ITRM20090194A1 - Sistema informativo multimediale ad attivazione radio (simar) da installare su mezzi di trasporto (cicli motocicli ecc) per il riconoscimento ed interpretazione automatica della segnaletica stradale e di informazioni turistiche di particolare rilevan - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Con il solo fine di semplificare la descrizione del sistema, di seguito si farà riferimento ad applicazione nell’ambito di piste ciclabili.

Principio di funzionamento del SIMAR

SIMAR di bordo permette con semplici elaborazioni di associare al codice univoco, caratteristico di ogni Tag RFId, tutte le informazioni utili da fare pervenire all’utente nell’idioma preselezionato tramite selettore di lingua, visualizzandole sia in formato testuale su video che in formato audio attraverso auricolari o diffusori audio. In particolare, quando il SIMAR si trova a qualche metro dal TAG RFId posto in prossimità della segnaletica e delle particolari strutture monumentali, acquisisce il segnale radio, legge il codice, lo trasmette all’unità di elaborazione che lo interpreta e fornisce all’utente un messaggio vocale e testuale circa il significato della segnaletica e/o della particolare attrazione turistica.

Il SIMAR, alloggiabile anche in un opportuno contenitore (IP65) può essere alimentato o direttamente dalla batteria ricaricabile prevista nel dispositivo stesso o dalla unità di alimentazione del mezzo (biciclette elettriche, motoveicoli ecc).

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema informativo che unisca in se la duplice funzionalità di sicurezza stradale e conoscenza del territorio.

Il sistema è sostanzialmente costituito dalle seguenti componenti tecnologiche:

- SIMAR:

o Lettore card RFId;

o Antenna a radio frequenza;

o Decodificatore e elaboratore dati;

o Memoria;

o Selettore per selezione lingua ;

o Batteria di alimentazione o connettori per alimentazione da esterno (9-36Vcc).

o Contenitore IP65

o Connettore per auricolare;

o Sistema di diffusione sonora

o Display;

o Connettore di configurazione;

o Connettore per dispositivi esterni (USB- UART-RS232-RS485).

Sistema periferico (TAG):

o TAG o trasponder attivo RFId da applicare in prossimità del segnale e/o area di interesse turistico.

Il sistema SIMAR è utilizzato per fornire informazioni in tempo reale in termini di:

• Distanza, riconoscimento ed interpretazione della segnaletica verticale e/o orizzontale; Informazioni turistico-culturali;

• Posizione dell’eventuale struttura monumentale relativamente a quella dell’utente;

• Distanza e caratteristiche dei tracciato;

• Controllo della velocità all’interno delle piste ciclabili

Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali:

<■>La figura 1 è una illustrazione descrittiva del funzionamento del sistema;

<■>La figura 2 è uno schema grafico del sistema di bordo;

<■>La figura 3 illustra le componenti tecnologiche del sistema di trasmissione RFId;

Descriviamo ora il funzionamento dell’intero sistema, con riferimento agli elementi riportati nei diagrammi in Figg.1 e 3.

Azione di dislocazione TAG-RFId 22lungo il percorso ciclabile 3

II sistema per funzionare prevede una previa dislocazione lungo il percorso ciclabile 3 di TAG RFId 22 programmabili e leggibili fino ad alcuni metri di distanza, nelle cui memorie 23 è conservato il codice identificativo 20 da associare alla descrizione delle varie tipologie di segnali e/o monumenti 31 presenti nelle piste ciclabili 3.

Azione di selezione lingua

La prima operazione che si deve apportare al sistema 1 è quella della selezione dell'idioma: una volta impostata la lingua con l’apposito selettore 13, l’elaboratore 7 interno al sistema 1 prov a tradurre le informazioni nella lingua desiderata dall’utente 2.

Il sistema utente 1 proposto consiste quindi in un dispositivo che integra in se varie componenti tecnologiche funzionalmente separate tra loro;

• acquisizione codici 20 della segnaletica 1 tramite lettore RFId 6;

• decodifica del codice 20 ed interpretazione della segnaletica 4;

· elaborazione del messaggio nella lingua selezionata.

Il sistema periferico 21 corrisponde ad una struttura di contenimento del Tag RFId 22, posizionato a bordo pista 3 in prossimità del cordolo. Un ulteriore utilizzazione della presente invenzione è la relativa specializzazione del sistema 1 per il controllo della velocità all'interno delle piste ciclabili 3. Attraverso la rilevazione dei tempi fra due sistemi periferici 21, l’elaboratore 7 interno del SIMAR 1 calcolerà e fornirà all’utente 2 il valore della velocità media del tratto appena percorso.il sistema SIMAR 1 prevede principalmente l’interazione tra i TAG 22 del sistema periferico 21 dislocati lungo il percorso ciclabile 3 e un’unità di lettura 6 da installare sul mezzo 5 secondo la presente invenzione.

Il sistema SIMAR 1 basa il suo funzionamento sulla tecnologia RFId appartenente alle tecnologie Auto-ID, o identificazione automatica. La principale caratteristica che offre la tecnologia RFId si concretizza nella lettura a distanza di dati delle memorie 3 dei Transponders (Tag) 22.

Tale tecnologia è stata scelta per il dispositivo SIMAR 1 poiché trova i suoi punti di forza proprio nei limiti di lettura delle altre tecnologie: limiti dovuti alla presenza di ostacoli, distanza, riflessioni e/o di necessità di contatto. Infatti, lo sviluppo e diffusione su larga scala di questa tecnologia si basa sulla possibilità di leggere Tag 22 senza alcuna azione da parte dell’utilizzatore 2 del SIMAR 1. I TAG 2 sono letti in qualsiasi condizione ambientale e non necessitano che lettore 6 e TAG 22 siano in portata ottica (line of sight).

In un sistema con tecnologia RFId, l’energia viene trasmessa per induzione elettromagnetica all’antenna 25 di ogni TAG 22 che viene trasformata in energia per l’attivazione e per il funzionamento del TAG 22 stesso.

I Transponder 22 attivi o semiattivi, utilizzati nella presente invenzione, sono costituiti essenzialmente da un trasmettitore radio 25, una batteria 28, un circuito a microchip 24 il tutto per inviare continuamente il segnale al lettore 6. Solitamente, il Tag 22 semiattivo viene eccitato da un apparato esterno ovvero dal lettore integrato nel SIMAR 1, con il quale stabilisce un dialogo via radio e restituisce poi il suo identificativo 20 e/o le altre eventuali informazioni contenute.

Lo spazio in cui un Lettore 6 ed i Transponder | possono comunicare in modo corretto è definita ‘zona di interrogazione’. I TAG attivi 22 operanti nel campo delle UHF e delle microonde garantiscono zone di interrogazione di estensione fino a una quarantina di metri. Nel momento in cui un TAG || entra nella zona di interrogazione del Lettore 6, viene risvegliato ed alimentato con una batteria 28 presente al suo interno. Tramite questo campo il Tag 22 può, nel caso più semplice, rispondere al lettore 1 mandando il suo codice d’identificazione (ID )20. Il lettore 6 decodifica questa informazione per interpretarne la validità.

Relativamente alle frequenze di lavoro la scelta è ricaduta su un sistema che lavora nella banda delle frequenze UHF e delle microonde. Utilizzare queste frequenze sul SIMAR 1 fornisce la possibilità di usufruire di uno spettro di frequenza largo che permette l'uso di protocolli dati molto veloci che permettono la lettura anche di mezzi 5 in movimento come richiesto per il funzionamento della presente invenzione.

Le distanze di lettura raggiunte (a tecnologia di chip, consumo di energia e velocità di scambio dati uguali) dal SIMAR 1 sono:

· fino a 20-40m utilizzando transponder attivi o semiattivi 2 nei sistemi periferici 21.

I parametri di funzionamento del SIMAR | sono quelli classici dei sistemi radio:

• La potenza ricevuta dall'antenna 21 del Transponder 2 dipende direttamente dalle sue dimensioni (altezza efficace ed area efficace).

• Le dimensioni del sistema messo in campo dipendono direttamente dalla lunghezza d'onda.

• Le dimensioni delle antenne 9-25 dipendono dalla lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica interessata: quanto più questa è piccola tanto minore possono essere le antenne 9-25 (a metà della lunghezza d'onda) che deve ricevere o irradiare.

La densità di energia di un segnale inviato mediante un campo elettrico, come suddetto, diminuisce con l'inverso del quadrato della distanza tra la sorgente di energia 6 e il ricevitore 22 (vedere equazione).

Dove

PTx= Potenza trasmessa

PRx= Potenza ricevuta

GTx= Guadagno d’antenna trasmittente

GRxGuadagno d’antenna ricevente

λ = Lunghezza d'onda

R = Distanza tra i due dispositivi.

Con riferimento alla Figura 3 con | è stato indicato l'apparato trasmittente da installare sul mezzo | e con 27 il ricetrasmettitore all’interno del dispositivo periferico 21.

Il SIMAR | (Figg. 1-2-3) emette continuamente un segnale digitale per ricevere in backscatter le informazioni contenute nei TAG RFId 3⁄4 (Figg. 1-3) dislocati lungo il percorso 3 (Fig.1). Tali informazioni vengono utilizzate dal microcontrollore 7 (Fig.3) del SIMAR 1 (Figg.1-2-3) per elaborare i messaggi da fornire all’utente 2 (Fig.1).

L’apparato trasmittente 1 (Figg. 1-2 3) legge in RF, nella zona delimitata dal cono di emissione del segnale, le informazioni relative all’identificativo del TAG RFId 22 presente nel sistema periferico 21.

Detto apparato trasmittente del sistema utente 1 (Figg.1-2 3) è costituito da:

- Un micro-controllore 7 (Fig.3) dotato di un trasmettitore 8 (Fig.3) per la comunicazione a radiofrequenza con TAG 2 (Figg. 1-3);

- Led 11 (Fig.2-3) e minialtoparlante di segnalazione 12 (Fig.3) di avvenuta sincronizzazione con TAG 22 (Figg. 1-3)

- Un’antenna trasmittente 9 (Fig.3);

- Alimentatore 14 (Fig.3) in continua 12 V (< 800mA) e connettori per alimentazione esterna 15 (9-36 V);

- Case di contenimento 18 (Figg.2-3);

Il TAG 2 (Figg. 1-3) è un apparato ricetrasmittente costituito da:

- Un micro-controllore 24 (Fig.3) dotato di un trasmettitore 26 (Fig.3) per il trasferimento dei dati contenuti nella propria memoria 23 (Fig.3) verso il SIMAR 1 (Figg.1-2-3) e di un’unità ricevente 27 (Fig.3) atta a rilevare l'interrogazione da parte del SIMAR 1 (Figg. 1-2-3);

- Un’antenna ricetrasmittente (Fig.3);

- Batteria (Fig.3;

- Memoria interna 23 (Fig.3) per memorizzazione codice 20 (Fig.3) identificativo univoco; - Opzionalmente può essere dotata di porta dati USB o UART 29 (Fig.3);

- Case di contenimento 3 (Fig.3);

Il principio di funzionamento del sistema 1 è basato su due fasi principali:

1. Fase di rilevazione;

2. Fase di elaborazione e diffusione dei dati.

1. La fase di rilevazione è effettuata dalla cooperazione di due apparati distinti:

- Il SIMAR 1 (Figg. 1-2-3);

- “Tag’’ 22 (Figg. 1-3)

I trasmettitori 8 del SIMAR | (Figg. 1-2-3) sono dotati di antenna 9 interna o esterna (Fig.3), in dipendenza dal supporto esterno che contiene e protegge il SIMAR ,1 (Figg.1-2-3), ed alimentati da batteria 14; i TAG 22 (Figg. 1-3) possiedono un’antenna 25 miniaturizzata (Fig.3), un microcontrollore interno 24 (Fig.3) ed una memoria interna 23 (Fig.3) per il salvataggio dei dati.

L’attivazione del TAG 22 (Figg. 1-3) è successiva alla sollecitazione elettromagnetiche del campo d’azione del trasmettitore 8Fig.3) presente sul mezzo 5 (Figg. 1 ) che l’utente 2 (Figg.1) sta guidando. L’attivazione del TAG 22 (Figg. 1-3) è subordinata alla ricezione del segnale del trasmettitore 1 (Fig.3) del SIMAR 1 (Figg. 1-2-3), il quale invia il proprio codice univoco 20 (Fig.3), che successivamente viene registrato nella memoria interna 10 (Fig.3) del SIMAR | (Figg. 1-2-3) per essere successivamente elaborato.

La sincronizzazione tra il trasmettitore 8 (Fig.3) e TAG 22 (Figg. 1-3) viene notificato con l’accensione di un led 11 (Fig.2-3) o l’attivazione di un avvisatore acustico 12 (Fig.3), posto sul contenitore 18 del SIMAR 1 (Figg.1-2-3)

Il raggio di copertura dell’apparato trasmittente 1 (Figg. 1-2-3) consente il posizionamento dei sistemi periferici 21 (Figg.1) al lato di una pista ciclabile 3(Fig.1).

2. La fase di elaborazione dei dati consiste nell’associare al codice univoco 20 (Fig.3) del TAG 2 (Figg.1-3) ed elaborare le informazioni relative a:

• Segnaletica 4 presente lungo percorso 3 ;

• Monumenti 3 limitrofi al tracciato 3

• Velocità media del tratto percorso 3;

• Lunghezza e caratteristiche morfologiche del tratto successivo da percorrere.

Tale elaborazione consiste, per casi specifici della lettura ed interpretazione della segnaletica f e il trasferimento di informazioni turistiche, nel relazionare i codici 2 (Fig.3) forniti dai TAG 22 (Figg.1-3) con messaggi previamente memorizzati, in diverse lingue, nella memoria locale B (Fig.3) del SIMAR 1 (Figg. 1-2-3). Il risultato di tali elaborazioni è fornito in output all’utente 2 (Fig.2) del SIMAR 1 (Figg. 1-2-3) come messaggio vocale tramite connettore per auricolari 1 (Fig.2-3) e sistema di diffusione sonora 1 e\o come messaggi testuali visualizzati su display 17 .

Il vantaggio della presente invenzione è dato dalla altissima autonomia di funzionamento (circa 3 anni o 100.000 attivazioni)dei dispositivi portatili SIMAR 1 (Figg. 1-2-3), dato che il TAG 22 (Figg.1-3) entra in azione solamente nelle prossimità del campo di radiazioneinterrogazione del trasmettitore 8 del SIMAR 1 (Figg. 1-2-3) andando a ridurre gli sprechi di energia.

I dispositivi 1 (Figg.1-2-3) e 21 (Fig.1) così concepiti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo che lo caratterizza. Tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti ed in pratica tutti i materiali impiegati, nonché le dimensioni, essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema informativo multimediale ad attivazione radio (SIMAR 1) da installare su mezzi di trasporto 5 (cicli, motocicli ecc) per il riconoscimento ed interpretazione automatica della segnaletica stradale 1 e di informazioni turistiche di particolare rilevanza. Il sistema 1 risulta un dispositivo facilmente integrabile su ogni tipo di mezzo commerciale 5, facilmente rimovibile ed installabile in pochi istanti su un altro mezzo 5. > SIMAR: ✓ Lettore card RFId 6; ✓ Antenna a radio frequenza 9; ✓ Decodificatore e elaboratore dati

   ✓ Memoria 10 ✓ Selettore per selezione lingua 13; ✓ Batteria di alimentazione 14 o connettori 15 per alimentazione da esterno (9-36Vcc); ✓ Contenitore IP65 1 ✓ Connettore per auricolare 16; ✓ Sistema di diffusione sonora 12; ✓ Ganci 19; ✓ Display 1 ; ✓ Connettore di configurazione 3 ; ✓ Connettore per dispositivi esterni (USB-UART-RS232-RS485). 3; ✓ Sistema periferico 21 (TAG RFId 22 con codici 20):TAG o trasponder attivo RFId 22 da applicare in prossimità del segnale e/o area di interesse turistico; 2. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo informativo multimediale ad attivazione radio 1 (Figg. 1-2-3) comprende unità logiche di acquisizione, gestione e trasferimento dati integrate nello stesso oggetto. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 , benché caratterizzato, dal fatto che il sistema di comunicazione RFId a radio-frequenza utilizzi indistintamente la tecnologia passiva .semiattiva o attiva può utilizzare ogni altra tecnologia di trasmissione. 4. Sistema secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il sistema di trasmissione 1 dati può basarsi su tecnologie non vincolante alla tecnologia RFId, ma il sistema informativo multimediale 1 (Figg. 1-2-3) può identificare la segnaletica 1 (Fig.1) e monumenti 31 (Fig.1) anche impiegando tecnologie di comunicazione alternative o tecnologie di radiolocalizzazione satellitare GPS. 5. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che detto sistema informazione multimediale 1 (Figg. 1-2-3) è idoneo ad essere utilizzato anche per altre applicazioni inerenti la telemetria. 6. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che si basa su di un dispositivo modulare e svincolato dalla struttura del mezzo di trasporto 1 (Fig.1) su cui è installato (cicli, motocicli, auto, botticelle, pedoni, ecc...): il sistema risulta facilmente trasferibile da un mezzo ad un altro. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detto sistema informazione multimediale 1 (Figg. 1-2-3) è idoneo ad essere utilizzato anche per applicazioni al fuori di piste ciclabili 1, ad esempio nelle città, nei musei, nei percorsi podistici ecc. 8. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che può essere completato da un dispositivo cardiofrequenzimetro. 9. Sistema secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che la struttura di contenimento dei TAG RFId 22 (Figg. 1-3) possono essere integrati con lampeggiante, buzzer acustico, sensori ambientali se in tale struttura è prevista un’alimentazione. Inoltre possono essere di colorazione e materiali personalizzabili secondo la necessità del Comune o cliente. 10. Sistema secondo fa rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che le strutture di contenimento TAG RFId 22 (Figg. 1-3-4) può essere anche non presente e il trasponder RFId 22 (Figg.1-3-4) essere applicato direttamente sull’oggetto stesso. 11. Sistema secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che si basa sul fatto che il sistema p (Figg. 1-2-3) può avere forme variabili a seconda dell'utilizzo e del mezzo 5 su cui deve essere installato. 12. Sistema secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che si basa sul fatto che il sistema 1 (Figg. 1-2-3) può essere integrato anche da cardiofrequenzimetro con relativo dispositivo di telesoccorso GPS -GPRS ed allarme GPS Geofancing (delimitazione delle aree in cui il mezzo 1 (Fig.1) può transitare). 3. Sistema secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che si basa sul fatto che se il sistema 1 (Figg.1-2-3) viene installato in piste ciclabili 3 (Fig.1), può essere utilizzato anche come controllo della velocità in cui il sistema periferico 21 (Fig.1) assume la funzione di segnalatore luminoso ed acustico in caso di infrazione.