PROCEDIMIENTO DE PLANIFICACIÓN DE LA VELOCIDAD DE UNA NAVE A LO LARGO DE UNA RUTA.

Un procedimiento implementado en un sistema informático para la planificación de la velocidad de una nave a lo largo de una ruta predeterminada,

que comprende las etapas siguientes: - obtener datos representativos de las demandas de la misión; - obtener datos representativos de las limitaciones dinámicas de la nave; - obtener datos representativos de una ruta predeterminada; - obtener datos representativos de una imagen de la situación dinámica; - transformar los citados datos de demanda de la misión, datos de limitación dinámica, datos de la ruta y datos de situación dinámica en el dominio tiempo - distancia; - crear una envolvente de distancias (310, 320) en el citado dominio tiempo - distancia; - determinar un perfil de distancias en el dominio tiempo - distancia que se mantenga dentro de la envolvente de distancias (310, 320); determinar un perfil de velocidad a partir de la derivada del perfil de la distancia, en el que la etapa de crear una envolvente de distancias comprende la creación de una curva de límite superior (310) y la creación de una curva de límite inferior (320) en el que la citada etapa de crear una curva de límite superior (310) comprende la etapa de crear una curva de tiempo - distancia, o el equivalente de una curva de este tipo, correspondiente al caso en el que la nave se desplaza inicialmente a la velocidad máxima y cambia a la velocidad mínima en el último momento para llegar a un punto de llegada en el momento de llegada más temprano permitido, y en el que el citado paso de crear una curva de límite inferior (320) comprende la etapa de - crear una curva de distancia - tiempo, o un equivalente de una curva de ese tipo, que corresponde a un caso en el que la nave se desplaza inicialmente a la velocidad mínima y cambia a la velocidad máxima en el último momento para llegar a un punto de llegada en el momento de llegada último permitido, el procedimiento comprende, adem ás, la etapa de crear una envolvente de amenazas (520, 530), y en el que la citada determinación de un perfil de velocidad incluye la etapa de crear una curva de tiempo - distancia, representativa del citado perfil de velocidad, que no cruza el área definida por la envolvente de amenazas, y en el que los datos de la situación dinámica comprenden datos de objetos que intersectan la ruta predeterminada, incluyendo el curso y la velocidad estimada, y las variaciones de velocidad y / o la incertidumbre, y en el que la envolvente de amenazas se crea mediante la creación de una curva de límite superior (520) y de límite inferior ( 530) para el objeto de la amenaza, de una manera similar a la descrita para la nave utilizando los datos de situación dinámica

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E05109113.

Solicitante: SAAB AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: 581 88 LINKÖPING SUECIA.

Inventor/es: Ivansson,Johan , Mångård,Måns.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 30 de Septiembre de 2005.

Clasificación PCT:

  • G01C21/20 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01C MEDIDA DE DISTANCIAS, NIVELES O RUMBOS; TOPOGRAFIA; NAVEGACION; INSTRUMENTOS GIROSCOPICOS; FOTOGRAMETRIA O VIDEOGRAMETRIA (medida del nivel de líquidos G01F;   radio navegación, determinación de la distancia o velocidad mediante la utilización de efectos de propagación, p. ej. efecto Doppler, tiempo de propagación, de ondas de radio, disposiciones análogas que utilicen otras ondas G01S). › G01C 21/00 Navegación; Instrumentos de navegación no previstos en los grupos G01C 1/00 - G01C 19/00 (medida de la distancia recorrida sobre el suelo por un vehículo G01C 22/00; control de la posición, curso, altitud o actitud de vehículos G05D 1/00; sistemas de control de tráfico para vehículos rodados incluyendo transmisiones de tráfico de instrucciones de navegación para vehículos controlados   G08G 1/0968). › Instrumentos para efectuar cálculos de navegación (G01C 21/24, G01C 21/26 tienen preferencia).
  • G05D1/00 G […] › G05 CONTROL; REGULACION.G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › Control de la posición, del rumbo, de la altitud o de la actitud de vehículos terrestres, acuáticos, aéreos o espaciales, p. ej. piloto automático (sistemas de radionavegación o sistemas análogos que utilizan otras ondas G01S).
  • G08G5/04 G […] › G08 SEÑALIZACION.G08G SISTEMAS DE CONTROL DE TRAFICO (control de tráfico ferroviario, seguridad del tráfico ferroviario B61L; sistemas de radar o sistemas análogos, sistemas sonar o sistemas lidar especialmente adaptados para el control del tráfico G01S 13/91, G01S 15/88, G01S 17/88; sistemas de radar o sistemas análogos, sistemas sonar o sistemas lidar especialmente adaptados para anticolisión G01S 13/93, G01S 15/93, G01S 17/93; control de posición, rumbo, altitud o actitud de vehículos terrestres, de agua, el aire o el espacio, no es específico para un entorno de tráfico G05D 1/00). › G08G 5/00 Sistemas del control del tráfico aéreo. › Sistemas anticolisión.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2374544_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de planificación de la velocidad de una nave a lo largo de una ruta Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento y a un sistema para planificar la velocidad de un vehículo a lo largo de una ruta predeterminada. Antecedentes La planificación de la misión es una actividad importante tanto para las naves tripuladas como para las no tripuladas. Una planificación de este tipo proporciona un medio para aumentar la seguridad de una misión, y también posibilita el mantenimiento de un horario. La planificación de la misión es un proceso que se describe brevemente como la actividad necesaria para encontrar una ruta entre dos puntos de referencia. Un número de restricciones puede ser impuesto en la ruta. Por ejemplo, la citada la ruta deberá evitar las amenazas o naves estáticas y dinámicas, minimizar el consumo de combustible, mantenerse dentro de unos límites espaciales predeterminados en lo que se refiere al nivel de vuelo y la posición, llegar al objetivo en un momento determinado de tiempo, tener una cierta velocidad y un cierto rumbo. La ruta también debe ser tal que la nave se pueda desplazar a lo largo de la citada ruta tomando en consideración las propiedades físicas de la citada nave en lo que se refiere al rendimiento en velocidad, aceleración y maniobrabilidad. Es posible utilizar el análisis puro para describir el objetivo y las restricciones como un gran problema de optimización, y, posteriormente, aplicar técnicas que puedan encontrar una ruta que resuelva el problema. En realidad, esto es difícil, ya que requiere grandes cantidades de potencia informática para resolver un problema real. Las técnicas más avanzadas incluyen dividir el problema en varios pasos, lo que hace posible planificar en "tiempo real". En primer lugar, la ruta es planificada, con independencia de la velocidad y, posteriormente, la velocidad se planifica a lo largo de la ruta determinada. Técnica anterior En el documento norteamericano 6.061.612 se desvela un sistema de gestión de vuelo de las naves, que comprende un proceso para gestionar la velocidad aerodinámica de una aeronave en vuelo. El procedimiento incluye un primer paso para determinar un punto de la trayectoria de vuelo en el que es teóricamente posible cumplir con una restricción de tiempo requerido, siguiendo un perfil de velocidad preestablecido. En un segundo paso, la velocidad se calcula y se determina un nuevo perfil de velocidad. Esto se obtiene mediante la determinación de las correcciones de velocidad segmento a segmento, desde el punto hasta el último segmento modificable. El cambio de velocidad en cada segmento se limita a un valor máximo. La nueva velocidad se calcula sobre la base de la curva que muestra el tiempo de vuelo t en función de la velocidad V. Esta curva se puede aproximar por una curva que satisface una ecuación con tres coeficientes (C1, C2, C3): V = C1 /t + C2/t 2 + C3/t 3 El cumplimiento de las limitaciones de tiempo se garantiza mediante este procedimiento, al mismo tiempo que se cumplen los requisitos del piloto y de los controladores de tráfico aéreo. El documento norteamericano 4.774.670 desvela también un sistema de gestión de vuelo, que comprende un sistema que puede aceptar la información de los datos de vuelo, incluyendo el momento de llegada requerido. El documento norteamericano 6.507.782 desvela un sistema de control de aeronaves para alcanzar un punto de referencia en un momento de llegada requerido. El documento norteamericano 5.408.413 desvela un aparato y un procedimiento para controlar un cálculo de optimización del rendimiento de la aeronave para conseguir la navegación en tiempo restringido. El documento norteamericano 5.121.325 desvela un sistema de control del tiempo de llegada requerido. El documento norteamericano 6.266.610 desvela un optimizador de rutas multi-dimensional. Sumario de la invención El problema de la planificación de la velocidad, o de las velocidades, a lo largo de una distancia que ya se ha planificado, es relativamente sencillo de resolver, calculando la velocidad media a lo largo de la distancia. El problema se hace más complejo cuando es necesario tomar en consideración otros objetos móviles y otras restricciones, así como los valores límite. Estos requisitos y limitaciones incluyen: las amenazas y objetos en movimiento (dinámicos) que cruzan la ruta planificada, en la medida de lo posible, se evitarán. 2   las velocidades en el inicio y en el final de la ruta, especificadas por la misión, y el tiempo o ventana de tiempo, en el que la nave debe pasar el punto final de la ruta. el rendimiento de la nave, incluyendo la velocidad, aceleración y desaceleración máximas y mínimas. la forma de la ruta en relación con el rendimiento de giro de la nave, es decir, una velocidad máxima estimada a lo largo de una cierta parte de la distancia, por ejemplo, una curva cerrada, de tal manera que la nave pueda seguir la ruta dentro de un cierto error. El objeto de la invención es proporcionar un procedimiento general para solucionar el problema que se ha mencionado más arriba, de tal manera que se pueda calcular una velocidad permitida para la ruta planificada, que satisfaga las condiciones. No parece haber una solución existente que gestione las restricciones que se han mencionado más arriba de una manera sencilla. La presente invención resuelve el problema que se ha mencionado más arriba manejando las restricciones del problema de una manera tal que el problema se puede transformar. Cuando el problema se ha transformado, se pueden utilizar los procedimientos convencionales para resolverlo. La invención proporciona un procedimiento para la planificación de la velocidad de una nave a lo largo de una ruta preestablecida, de acuerdo con la reivindicación 1. La invención proporciona también un sistema para llevar a cabo la planificación de acuerdo con el procedimiento, y un producto de software informático correspondiente. Breve descripción de los dibujos La figura 1 muestra, en forma de un pseudo - diagrama de flujo, un esquema de un procedimiento de planificación de la velocidad a lo largo de una ruta. La figura 2 muestra un ejemplo de un problema de planificación de velocidad para una ruta entre las localizaciones A y B en una representación del mapa. La figura 3 muestra una representación del problema en la figura 2 en el dominio de tiempo - distancia. La figura 4 muestra un aspecto adicional del problema de la figura 2. La figura 5 muestra la representación en el dominio tiempo - distancia del problema de la figura 4. La figura 6 muestra un aspecto adicional del problema de la figura 4. La figura 7 muestra la representación en el dominio tiempo - distancia del problema de la figura 6. La figura 8 muestra una solución en el dominio tiempo - distancia del problema de la figura 7. La figura 9 muestra una solución en el dominio tiempo - distancia de un problema en tramos múltiples. La figura 10 muestra un perfil de velocidad del problema de la figura 8. Descripción detallada de realizaciones preferidas La figura 1 muestra, en forma de un pseudo - diagrama de flujo, un esquema de un procedimiento de planificación de la velocidad a lo largo de una ruta. Los datos representativos de las demandas de la misión 105, la limitación dinámica de la nave 100, la ruta 115, y la imagen 120 de la situación dinámica son alimentados a una unidad de transformación y de construcción 125. La información con respecto a la imagen 120 de la situación dinámica se alimenta por medio de una unidad de predicción 130. La unidad de transformación y de construcción transforma los datos entrantes en el dominio tiempo - distancia, de manera que se ajuste en un espacio tiempo - distancia y / o en un gráfico tiempo - distancia. La unidad de transformación y de construcción establece adicionalmente el problema, es decir, todas las limitaciones y restricciones, en el espacio de tiempo - distancia y por lo tanto construye un problema estático 135. El citado problema estático 135 se resuelve entonces con la ayuda de una unidad de búsqueda y optimización 140. La salida de la citada unidad de búsqueda y optimización 140 comprende una ruta, incluyendo la velocidad planificada para la ruta. La figura 2 muestra un ejemplo de una ruta entre las localizaciones A y B. En un primer paso, la ruta es planificada con referencia al terreno y a las amenazas estáticas. La aeronave que tenga un curso de intersección no se considera en este primer paso. Se considera que una ruta 230 se ha planificado entre las localizaciones A y B. Un área de obstáculos de terreno 205 y una amenaza estática 210 representan áreas de restricción de la ruta 230, es decir, la ruta 230 no debe pasar a través de la citadas áreas 205, 210. Ahora queda por determinar la velocidad V para la ruta 230, de tal manera que la nave llegue a la localización B en un... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento implementado en un sistema informático para la planificación de la velocidad de una nave a lo largo de una ruta predeterminada, que comprende las etapas siguientes: - obtener datos representativos de las demandas de la misión; - obtener datos representativos de las limitaciones dinámicas de la nave; - obtener datos representativos de una ruta predeterminada; - obtener datos representativos de una imagen de la situación dinámica; - transformar los citados datos de demanda de la misión, datos de limitación dinámica, datos de la ruta y datos de situación dinámica en el dominio tiempo - distancia; - crear una envolvente de distancias (310, 320) en el citado dominio tiempo - distancia; - determinar un perfil de distancias en el dominio tiempo - distancia que se mantenga dentro de la envolvente de distancias (310, 320); determinar un perfil de velocidad a partir de la derivada del perfil de la distancia, en el que la etapa de crear una envolvente de distancias comprende la creación de una curva de límite superior (310) y la creación de una curva de límite inferior (320) en el que la citada etapa de crear una curva de límite superior (310) comprende la etapa de crear una curva de tiempo - distancia, o el equivalente de una curva de este tipo, correspondiente al caso en el que la nave se desplaza inicialmente a la velocidad máxima y cambia a la velocidad mínima en el último momento para llegar a un punto de llegada en el momento de llegada más temprano permitido, y en el que el citado paso de crear una curva de límite inferior (320) comprende la etapa de - crear una curva de distancia - tiempo, o un equivalente de una curva de ese tipo, que corresponde a un caso en el que la nave se desplaza inicialmente a la velocidad mínima y cambia a la velocidad máxima en el último momento para llegar a un punto de llegada en el momento de llegada último permitido, el procedimiento comprende, adem ás, la etapa de crear una envolvente de amenazas (520, 530), y en el que la citada determinación de un perfil de velocidad incluye la etapa de crear una curva de tiempo - distancia, representativa del citado perfil de velocidad, que no cruza el área definida por la envolvente de amenazas, y en el que los datos de la situación dinámica comprenden datos de objetos que intersectan la ruta predeterminada, incluyendo el curso y la velocidad estimada, y las variaciones de velocidad y / o la incertidumbre, y en el que la envolvente de amenazas se crea mediante la creación de una curva de límite superior (520) y de límite inferior ( 530) para el objeto de la amenaza, de una manera similar a la descrita para la nave utilizando los datos de situación dinámica. 2. Un sistema configurado para planificar la velocidad de una nave a lo largo de una ruta predeterminada de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 1. 3. Un producto de software de ordenador para ejecutar el procedimiento de la reivindicación 1. 6   7   8   9     11   12   13   14     16

 

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