 2nd step of the maneuver shown in Figures 3A to 3C. In this maneuver, said step, which is performed with aligned steering wheel, is extended until the vehicle touches the curb (it is also interesting to use a limit value for the distance traveled). From this point (touch the curb) the driver drives the vehicle forward by a displacement (D1), the last step is similar to the classic method (reverse with the direction deflected fully out of the space).
[0081] A estratégia apresentada nas figuras 5A e 5B é similar às apresentadas nas figuras 4A e 4B até o toque no meio-fio. A partir deste ponto (toque no meio-fio) o motorista leva o veículo a frente com a direção defletida totalmente para dentro da vaga por um deslocamento angular equivalente à metade do ângulo entre o veículo e a guia no momento do toque, finaliza a manobra com o mesmo deslocamento angular para trás com a direção defletida toda para fora da vaga. Esta metodologia apresenta vantagem com relação a apresentada nas figuras 4A e 4B, porque a cada etapa o veículo está invadindo cada vez menos a via.The strategy shown in Figures 5A and 5B is similar to those presented in Figures 4A and 4B until the curb is touched. From this point (touch the curb) the driver drives the vehicle forward with the deflected direction fully into the car by an angular displacement equivalent to half the angle between the vehicle and the guide at the moment of touch, completes the maneuver. with the same angular displacement backwards with the deflected direction all out of the vacancy. This methodology has an advantage over that presented in figures 4A and 4B, because at each stage the vehicle is invading the road less and less.
[0082] Em ambas as manobras o método pode identificar toque na guia tanto pela informação do usuário ou pela detecção da mudança de direção.In both maneuvers the method can identify touch of the guide either by user information or by detecting the direction change.
[0083] A dificuldade para estabelecer uma posição inicial adequada, e os efeitos negativos devido a esses erros no posicionamento inicial fazem desta situação um problema relevante para sistemas de auxilio em manobras. A patente mais relevante do estado de técnica (US6701226 B2) não citou nenhum meio para contornar o problema, e isso pode ser um fator crucial para o sucesso do dispositivo. Desta forma o presente invento supera o problema 2 do estado da técnica.[0083] The difficulty in establishing a proper starting position, and the negative effects due to these errors in the initial positioning make this a relevant problem for maneuver assistance systems. The most relevant prior art patent (US6701226 B2) has not cited any means to circumvent the problem, and this may be a crucial factor for the success of the device. In this way the present invention overcomes problem 2 of the state of the art.
[0084] É importante ressaltar que as manobras apresentadas nas figuras 4A, 4B, 5A, e 5B podem ser implementadas a partir de uma base genérica de dados que serve para qualquer veículo. Por exemplo, uma baliza a esquerda pode ser caracterizada pela base de dados apresentada na tabela 7. Observando que neste caso, o preço pago pela simplicidade de uso seria a precisão da manobra e o tamanho de vaga requerido.Importantly, the maneuvers shown in Figures 4A, 4B, 5A, and 5B can be implemented from a generic database that fits any vehicle. For example, a left-hand goal may be characterized by the database shown in table 7. Noting that in this case, the price paid for simplicity of use would be the precision of the maneuver and the required seat size.
[0085] Note que agora o conceito de parâmetro governante da etapa foi expandido para conjunto de parâmetros governantes da etapa, onde qualquer um dos parâmetros listados (mas apenas eles) podem determinar o final da etapa. O final da etapa pode também ser definido por um cálculo envolvendo os parâmetros selecionados no conjunto de parâmetros governantes.Note that the concept of step ruler parameter has now been expanded to step ruler parameter set, where any of the listed parameters (but only them) can determine the end of the step. The end of the step can also be defined by a calculation involving the selected parameters in the governing parameter set.
Tabela 7: Base de dados genérica para baliza a esquerda.Table 7: Generic database for left goal.
[0086] Desta forma, o método proposto pode caracterizar manobras tanto utilizando dados específicos do veículo em questão (como nos exemplos das manobras caracterizadas nas tabelas 2 e 3), como dados genéricos que valem para qualquer veículo, como o exemplo da manobra caracterizada na tabela 7.Thus, the proposed method can characterize maneuvers using both vehicle-specific data (as in the examples of maneuvers featured in tables 2 and 3) as well as generic data that applies to any vehicle, such as the maneuver featured in table 7.
[0087] Mesmo no estacionamento perpendicular (90 graus) de frente ou em 45° de frente, existem alguns motoristas que tem dificuldade em alinhar o veículo na direção correta. As figuras 7A e 7B apresentam situações onde o motorista inicia o dispositivo após pôr o veículo em uma proa de referência (perpendicular a vaga nos exemplos em questão) na posição inicial (PI), e quando o veículo alcança um ângulo de 90 graus (ou 45) com relação a referência inicial o dispositivo avisa ao motorista, auxiliando-o a manter o carro no alinhamento correto.Even in perpendicular parking (90 degrees) from the front or 45 ° from the front, there are some drivers who have difficulty aligning the vehicle in the right direction. Figures 7A and 7B show situations where the driver starts the device after placing the vehicle on a reference bow (perpendicular to the wave in the examples in question) at the starting position (PI), and when the vehicle reaches a 90 degree angle (or 45) Regarding the initial reference the device warns the driver, helping him to keep the car in the correct alignment.
[0088] Para auxiliar o motorista a alinhar o veículo em ângulos pré-definidos (como nas situações das figuras 7A e 7B), o sistema pode funcionar de um modo um pouco diferente, onde o motorista determina uma posição de referência e toda vez que o veículo se encontrar em um ângulo (com relação a referência definida) igual a valores pré-programados (0, 45, 90 e 180 graus por exemplo) o motorista recebe um aviso do sistema.To assist the driver in aligning the vehicle at predefined angles (as in the situations of figures 7A and 7B), the system can operate in a slightly different way, where the driver determines a reference position and every time If the vehicle is at an angle (relative to the set reference) equal to pre-programmed values (0, 45, 90 and 180 degrees for example) the driver receives a warning from the system.
[0089] Lembrando que a tarefa de estabelecer uma proa alinhada com a direção da via é muito mais fácil, porque durante o movimento o alinhamento é percebido pelo fato do veículo não se aproximar nem se afastar lateralmente de referências na via, como a calçada por exemplo.Recalling that the task of setting a bow in line with the direction of the road is much easier, because during the movement the alignment is perceived by the fact that the vehicle does not approach or move sideways away from references on the road, such as the sidewalk. example.
[0090] A figura 8 mostra uma situação onde o dispositivo é utilizado para verificar se a vaga tem o tamanho mínimo (TM) necessário para estacionar o veículo. Neste caso, o motorista põe o veículo em uma posição inicial (PI) que consiste em alinhar uma referência conveniente do veículo com o início da vaga, inicia o dispositivo, e move o veículo para frente paralelo a direção que ele quer medir (paralelo ao meio-fio).Figure 8 shows a situation where the device is used to check if the parking space is the minimum size (TM) required to park the vehicle. In this case, the driver puts the vehicle in a starting position (PI) which consists of aligning a convenient vehicle reference with the start of the vacancy, starts the device, and moves the vehicle forward parallel to the direction it wants to measure (parallel to curb).
[0091] Quando ele percorrer a distância equivalente ao tamanho mínimo (TM) necessário para estacionar o veículo o dispositivo dá um aviso ao motorista informando que a vaga tem tamanho suficiente para estacionar. Mesmo após receber o aviso de que a vaga é suficiente, o motorista pode continuar o processo de medição e prover indicação para o sistema (através de uma interface homem-máquina) quando a referência adotada do veículo alcançar o final da vaga. Isso permite que o método calcule o tamanho real da vaga e reajuste a manobra a ser executada em seguida de modo a aproveitar melhor a vaga em questão.When he travels the distance equivalent to the minimum size (TM) required to park the vehicle, the device gives a warning to the driver that the parking space is large enough to park. Even after receiving the warning that the space is sufficient, the driver can continue the measurement process and provide indication to the system (via a human machine interface) when the adopted vehicle reference reaches the end of the space. This allows the method to calculate the actual size of the wave and readjust the maneuver to be performed next to take better advantage of the wave in question.
[0092] Esta possibilidade de realizar avaliações de vagas soluciona o problema do estado da técnica 3 [0093] A figura 9 exemplifica uma situação genérica em que o usuário tem uma combinação de carro grande e vaga apertada gerando a necessidade de estacionar o carro em ré. Esse é um exemplo de uma combinação de fatores que estabelecem uma manobra peculiar que demanda habilidades do motorista, onde o emprego dos processos de gravação e reprodução apresentados no presente invento são de grande valia.[0092] This possibility to perform vacancy assessments solves the problem of the state of the art. [0093] Figure 9 exemplifies a generic situation where the user has a large car-tight car combination generating the need to park the car in reverse. . This is an example of a combination of factors that establish a peculiar maneuver that demands driver skills, where the use of the recording and playback processes presented in the present invention are of great value.
[0094] As figuras 10A, 10B e 11 apresentam fluxogramas que explicam de forma conceituai o funcionamento dos processos de reprodução e gravação de manobras da presente invenção. Nos exemplos em questão são utilizados sensores de distância percorrida e variação do ângulo de proa. O ângulo de proa utilizado pode ser obtido através giroscópios, magnetômetros ou pela medição da distância percorrida por duas rodas do veículo O método pode o utilizar outros conjuntos de sensores de posicionamento (ao invés de distância percorrida e ângulo de proa) para gravar e reproduzir manobras. Por exemplo, o método pode ser empregado utilizando apenas sensores de distância percorrida.Figures 10A, 10B and 11 show flowcharts that conceptually explain the operation of the maneuver playback and recording processes of the present invention. In the examples in question, distance traveled and heading angle variation sensors are used. The heading angle used can be obtained by gyros, magnetometers or by measuring the vehicle's two-wheeled distance. The method can use other sets of positioning sensors (rather than distance traveled and heading angle) to record and reproduce maneuvers. . For example, the method may be employed using only distance traveled sensors.
[0095] A figura 10A descreve uma versão do processo gravação de manobras, onde o sistema grava as ações necessárias para levar o veículo de uma posição inicial (PI) até a posição final desejada (PF). A trajetória completa é quebrada em etapas que preferencialmente devem ser realizadas com comandos constantes. Exemplos de etapas realizadas com comandos constantes seriam: ir para frente com a direção fixa no neutro ou trecho em ré com a direção defletida totalmente para a esquerda. Ao invés de defletir o volante de direção ou mudar a direção do movimento durante a etapa. Para cada etapa o sistema realiza os seguintes passos: a) Avisa ao motorista que ele deve informar os comandos que serão utilizados durante a etapa; b) Aguarda o usuário informar os comandos e iniciar o processo de gravação; c) Lê e grava os comandos necessários para realizar a etapa (39); os comandos são informados pelo usuário através de uma interface homem-máquina; d) Lê os sensores de distância percorrida e grava a posição do veículo no início da etapa (40); e) Lê os sensores de ângulo de proa e grava a o ângulo de proa do veículo no início da etapa (42); f) Aguarda o usuário executar a etapa e informar ao sistema através de uma interface homem-máquina sobre o fim da etapa ou fim da manobra; g) Lê os sensores de distância percorrida e grava a posição do veículo no final da etapa (41); h) Lê os sensores de ângulo de proa e grava a o ângulo de proa do veículo no final da etapa (43); i) Lê e grava qual o conjunto de parâmetros governantes da etapa (45); os parâmetros governantes são informados pelo usuário através de uma interface homem-máquina; os parâmetros governantes consistem nos parâmetros que podem determinar o fim da etapa; j) Finaliza o processo de gravação caso o usuário tenha informado o fim da manobra e repete o processo do início caso o usuário tenha informado sobre o final de uma etapa intermediária;[0095] Figure 10A depicts a version of the maneuver recording process where the system records the actions required to move the vehicle from a starting position (PI) to the desired ending position (PF). The complete path is broken into steps that should preferably be performed with constant commands. Examples of steps performed with constant commands would be: move forward with fixed direction at neutral or reverse with full left deflected direction. Rather than deflecting the steering wheel or changing the direction of movement during the step. For each step the system performs the following steps: a) Warns the driver that he must inform the commands that will be used during the step; b) Waiting for the user to inform the commands and start the recording process; c) Reads and writes the commands required to perform step (39); The commands are informed by the user through a human machine interface; d) Reads the distance traveled sensors and records the position of the vehicle at the beginning of step (40); (e) read the bow angle sensors and record the bow angle of the vehicle at the beginning of step (42); f) Waiting for the user to perform the step and inform the system through a human machine interface of the end of the step or end of the maneuver; g) Reads the distance traveled sensors and records the position of the vehicle at the end of step (41); (h) read the bow angle sensors and record the bow angle of the vehicle at the end of step (43); i) Reads and writes which set of governing parameters of step (45); the governing parameters are informed by the user through a human machine interface; the governing parameters consist of the parameters that can determine the end of the stage; j) Finishes the recording process if the user has informed the end of the maneuver and repeats the beginning process if the user has informed about the end of an intermediate step;
[0096] Na etapa do fluxograma em que o usuário informa os comandos que devem ser utilizados para realizar uma dada etapa da manobra (39), os comandos básicos são: posição do volante (ex: totalmente para a direita, neutro e totalmente para a esquerda) e direção do movimento (frente ou ré);In the flowchart step in which the user enters the commands that must be used to perform a given maneuvering step (39), the basic commands are: steering wheel position (eg: fully right, neutral and fully for left) and direction of movement (forward or reverse);
[0097] Na etapa em que o usuário define o conjunto de parâmetros governantes da etapa (45) o usuário pode escolher combinações das seguintes opções: a) Ângulo de proa: No modo reprodução, a etapa terminará quando variação do ângulo de proa relativa ao início da etapa ultrapassar a diferença entre as leituras realizadas (e gravadas) no início (42) e final (43) da etapa no processo de gravação; b) Distância percorrida: No modo reprodução, a etapa terminará quando distância percorrida relativa ao início da etapa ultrapassar a diferença entre as leituras realizadas (e gravadas) no início (40) e final (41) da etapa no processo de gravação; c) Mudança de direção: No modo reprodução, a etapa terminará quando o sistema identificar que a direção de movimento do veículo mudou (baseado na variação da distância percorrida, monitorando a mudança do sinal da derivada do parâmetro); O valor assumido pelo parâmetro é 0 quando a direção do movimento for a mesma da indicada para realização da etapa, e 1 quando a direção do movimento for diferente da estabelecida para a etapa. O valor do parâmetro é gravado como zero no início da etapa e 1 no final; d) Definido pelo usuário: No modo reprodução, a etapa terminará quando o usuário informar o término da etapa através de uma interface homem-máquina. O valor assumido pelo parâmetro é 0 enquanto o usuário não indicar o termino da etapa através da interface homem-máquina e 1 quando o usuário fizer a indicação (apertando um botão por exemplo). O valor do parâmetro é gravado como zero no início da etapa e 1 no final;[0097] At the stage where the user defines the ruling parameter set from step (45) the user can choose combinations of the following options: a) Bow angle: In playback mode, the stage will end when variation of bow angle relative to the beginning of the step exceeds the difference between the readings taken (and recorded) at the beginning (42) and end (43) of the step in the recording process; b) Distance traveled: In playback mode, the step will end when the distance traveled relative to the beginning of the step exceeds the difference between the readings taken (and recorded) at the beginning (40) and end (41) of the step in the recording process; c) Change of direction: In playback mode, the step will end when the system identifies that the vehicle's direction of movement has changed (based on the variation of the distance traveled, monitoring the change of signal from the parameter derivative); The value assumed by the parameter is 0 when the direction of movement is the same as indicated for performing the step, and 1 when the direction of movement is different from that established for the step. The parameter value is written to zero at the beginning of the step and 1 at the end; d) User Defined: In playback mode, the step will end when the user reports the end of the step through a human machine interface. The value assumed by the parameter is 0 as long as the user does not indicate the end of the step through the human machine interface and 1 when the user makes the indication (pressing a button for example). The parameter value is written to zero at the beginning of the step and 1 at the end;
[0098] A utilização do parâmetro Mudança direção para governar a etapa é útil para implementar manobras como as mostradas nas figuras 4A, 4B, 5A e 5B onde o fim do segundo passo não está associado a uma distância determinada e sim ao evento de tocar no meio-fio. No processo de gravação o usuário indica através da interface que a etapa é governada por esse parâmetro, ou o sistema identifica automaticamente pela variação da distância percorrida (mudança do sinal da derivada). No processo de reprodução o sistema identifica que a etapa chegou ao fim automaticamente pela variação da distância percorrida (mudança do sinal da derivada).Using the Change Direction parameter to govern the step is useful for implementing maneuvers such as those shown in figures 4A, 4B, 5A, and 5B where the end of the second step is not associated with a given distance but with the event of touching the curb. In the recording process the user indicates through the interface that the step is governed by this parameter, or the system automatically identifies by the variation of the distance traveled (change of the derivative signal). In the playback process, the system identifies that the step is automatically completed by varying the distance traveled (change of derivative signal).
[0099] Os exemplos das manobras apresentadas nas figuras 4A, 4B, 5A e 5B poderíam ser implementados utilizando o parâmetro definido pelo usuário para governar a etapa que se estende até o toque da roda no meio- fio. Neste caso durante a gravação o usuário escolhe este parâmetro (definido pelo usuário) para governar a etapa, e no processo de reprodução o usuário informa o sistema que a etapa chegou ao fim (apertando um botão por exemplo) quando perceber que a roda tocou o meio-fio. Este parâmetro provê mais liberdade para diferentes definições de término de etapa, como finalizar a etapa após alinhar um ponto do veículo com uma referência externa, sentir uma lombada, etc.The examples of maneuvers shown in figures 4A, 4B, 5A and 5B could be implemented using the user-defined parameter to govern the step that extends to the touch of the wheel at the curb. In this case during recording the user chooses this parameter (user defined) to govern the stage, and in the playback process the user informs the system that the stage has come to an end (by pressing a button for example) when he realizes that the wheel has touched the stage. curb. This parameter provides more freedom for different stage end settings, such as ending the stage after aligning a vehicle point with an external reference, feeling a bump, etc.
[0100] Uma outra aplicação o parâmetro definido pelo usuário seria o usuário informar ao sistema, durante a execução da manobra, quando alguma parte do veículo estiver próxima de uma colisão. Esta informação pode ser provida fazendo combinações de traseira/dianteira e esquerda/centro/direita (exemplo quina esquerda da traseira). Baseado nestas informações o sistema pode corrigir as instruções que serão apresentadas.[0100] Another application the user-defined parameter would be to inform the system during the maneuver when any part of the vehicle is near a collision. This information can be provided by making rear / front and left / center / right combinations (example left rear corner). Based on this information the system can correct the instructions that will be presented.
[0101] Lembrando que o método permite que o conjunto de parâmetros governantes seja composto por mais de um parâmetro. Desta forma, nos exemplos anteriores utilizando o parâmetro Mudança direção ou definido pelo usuário, havería a possibilidade se selecionar adicionalmente o parâmetro distância percorrida que definiría adicionalmente uma distância máxima que poderia ser percorrida na etapa.[0101] Remembering that the method allows the set of governing parameters to be composed of more than one parameter. Thus, in the previous examples using the Change Direction or user-defined parameter, it would be possible to additionally select the distance traveled parameter that would further define a maximum distance that could be traveled in the step.
[0102] Uma outra característica importante do exemplo de implementação do método de gravação de manobras apresentados na figura 10A é a capacidade de gravar manobras mesmo sem a presença de leitores de posição de comandos, devido ao fato dos comandos de cada etapa serem informados pelo usuário através de uma interface homem-máquina. Este tipo de implementação vai ao encontro do objetivo de prover uma solução de baixo custo de aquisição e instalação.[0102] Another important feature of the example of maneuver recording method implementation shown in Figure 10A is the ability to record maneuvers even without command position readers, because the commands of each step are entered by the user. through a human machine interface. This type of implementation meets the goal of providing a low cost acquisition and installation solution.
[0103] Mais adiante neste relatório, será apresentada uma forma de implementação de um dispositivo para executar os métodos expostos, que viabiliza o monitoramento da posição de volante sem abrir mão do baixo custo. Nessas situações (em que o dispositivo é provido de meios para mediar a posição do volante), o método de gravação pode gravar as posições de volante lidas direto dos referidos meios para medir posição do volante.[0103] Later in this report, a way of implementing a device to perform the above methods will be presented, which makes it possible to monitor the steering wheel position without giving up the low cost. In such situations (wherein the device is provided with means for measuring the position of the steering wheel), the recording method may record the directly readable steering wheel positions of said means for measuring the position of the steering wheel.
[0104] Quando a base de dados da manobra e os sensores disponíveis contiverem informações relativas a ângulo de proa, é possível implementar uma forma alternativa do método de modo a prover as instruções de uma forma continua ao longo da manobra. Neste caso, o sistema apresenta a razão entre deslocamento angular e deslocamento linear durante a manobra tanto para a base de dados (como apresentado na tabela 8), como para a leituras dos sensores. O motorista de posse dessas informações, ajusta a posição do volante de modo a reproduzia as razões (proa/distancia) gravadas na base de dados da manobra. Essa estratégia é particularmente interessante em situações pedem que a manobra seja gravada com comandos contínuos.When the maneuver database and available sensors contain bow angle information, an alternative form of the method can be implemented to provide instructions continuously throughout the maneuver. In this case, the system displays the ratio of angular displacement to linear displacement during maneuver for both the database (as shown in table 8) and the sensor readings. The driver in possession of this information adjusts the position of the steering wheel to reproduce the ratios (bow / distance) recorded in the maneuver database. This strategy is particularly interesting in situations that require the maneuver to be recorded with continuous commands.
Tabela 8: Base de dados genérica para baliza a esquerda.Table 8: Generic database for left goal.
[0105] O fluxograma da figura 10A ilustra o método de gravação para sistemas providos de sensores de distância percorrida e ângulo de proa. Um fluxograma similar seria aplicado a sistemas dotados apenas de sensores de distância percorrida, onde as modificações seriam basicamente eliminar as etapas 42 e 43 que dizem respeito a leitura e gravação dos valores do ângulo de proa.The flowchart of Figure 10A illustrates the recording method for systems provided with distance traveled and bow angle sensors. A similar flowchart would be applied to systems with distance-only sensors, where the modifications would basically eliminate steps 42 and 43 concerning reading and writing of bow angle values.
[0106] A figura 10B apresenta um fluxograma onde o conjunto de parâmetros governantes da etapa se limita a apenas um parâmetro que é definido em função da posição de volante estabelecida para a etapa, onde o parâmetro que governa a etapa é definido como distância percorrida para posições de volante perto do neutro e ângulo de proa para posições de volante longe do neutro.[0106] Figure 10B shows a flowchart where the set of step governing parameters is limited to only one parameter that is defined as a function of the steering wheel position established for the step, where the parameter governing the step is defined as the distance traveled for steering wheel positions near neutral and bow angle for steering wheel positions away from neutral.
[0107] Os fluxogramas das figuras 10A e 10B podem ganhar um passo adicional, imediatamente após o início do processo, que consiste em ler e gravar da interface homem-máquina informações sobre a posição inicial que deve ser usada para realizar a manobra. Estas informações podem consistir em um texto como: alinhe o veículo perpendicular a vaga com o retrovisor a 20 cm da coluna esquerda da vaga.[0107] The flow charts of figures 10A and 10B can take an additional step immediately after the start of the process, which consists of reading and writing from the human machine interface information about the starting position that should be used to perform the maneuver. This information may consist of text such as: align the vehicle perpendicular to the space with the rear view mirror 20 cm from the left column of the space.
[0108] Em todos os exemplos de manobras apresentados anteriormente, as manobras foram quebradas em poucas etapas (máximo 5 etapas). No entanto, o método pode ser aplicado para diferentes níveis de discretização que o usuário achar mais conveniente para a situação em questão.[0108] In all the examples of maneuvers presented earlier, the maneuvers were broken in a few steps (maximum 5 steps). However, the method can be applied to different levels of discretization that the user finds most convenient for the situation in question.
[0109] A figura 11 apresenta um fluxograma que ilustra uma versão método utilizado para reproduzir dados de manobras que foram gerados anteriormente pelos métodos propostos neste relatório. Neste método o sistema apresenta as ações necessárias para levar o veículo de uma posição inicial (PI) até a posição final desejada (PF). A trajetória completa é apresentada em etapas, onde o motorista é informado sobre os comandos que devem ser aplicados (posição do volante e direção a ser seguida). O método realiza esta função seguindo os seguintes passos: a) Lê da memória os dados relativos a execução da manobra (46); b) Informa ao motorista os comandos que devem ser aplicados durante a etapa e monitora o valor de cada parâmetro selecionado para governar a etapa (47). Dependendo dos parâmetros que foram selecionados para governar a etapa o valor de cada parâmetro governante é obtido da seguinte forma: - Ângulo de proa: Leitura do sensor de ângulo de proa; - Distância percorrida: Leitura do sensor de distância percorrida; - Mudança de direção: assume valor 0 quando o veículo está parado ou se movendo na direção indicada para execução da etapa; e assume valor 1 quando o veículo se move na direção contrária a indicada para execução da etapa; - Definido pelo usuário: assume valor 0 enquanto o usuário não informar sobre o final da etapa através de uma interface homem-máquina (botão por exemplo); e assume valor 1 quando o usuário introduzir a informação; c) Monitora o conjunto de parâmetros governantes da etapa, e caso este conjunto inclua a distância percorrida ou ângulo de proa e o valor de qualquer um destes parâmetros selecionados estiver próximo do seu valor limite da etapa (lido da memória no passo 46), o sistema emite um alerta avisando que a etapa está se aproximando do fim; d) Monitora o conjunto de parâmetros governantes da etapa (48), e quando o valor de qualquer um dos parâmetros governantes atinge seu valor limite da etapa (lido da memória no passo 46), o sistema emite um alerta avisando que a etapa chegou ao fim (49);Figure 11 presents a flowchart illustrating a method version used to reproduce maneuvering data that was previously generated by the methods proposed in this report. In this method the system presents the necessary actions to move the vehicle from a starting position (PI) to the desired ending position (PF). The complete trajectory is presented in stages, where the driver is informed about the commands that must be applied (steering wheel position and direction to be followed). The method performs this function by following these steps: a) Reads from memory the data relating to the execution of the maneuver (46); b) Informs the driver of the commands to be applied during the step and monitors the value of each parameter selected to govern the step (47). Depending on the parameters that were selected to govern the stage, the value of each governing parameter is obtained as follows: - Bow angle: Bow angle sensor reading; - Distance traveled: Reading of the distance traveled sensor; - Change of direction: Assumes value 0 when the vehicle is stationary or moving in the direction indicated to perform the step; and assumes value 1 when the vehicle moves in the opposite direction to that indicated for the execution of the step; - User defined: assumes value 0 until the user has informed about the end of the step through a human machine interface (button for example); and assumes value 1 when the user enters the information; c) Monitors the set of step governing parameters, and if this set includes the distance traveled or bow angle and the value of any of these selected parameters is close to their step limit value (read from memory in step 46), the system alerts you that the stage is nearing its end; d) Monitors the set of governing parameters from step (48), and when the value of any of the governing parameters reaches their limit value of the stage (read from memory in step 46), the system alerts you that the stage has reached end (49);
[0110] O valor limite de um parâmetro governante da etapa depende do parâmetro escolhido, sendo o valor do parâmetro definido da seguinte forma: a) Ângulo de proa: O valor limite da etapa é definido como a diferença entre as leituras realizadas (e gravadas) no início (42) e final (43) da etapa no processo de gravação; b) Distância percorrida: O valor limite da etapa é definido como a diferença entre as leituras realizadas (e gravadas) no início (40) e final (41) da etapa no processo de gravação; c) Mudança de direção: O valor limite da etapa é definido como 1. O parâmetro assume este valor quando o sistema identifica que a direção de movimento do veículo mudou; d) Definido pelo usuário: O valor limite da etapa é definido como 1. O parâmetro assume este valor quando o sistema identifica o usuário informou o término da etapa através de uma interface homem-máquina (apertando um botão por exemplo).[0110] The limit value of a step ruler parameter depends on the chosen parameter, and the parameter value is defined as follows: a) Bow angle: The step limit value is defined as the difference between the readings taken (and recorded). ) at the beginning (42) and end (43) of the step in the recording process; b) Distance traveled: The step limit value is defined as the difference between the readings taken (and recorded) at the beginning (40) and end (41) of the step in the recording process; c) Direction change: The step limit value is set to 1. The parameter assumes this value when the system identifies that the vehicle's direction of movement has changed; d) User defined: The step limit value is set to 1. The parameter assumes this value when the system identifies the user informed of the step completion via a human machine interface (by pressing a button for example).
[0111] O fluxograma da figura 11 pode ganhar um passo adicional, imediatamente após o início do processo, que consiste em prover informações ao usuário sobre a posição inicial que deve ser usada para realizar a manobra. Está informação será apresentada caso ela tenha sido gravada durante o processo de gravação.[0111] The flowchart of Fig. 11 can take an additional step immediately after the start of the process, which is to provide the user with information about the starting position to be used to perform the maneuver. This information will be displayed if it was recorded during the recording process.
[0112] APARELHO PARA IMPLEMENTAR OS MÉTODOS DE GRAVAÇÃO E REPRODUÇÃO DE MANOBRAS[0112] APPARATUS FOR IMPLEMENTATION OF MANEUVER RECORDING AND REPRODUCTION METHODS
[0113] A figura 12A mostra um diagrama em blocos ilustrando os componentes básicos necessários para implementar o dispositivo desenvolvido na presente invenção. De uma forma geral, os elementos essenciais para construção do dispositivo compreendem uma unidade de processamento (11), conectada a uma unidade de armazenamento (10), a meios para medir a distância percorrida (2) e uma interface homem-máquina (50) que permite que o usuário interaja com o dispositivo.Figure 12A shows a block diagram illustrating the basic components required to implement the device developed in the present invention. In general, the essential elements for the construction of the device comprise a processing unit (11) connected to a storage unit (10), means for measuring the distance traveled (2) and a human machine interface (50). which allows the user to interact with the device.
[0114] A figura 12B apresenta uma descrição mais detalhada de uma possível construção do dispositivo apresentado na presente invenção. O esquema consiste em uma unidade de processamento (11), conectada a uma unidade de armazenamento (10), um sensor de ângulo de proa (1), um conjunto de sensores para estimar a distância percorrida (2) e elementos que constroem uma interface homem-máquina que permite uma operação adequada do dispositivo.Figure 12B gives a more detailed description of a possible construction of the device presented in the present invention. The scheme consists of a processing unit (11), connected to a storage unit (10), a bow angle sensor (1), a set of sensors to estimate the distance traveled (2), and interface elements. human machine that allows proper operation of the device.
[0115] Os elementos da interface consistem basicamente em: a) Botão modo reprodução (3), que ajusta o dispositivo para funcionar no modo reprodução; b) Botão modo gravação (7), que ajusta o dispositivo para funcionar no modo gravação; c) Botão início/fim (4), que é utilizado para iniciar a reprodução da manobra no modo reprodução; e é utilizado para determinar o início e o fim do processo de gravação no modo gravação; d) Botão fim da etapa (9), que é utilizado no modo gravação para o usuário informar ao sistema que a etapa chegou ao fim; e) Seletor de parâmetros governantes para a etapa (8), que é utilizado no modo gravação para o usuário informar ao sistema quais os parâmetros que governam a etapa; O elemento deve ser projetado de modo a permitir que o usuário possa escolher combinações das seguintes opções: - Ângulo de proa: No modo reprodução, a etapa terminará quando variação do ângulo de proa; - Distância percorrida: No modo reprodução, a etapa terminará baseado na variação da distância percorrida; - Mudança de direção: No modo reprodução, a etapa terminará quando o sistema identificar que a direção de movimento do veículo mudou; - Definido pelo usuário: No modo reprodução, a etapa terminará quando o usuário informar o término da etapa. f) Seletor de direção do veículo (34), que é utilizado no modo gravação para o usuário informar ao sistema a direção que será seguida pelo veículo durante a etapa. O elemento pode ser uma chave de duas posições, para informar movimento para frente ou para trás; g) Seletor de posição do volante (35), que é utilizado no modo gravação para o usuário informar ao sistema a posição do volante que será seguida durante a etapa. O elemento dever ser uma chave de pelo menos três posições, para informar volante todo para direita, centralizado ou todo para esquerda.[0115] Interface elements basically consist of: a) Playback mode button (3), which adjusts the device to operate in playback mode; b) Record mode button (7), which adjusts the device to operate in record mode; c) Start / end button (4), which is used to start playback of the maneuver in playback mode; and is used to determine the beginning and end of the recording process in recording mode; d) Step end button (9), which is used in the recording mode to inform the system that the step has come to an end; e) Ruling parameter selector for step (8), which is used in recording mode to inform the system which parameters govern the step; The element must be designed to allow the user to choose combinations of the following options: - Bow Angle: In playback mode, the step will end when bow angle variation; - Distance traveled: In playback mode, the stage will end based on the variation of the distance traveled; - Direction change: In playback mode, the step will end when the system identifies that the vehicle's direction of movement has changed; - User Defined: In playback mode, the step will end when the user enters the end of the step. f) Vehicle direction selector (34), which is used in recording mode to inform the system of the direction that the vehicle will follow during the step. The element may be a two position key to inform forward or backward movement; g) Steering wheel position selector (35), which is used in recording mode for the user to inform the system of the steering wheel position that will be followed during the step. The element shall be a key of at least three positions to inform all right, centered or all left steering wheel.
[0116] O transdutor de áudio (6) e o dispositivo de visualização (5) são utilizadas para prover ao usuário as instruções calculadas pela unidade de processamento.[0116] The audio transducer (6) and display device (5) are used to provide the user with instructions calculated by the processing unit.
[0117] A figura 12C apresenta um esquema onde o dispositivo é implantado utilizando acelerômetros disposto na roda do veículo. O dispositivo consiste em: - Uma unidade de interface (52) composta por uma unidade de processamento (11) conectada a uma unidade de armazenamento (10), uma interface homem-máquina (50) e um transceptor sem fio (51). - Uma unidade de medição dinâmica (57) composta por uma unidade de processamento (55) conectada a um transceptor sem fio (54) e a um conjunto de acelerômetros dispostos em uma roda do veículo (56).Figure 12C shows a scheme where the device is deployed using accelerometers arranged on the vehicle wheel. The device consists of: - An interface unit (52) composed of a processing unit (11) connected to a storage unit (10), a human machine interface (50) and a wireless transceiver (51). - A dynamic measuring unit (57) comprising a processing unit (55) connected to a wireless transceiver (54) and a set of accelerometers arranged on a vehicle wheel (56).
[0118] A entidade unidade de processamento (11), utilizada tanto neste relatório quanto nas reivindicações anexadas, consiste na combinação de elementos (processadores ou controladores, memórias, barramentos...) necessários para realizar os cálculos e tratamento de dados demandados pelo sistema. Na especificação da unidade de interface (52), definida anteriormente, a unidade de armazenamento (10) foi explicitada meramente para ilustrar que a unidade (52) que contém a unidade de armazenamento (10) o é o local mais adequado para armazenar uma base de dados contendo informações de várias manobras (podendo conter vários tipos de manobras, para vários tipos de veículos, etc.).[0118] The processing unit entity (11) used in both this report and the appended claims consists of the combination of elements (processors or controllers, memories, buses ...) required to perform the calculations and data processing required by the system. . In the interface unit (52) specification, defined above, the storage unit (10) has been set forth merely to illustrate that the unit (52) containing the storage unit (10) is the most suitable place to store a base. of data containing information of various maneuvers (may contain various types of maneuvers, for various types of vehicles, etc.).
[0119] Podemos perceber que o papel da unidade de interface (52) pode ser realizado por um dispositivo móvel. Podemos também cogitar um uso onde a unidade de interface é dotada de uma interface homem-máquina simplificada, mas o suficiente para operar o método de reprodução de manobras, e quando o usuário desejar executar o método de gravação de manobras ele usa um dispositivo móvel realizando o papel de unidade de interface.We can see that the role of interface unit 52 can be performed by a mobile device. We can also consider a use where the interface unit has a simplified man-machine interface, but enough to operate the maneuver playback method, and when the user wishes to perform the maneuver recording method he uses a mobile device performing the role of interface unit.
[0120] O uso de acelerômetros na roda para medir deslocamentos de veículos é apresentado com diferentes propósitos nas patentes US 6237403 B1, US 6466887 B1, US 8352210 B2.[0120] The use of wheel accelerometers to measure vehicle displacements is presented for different purposes in US Patent Nos. 6237403 B1, US 6466887 B1, US 8352210 B2.
[0121] Existem várias formas de calcular a distância percorrida utilizando leituras de acelerômetros dispostos na roda. De uma forma genérica o conjunto de acelerômetros pode ser disposto em qualquer eixo que tenha movimento proporcional ao movimento das rodas, desde que o referido eixo seja razoavelmente perpendicular ao eixo da gravidade.[0121] There are several ways to calculate the distance traveled using accelerometer readings arranged on the wheel. Generally the set of accelerometers may be arranged on any axis that has motion proportional to the movement of the wheels, provided that said axis is reasonably perpendicular to the axis of gravity.
[0122] No entanto, uma das implementações mais simples consiste em dispor no centro da roda um par de acelerômetros com eixos ortogonais. Desta forma, o efeito da aceleração centrifuga é minimizado e o ângulo da roda pode ser calculado utilizando funções trigonométricas é as medidas dos acelerômetros.[0122] However, one of the simplest implementations is to have a pair of orthogonal axis accelerometers in the center of the wheel. In this way the effect of centrifugal acceleration is minimized and the wheel angle can be calculated using trigonometric functions and accelerometer measurements.
[0123] Caso os acelerômetros sejam instalados longe do centro da roda, os métodos para calcular o deslocamento ficam um pouco mais elaborados. Neste caso, é interessante ter um giroscópio em conjunto com os acelerômetros para estimar a aceleração centrifuga. O esquema é mostrado na figura 12D.[0123] If accelerometers are installed far from the center of the wheel, the methods for calculating the displacement are a little more elaborate. In this case, it is interesting to have a gyroscope together with the accelerometers to estimate centrifugal acceleration. The scheme is shown in figure 12D.
[0124] A figura 12E mostra que a unidade de interface (52) pode ser alimentada por mais de uma unidade de medição dinâmica (57). O ideal é ter pelo menos duas unidades de medição dinâmica (57) instaladas nas rodas traseiras, desta forma o dispositivo pode calcular tanto os deslocamentos lineares quanto angulares (distância percorrida e variação do ângulo de proa).[0124] Figure 12E shows that the interface unit (52) can be powered by more than one dynamic measuring unit (57). Ideally, at least two dynamic measuring units (57) should be installed on the rear wheels, so that the device can calculate both linear and angular displacements (distance traveled and bow angle variation).
[0125] A figura 12F mostra as diversas posições (P1, P2, P3 e P4) que a unidade de medição dinâmica (57) pode ser instalada. As posições P2 e P3 são interessantes para o objetivo de dificultar o acesso ao dispositivo (na tentativa de evitar possíveis roubos) [0126] A posição P1, além de minimizar os efeitos ada aceleração centrifuga, facilita o uso de uma estratégia de fácil instalação e remoção como a apresentada na figura 12G. Neste esquema uma base (58), projetada de modo a encaixar facilmente na unidade de medição dinâmica (57), é fixada na roda do veículo. O usuário instala e desinstala a unidade de medição (57) na medida de sua necessidade. Essa estratégia é interessante para evitar roubas e para compartilhar o dispositivo entre diferentes veículos.[0125] Figure 12F shows the various positions (P1, P2, P3 and P4) that the dynamic measuring unit (57) can be installed. Positions P2 and P3 are interesting for the purpose of hindering access to the device (in an attempt to prevent possible theft). [0126] Position P1, in addition to minimizing the effects of centrifugal acceleration, facilitates the use of an easy-to-install strategy. removal as shown in figure 12G. In this scheme a base (58), designed to easily fit into the dynamic measuring unit (57), is fixed to the vehicle wheel. The user installs and uninstalls the unit of measurement (57) as needed. This strategy is interesting to prevent theft and to share the device between different vehicles.
[0127] Voltando na figura 12F, a posição P4 (em cima da roda e dentro do pneu) é muito interessante do ponto de vista da segurança e ainda pode prover leituras da pressão nos pneus. Neste caso, a unidade de medição dinâmica (57) recebe sensores de pressão (60) conforme mostrado na figura 12H. É importante lembrar que a tecnologia atual de bluetooth low energy permite que dispositivos de baixo consumo se mantenham ativos e acessíveis para comunicação por meses ou anos sem trocar a bateria. O uso de harvesting sensors baseados em energia de vibração também seria interessante para essa situação.Turning to Figure 12F, position P4 (above the wheel and inside the tire) is very interesting from a safety point of view and can still provide tire pressure readings. In this case, the dynamic measuring unit (57) receives pressure sensors (60) as shown in figure 12H. It is important to remember that current low energy bluetooth technology allows low power devices to stay active and accessible for communication for months or years without replacing the battery. The use of vibration energy-based harvesting sensors would also be interesting for this situation.
[0128] O uso da interface de diagnóstico embarcada do veículo onboard diagnostic interface - OBD, consiste em uma forma alternativa de obter a distância percorrida pelo veículo através de um dispositivo de baixo custo. A interface pode ser utilizada para se obter parâmetros do veículo como velocidade do veículo entre outros.[0128] The use of the onboard diagnostic interface (OBD) onboard vehicle diagnostic interface is an alternative way to obtain the distance traveled by the vehicle through a low cost device. The interface can be used to obtain vehicle parameters such as vehicle speed among others.
[0129] A informação de velocidade da saída da interface OBD tem uma baixa resolução, onde o menor valor obtido consiste em 1km/h (ou 27 cm/s). Como o erro de discretização possui média zero, a integração dos valores da leitura da velocidade produz estimativas razoavelmente precisas da distância percorrida. A precisão da estimativa só fica comprometida em uma situação hipotética onde o veículo permanece em um razoável período de tempo com a velocidade constante em um valor que o erro de discretização é alto (ex.: 0.49 km/h, saída da interface OBD = 0 km/h). Para cobrir essa preocupação a informação de velocidade da interface OBD pode ser aprimorada quando utilizada em conjunto com acelerômetros.[0129] OBD interface output speed information has a low resolution, where the smallest value obtained is 1km / h (or 27 cm / s). Since the discretization error has zero mean, the integration of speed reading values produces reasonably accurate estimates of the distance traveled. The accuracy of the estimate is only compromised in a hypothetical situation where the vehicle remains for a reasonable period of time with constant speed at a value where the discretization error is high (eg 0.49 km / h, OBD interface output = 0). km / h). To address this concern OBD interface speed information can be enhanced when used in conjunction with accelerometers.
[0130] Uma estratégia simples para fazer essa fusão de dados seria fazer as leituras de velocidade a uma frequência relativamente alta (idealmente maior que 10 amostras por segundo) e considerar a informação como verdadeira enquanto a velocidade não se repetir consecutivamente por um dado número de amostras. Enquanto isso um filtro de Kalman, utilizado para estimar a distância percorrida utilizando o acelerômetro, tem seus ganhos calibrados utilizando a distância percorrida calculada utilizando as saídas da interface OBD; quando a velocidade lida na interface OBD se repetir numa sequência maior que a tolerada a estimativa do filtro de Kalman passa a ser assumida como a velocidade do veículo.[0130] A simple strategy for doing this data fusion would be to take velocity readings at a relatively high frequency (ideally greater than 10 samples per second) and consider the information to be true until the velocity is repeated consecutively for a given number of times. samples. Meanwhile a Kalman filter, used to estimate the distance traveled using the accelerometer, has its gains calibrated using the distance traveled calculated using the OBD interface outputs; When the speed read from the OBD interface is repeated in a sequence larger than the tolerated Kalman filter estimate is assumed to be the vehicle speed.
[0131] Desta forma, uma unidade de medição estática (17) pode ser construída por uma unidade de processamento (58) conectada a um leitor de porta OBD (15), sensores de aceleração (14), um transceptor sem fio (16).Thus, a static measuring unit (17) can be constructed by a processing unit (58) connected to an OBD port reader (15), acceleration sensors (14), a wireless transceiver (16) .
[0132] Uma construção mais interessante para aplicação em questão consiste em adicionar meios para medir de ângulo de proa (1) a unidade de medição estática, onde os referidos meios para medir ângulo de proa devem compreender giroscópios ou magnetômetros combinados de modo a prover estimativas satisfatórias para o ângulo de proa. De posse desses sensores, a referida unidade de medição provê informações de deslocamentos tanto lineares e angulares para serem utilizadas pelos métodos de reprodução e gravação de manobras. O dispositivo é apresentado na figura 121.A more interesting construction for the application in question is to add bow angle measuring means (1) to the static measuring unit, wherein said bow angle measuring means must comprise combined gyros or magnetometers to provide estimates satisfactory for the bow angle. Possessed by these sensors, said measuring unit provides both linear and angular displacement information for use by maneuvering and recording methods. The device is shown in Fig. 121.
[0133] O Dispositivo também pode ser construído através de uma unidade de interface (52) conectada a uma pluralidade de unidades de medição (tanto estáticas quanto dinâmicas) como mostrado na figura 12J, algumas combinações possíveis são: - Duas unidades de medição dinâmica instaladas em rodas distintas do veículo: com essa construção é possível extrair informação de distância percorrida e proa. - Uma unidade de medição dinâmica na roda e uma unidade de medição estática: com essa construção é possível extrair informação de distância percorrida e proa, mesmo que a unidade de medição estática não compreenda meios para medir ângulo de proa. Caso a unidade de medição estática já compreende meios para medir ângulo de proa, a informação da unidade de medida dinâmica instalada na roda servirá para melhorar o cálculo do ângulo de proa. - Uma unidade de medição dinâmica no volante e uma unidade de medição estática: com essa construção é possível extrair informação de distância percorrida e posição do volante.The Device can also be constructed by an interface unit (52) connected to a plurality of measurement units (both static and dynamic) as shown in figure 12J, some possible combinations are: - Two dynamic measurement units installed on different wheels of the vehicle: with this construction it is possible to extract information of distance traveled and bow. - A dynamic wheel measuring unit and a static measuring unit: With this construction it is possible to extract distance and bow distance information, even if the static measuring unit does not include means for measuring bow angle. If the static measuring unit already comprises means for measuring bow angle, the information of the dynamic measuring unit installed on the wheel will serve to improve the calculation of the bow angle. - A steering wheel dynamic measuring unit and a static measuring unit: with this construction it is possible to extract information on distance traveled and steering wheel position.
[0134] Lembrando que o número de unidades de medição estáticas possíveis de ser usada, está limitado pelo número de interfaces OBD disponíveis no veículo (geralmente uma).[0134] Recalling that the number of static measuring units that can be used is limited by the number of OBD interfaces available on the vehicle (usually one).
[0135] A figura 13A apresenta uma construção da unidade de interface (52) onde a mesma recebe um par de acelerômetros (59) conectados na unidade de processamento (11). Este esquema é interessante porque a unidade de processamento pode ser instalada no volante de direção do veículo (conforme ilustrado na figura 13B), provendo adicionalmente a posição de volante para ser utilizadas nos métodos de gravação e reprodução. A figura 13C mostra uma interface onde as instruções de direção a ser seguida pelo veículo são realizadas através do indicador de direção (DV) que pode assumir dois valores (para frente ou para trás), e as instruções de posição de volante de direção são realizadas de forma continua através das indicações da posição de volante meta (PVM) e posição de volante atual (PVA). Na figura 13D a indicação de posição de volante é realizada através do indicador de posição de volante (PV) que pode assumir três posições (totalmente para esquerda, centralizada e totalmente para direita) [0136] Neste ponto é importante ressaltar os efeitos obtidos pelo uso simultaneamente dos métodos e dispositivos propostos no presente invento. Primeiro é interessante voltar ao panorama do estado da técnica apresentado na tabela 1.Figure 13A shows a construction of the interface unit (52) where it receives a pair of accelerometers (59) connected to the processing unit (11). This scheme is interesting because the processing unit can be installed on the steering wheel of the vehicle (as shown in figure 13B), further providing the steering wheel position for use in recording and playback methods. Figure 13C shows an interface where the driving instructions to be followed by the vehicle are performed through the direction indicator (DV) which can take two values (forward or backward), and the steering wheel position instructions are performed. continuously by indicating the target steering wheel position (PVM) and current steering wheel position (PVA). In figure 13D the steering wheel position indication is made through the steering wheel position indicator (PV) which can assume three positions (fully left, centered and fully right) [0136] At this point it is important to highlight the effects obtained by using simultaneously of the methods and devices proposed in the present invention. First, it is interesting to return to the state of the art overview presented in table 1.
Tabela 1: Características das soluções apresentadas no estado da técnica Pode-se observar que a mera aplicação dos acelerômetros na roda para medir deslocamentos não alteraria em nada o panorama do estado da técnica. A patente US6701226 B2, implementada utilizando acelerômetros em duas rodas do veículo, continuaria com baixo custo e com a mesma baixa performance no quesito de resolver os problemas do cotidiano. As demais patentes quando implementadas utilizando sensores nas rodas, continuariam com uma melhor cobertura dos problemas do cotidiano e também continuariam apresentando alto custo, visto que todas elas fazem uso de elementos como sensores de obstáculo, câmeras, atuadores nos sistemas, sensores de posição de marcha, etc.Table 1: Characteristics of state-of-the-art solutions It can be seen that merely applying accelerometers to the wheel to measure displacements would not alter the state of the art in any way. The US6701226 B2 patent, implemented using two-wheel accelerometers of the vehicle, would continue to be low cost and with the same low performance to solve everyday problems. Other patents, when implemented using wheel sensors, would continue to better cover everyday problems and would also continue to be costly, as they all make use of elements such as obstacle sensors, cameras, system actuators, position sensors. , etc.
FUNCIONAMENTO DO DISPOSTIVODEVICE OPERATION
[0137] As figuras 14A a 14C ilustram telas de operação no modo gravação de uma implementação do presente invento em um dispositivo móvel. Por simplificação, o sistema implementado neste exemplo considera apenas a distância percorrida ou ângulo de proa como possíveis parâmetros para governar as etapas.Figures 14A-14C illustrate recording mode operation screens of an implementation of the present invention on a mobile device. For simplicity, the system implemented in this example considers only the distance traveled or bow angle as possible parameters for governing the steps.
[0138] A figura 14A apresenta a tela que é mostrada no início da manobra, o texto explicativo (18) mostra uma mensagem como PARE O CARRO NA POSIÇÃO INICIAL DA MANOBRA E PRESSIONE O BOTÃO GRAVAR MANOBRA, nesta etapa o motorista posiciona o veículo em uma posição definida, de preferência a ser uma posição fácil de ser realizada (ex.: alinhar o retrovisor a 20cm de uma dada coluna), aperta o botão gravar manobra (19), e inicia a realização da manobra.[0138] Figure 14A shows the screen that is shown at the beginning of the maneuver, the explanatory text (18) shows a message such as STOP THE CAR IN THE STARTING MANEUVER POSITION AND PRESS THE RECORD MANEBUTTON, at this stage the driver positions the vehicle in a defined position, preferably being an easy position to perform (eg, aligning the rear view mirror within 20 cm of a given column), presses the record maneuver button (19), and starts the maneuver.
[0139] A próxima tela é mostrada na figura 14B onde o texto explicativo (18) mostra uma mensagem como DEFINA A POSIÇÃO DO VOLANTE E A DIRECAO QUE O VEÍCULO IRÁ SEGUIR DURANTE A ETAPA E PRESSIONE O BOTÃO INICIAR ETAPA, nesta etapa o motorista seleciona a posição de volante que será utilizada na etapa através do seletor de posições de volante (20), seleciona a direção que o veículo irá se movimentar durante a etapa através do seletor de direção do veículo (21), pressiona o botão iniciar etapa (22) e inicia a realização da etapa conforme especificado. Após pressionar o botão iniciar etapa (22) é apresentada a tela da figura 14C onde o texto explicativo (18) mostra uma mensagem como MOVA O VEÍCULO ATÉ O FIM DA ETAPA E SELECIONE O PARÂMETRO QUE GOVERNA A ETAPA, ao conduzir o veículo até a posição final da etapa o motorista é informado sobre a variação da distância e do ângulo de proa realizada desde o início da etapa através dos rótulos dos botões distância (23) e proa (24). Quando chegar ao final da etapa o motorista informa qual o parâmetro que governa a etapa pressionando o botão distância (23) ou proa (24); pressiona o botão FIM DA ETAPA (26) se for uma etapa intermediaria ou pressiona o botão fim da manobra (25) se for a etapa final. Todos os parâmetros relativos a execução da manobra (comandos informados pelo motorista, parâmetros de posicionamento, parâmetro que governa a etapa) são armazenados a cada etapa.[0139] The next screen is shown in figure 14B where the callout (18) shows a message such as DEFINES THE POSITION OF THE WHEEL AND THE DIRECTION THAT THE VEHICLE WILL TAKE DURING THE STEP AND PRESS THE START BUTTON, at this stage the driver selects the steering wheel position that will be used in the step through the steering wheel position selector (20), selects the direction the vehicle will move during the step through the vehicle direction selector (21), presses the start step button (22). ) and start performing the step as specified. After pressing the start step button (22) the screen shown in figure 14C is displayed where the explanatory text (18) shows a message such as MOVE THE VEHICLE TO THE END OF STEP AND SELECT THE PARAMETER GOVERNING THE STEP when driving the vehicle to End stage position The driver is informed of the distance and bow angle variation from the beginning of the stage through the distance (23) and bow (24) button labels. When he reaches the end of the stage, the driver informs which parameter governs the stage by pressing the distance (23) or bow (24) button; press the END STEP button (26) if it is an intermediate step or press the end of maneuver button (25) if it is the final step. All parameters related to the execution of the maneuver (commands given by the driver, positioning parameters, parameter governing the step) are stored at each step.
[0140] As figuras 15A e 15B ilustram telas de operação no modo reprodução de uma implementação do presente invento em um dispositivo móvel. A figura 15A é mostrada no início da manobra, o texto explicativo (18) mostra uma mensagem como PARE O CARRO NA POSIÇÃO INICIAL DA MANOBRA E PRESSIONE O BOTÃO REPRODUZIR MANOBRA, nesta etapa o motorista posiciona o veículo na posição pré-definida e aperta o botão reproduzir manobra (27), e inicia a realização da manobra. Esta tela da figura 15A também pode apresentar informações sobre a posição inicial que deve ser adotada (caso esta informação tenha sido gravada no processo de gravação).Figures 15A and 15B illustrate playback mode operation screens of an implementation of the present invention on a mobile device. Figure 15A is shown at the beginning of the maneuver, the explanatory text (18) shows a message such as STOP THE CAR IN THE STARTING MANEUVER POSITION AND PRESS THE PLAYBUTTON, at this stage the driver positions the vehicle to the preset position and presses the play maneuver button (27), and starts the maneuver. This screen of figure 15A can also present information about the starting position to be adopted (if this information was recorded in the recording process).
[0141] A próxima tela é mostrada na figura 15B onde o texto explicativo (18) mostra uma mensagem como POSICIONE O VOLANTE NA POSIÇÃO INDICADA E MOVA O VEICULO NA DIREÇÃO INDICADA ATÉ OUVIR O BIP E CONCLUIR 100 % DA ETAPA, nesta etapa o motorista posiciona o volante mostrada no indicador de posição do volante (29), e move o veículo de acordo com a direção mostrada no indicador de direção (28); durante o percurso o motorista é informado do percentual de conclusão da etapa através do indicador de percentual de conclusão da etapa (30) e também é informado sobre o percentual de conclusão da manobra através do indicador de percentual de conclusão da manobra (31). Ao se aproximar do fim da etapa um sinal sonoro é gerado de modo a avisar progressivamente que o fim da etapa se aproxima (por exemplo, aumentando a frequência dos bips em função da proximidade do fim), no final da etapa o motorista é avisado através de um alerta sonoro (distinguível do alerta de proximidade) e do indicador de percentual de conclusão da etapa que mostrará que a 100 % da etapa foi realizada. Caso a etapa anterior tenha sido uma etapa intermediaria, após alguns segundos o indicador de conclusão da etapa mostrara o valor de 0% (indicando que uma outra etapa foi iniciada) e os indicadores de posição do volante (29) e direção do veículo (28) mostrarão os comandos para a nova etapa. No final da última etapa da manobra, o motorista é avisado através de um alerta sonoro (distinguível do alerta de proximidade e do alerta de fim da etapa) e do indicador de percentual de conclusão da manobra (31) que mostrará o valor de 100%.[0141] The next screen is shown in figure 15B where the explanatory text (18) shows a message such as POSITION THE STEERING WHEEL IN THE INDICATED POSITION AND MOVE THE VEHICLE IN THE DIRECTION DIRECTED UNTIL HEARD THE BEEP AND COMPLETE 100% OF THE STEP, at this stage the driver positions the steering wheel shown on the steering wheel position indicator (29), and moves the vehicle according to the direction shown on the direction indicator (28); During the ride the driver is informed of the stage completion percentage through the stage completion percentage indicator (30) and is also informed of the maneuver completion percentage through the maneuver completion percentage indicator (31). When approaching the end of the stage a beep is generated to progressively warn that the end of the stage is approaching (for example, increasing the frequency of beeps as a function of proximity to the end), at the end of the stage the driver is warned an audible alert (distinguishable from the proximity alert) and the step completion percentage indicator that will show that 100% of the step has been performed. If the previous stage was an intermediate stage, after a few seconds the stage completion indicator will show a value of 0% (indicating that another stage has started) and the steering wheel position (29) and vehicle direction (28) indicators. ) will show the commands for the new step. At the end of the last step of the maneuver, the driver is warned by an audible alert (distinguishable from proximity alert and end of stage alert) and the maneuver completion percentage indicator (31) which will show the value of 100%. .
[0142] A figura 16 ilustra um exemplo de implementação utilizando dispositivo móvel onde no processo de reprodução o trajeto de referência é mostrado para o motorista. Para isso a interface recebe um painel indicador de trajetórias (38) que contém um indicador de trajetória de referência (32) e um indicador da posição atual do veículo (33). Neste caso o histórico de posições é gravado durante o processo de gravação. A apresentação o trajeto de referência permite ao motorista aplicar correções nos comandos caso o dispositivo mostre discrepâncias entre a posição do veículo (33) e o trajeto de referencia (32). Caso o sistema implementado tenha sensores para a posição do volante de direção, o esquema apresentado na figura 16 pode adicionalmente apresentar a posição do volante de referência e a posição de volante que o motorista está utilizando durante a manobra.Figure 16 illustrates an example of implementation using mobile device where in the playback process the reference path is shown to the driver. For this the interface receives a trajectory indicator panel (38) which contains a reference trajectory indicator (32) and an indicator of the current vehicle position (33). In this case the position history is recorded during the recording process. The presentation of the reference path allows the driver to apply corrections to the commands if the device shows discrepancies between the vehicle position (33) and the reference path (32). If the implemented system has sensors for the steering wheel position, the diagram shown in figure 16 may additionally show the position of the steering wheel and the steering wheel position that the driver is using during the maneuver.
[0143] As figuras 17A a 17H e 18A a 18G exemplificam a utilização do objeto da presente invenção, implementado através de um dispositivo móvel, auxiliando um motorista a realizar a manobra apresentada na figura 9.Figures 17A to 17H and 18A to 18G exemplify the use of the object of the present invention, implemented via a mobile device, assisting a driver to perform the maneuver shown in Figure 9.
[0144] As explicações serão iniciadas pelas figuras 17A a 17H que são relativas ao processo de gravação da manobra.[0144] The explanations will be initiated by figures 17A to 17H which are related to the maneuver recording process.
[0145] Antes de iniciar a gravação da manobra o motorista de deve aplicar dois passos importantes: a) Definir a posição inicial Preferencialmente uma posição fácil de ser estabelecida, pois geralmente os erros na posição inicial (PI) são transmitidos para a posição final (PF). b) Quebrar a manobra em sub-etapas No exemplo em questão a manobra a ser realizada a partir da posição inicial (PI) foi quebrada em duas etapas: uma em ré com a direção centralizada e outra em ré com a direção totalmente defletida para a esquerda.[0145] Before starting the maneuver recording the driver must perform two important steps: a) Set the starting position Preferably an easy position to be established, as errors in the starting position (PI) are usually transmitted to the ending position ( FEDERAL POLICE). b) Breaking the sub-step maneuver In the example in question the maneuver to be performed from the starting position (PI) was broken into two steps: one in reverse with the centered direction and one in reverse with the fully deflected direction for the left.
[0146] A figura 17B mostra que a posição inicial (PI) estabelecida consiste em alinhar o retrovisor com a parede do prédio a uma distância lateral (D5). Após pôr o veículo nesta posição o motorista pressiona o botão gravar manobra (19).Figure 17B shows that the established starting position (PI) is to align the rearview mirror with the building wall at a lateral distance (D5). After putting the vehicle in this position the driver presses the record maneuver button (19).
[0147] Antes de deslocar o veículo, como mostrado na figura 17C, o motorista seleciona os comandos que serão utilizados na etapa através do seletor de posições de volante (20), e seletor de direção do veículo (21). Após realizar seleção dos comandos o motorista pressiona o botão iniciar etapa (22) e começa a deslocar o veículo. Durante a realização da etapa, como mostrado na figura 17D, o motorista é informado da variação da distância percorrida e do ângulo de proa desde o início da etapa através dos rótulos dos botões distância (23) e proa (24). A figura 17E mostra a sequência de ações que o motorista executa ao finalizar a etapa: 1) pressiona o botão distância (23), mostrando que esse é o parâmetro que governa essa etapa; e 2) pressiona o botão fim da etapa (26).[0147] Before moving the vehicle, as shown in figure 17C, the driver selects the commands that will be used in the step through the steering wheel position selector (20) and vehicle direction selector (21). After selecting the commands, the driver presses the start step button (22) and starts to move the vehicle. During the performance of the stage, as shown in figure 17D, the driver is informed of the variation of the distance traveled and the bow angle from the beginning of the stage through the distance (23) and bow (24) button labels. Figure 17E shows the sequence of actions that the driver performs at the end of the stage: 1) presses the distance button (23), showing that this is the parameter that governs this stage; and 2) press the end of step button (26).
[0148] A figura 17F mostra a sequência de passos seguida para iniciar a gravação da segunda etapa, e a figura 17G mostra os parâmetros sendo apresentados nos dos rótulos dos botões distância (23) e proa (24) durante a execução da segunda etapa.Figure 17F shows the sequence of steps followed to start recording the second step, and Figure 17G shows the parameters being displayed on the distance (23) and bow (24) button labels during the execution of the second step.
[0149] A figura 17H mostra o motorista selecionando a variação de proa de 90 graus como o parâmetro que governa a última etapa, neste caso ele pressiona o botão fim da manobra (25).[0149] Figure 17H shows the driver selecting the 90 degree bow range as the parameter that governs the last stage, in which case he presses the end of maneuver button (25).
[0150] A tabela 9 apresenta um exemplo de como os dados gerados através do processo de gravação podem ser armazenados na memória do dispositivo. O exemplo em questão demandou uma tabela com apenas duas etapas, que foram identificadas através de inteiros sequenciais. No entanto, é importante lembrar que a tabela de dados gerada pode ter o número de etapas que forem necessárias para representação da manobra.[0150] Table 9 provides an example of how data generated through the recording process can be stored in device memory. The example in question required a table with only two steps, which were identified through sequential integers. However, it is important to remember that the generated data table can have as many steps as needed to represent the maneuver.
Tabela 9: Dados gravados na manobra apresentada nas figuras 17A a 17HTable 9: Data recorded in the maneuver presented in figures 17A to 17H
[0151] Existem várias estratégias para gravar os dados referentes a uma dada manobra, a tabela 10 apresenta uma forma alternativa de gravar os dados da manobra das figuras 17A a 17H onde apenas o valor limite do parâmetro que governa a etapa é gravado. Lembrando que quando a etapa é governada pelos parâmetros distância percorrida ou ângulo de proa, o valor limite do parâmetro que governa a etapa consiste na variação deste parâmetro entre o início e fim da etapa.[0151] There are several strategies for recording the data for a given maneuver, Table 10 presents an alternative way of recording the maneuver data of figures 17A through 17H where only the limit value of the parameter governing the step is recorded. Recalling that when the stage is governed by the parameters traveled distance or bow angle, the limit value of the parameter that governs the stage is the variation of this parameter between the beginning and end of the stage.
Tabela 10: Forma alternativa de gravar os dados gerados na manobra apresentada nas figuras 17A a 17HTable 10: Alternative way to record the data generated in the maneuver presented in figures 17A to 17H
[0152] Na sequência, serão abordadas as figuras 18A a 18G que são relativas ao processo de reprodução da manobra.In the following, figures 18A to 18G relating to the process of reproducing the maneuver will be discussed.
[0153] A figura 18A mostra que antes de iniciar a reprodução da manobra o motorista de deve posicionar o veículo na posição (PI) pré-definida. Informações sobre esta posição inicial podem ser gravadas pelo usuário durante o processo de gravação, e informada ao usuário durante o processo de reprodução através do texto explicativo (18). Estas informações podem consistir em um texto como: alinhe o veículo perpendicular a vaga com o retrovisor a 20 cm da coluna esquerda da vaga.[0153] Figure 18A shows that before starting the maneuver playback the driver must position the vehicle in the predefined (PI) position. Information about this starting position can be recorded by the user during the recording process, and informed to the user during the playback process through the explanatory text (18). This information may consist of text such as: align the vehicle perpendicular to the space with the rear view mirror 20 cm from the left column of the space.
[0154] A figura 18B mostra que após posicionar o veículo na posição inicial (PI), o motorista pressiona o botão reproduzir manobra (27). A figura 18C mostra que após pressionar o botão reproduzir manobra (27) o dispositivo apresenta uma tela com o indicador de posição do volante (29) e o indicador de direção do veículo (28) que informam o usuário sobre a posição de volante e direção do veículo que devem ser utilizados durante a etapa. A tela apresenta também o percentual de conclusão da etapa e da manobra através do indicador percentual de conclusão da etapa (30) e o indicador de percentual de conclusão da manobra (31).[0154] Figure 18B shows that after positioning the vehicle in the home position (PI), the driver presses the play maneuver button (27). Figure 18C shows that after pressing the play maneuver button (27) the device displays a screen with the steering wheel position indicator (29) and vehicle direction indicator (28) informing the user of the steering wheel position and direction. of the vehicle to be used during the step. The screen also shows the percentage of completion of the stage and the maneuver through the percentage of completion of the stage (30) indicator and the percentage of completion of the maneuver (31).
[0155] A figura 18D mostra que após concluir 100% da etapa o motorista é avisado através de um alerta sonoro e do indicador percentual de conclusão da etapa (30) que mostrará que 100 % da etapa foi realizada.[0155] Figure 18D shows that after completing 100% of the stage the driver is warned by an audible alert and the percentage completion indicator of step (30) which will show that 100% of the stage has been completed.
[0156] A figura 18E mostra a tela que é apresentada alguns segundos após a conclusão da 1a etapa, com os comandos (28, 29) que devem ser seguidos na segunda etapa.[0156] Figure 18E shows the screen that is displayed a few seconds after the first step is completed, with the commands (28, 29) to be followed in the second step.
[0157] A figura 18F mostra o dispositivo indicando o percentual de conclusão da etapa (30) e da manobra (31) durante a execução da segunda e última etapa.Figure 18F shows the device indicating the percentage of completion of step (30) and maneuver (31) during the execution of the second and last step.
[0158] A figura 18G mostra que após concluir 100% da última etapa (e consequentemente 100% da manobra), o motorista é avisado através de um alerta sonoro, do indicador de percentual de conclusão da manobra (31) que mostrará que a 100 % da manobra foi realizada, e do texto explicativo (18) que apresentará que a manobra foi concluída.[0158] Figure 18G shows that after completing 100% of the last step (and hence 100% of the maneuver), the driver is alerted by an audible warning of the maneuver completion percentage indicator (31) which will show that at 100 % of the maneuver was performed, and the explanatory text (18) that will show that the maneuver was completed.
[0159] Um programa de computador alimentado com as características geométricas e cinemáticas do veículo pode ser utilizado para estimar as ações necessárias para realizar uma dada manobra evitando a necessidade do processo de gravação da manobra realizado por um motorista mais habilidoso. O trajeto construído através do programa de computador pode alimentar a base de dados do dispositivo e pode ser utilizado no processo de reprodução. Para isso, é necessário que o dispositivo receba meios de comunicação com um computador ou dispositivo móvel (USB, WIFI, bluetooth...). Os dados do veículo podem ser inseridos manualmente, ou o programa de computador pode contar com uma base de dados com vários modelos de veículos e usuário apenas seleciona o modelo que será utilizado.[0159] A computer program fed with the vehicle's geometric and kinematic characteristics can be used to estimate the actions required to perform a given maneuver avoiding the need for the maneuver recording process performed by a more skilled driver. The path built through the computer program can feed the device database and can be used in the playback process. For this, the device must receive media with a computer or mobile device (USB, WIFI, bluetooth ...). Vehicle data can be entered manually, or the computer program can rely on a database of various vehicle models and the user only selects the model to be used.
[0160] A figura 19A apresenta um exemplo de implementação do programa de computador onde o usuário constrói a manobra manualmente sendo auxiliado pelo programa de computador que reproduz a cinemática do veículo baseado nas posições dos comandos (36) inseridas pelo usuário e nos dados do veículo. No aplicativo o usuário é capaz de adicionar obstáculos (37) (podendo alterar sua forma e alinhamento) e definir uma trajetória que leva o veículo até a posição desejada respeitando os obstáculos e a cinemática do veículo. Para isso o usuário define a posição do volante e segue clicando nos botões frente ou ré que deslocam o veículo de um valor pré-definido (10 cm por exemplo) respeitando a cinemática real do mesmo. Assim, o com o auxílio desta ferramenta o usuário pode construir as etapas (com os comandos aplicados nas mesmas) necessárias para realizar a manobra. Os dados necessários para reproduzir cinemática consistem em uma combinação de dados geométricos e do sistema de controle que permitem mapear o posicionamento do contorno completo do veículo em função dos comandos aplicados (posição de volante e direção do movimento).[0160] Figure 19A shows an example implementation of the computer program where the user constructs the maneuver manually and is aided by the computer program that reproduces vehicle kinematics based on user-entered command positions (36) and vehicle data. . In the application the user is able to add obstacles (37) (can change its shape and alignment) and define a path that takes the vehicle to the desired position respecting the obstacles and the kinematics of the vehicle. To do this, the user defines the position of the steering wheel and then clicks the forward or reverse buttons that move the vehicle a predefined value (10 cm for example) respecting the actual kinematics of the same. Thus, with the help of this tool the user can build the steps (with the commands applied in them) necessary to perform the maneuver. The data required to reproduce kinematics consists of a combination of geometric data and the control system that allows to map the positioning of the complete contour of the vehicle according to the applied commands (steering wheel position and direction of movement).
[0161] A figura 19B apresenta um exemplo de implementação do programa de computador onde o usuário define as posições inicial e final, insere (e formata) obstáculos (37), e pede para o aplicativo calcular uma trajetória que leva o veículo até a posição desejada respeitando os obstáculos (37) e a cinemática do veículo. O método para determinar a trajetória pode utilizar um algorítmico de otimização que busca minimizar o número de etapas necessárias para realizar a manobra. Outros conjuntos de parâmetros definidos pelo usuário também podem ser utilizados com alvo da otimização.[0161] Figure 19B shows an example implementation of the computer program where the user sets the start and end positions, inserts (and formats) obstacles (37), and asks the application to calculate a trajectory leading the vehicle to the position. respecting obstacles (37) and vehicle kinematics. The path determination method can use an optimization algorithm that seeks to minimize the number of steps required to perform the maneuver. Other user-defined parameter sets can also be used for optimization purposes.
[0162] O objeto do presente invento pode ser implementado através de um dispositivo que contenha uma base de dados com algumas manobras para uma diversidade de modelos de veículos, além de manobras como as de alinhamento apresentadas nas figuras 7A e 7B que independem do veículo.[0162] The object of the present invention may be implemented by means of a device containing a database with some maneuvers for a variety of vehicle models, as well as alignment-like maneuvers shown in Figures 7A and 7B which are independent of the vehicle.
[0163] Neste ponto é interessante relembrar a concepção através um dispositivo que utiliza uma interface mais simplificada e que não roda o processo de gravação. Neste caso, a base de dados para execução das manobras é gravada diretamente na memória do dispositivo, sendo esta base de dados gerada através da aplicação de outro dispositivo (nas versões que possuem o processo de gravação) ou no uso dos programas de computador citados anteriormente.[0163] At this point it is interesting to recall the design through a device that uses a simpler interface and does not run the recording process. In this case, the database for performing the maneuvers is recorded directly in the device's memory, and this database is generated by applying another device (in versions that have the recording process) or by using the aforementioned computer programs. .
MELHOR MODO DE EXECUÇÃOBEST MODE OF EXECUTION
[0164] O melhor modo de execução da presente invenção é apresentado na figura 12E, considerando a unidade de interface (52) como sendo implementada através de um dispositivo móvel que se comunica (via bluetooth por exemplo) com duas unidades de medição dinâmicas (57) dispostas em duas rodas do veículo.The best embodiment of the present invention is shown in Figure 12E, considering the interface unit (52) as being implemented via a mobile device that communicates (via bluetooth for example) with two dynamic measuring units (57). ) arranged on two wheels of the vehicle.
[0165] O método proposto é executado por um aplicativo instalado no dispositivo móvel que realiza os cálculos apresenta as instruções utilizando os dados recebidos das unidades de medição dinâmicas.[0165] The proposed method is performed by an application installed on the mobile device that performs the calculations presents the instructions using the data received from the dynamic measurement units.
COMPARATIVO COM O ESTADO DA TÉCNICAComparative with the state of the art
[0166] Como mencionado anteriormente o presente invento visa propor uma solução para os problemas de execução de manobras de precisão em veículos automotores que agrega duas características primárias: 1) baixo custo de aquisição e instalação 2) capacidade de auxiliar o motorista em manobras particulares (customizável).As mentioned earlier the present invention aims to propose a solution to the problems of performing precision maneuvers in motor vehicles that adds two primary features: 1) low cost of purchase and installation 2) ability to assist the driver in particular maneuvers ( customizable).
[0167] Observa-se que as patentes US6701226 B2 e DE10331948 são as que mais se aproximam de cobrir cada uma das características listadas. Neste cenário, é interessante realizar um comparativo de presente invento com essas patentes afim de aferir atributos de novidade e atividade inventiva.It is noted that US6701226 B2 and DE10331948 are the closest to covering each of the listed features. In this scenario, it is interesting to make a comparative of the present invention with such patents in order to gauge attributes of novelty and inventive activity.
[0168] Apesar do inventor acreditar que toda matéria reivindicada neste relatório apresenta os atributos de novidade e atividade inventiva, por simplicidade, as patentes do estado da técnica serão comparadas com o a melhor forma de execução da manobra (descrita na seção anterior). O comparativo em termos de características técnicas relevantes e efeitos técnicos alcançados é apresentado na tabela 11. Tabela 11: Comparativo com o estado da técnica [0169] Adicionalmente, o fato do presente invento prover meios para os usuários gravarem e reproduzirem manobras, fomenta um ambiente colaborativo onde ou usuários podem gravar manobras e compartilha-las com outros usuários. Isso constrói uma vantagem técnica de facilitar a criação de uma base de manobras para vários veículos.[0168] Although the inventor believes that all the material claimed in this report has the attributes of novelty and inventive activity, for simplicity, prior art patents will be compared to the best way to perform the maneuver (described in the previous section). The comparison in terms of relevant technical characteristics and technical effects achieved is presented in table 11. Table 11: Comparative with the state of the art [0169] In addition, the fact that the present invention provides means for users to record and reproduce maneuvers, fosters an environment where users can record tricks and share them with other users. This builds a technical advantage of facilitating the creation of a maneuvering base for multiple vehicles.
REIVINDICAÇÕES
Claims (42)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR102015002150A BR102015002150A2 (en) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | method and device for aiding precision maneuvers for motor vehicles |
BR1020150021500 | 2015-01-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR102015021597A2 true BR102015021597A2 (en) | 2017-03-07 |
BR102015021597B1 BR102015021597B1 (en) | 2023-10-24 |
Family
ID=62081859
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BR102015002150A BR102015002150A2 (en) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | method and device for aiding precision maneuvers for motor vehicles |
BR102015021597-5A BR102015021597B1 (en) | 2015-01-30 | 2015-09-03 | METHOD AND DEVICE FOR ASSISTANCE IN PRECISION MANEUVERS FOR MOTOR VEHICLES |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BR102015002150A BR102015002150A2 (en) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | method and device for aiding precision maneuvers for motor vehicles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BR (2) | BR102015002150A2 (en) |
-
2015
- 2015-01-30 BR BR102015002150A patent/BR102015002150A2/en not_active Application Discontinuation
- 2015-09-03 BR BR102015021597-5A patent/BR102015021597B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR102015002150A2 (en) | 2018-04-10 |
BR102015021597B1 (en) | 2023-10-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 03/09/2015, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |