Aparato Monitorador de Parâmetros e Condições de um Veículo, e, Método de Monitoramento de Acidentes de Trânsito Campo da Invenção A presente invenção descreve um aparato monitorador de parâmetros e condições de um veículo, e um método de monitoramento de acidentes de trânsito. Em especial, a invenção compreende o registro de uma pluralidade de eventos e parâmetros associados ao veículo simultaneamente, incluindo sensores detectores de obstáculos e/ou medidores de distâncias localizados em partes estratégicas do veículo que permitam uma identificação do ambiente ao redor do mesmo. A presente invenção se situa no campo da Engenharia Eletrônica.
Antecedentes da Invenção Na atualidade, a elucidação das responsabilidades quando do acontecimento de um acidente de trânsito é tarefa de agentes de trânsito, os quais se baseiam em medidas de distância e em leis da física que permitem reconstruir somente características estáticas do infortúnio ocorrido, portanto desprezando fatos importantes, tais como eventuais alterações na cena do acidente, as quais podem ser, inúmeras vezes, fundamentais para a correta emissão de um juízo. Cite-se, apenas como exemplo, o fato de que muitos acidentes ocorrem por influência de veículos indevidamente estacionados ou, mesmo, na contramão de direção da rua. Enfim, é o desrespeito às leis de trânsito praticado por terceiros que, muitas vezes, determina o acontecimento de um acidente, muito embora um ou mais dos envolvidos no sinistro tenham agido com o máximo possível de direção defensiva, como sugere a educação para o trânsito no nosso país. E são esses terceiros que, evadindo-se do local rapidamente, não permitem uma análise clara do cenário, por parte do agente de trânsito que, inevitavelmente se faz presente ao local do acidente com algum atraso, Portanto, existe uma lacuna que deve ser preenchida, e que está relacionada à necessidade de monitoramento automático e perene do espaço de circulação de veículos. Tal necessidade, de fato, pode ser satisfeita se for adotado um mecanismo segundo o qual cada elemento de trânsito (cada veículo) registra o que está acontecendo ao seu redor. A proposta da presente criação é portanto, utilizar sistemas eletrônicos e opto eletrônicos embarcados na forma de um equipamento que realize o monitoramento e registro automáticos do ambiente ao redor do próprio veículo, tal qual uma sucessão de “fotografias”.
Dentre as vantagens técnicas trazidas com a adoção do presente dispositivo, pode-se dizer que os veículos automotores contariam com um elemento adicional de segurança, o qual certamente inibiria ainda mais a prática de irregularidades no trânsito, já que as ações de cada condutor seriam registradas numa memória de bordo, tal qual uma caixa-preta de aeronave. Uma breve pesquisa sobre o estado-da-arte em eletrônica embarcada em veículos de passeio mostra que têm sido incorporados muitos recursos para o aumento do conforto dos passageiros e para a segurança na condução do veículo, porém não existem dispositivos registradores do “status” dos sistemas que compõem um veículo, invenção parecida é utilizada em equipamentos de transporte coletivo e em veículos de grande porte; nesses meios de transporte geralmente se utiliza um medidor de esforços (aceleração, frenagem) e um registrador de velocidade. Contudo, a inexistência de elementos de sensoriamento adicionais embarcados impede uma correta interpretação das causas que geram os dados produzidos por esses equipamentos e, assim, a real influência de elementos externos ao veículo monitorado no comportamento dinâmico do mesmo passa despercebida.
Tecnicamente, a criação consiste em um dispositivo eletrônico monitorador de manobras efetuadas por veículos automotores, que se presta a registrar todo e qualquer evento ou manobra realizada por condutores de veículos, ou seja, eventos de caráter mecânico (conversões à direita, à esquerda, frenagens, mudança de marcha, acelerações, acionamento de freio-de-mão, etc.), de caráter elétrico (partida/desligamento do veículo, acendimento de pisca-alerta da direita, da esquerda, acendimento de faróis, etc.) ou, ainda, de caráter eletrônico (acendimento de dispositivos reprodutores de áudio/vídeo, acionamento de itens de segurança opcionais, etc.). Além disso, a principal inovação da presente criação consiste no emprego de dispositivos optoeletrônicos, a exemplo dos emissores de luz laser e LED com módulo de detecção, dispostos nas laterais do veículo, e em pontos específicos da sua dianteira e da sua traseira, permitindo uma identificação do ambiente circunstante ao veículo (presença e distância relativa de veículos à direita, á esquerda, à frente e atrás, distância com relação ao meio-fio direito e esquerdo, bem como toda e qualquer presença de obstáculos indevidos), com vistas, sobretudo, à reconstrução da dinâmica de acidentes de trânsito. Em suma, a integração e o armazenamento dos dados provenientes de diversos sensores (especialmente os emissores de luz que permitirão identificar as distâncias entre o veículo e obstáculos adjacentes) constituem um diferencial inovador da presente criação em relação às tradicionais soluções tecnológicas.
Uma utilização adicional da invenção em questão é na criação de um padrão de boa dirigibilidade para veículos automotores, o qual pode beneficiar motoristas principiantes, ou mesmo aqueles que necessitem passar por reeducação de trânsito.
Através da leitura e interpretação dos dados registrados no equipamento (os quais decorrem dos eventos elétricos, mecânicos, eletrônicos e optoeletrônicos), será possível identificar, em tempo real ou por meio de relatórios, as principais falhas, vícios ou, simplesmente, os erros cometidos pelos condutores e propor soluções ou métodos para que haja uma condução veicular responsável.
Para ilustrar, considere, como primeiro exemplo, os dados relativos às mudanças de marcha: Se interpretados em conjunto com a evolução temporal da aceleração e velocidade que o condutor imprime ao veículo, é possível determinar se o automóvel está se deslocando com fluidez, como se espera.
Para finalizar, considere, ainda, os dados relativos aos sensores optoeletrônicos: Se interpretados em conjunto com demais informações (velocidade, por exemplo), é possível determinar se o condutor tem o hábito de salvaguardar as distâncias de segurança frontal e laterais, de modo que podem ser um auxílio, de fato, à prevenção de colisões.
No âmbito patentário, foram localizados alguns documentos relevantes que serão descritos a seguir. O documento US 2010/259373 revela um dispositivo de armazenamento de dados de eventos veiculares compreendendo sensores de áudio e vídeo contendo pelo menos dois módulos de memória que armazenam respectivamente dados em tempo real e dados do evento ocorrido. A presente invenção difere deste documento por compreender sensores de parâmetros operacionais do veículo e também sensores ao redor do veiculo para detecção de objetos e medição de distâncias. O documento WO 2010/111766 revela um sistema que alerta o motorista sobre objetos que atravessam ou tem a intenção de atravessar a estrada dentro de uma área controlada na qual o veiculo está se aproximando, contendo sensores de detecção localizados na área controlada. A presente invenção difere deste documento por dispensar sensores externos ao veículo, compreendendo seus componentes instalados no veículo. O documento US 6,246,933 revela um registrador de dados de acidentes de trânsito e um sistema de reprodução desses dados, envolvendo o armazenamento de parâmetros funcionais, condições visuais e audiveis associadas a um veículo, compreendendo pelo menos uma câmera gravadora de áudio e vídeo instalada no espelho retrovisor, bem como sensores de parâmetros operacionais. A presente invenção difere deste documento por compreender adicionalmente o uso de sensores optoeletrônicos para monitoramento de localização e/ou distância de objetos próximos ao veiculo.
Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.
Sumário da Invenção A presente invenção descreve um aparato monitorador de parâmetros e condições de um veículo, e um método de monitoramento de acidentes de trânsito. A invenção tem como maior diferencial o registro de uma pluralidade de eventos e parâmetros associados ao veículo simultaneamente, incluindo sensores detectores de obstáculos e/ou medidores de distâncias localizados em partes estratégicas do veículo que permitam uma identificação do ambiente ao redor do mesmo. É, portanto, um objeto da presente invenção um aparato monitorador de parâmetros e condições de um veículo compreendendo: a) meios para se registrar eventos de caráter mecânico no veículo; b) meios para se registrar eventos de caráter elétrico no veículo; c) meios para se registrar eventos de caráter eletrônico no veículo; e d) meios para se detectar a presença e/ou distância de objetos ao redor do veículo.
Em uma realização preferencial, o aparato da invenção é especialmente útil no monitoramento de acidentes, auxiliando na elucidação de responsabilidades de pessoas envolvidas.
Em uma realização preferencial, os eventos de caráter mecânico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende conversões à direita, conversões â esquerda, frenagens, mudança de marcha, acelerações, acionamento de freio-de-mão, e combinações dos mesmos.
Em uma realização preferencial, os eventos de caráter elétrico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende partida/desligamento do veiculo, acendimento de pisca-alerta da direita, acendimento de pisca-alerta da esquerda, acendimento de faróis, e combinações dos mesmos.
Em uma realização preferencial, os eventos de caráter eletrônico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende acionamento de dispositivos reprodutores de áudio/vídeo, acionamento de itens de segurança opcionais, e combinações dos mesmos.
Em uma realização preferencial, os meios para se detectar a presença e/ou distância de objetos ao redor do veículo compreendem o emprego de dispositivos optoeletrônicos, preferencialmente do tipo emissores de luz laser ou LED com módulo de detecção, dispostos nas laterais do veículo, e em pontos específicos da sua dianteira e da sua traseira, permitindo uma identificação do ambiente ao redor do veículo. É um objeto adicional da presente invenção um método de monitoramento de acidentes de trânsito compreendendo as etapas de: a) armazenar, em pelo menos um veículo, dados referentes a: i) eventos de caráter mecânico no veículo; ii) eventos de caráter elétrico no veículo; iii) eventos de caráter eletrônico no veículo; e iv) presença e/ou distância de objetos ao redor do veículo; e b) ler tais dados armazenados em todos os veiculos envolvidos no referido acidente;
Em uma realização preferencial, os eventos de caráter mecânico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende conversões à direita, conversões à esquerda, frenagens, mudança de marcha, acelerações, acionamento de freio-de-mão, e combinações dos mesmos.
Em uma realização preferencial, os eventos de caráter elétrico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende partida/desligamento do veículo, acendimento de pisca-alerta da direita, acendimento de pisca-alerta da esquerda, acendimento de faróis, e combinações dos mesmos.
Em uma realização preferencial, os eventos de caráter eletrônico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende acionamento de dispositivos reprodutores de áudio/vídeo, acionamento de itens de segurança opcionais, e combinações dos mesmos.
Em uma realização preferencial, os meios para se detectar a presença e/ou distância de objetos ao redor do veículo compreendem o emprego de dispositivos optoeletrônicos, preferencialmente do tipo emissores de luz laser. dispostos nas laterais do veículo, e em pontos específicos da sua dianteira e da sua traseira, permitindo uma identificação do ambiente ao redor do veículo.
Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente vaiorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir. Breve Descrição de Figuras A Figura 1 revela ilustração mostrando que o veículo percorre distância dx após envio do feixe (L) ao objeto (O) antes de sua efetiva absorção pela unidade detectora. A Figura 2 revela um gráfico da distância percorrida pelo veículo (D1) durante a janela de tempo na qual o feixe se propaga até atingir um obstáculo adjacente, para diferentes velocidades veiculares, onde (D2) representa a distância adjacente.
Descrição Detalhada da Invenção Os exemplos aqui mostrados têrn o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo, sem limitar o escopo da mesma.
Aparato Monitorador de Parâmetros e Condições de um Veículo O aparato monitorador de parâmetros e condições de um veículo da presente invenção compreende: a) meios para se registrar eventos de caráter mecânico no veículo; b) meios para se registrar eventos de caráter elétrico no veículo: c) meios para se registrar eventos de caráter eletrônico no veículo; e d) meios para se detectar a presença e/ou distância de objetos ao redor do veículo.
Em uma realização preferenciai, o aparato da invenção é especialmente útil no monitoramento de aoidentes, auxiliando na elucidação de responsabilidades de pessoas envolvidas.
Eventos de Caráter Mecânico De acordo com a presente invenção, entende-se por eventos de caráter mecânico quaisquer eventos que envolvam modificações de parâmetros e grandezas mecânicas do veículo. Em uma realização preferencial, os eventos de caráter mecânico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende conversões à direita, conversões à esquerda, frenagens, mudança de marcha, acelerações, acionamento de freio-de-mão, e combinações dos mesmos.
Um possível exemplo de evento de caráter mecânico é a mudança na direção de deslocamento, que pode ser detectada utilizando um circuito integrado contendo uma Unidade de Medição Inercial, por exemplo.
Outro possível evento de caráter mecânico é a frenagem, que pode ser monitorada utilizando um circuito integrado contendo uma Unidade de Medição Inercial, bem como um sensor de proximidade capacitivo instalado junto ao pedal do freio (ou, alternativamente, um sensor de fim de curso), não se limitando a estas possibilidades.
Outro possível evento mecânico é a aceleração, que pode ser medida utilizando um circuito integrado contendo uma Unidade de Medição Inercial, bem como um sensor de proximidade capacitivo instalado junto ao pedal do acelerador (ou, alternativamente, um sensor de fim de curso), não se limitando a estas alternativas.
Outro possível evento de caráter mecânico é o acionamento do freio-de-mão, que pode ser convenientemente detectado pela leitura do estado elétrico do LED presente no painel dos veículos, que indica o acionamento de freio manual, não se limitando a este meio de detecção.
Pode-se também detectar a mudança de marcha utilizando, por exemplo, um sensor de proximidade capacitivo instalado junto ao pedal da embreagem, bem como sensores de presença (por exemplo, do tipo LED infravermelho) que identificarão as posições relativas das 3 hastes de câmbio e determinarão univocamente a marcha engatada por meio da alavanca.
Eventos de Caráter Elétrico Na presente invenção, entende-se por eventos de caráter elétrico quaisquer eventos que envolvam modificações de parâmetros e grandezas elétricas do veículo. Em uma realização preferencial, os eventos de caráter elétrico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende partida/desligamento do veículo, acendimento de pisca-alerta da direita, acendimento de pisca-alerta da esquerda, acendimento de faróis, e combinações dos mesmos.
Em sua maioria, os eventos de natureza elétrica podem, mas não se limitam a serem percebidos mediante detecção de nível de tensão ou corrente elétrica nos circuitos que acionam os atuadores, a exemplo dos relés que fecham contato para alimentar os motores que movem os vidros, motores que movem os limpadores, para alimentar as lâmpadas e faróis. Por exemplo, a percepção dos estados ligado/desligado pode ocorrer através do uso de circuitos discretos que utilizem transistores bipolares que alternem entre saturação e corte, bem como através de circuitos integrados contendo amplificadores operacionais no modo comparador.
Eventos de Caráter Eletrônico Na presente invenção, entende-se por eventos de caráter eletrônico quaisquer eventos que envolvam modificações de parâmetros e grandezas referentes a equipamentos e dispositivos eletrônicos do veiculo. Em uma realização preferencial, os eventos de caráter eletrônico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende acionamento de dispositivos reprodutores de áudio/vídeo, acionamento de itens de segurança opcionais, e combinações dos mesmos.
Detecção de Presença e/ou Distância De acordo com a presente invenção, entende-se por detecção de presença e/ou distância de objetos a percepção da existência de corpos nas proximidades e/ou a medição da distância entre o detector do corpo e tal corpo. Em uma realização preferencial, os meios para se detectar a presença e/ou distância de objetos ao redor do veículo compreendem o emprego de dispositivos optoeletrônicos, preferencialmente do tipo emissores de luz laser ou LED com módulo de detecção, dispostos nas laterais do veículo, e em pontos específicos da sua dianteira e da sua traseira, permitindo uma identificação do ambiente ao redor do veículo.
Em uma realização preferencial, os dispositivos optoeletrônicos em questão poderão ser módulos detectores de distância que contêm, numa mesma embalagem, emissor de luz e detector. Um exemplo é o componente GP2Y0A7OOK0F fabricado pela Sharp. Para o cálculo da distância, utilizar-se-ia o princípio de detecção baseado no tempo de vôo do feixe de luz emitido, após sofrer reflexão difusa. Considerando que o veículo está em movimento, após a emissão do feixe, e antes do seu efetivo retorno ao ponto de emissão, o veículo sofre um deslocamento espacial dx (vide Figura 1). Método de Monitoramento de Acidentes de Trânsito É um objeto adicional da presente invenção um método de monitoramento de acidentes de trânsito compreendendo as etapas de: a) armazenar, em pelo menos um veículo, dados referentes a: i) eventos de caráter mecânico no veículo; ií) eventos de caráter elétrico no veículo; iii) eventos de caráter eletrônico no veículo; e iv) presença e/ou distância de objetos ao redor do veículo; e b) ler tais dados armazenados em todos os veículos envolvidos no referido acidente;
Em uma realização preferencial, os eventos de caráter mecânico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende conversões à direita, conversões à esquerda, frenagens, mudança de marcha, acelerações, acionamento de freio-de-mão, e combinações dos mesmos.
Em uma realização preferencial, os eventos de caráter elétrico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende partida/desiigamento do veículo, acendimento de pisca-alerta da direita. acendimento de pisca-alerta da esquerda, acendimento de faróis, e combinações dos mesmos.
Em uma realização preferencial, os eventos de caráter eletrônico consistem em eventos selecionados do grupo que compreende acionamento de dispositivos reprodutores de áudio/vídeo, acionamento de itens de segurança opcionais, e combinações dos mesmos.
Em uma realização preferencial, os meios para se detectar a presença e/ou distância de objetos ao redor do veículo compreendem o emprego de dispositivos optoeletrônicos, preferencialmente do tipo emissores de luz laser ou LED com módulo de detecção, dispostos nas laterais do veículo, e em pontos específicos da sua dianteira e da sua traseira, permitindo uma identificação do ambiente ao redor do veículo.
Exemplo 1. Realização Preferencial Uma primeira questão que se põe quanto à detecção de presença e/ou distância é se o deslocamento realizado pelo veículo em movimento não seria grande o suficiente para inviabilizar a recepção do feixe refletido, uma vez que a unidade detectora se desloca junto com o veículo. Para responder a essa questão, um cálculo simples de cinemática permite relacionar a distância percorrida pelo veículo após a emissão de um dado feixe de luz e a distância com relação ao objeto refletor, considerando diferentes velocidades veiculares. O resultado é apresentado na Figura 2.
Como se pode observar no gráfico, a detecção de veículos distantes até 5 metros ocorre numa fração de tempo suficientemente pequena, de modo que mesmo automóveis viajando a 100 km/h deslocam-se menos de 500 nm (meio milionésimo de metro) durante a viagem do feixe. Esse deslocamento é suficientemente pequeno para garantir que o feixe refletido atinja a unidade óptica e esta possa, portanto, perceber o feixe e realizar o cálculo de distância.
Outra questão fundamental diz respeito ao tempo que o módulo de detecção emprega no cálculo da distância a um dado obstáculo. Uma pesquisa nas folhas de dados dos sensores utilizáveis mostrou que o módulo realiza medições contínuas no tempo, em janelas de 16 ± 3 ms, isto é, leva em média 16 ms para realizar uma medição de distância. Pode-se, portanto, extrair uma taxa de repetição de medições igual a 62 medições/segundo. Desse modo, no intervalo de 1 segundo, para um veículo viajando a Vc m/s são realizadas amostras espaciais separadas de (Vc/62) metros. Como exemplo de análise no pior caso, num veículo a 100 km/h, ter-se-ia uma amostra a cada 44 cm, um número sufícientemente representativo do espaço circunstante (consideradas as dimensões típicas dos veículos que integram o sistema de trânsito).
Uma terceira questão com relação ao uso de sensores optoeletrônicos diz respeito à eficiência de absorção do feixe refletido, e que está ligada à manutenção da limpeza da lente protetora, bem como à influência do ângulo de incidência da luz solar no elemento detector. Tais aspectos não são suficientemente discutidos nas folhas de dados dos sensores e, portanto, são passíveis de avaliação em testes de desempenho dos elementos sensores.
Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outros variantes, abrangidos no escopo das reivindicações anexas.
Reivindicações Aparato Monitorador de Parâmetros e Condições de um Veículo, e, Método de Monitoramento de Acidentes de Trânsito