ITPE950008A1

ITPE950008A1 - SIGNALING AND INFORMATION ACQUISITION SYSTEM FOR MOVING VEHICLES, WORKING EVEN IN THE ABSENCE OF VISIBILITY, THAT IS

Info

Publication number: ITPE950008A1
Application number: IT95PE000008A
Authority: IT
Inventors: Pier Luigi Battaglia
Original assignee: Pier Luigi Battaglia
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1996-09-06
Also published as: ITPE950008A0; IT1280749B1

Abstract

Il sistema ha lo scopo di fornire le indicazioni indispensabili ai mezzi che, procedendo su una strada in condizione di scarsa visibilità (per nebbia, forti pioggia, fumo) possono trovarsi di fronte ad un ostacolo improvviso; si compone di un trasmettitore che invia dei segnali ed un ricevitore computerizzato che tradurrà i messaggi, elaborandoli, in semplici segnalazioni sonore ed ottiche. Elementi caratterizzanti del brevetto sono: frequenza del sistema dell'ordine di qualche centinaio di KHz (la comunicazione avviene per accoppiamento magnetico fra il campo creato dall'antenna trasmittente e l'antenna ricevente); composizione del segnale ad impulsi proporzionali alla velocità del mezzo (ostacolo fermo sulla carreggiata, segnale continuo perché maggior pericolo); basso costo del sistema di segnalazione (poche decine di migliaia di lire per diventare obbligatorio in certe condizioni. Il sistema potrà essere utilizzato per segnalazioni fra mezzi mobili, fisso/mob. e mob./fisso.The system has the purpose of providing the indispensable indications to the vehicles which, proceeding on a road in poor visibility conditions (due to fog, heavy rain, smoke) may face a sudden obstacle; it consists of a transmitter that sends signals and a computerized receiver that will translate the messages, processing them, into simple sound and optical signals. Characterizing elements of the patent are: system frequency of the order of a few hundred KHz (communication occurs by magnetic coupling between the field created by the transmitting antenna and the receiving antenna); pulse composition proportional to the speed of the vehicle (obstacle stopped on the roadway, continuous signal because of greater danger); low cost of the reporting system (a few tens of thousands of lire to become mandatory under certain conditions. The system can be used for reporting between mobile, fixed / mob. and mob./fixed vehicles.

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO: DESCRIPTION OF THE INDUSTRIAL INVENTION TITLE:

SISTEMA 01 SEGNALAZIONE ED ACQUISIZIONE DI INFORMAZIONI PER MEZZI IN MOVIMENTO, FUNZIONANTE ANCHE IN ASSENZA DI VISIBILITÀ’. SYSTEM 01 REPORTING AND ACQUISITION OF INFORMATION FOR MOVING VEHICLES, WORKING EVEN IN THE ABSENCE OF VISIBILITY.

Il sistema dà una adeguata risposta ai problemi che si pongono, nella guida di un mezzo, in condizioni di scarsa visibilità; qui di seguito si elencano le sue caratteristiche peculiari: The system provides an adequate response to the problems that arise when driving a vehicle in conditions of poor visibility; its peculiar characteristics are listed below:

a) offre al conducente di un mezzo, che proceda su di una strada in condizione di scarsa visibilità, la possibilità di sapere se altri mezzi o ostacoli sono presenti sulla carreggiata; b) contiene in soli 200 metri la distanza operativa, al fine di limitare il numero di segnalazoni che si possono sovrapporre, qualora si sia in presenza di più vetture od ostacoli presenti sul percorso. D'altra parte, per una mezzo che procede in condizioni di scarsa visibilità ad una velocità di 130 Km/h ed in condizioni di scarsa aderenza dell'asfalto, è uno spazio sufficiente, compreso il tempo di reazione, per arrestare la vettura anche in presenza di un ostacolo fermo; a) offers the driver of a vehicle, traveling on a road in conditions of poor visibility, the possibility of knowing if other vehicles or obstacles are present on the carriageway; b) it contains the operating distance in just 200 meters, in order to limit the number of signals that can overlap, if there are more cars or obstacles on the route. On the other hand, for a vehicle that proceeds in conditions of poor visibility at a speed of 130 km / h and in conditions of poor grip on the asphalt, there is sufficient space, including the reaction time, to stop the car even in presence of a stationary obstacle;

c) usando un'informazione codificata, anche se in modo semplice, contenente il dato della velocità (o staticità, se fermo) del mezzo presente sul percorso, fà sì che l'apparecchio ricevente possa recepire la tipologia dell'ostacolo che 6i presenta; d) esegue un1 immediata elaborazione del dato ricevuto per fornire al conducente un messaggio ottico ed acustico in forma estremamente semplificata ma efficace; c) using coded information, albeit in a simple way, containing the data of the speed (or static, if stationary) of the vehicle on the path, makes it possible for the receiving device to recognize the type of obstacle that 6i presents; d) performs an immediate processing of the data received to provide the driver with an optical and acoustic message in an extremely simplified but effective form;

e) ha costi decisamente contenuti ed in particolare la parte di segnalazione; questo dato può far sì che in certe condizioni e strade (a utos trade ) , si possa richiederne la presenza attiva a bordo, così come succede per le catene in caso di neve. e) has decidedly low costs and in particular the reporting part; this data can ensure that in certain conditions and roads (a utos trade), it is possible to request an active presence on board, as happens for chains in case of snow.

D E S C R I Z O N E D E L S I S T E M A. D E S C R I Z O N E D E L S I S T E M A.

1) F R E Q U E N Z A R A D I O U T I L I Z Z A T A. 1) F R E Q U E N Z A R A D I O U T I L I Z Z A T A.

L'informazione viene inviata via radio, quindi particolare attenzione va posta nel considerare la frequenza utilizzata per realizzare la connessione fra il trasmettitore, posto su dì una vettura ed il ricevitore posto su di un'altra. The information is sent via radio, therefore particular attention must be paid to considering the frequency used to make the connection between the transmitter, placed on one car and the receiver placed on another.

Come è noto, le onde radio possono spostarsi dall'antenna trasmittente a quella ricevente in vari modi ed i più importanti, perchè i più efficaci, sono denominati: onda di terra, onda ionosferica ed onda troposferica. As is known, radio waves can move from the transmitting antenna to the receiving antenna in various ways and the most important, because the most effective, are called: ground wave, ionospheric wave and tropospheric wave.

Questi modi permettono il propagarsi del campo elettromagnetico, creato dall'antenna trasmittente, con affievolimenti relativamente contenuti, così da consentirne la ricezione anche a distanze considerevoli. These modes allow the propagation of the electromagnetic field, created by the transmitting antenna, with relatively limited attenuation, so as to allow reception even at considerable distances.

Perchè si possano verificare tali eventi, sono indispensabili alcune condizioni quali: livello di potenza di una certa entità, particolare tipologia dell'antenna, banda di frequenza adeguata. Nel caso del sistema ideato, sì è pensato di utilizzare una frequenza dell'ordine di poche centinaia di KHz (es. 300 KHz) e potenze mìnime indispensabili per permettere la connessione ad una distanza massima dì 200 metri, cioè di qualche watt appena. Data la bassa frequenza utilizzata, l'antei For such events to occur, some conditions are indispensable such as: power level of a certain entity, particular type of antenna, adequate frequency band. In the case of the system conceived, it was decided to use a frequency of the order of a few hundred KHz (eg 300 KHz) and minimum powers necessary to allow connection at a maximum distance of 200 meters, that is, just a few watts. Given the low frequency used, the antei

rispetto a quella trasmittente, ad una distanza di appena 0,2 lamda e quindi immersa nel campo indotto creato da quest'ultima. In questo modo, anche ee la dimensione dell'antenna rispetto alla lunghezza d'onda è relativamente piccola, la connessione radio è possibile anche impiegando potenze relativamente modeste. compared to the transmitting one, at a distance of just 0.2 lamda and therefore immersed in the induced field created by the latter. In this way, even if the size of the antenna with respect to the wavelength is relatively small, the radio connection is possible even using relatively modest powers.

Nello stesso tempo il segnale emesso per frequenza, potenza e tipo di antenna impiegate (una serie di spire di filo sottile aventi per lati quelli del parabrezza), non potrà propagarsi in modo efficace nè per onda di terra, nè per onda ionosferica nè, tanto meno, per onda troposferica. At the same time the signal emitted by frequency, power and type of antenna used (a series of coils of thin wire having those of the windshield for sides), will not be able to propagate effectively neither by ground wave, nor by ionospheric wave nor, as much less, by tropospheric wave.

E* importante aggiungere che il livello del segnale ricevuto, standardizzate le condizioni di emissione, oltre ad essere direttamente proporzionale alla distanza dall'antenna del mezzo che invia l'informazione, è scarsamente influenzato da fattori esterni come riflessioni, diffrazioni, percorsi multipli o altro. L'impiego di una frequenza dell'ordine di varie decine di MHz, adottata invece da molti sistemi di segnalazione, sarebbe notevolmente influenzata dai suddetti fenomeni. It is important to add that the level of the received signal, standardized the emission conditions, in addition to being directly proportional to the distance from the antenna of the medium that sends the information, is scarcely influenced by external factors such as reflections, diffractions, multiple paths or other. . The use of a frequency of the order of several tens of MHz, instead adopted by many signaling systems, would be considerably influenced by the aforementioned phenomena.

E' possibile invece, in questo modo, avere una cor rispondenza diretta. con una certa precisione e ripetibilità, fra il livello ricevuto e la distanza del mezzo o ostacolo dal quale si riceve il segnale. Instead, in this way, it is possible to have a direct correspondence. with a certain precision and repeatability, between the level received and the distance of the vehicle or obstacle from which the signal is received.

2) T I P O L O G I A D E L S E G N A L E E M E S S O. 2) T I P O L O G I A D E L S E G N A L E E M E S S O.

Come già accennato il segnale emesso, alla frequenza in precedenza indicata , non è continuo ma impulsivo, per permettere la ricezione sulla stessa frequenza; il sistema infatti funziona in simplex, si trasmette un'impulso e poi si passa in ricezione. Gli impulsi, della lunghezza di qualche millisecondo (es. 10), sono distanziati di un intervallo che è proporzionale alla velocità del mezzo, secondo la legge: distanza fra due impulsi successivi durata impulso x velocità (Km /h) x 1/10 in ms.. Più alta è la velocità, più lungo è il tempo che il sistema rimarrà in ricezione per ascoltare eventuali segnali provenienti da altri mezzi; quando il mezzo è fermo, non sarà necessario ascoltare ma, inviando un segnale continuo, questo verrà subito individuato dai mezzi in arrivo. As already mentioned, the signal emitted, at the previously indicated frequency, is not continuous but impulsive, to allow reception on the same frequency; in fact, the system works in simplex mode, an impulse is transmitted and then it is received. The pulses, with a length of a few milliseconds (e.g. 10), are spaced by an interval that is proportional to the speed of the vehicle, according to the law: distance between two successive pulses pulse duration x speed (Km / h) x 1/10 in ms .. The higher the speed, the longer the time that the system will remain in reception to listen for any signals coming from other means; when the vehicle is stopped, it will not be necessary to listen but, by sending a continuous signal, this will be immediately identified by the incoming vehicles.

11 ricevitore dovrà poter rivelare segnali anche di larghezza pari ad un decimo dell'impulso inviato, per limitare i problemi dovuti a possibili sovrapposizioni fra il segnale inviato e quello da ricevere. The receiver must be able to detect signals even with a width equal to a tenth of the pulse sent, to limit the problems due to possible overlaps between the signal sent and the one to be received.

In teoria, una coincidenza perfetta, potrebbe aversi solo quando fosee identica la velocità dei due mezzi ma, in questo caso, la segnalazione non è importante in quanto, essendo nulla la velocità relativa, i due mezzi non si incontrerebbero mai. In theory, a perfect coincidence could occur only when the speed of the two means is identical but, in this case, the signaling is not important because, since the relative speed is zero, the two means would never meet.

Questo problema riguarda invece i mezzi che percorrono la corsia opposta ed inoltre potrebbe verificarsi che, per una differenza nel rilevamento della velocità fra due mezzi che viaggiano nella stessa direzione, gli impulsi coincidano quando le velocità non sono invece perfettamente uguali. This problem, on the other hand, concerns the vehicles traveling in the opposite lane and it could also occur that, due to a difference in speed detection between two vehicles traveling in the same direction, the pulses coincide when the speeds are not perfectly equal.

Occorre allora considere che la distanza fra gli impulsi, ad una velocità di 100 Km/h, nell'ipotesi fatta, è di 100 me.; con questa ipotesi fra un impulso e l'altro si compiono meno di 2,8 metri. Si può pensare allora di allungare di 10 me., in modo casuale, il tempo di ricezione, per far sì che i rispettivi sistemi perdano il sincronismo; a questo punto, diventa troppo elevata la probabilità che, i segnali, possano mantenere ancora la perfetta coincidenza. It is then necessary to consider that the distance between the impulses, at a speed of 100 Km / h, in the hypothesis made, is 100 meters; with this hypothesis, less than 2.8 meters are completed between one impulse and the next. It is therefore possible to think of lengthening the reception time by 10 meters, in a random way, to make the respective systems lose synchronism; at this point, the probability that the signals can still maintain perfect coincidence becomes too high.

In questo modo, con uno slittameto di mezzo secondo, corrispondente a meno di 14 metri, il segnale verrà acquisito. 3) C O M P O S I Z I O N E D E L S I S T E M A. In this way, with a shift of half a second, corresponding to less than 14 meters, the signal will be acquired. 3) C O M P O S I Z I O N E D E L S I S T E M A.

Il sistema è composto da un complesso trasmittente che riceve un'informazione proporzionale alla velocità del mezzo sul quale è installato, da un complesso ricevente che fornisce le informazioni al conducente e da un'antenna formata, ad esempio, da una pellicola trasparente da applicare sul parabrezza. The system consists of a transmitting unit which receives information proportional to the speed of the vehicle on which it is installed, a receiving unit which provides the information to the driver and an antenna formed, for example, by a transparent film to be applied on the windscreen.

4) D E S C R I Z I O N E S O M M A R I A D E L S I S T E M A, a) Complesso trasmittente . 4) D E S C R I Z I O N E S O M M A R I A D E L S I S T E M A, a) Transmitting complex.

Si compone di un trasmettitore che emette una potenza, alla frequenza sopra indicata, di alcuni Watt ed è modulato in frequenza, a banda stretta, per limitare gli effetti degli inevitabili disturbi causati dai mezzi stessi o da sorgenti esterne . It consists of a transmitter that emits a power, at the frequency indicated above, of a few Watts and is modulated in frequency, in a narrow band, to limit the effects of the inevitable disturbances caused by the vehicles themselves or by external sources.

Riceve un segnale proporzionale alla velocità del mezzo sul quale è installato ed invia corrispondentemente gli impulsi della durata ipotizzata distanziati tra loro con la proporzionalità sopra indicata, rispetto alla velocità; è possibile far contenere all'impulso un' informazione riguardante, ad esempio, un proprio numero di codice o qualche altro dato semplice, elaborabile poi dal sistema ricevente, It receives a signal proportional to the speed of the vehicle on which it is installed and correspondingly sends the impulses of the assumed duration spaced from each other with the proportionality indicated above, with respect to the speed; it is possible to make the impulse contain information concerning, for example, its own code number or some other simple data, which can then be processed by the receiving system,

b) Complesso ricevente. b) Receiving complex.

Si compone di una sezione ricevente vera e propria, di una parte di elaborazione delle informazioni ricevute e della parte che fornisce poi il messaggio conciso al conducente. It consists of an actual receiving section, a part for processing the information received and a part that then delivers the concise message to the driver.

La sezione ricevente è costituita da un ricevitore vero e proprio ad esempio a singola conversione, con demodulatore FM che, al fine di contenere il più possibile 1 problemi legati ai disturbi impulsivi, sarà dotato di un efficiente circuito limitatore. The receiving section is constituted by a real receiver, for example with single conversion, with FM demodulator which, in order to contain as much as possible the problems related to impulsive disturbances, will be equipped with an efficient limiter circuit.

Un adeguato sistema di rivelazione fornirà inoltre una tensione propor zionale all'intensità del segnale ricevuto. An adequate detection system will also provide a voltage proportional to the intensity of the received signal.

La sezione di elaborazione dei dati ricevuti è costituita da un microprocessore che, analizzati i dati ricevuti, definisce il tipo di messaggio da dare al conducente. The received data processing section consists of a microprocessor which, after analyzing the received data, defines the type of message to be given to the driver.

Infatti all'elaboratore pervengono due tipi di segnali: In fact, the processor receives two types of signals:

- uno, relativo all'intensità del segnale radio, direttamente proporzionale alla distanza fra l'antenna trasmittente e quella ricevente e quindi alla distanza fra i due mezzi; - one, relating to the intensity of the radio signal, directly proportional to the distance between the transmitting and receiving antenna and therefore to the distance between the two means;

- l'altro, proveniente dalla demodulazione degli impulsi ricevuti che, in base all'intervallo fra due successivi, fornisce l'informazione della velocità del mezzo dal quale si riceve il segnale. - the other, coming from the demodulation of the pulses received which, based on the interval between two successive ones, provides information on the speed of the medium from which the signal is received.

Considerando l'intensità del segnale ricevuto e comparando il dato della propria velocità con quella del mezzo analizzato, potrà determinare quindi immediatamente: Considering the intensity of the received signal and comparing the data of your speed with that of the analyzed medium, you can therefore immediately determine:

- la differenza di velocità fra la propria e quella del mezzo che è nel raggio di azione del sistema; - the difference in speed between its own and that of the vehicle which is within the range of action of the system;

- se il mezzo individuato verrà raggiunto, in quanto sta procedendo ad una velocità più bassa della propria, oppure se il segnale è proveniente da un mezzo che lo segue che, procedendo a velocità più elevata, lo raggiungerà di li a poco; - se il mezzo sta invece procedendo in senso Inverso, essendo l'incremento di intensità molto più rapido di quanto si avrebbe, se procedesse invece nello stesso senso (le due velocità si sommano invece di sottrarsi). - if the identified vehicle will be reached, as it is proceeding at a slower speed than its own, or if the signal comes from a vehicle that follows it which, proceeding at a higher speed, will reach it shortly thereafter; - if the vehicle is proceeding in the reverse direction, since the increase in intensity is much faster than it would be, if it proceeded in the same direction instead (the two speeds add up instead of subtracting).

Si potrà prevedere poi tutta una serie di elaborazioni per discriminare altre possibili situazioni che potrebbero verificarsi . A whole series of elaborations can then be envisaged to discriminate other possible situations that could occur.

La parte che fornisce l'indicazione al conducente sarà la più semplice e razionale possibile e sarà sia di tipo ottico che di tipo acustico. The part that provides the indication to the driver will be as simple and rational as possible and will be both optical and acoustic.

Quanto più è riconosciuta dall'elaboratore una situazione di pericolo, quanto più l'indicazione sarà pressante, in modo da determinare il giusto livello di attenzione, da parte del conducente . The more a dangerous situation is recognized by the computer, the more pressing the indication will be, in order to determine the right level of attention on the part of the driver.

L'indicatore luminoso potrà essere, di un colore, per fornire il dato di semplice attenzione e di colore diverso e più impattante, nel caso di grosso livello di pericolosità; potrà anche non emettere una luce continua ma lampeggiante con differente frequenza secondo la necessità. The indicator light can be of one color, to provide the data of simple attention and of a different and more impacting color, in the case of a high level of danger; it may also not emit a continuous light but flashing with different frequency according to the need.

La segnalazione acustica, allo stesso modo, potrà essere continua oppure ritmata ed anche di diversa intensità e suono, The acoustic signal, in the same way, can be continuous or rhythmic and also of different intensity and sound,

c) Antenna. c) Antenna.

E' del tutto inutile fare considerazioni su quanta importanza rivesta, in una connessione radio, il sistema radiante; inoltre, come è noto, l'efficienza della stessa è direttamente dipendente dalla sua dimensione fisica. It is completely useless to consider how much importance the radiant system has in a radio connection; moreover, as is known, its efficiency is directly dependent on its physical size.

E1 chiaro che, in questo caso, le caratteristiche fisiche della stessa sono contenute dal mezzo sul quale dovrà essere installato il sistema, ma è anche vero che la connessione radio, che avverrà secondo le caratteristiche descritte al punto 1), dovrà contenere la sua efficienza ad una distanza determinata nei 200 metri indicati. It is clear that, in this case, the physical characteristics of the same are contained by the medium on which the system must be installed, but it is also true that the radio connection, which will take place according to the characteristics described in point 1), must contain its efficiency. at a certain distance within the indicated 200 meters.

L'efficienza, comunque, del sistema radiante dovrà essere tale da permettere di coprire questa piccola distanza, contenendo il più possibile la potenza emessa dal trasmettitore a pochi Watt e la sensibilità del ricevitore entro limiti tali da non renderlo troppo suscettibile ai disturbi esterni. The efficiency, however, of the radiant system must be such as to allow this small distance to be covered, keeping as much as possible the power emitted by the transmitter to a few Watts and the sensitivity of the receiver within such limits as not to make it too susceptible to external disturbances.

Si può tranquillamente affermare che un'antenna delle dimensioni del parabrezza, permette di rispondere in maniera adeguata ai problemi esposti. It can be safely said that an antenna of the size of the windshield allows an adequate response to the problems presented.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I. 1) FREQUENCY BAND USED FOR THE RADIO CONNECTION. It uses a frequency included in the long wave band, mainly used for long distance communication, exploiting the propagation by ground wave. In this specific case, the propagation of the emitted signal over a long distance is unthinkable, both for the type of antenna and for the power used. On the other hand, it can be used at short distances where, among other things, there is the big advantage, being the receiving antenna at a distance of 0.2 wavelengths (at a frequency of 300 KHz), of having a proportional signal. the distance between the two antennas.

2) SENDING A SIGNAL THAT CONTAINS INFORMATION ON THE SPEED OF THE MOVING VEHICLES. Sending a signal containing information on the speed of the vehicles is essential for determining the type of obstacle, be it another moving vehicle or a fixed obstacle placed along the path (deviation due to work in progress, landslide, etc.) .

3) CONTENT COST OF THE SYSTEM. Low cost in particular of the transmitting part, especially when compared to the undeniable benefits that the system can offer.