Dispositivo de control de velocidad con tecnología SIG

Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 272 Mo eno Na a o, J.G., Lama, J.R., Si ianes, F. y López Rod íguez, J. (2010): Disposi i o de con ol de elocidad con ecnología SIG. En: Ojeda, J., Pi a, M.F. y Vallejo, I. (Eds.), Tecnologías de la In o mación Geog á ica: La In o mación Geog á ica al se icio de los ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa. Pp. 272- 280. ISBN: 978-84-472-1294-1 DISPOSITIVO DE CONTROL DE VELOCIDAD CON TECNOLOGÍA SIG Jesús Gab iel Mo eno Na a o1, Juan Ramón Lama2, F ancisco Si ianes3 y Jesús López Rod í- guez4 (1) Depa amen o de Geog a ía Física y Análisis Geog á ico Regional. Uni e sidad de Se illa. Ma ía de Padilla S/N. Jgamo[email p o ec ed]s. (2) Depa amen o de Ingenie ía del Diseño. Uni e sidad de Se illa. E.U. Poli écnica C/ Vi gen de A ica, 7, 41011 - Se illa [email p o ec ed] (3) Depa amen o de Tecnología Elec ónica Uni e sidad de Se illa. E.T.S. de Ingenie ía In o má ica. A da. Reina Me cedes, s/n - Se illa [email p o ec ed] 4) Depa amen o de Tecnología Elec ónica. E.T.S. de Ingenie ía In o má ica. A da. Reina Me cedes, s/n [email p o ec ed] RESUMEN La pa en e in e nacional “Sis ema y mé odo de igilancia selec i a de elocidad pa a medios de anspo e (WO/2008/059084)” egis ada po un equipo de in es igado es de la Uni e sidad de Se illa basa su p incipal ei- indicación en el bajo ni el de p og amación, la simpli icación de los ecu sos elec ónicos empleados y la in e p e a- ción po és os de una ca og a ía ec o ial especí ica. El obje i o del disposi i o, de pequeño amaño, es egis a los excesos de elocidad una ez ins alado en un medio de anspo e, eniendo ambién o as u ilidades. Lo cons i uye 1) una an ena de Sis ema de Posicionamien o GPS, 2) un mic op ocesado , 3) una memo ia no olá il, 4) un enlace de en ada/ salida de da os, 5) una base de da os con in o mación ca og á ica ec o ial y 6) un p og ama de p oce- samien o. En la comunicación p opues a se de alla el uncionamien o del apa a o, su a qui ec u a y la a gumen a- ción de sus ei indicaciones, en e a o os disposi i os con el mismo p opósi o, en e las que des aca la simpli ica- ción de la in o mación ca og á ica. Palab as Cla e: SIG, GPS, con ol de á ico, acóg a o. Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 273 ABSTRACT 1.1. The applican s o he in e na ional pa en “Sys em and Me hod o Selec i e Moni o ing o Speed o Means o T anspo WO/2008/059084” a e he s a o a esea ch eam and he Uni e si y o Se ille. A low le el o p og amming, he simplici y o elec onic esou ces and hei capabili y o p ocess a speci ic ca og aphic da a base a e he main claims in his pa en . The goal o his ela i ely small de ice is o egis e speeding da a o hose ehicles equipped wi h i , al hough i can pe o m o he asks abou da a egis e ing. I com- p ises 1) a Geog aphical Posi ioning Sys em an enna, 2) a mic op ocesso , 3) a non- ola ile memo y, 4) a da a inpu /ou pu link, 5) a da abase wi h ec o ial geo e e enced ca og aphic in o ma ion and 6) a p oc- essing p og am. This pape shows wi h de ails i s unc ioning, i s s uc u e and he eason o pa en claims agains o he de ices, unde lining ca og aphic in o ma ion simplici y. 1.2. Key wo ds: GIS, GPS, anspo speed moni o ing, achog ap h 1. ANTECEDENTES La ges ación del disposi i o pa e de la eje ci ación po pa e de los au o es de a eas elacionadas con el egis- o de la in o mación gene ada po los apa a os ecep o es GPS. Es as ac i idades es aban elacionadas an o con la na egación (posicionamien o de ba cos pesque os en aguas ju isdiccionales) como delimi ación de campos de en- enamien o pa a clasi icaciones supe isadas de usos del suelo (AECID 2007-09). En el diseño y ope a i idad del disposi i o han concu ido eje cicios de in o má ica elec ónica, ingenie ía del diseño y geodesia. Tal y como apa ece en la memo ia publicada del disposi i o2. El equipo o mado po cua o ingenie os y un geóg a o ha abajado en el Labo a o io de Elec ónica de la Escuela de Ingenie ía Elec ónica de la Uni e sidad de Se illa y el depa amen o de Geog a ía de la US. Has a el momen o, los cos es de diseño y p oducción se han cubie o con el Plan P opio de la Uni e sidad de Se- illa (2007) y la ges ión de la OTRI de la misma uni e sidad en la ami ación de la pa en e; los gas os pa a la ex en- sión in e nacional han co ido po pa e de la Conseje ía de Inno ación y Ciencia de la Jun a de Andalucía (2008); los cos es de pe sonal y ma e ial han salido en pa e de un p oyec o del Plan Nacional I+D+I (2008) sob e SIG y ans- po e in e modal3 . Finalmen e se ha ob enido una nue a ayuda de la Conseje ía an es mencionada pa a omen a su aplicación indus ial. El disposi i o iene el obje i o de egis a los excesos de elocidad come idos po un ehículo po ado du an e un la go pe íodo de iempo. Pa a ello almacena los da os del luga exac o, el alo de exceso, la ho a y la echa del suceso. Es os obje i os son ealizables po mul i ud de disposi i os, sin emba go, la ecnología empleada ha pe mi i- do man ene las ei indicaciones de modo e ec i o y el egis o de su pa en e. Se ha insis ido en la obus ez del ha dwa e, so wa e y los pocos ecu sos necesa ios pa a el p ocesamien o y almacenamien o de los da os. Los abajos han dado luga a la elabo ación de un disposi i o elec ónico con au onomía p opia do ado de un sis ema y un mé odo de igilancia de elocidad que se ins ala en un medio de anspo e. Lo cons i uye: 1) Una an ena de Sis ema de Posicionamien o Geog á ico. 2) Un mic op ocesado . 3) Una memo ia no olá il. 4) Un enlace de en ada/ salida de da os. 5) Una base de da os con in o mación ca og á ica ec o ial. 6) Un p og ama de p ocesamien o que gene a una base de da os con la echa, ho a de coo denadas geog á i- cas, elocidad máxima alcanzada y elocidad máxima pe mi ida en dicho pun o, única y exclusi amen e cuan- do és a ha sido sob epasada. Es e úl imo pun o se ha conside ado con especial a ención pa a e i a la con o- e sia que gene a ía una igilancia de mo imien os. 2 h p://www.wipo.in /pc db/en/wo.jsp?WO=2008059084 3 Bases pa a la inse ción del Es echo de Gib al a en los co edo es de anspo e in e modal a a és de la modelización con SIG. Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 274 También se almacenan los e en os de inicio y in de ope a i idad co ec a o inco ec a con echa, ho a y úl i- ma/p ime a posición álida X,Y,Z. La memo ia no olá il almacena una base de da os con los campos mencionados, y única y exclusi amen e cuando la elocidad máxima ha sido sob epasada. Los a ibu os con enidos en la ca og a- ía son: elocidad en segmen o, localización X,Y jun o con la al u a Z. Los alo es gene ados son, elocidad en exce- so, coo denadas X,Y,Z echa y ho a del e en o. 2. EL HARDWARE DEL DISPOSITIVO El disposi i o ue p obado sob e una pla a o ma PC mó il, siendo el siguien e paso su elabo ación como disposi- i o independien e y con u ilidad exclusi a pa a el come ido que se le a ibuye. Pa a la elabo ación del disposi i o en cues ión, se inició el desa ollo de un p o o ipo o mado po un sis ema embebido que ealiza las labo es de un compu ado no mal, además de una pla a o ma A duino, do ada de un mi- c ocon olado . A duino es una pla a o ma basada en una sencilla placa con en adas y salidas (E/S), analógicas y digi ales, y en un en o no de desa ollo que implemen a el lenguaje P ocessing/Wi ing. Su co azón es el chip A mega168, un chip sencillo y de bajo cos e que pe mi e el desa ollo de múl iples diseños. Figu a 1. 1 Placa base, 2 Módulo GPS, 3 An ena GPS,4 Memo ia Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 275 Figu a 2. Memo ia inse ada en A duino. Al se open-ha dwa e an o su diseño como su dis ibución es lib e. Es deci , puede u iliza se lib emen e pa a desa olla cualquie ipo de p oyec o sin ene que adqui i ningún ipo de licencia. Al disposi i o A duino se le ha conec ado un elemen o GPS adap ado a la pla a o ma A duino pa a acili a la comunicación con el mic ocon olado . Es e disposi i o GPS jun o con A duino p opo ciona la in o mación necesa ia pa a el p ocesamien o pos e io en el sis ema embebido. Pa a ello, se ha do ado con un p og ama de elabo ación p opia que se ha implemen ado en la placa mic ocon olado en el lenguaje de bajo ni el C++.. Figu a 3. Aspec o del disposi i o. Realizado es o, se ha elabo ado una aplicación que co e en el sis ema embebido pa a la ecepción de es a in- o mación, a amien o de la misma y acceso a base de da os ca og á ica y base de da os gene ada po el disposi i- o. Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 276 Figu a 4. Ensamblaje en una caja odo iempo pa a su ins alación a la in empe ie. 3. El GPS. Se ha op ado po un GPS es ánda ya expe imen ado en el Labo a o io de Elec ónica. El modelo u ilizado es un Vinco ech GSC3 que ha dado buenos esul ados con las placas A duino. U iliza el P o ocolo NMEA4, que si bien en p incipio enía una o ien ación náu ica, ac ualmen e es de g an acep ación pa a su uso en odo ipo de GPS pe mi- iendo la comunicación en e di e en es disposi i os, lo que acili a su expe imen ación con nue os componen es. De odos modos conside amos de mayo ascendencia el uso del p o ocolo NMEA, lo que nos pe mi e segui expe imen- ando con la misma ca og a ía y so wa e. 4. LA CARTOGRAFÍA Como ca og a ía base pa a las p uebas se ha omado el opog á ico ec o ial 1/100.000 de la Conseje ía de Ob as Públicas y T anspo es de la Jun a de Andalucía pa a las ca e e as y el 1:10.000 de la misma i ula idad pa a las zonas u banas. Los a ibu os de elocidad se han añadido de o ma gene alizada según las ca ego ías de las ías, dejando un máximo de 80Kms/h pa a las ías p ima ias y secunda ias, 120 pa a au opis a y 50 pa a ci cui o u bano. Po lo an o pa imos de una p oyección UTM y Da um ED50, de modo que ha sido necesa io cambia el da um a WGS 84 y cambia las coo denadas UTM a coo denadas geog á icas, siguiendo las exigencias del GPS (p o ocolo NMEA) . Con es e mismo p incipio, la elocidad se ha aducido a nudos pa a e i a ope aciones al mic op ocesado y al p opio GPS. La as o mación undamen al pa a el sis ema es la ob ención de una capa de pun os a pa i de poly- lineas combinando las bases de da os pa a he eda los a ibu os de las ca e e as y de las cu as de ni el. No se a a de una con e sión sino de una nue a capa en la que los pun os se han si uado en cada segmen o a una dis an- cia máxima de 0.002 g ados decimales, aunque es a dis ancia es a iable an o en alo como en magni ud, ya que los ensayos siguen su cu so buscando la mayo p ecisión posible. Ello explica que, especialmen e en las zonas u ba- nas donde los segmen os son más co os, los pun os coincidan a menudo con in e secciones de las polylineas o igi- nales. Una ez ob enida una capa única de pun os con los a ibu os de elocidades máximas según las ías y co as de cu as de ni el, se les ha inco po ado las coo denadas geog á icas. Es a in o mación ha sido a ada pos e io - men e como una me a base de da os con a ibu os de elocidad y al u a pa a cada coo denada. Pos e io men e se ha con e ido al o ma o del p o ocolo NMEA. En es e p o ocolo la in o mación iene exp esada de la siguien e mane- a: 4 h p://www.nmea.o g/ Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 277 Figu a: 5. Desglose de la ase NMEA. Fuen e Vinco ech 2009. Obsé ese el o ma o en el que ienen exp esados la la i ud y longi ud, conse ando g ados y minu os sexagesi- males y segundos en decimal. Es e o ma o de g an acep ación pa a es e ipo de disposi i os siendo el p opio del P o ocolo NMEA. Es ac o di icul a la con e sión au omá ica con los con e so es ac uales, po lo que se ha ope ado con hojas de cálculo has a consegui el o ma o adecuado de la ca og a ía uni icándola a la del GPS. Las he amien- as empleadas han sido a ias; en las ope aciones de cambio de p oyección se ha u ilizado la he amien a P ojec ion and ans o ma ion de A cToolbox, especialmen e con el cambio de da um. Pa a o as ope aciones con cambios de coo denadas y gene ación de pun os se han u ilizado di e sos Sc ip s en A cView 3.X, he amien a ya en desuso pe o que se ha mos ado muy ágil en las a eas de labo a o io. Es a base de da os se ha expo ado en o ma o TXT po lo que se ha educido no sólo su peso en by es sino el consumo de ecu sos po pa e del p ocesado . De es e modo una base de da os con o ma o DBF se educe en 6 eces su peso, obje i o siemp e p esen e en la con igu ación del disposi i o. Al ámbi o de abajo cubie o po la ca og a ía en las p uebas ha sido el á ea me opoli ana de Se illa, con un o al de 65.000 pun os de con ol pa a una ex ensión de unos 200 km2. Se es á p obando a la echa de la edacción de es e abajo la ca og a ía a escala nacional a pa i de la BCN25, de ahí la p eocupación po man ene una capa- cidad de p ocesamien o y almacenamien o obus a. 5. EL SOFTWARE DEL DISPOSITIVO La p ime a pa e es á o mada po un p og ama en C++ pa a aumen a la capacidad de almacenamien o y la o- bus ez del sis ema. El p og ama se enca ga de cap a la in o mación p oceden e de la pla a o ma A duino ía USB. Una ez ecibido el paque e de in o mación, es e es desmemb ado y a ado pa a ealiza la unción necesa ia en el obje i o de nues o disposi i o. Realiza un a amien o de iche os y ano a incidencias en caso necesa io. La ecogida de da os es en o ma o ASCII pos e io men e se con ie e y ac ualiza la abla con los a ibu os X,Y,Z, echa ho a y da os de la elocidad sob epasada. Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 278 Figu a 6. Ejecución del so wa e de elabo ación p opia “Vigia” p oceden e de la pla a o ma A duino. Emulación de da os de GPS. El p og ama gene a un abla a pa i de la coincidencia de un exceso de elocidad en un ámbi o cuyos lími es los ma ca una dis ancia de ±0.002 g ados, magni ud y alo a iable como se ha exp esado an e io men e. Es a abla a siendo ac ualizada con la inco po ación de da os po cada ez que se sob epase la elocidad pe mi ida en un pun o de con ol. Figu a 7. Fiche o de incidencias una ez ejecu ado la aplicación y as habe ocu ido algunas incidencias a lo la go del iempo: se ha sob e- pasado el lími e de 50 km/h en 15 y 16 km/h en las echas y ho as que se indican5. 5 Debe en ende se que las elocidades máximas de la ca og a ía ienen que disminui se en las p uebas, ya que una eloci- dad de 65Km/h en algunas zonas u banas es ealmen e eme a io. Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 279 Figu a 8. T azado en el que se ha sob epasado la elocidad. Fuen e: elabo ación p opia. Si enemos en cuen a que un a chi o TXT con 50.000 líneas ocupa 2Mb ap oximadamen e, podemos calcula la eno me capacidad de almacenamien o de da os que suponen 4GB de memo ia inco po ada en la placa A duino. 6. DISCUSIÓN El disposi i o, si bien se ha empleado además en o os come idos po pa e del equipo, se expone aquí con los obje i os p ima ios que se u ie on en cuen a al gene a lo. Es o es, un disposi i o capaz de p oduci in o mación sob e los excesos de elocidad de un ehículo po ado y el almacenamien o de los da os que e idencian la in ac- ción. El disposi i o p esen a a ias ace as pa a el deba e. Po una pa e nos encon amos con la necesidad de p eci- sión y elabo ación de una ca og a ía adecuada pa a es os p opósi os. El disposi i o plan ea el uso de una ca og a- ía educida cuya única in o mación ú il son los a ibu os de localización y elocidad máxima pe mi ida. Los mé odos empleados han sido labo iosos y po la no edad del p opósi o no se han encon ado e e encias ú iles. La ca og a ía disponible no se encuen a con la con inuidad necesa ia en un disposi i o de es e ipo, po lo que es necesa io p o- undiza en el ipo de ca og a ía base que se a a emplea y qué mé odos de adap ación se ían los más adecuados. Ac ualmen e se plan ea la BCN25 solici ada al IGN con es e p opósi o. Sob e la p ecisión y los obje i os ambién hay que ene en cuen a la u ilidad inal del apa a o. El ma gen de e o dado al cálculo de la posición con espec o a la ca og a ía, así como la dis ancia en e los pun os de con ol depende del desa ollo de las uen es ca og á icas y del desa ollo ecnológico de los disposi i os GPS. Po o a pa e, debemos conside a la inu ilidad de conse a miles de da os de in acciones en una memo ia no olá il a la ho a de se audi ados. Bas a con una se ie de da os con cie a con inuidad en el iempo y el espacio pa a e alua el compo amien o del conduc o del ehículo. En es e úl imo aspec o, no cabe duda de que esa u ilidad inal debe á se conside ada po los posibles usua ios como suje o u obje o. Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 280 REFERENCIAS. ARDUINO: h p://www.a duino.cc (5/07/2010) NMEA: h p://www.nmea.o g/ (5/07/2010) WO/2008/059084 SYSTEM AND METHOD OF SELECTIVE MONITORING OF SPEED FOR MEANS OF TRANSPORT: h p://www.wipo.in /pc db/en/wo.jsp?WO=2008059084. (5/07/2010) SOURCE FORGE: h p://sou ce o ge.ne /apps/ ac/libusb-win32/wiki (5/07/2010) VINCOTECH: h p://www. inco ech.com/ (5/07/2010)