車輛碰撞預(yù)警裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種預(yù)警裝置與方法，特別涉及一種車輛在行駛狀態(tài)改變時(shí)的碰撞預(yù) 警裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于現(xiàn)今車輛主動(dòng)式安全的技術(shù)日益受到重視，越來越多先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (Advanced Driver Assistance System，ADAS)的產(chǎn)品上市，例如碰撞預(yù)防系統(tǒng)（Pre-Crash System)，此類系統(tǒng)多使用光學(xué)攝像機(jī)、雷達(dá)或超聲波等傳感器以偵測(cè)周圍車輛，但是由于 感測(cè)信號(hào)容易受到障礙物與日夜光線的影響，造成效能低下，因此亟須改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種車輛碰撞預(yù)警裝置，包括：一感測(cè)模塊，以感測(cè)一第一信號(hào)，此 第一信號(hào)至少包括一第一位置；一通信模塊，以接收一第二信號(hào)，此第二信號(hào)至少包括一 第二位置；一運(yùn)算單元，連接該感測(cè)模塊與該通信模塊，以接收該第一信號(hào)與該第二信號(hào)， 分別轉(zhuǎn)換該第一信號(hào)與該第二信號(hào)為一第一速度與一第二速度，以取得一相對(duì)速度與一相 對(duì)位置，并進(jìn)行一向量運(yùn)算以產(chǎn)生一法線距離、一到處時(shí)間與一第一結(jié)果，再根據(jù)該第一結(jié) 果，決定進(jìn)行一預(yù)警運(yùn)算以產(chǎn)生一第二結(jié)果；及一警示元件，連接該運(yùn)算單元，根據(jù)該第二 結(jié)果以發(fā)送一警訊為了解決先射面和該接地面之間。
[0004] 本發(fā)明再提供了一種車輛碰撞預(yù)警方法，包括：感測(cè)一第一信號(hào)，此第一信號(hào)至少 包括一第一位置；接收一第二信號(hào)，此第二信號(hào)至少包括一第二位置；分別轉(zhuǎn)換該第一位 置與該第二位置為一第一速度與一第二速度，以取得該第二速度相對(duì)于該第一速度的一相 對(duì)速度；根據(jù)該相對(duì)速度取得一相對(duì)位置；進(jìn)行一向量運(yùn)算以產(chǎn)生一法線距離、一到處時(shí) 間與一第一結(jié)果；根據(jù)該第一結(jié)果，決定進(jìn)行一預(yù)警運(yùn)算以產(chǎn)生一第二結(jié)果；根據(jù)該第二 結(jié)果發(fā)送一警訊。
【附圖說明】
[0005] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
[0006] 圖2為本發(fā)明的向量運(yùn)算示意圖。
[0007] 圖3為本發(fā)明的運(yùn)算與判斷步驟流程圖。
[0008] 圖4為本發(fā)明計(jì)算預(yù)警距離的位置示意圖。
[0009]【符號(hào)說明】
[0010] 10~車輛碰撞預(yù)警裝置
[0011] 11~運(yùn)算單元
[0012] 12~通信模塊
[0013] 13~感測(cè)模塊
[0014] 14~存儲(chǔ)元件
[0015] 15~警示元件
[0016] S21~S27~步驟
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了讓本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出本發(fā)明的具體實(shí)施 例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
[0018] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)圖，顯示了本發(fā)明的車輛碰撞預(yù)警裝置10的系統(tǒng)架構(gòu)， 此裝置10舉例可以整合在汽車或機(jī)車上，或即是一移動(dòng)裝置，例如智能手機(jī)、平板計(jì)算機(jī) 或筆記型計(jì)算機(jī)而擺置于車輛上使用。預(yù)警裝置10包括：一運(yùn)算單元11、一通信模塊12、 一感測(cè)模塊13、一存儲(chǔ)元件14,以及一警示元件15 ;其中運(yùn)算單元11為一處理器以執(zhí)行數(shù) 學(xué)運(yùn)算與邏輯判斷；通信模塊12為一無線通信設(shè)備，連接運(yùn)算單元11以接收或發(fā)送信號(hào)； 感測(cè)模塊13分別連接運(yùn)算單元11與通信模塊12,至少包括一全球定位裝置（GPS)以感測(cè) 預(yù)警裝置10本身的位置或是車輛的位置，另外選擇性地再包括其他傳感器，例如方向盤轉(zhuǎn) 向角傳感器等；存儲(chǔ)元件14連接運(yùn)算單元11，為一存儲(chǔ)介質(zhì)以存儲(chǔ)暫時(shí)性和/或永久性的 數(shù)據(jù)；警示元件15連接運(yùn)算單元11，至少為一聲音或圖像的輸出設(shè)備，例如擴(kuò)音器或顯示 器。
[0019] 同圖1所示，為了使道路上所有車輛都能相互無誤地收發(fā)信號(hào)，通信模 塊12-般必須符合共同的車間通信標(biāo)準(zhǔn)（V2V)，例如車用環(huán)境無線接入（Wireless Access in Vehicular Environment，WAVE)的專用短程通信（Dedicated Short-Range Communication, DSRC)標(biāo)準(zhǔn)等，此標(biāo)準(zhǔn)通常規(guī)范了信號(hào)傳輸?shù)念l段、格式與發(fā)送周期，而信 號(hào)包括了由感測(cè)模塊13所感測(cè)到的信號(hào)，例如車輛位置、轉(zhuǎn)向角、車輛型號(hào)或車長(zhǎng)與車寬 等，通信模塊12可直接自感測(cè)模塊13或經(jīng)運(yùn)算單元11接收上述信號(hào)，并以每秒多次或十 多次地發(fā)送或廣播，同樣地，也以相同周期接收其它車輛所廣播的相同信號(hào)至運(yùn)算單元11。
[0020] 一般而言，當(dāng)二車對(duì)向行駛時(shí)，二車的距離將隨著逐漸接近而變小，直至?xí)囁查g 為最小，此后再隨著逐漸遠(yuǎn)離而變大，發(fā)生碰撞的位置即可能在會(huì)車處或其前方，而此與二 車的速度、轉(zhuǎn)向角或車長(zhǎng)與車寬等參數(shù)有關(guān)。圖2為本發(fā)明向量運(yùn)算的示意圖，此圖中，本 車向圖面上方以速度'太行駛，而目標(biāo)車則向圖面左方以速度行駛，請(qǐng)注意，本車與目標(biāo) 車都存在一轉(zhuǎn)向角ΘΑ1與ΘΒ1，速度叉、速度f 、轉(zhuǎn)向角ΘΑ1與ΘΒ1等都可由所感測(cè)或 所接收到的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換而得，例如單位時(shí)間的位置變化即可得速度，任三位置的二連線 的夾角即可得轉(zhuǎn)向角，或直接由感測(cè)模塊13的方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器取得，其中單位時(shí)間通 常為一秒以下。
[0021] 同圖2所示，為便于說明，此時(shí)暫不考慮車長(zhǎng)與車寬，如果以本車的點(diǎn)A(通常為中 心點(diǎn)或感測(cè)模塊13的位置）為參考點(diǎn)時(shí)，即表示本車保持不動(dòng)，目標(biāo)車之于本車的相對(duì)速 度為V BA=B +(- 1 ),而在某一時(shí)間，即自接收與感測(cè)二車的位置信號(hào)至運(yùn)算 出相對(duì)速度后，目標(biāo)車之于本車的相對(duì)位置或暫時(shí)點(diǎn)可求出為TP1，此處下標(biāo)的1代表第1 運(yùn)算回合，接著進(jìn)行一向量運(yùn)算，即取得目標(biāo)車到位置TP1的距離為DR1，本車到位置TP 1沿 相對(duì)速度f ΒΑ延伸方向的法線距離或垂直距離則為DCPA1，其交點(diǎn)為CPA1，從前段說明 與三角形A，CPA1, B可知，距離DR1仍遠(yuǎn)小于本車點(diǎn)A到目標(biāo)車點(diǎn)B的距離DAB1，表示距離 DCPA1并非最小值，亦即是二車尚未到達(dá)會(huì)車或碰撞位置，因此運(yùn)算單元11將繼續(xù)進(jìn)行第2 運(yùn)算回合，直至第η運(yùn)算回合求出最小值的距離DCPAn為止。
[0022] 同圖2,當(dāng)?shù)讦沁\(yùn)算回合求出相對(duì)位置TPn，與其至目標(biāo)車點(diǎn)B的距離DR n，而且距離 DRn正好大于或等于二車的距離DABn時(shí)，表示會(huì)車或碰撞位置將在此處或前方出現(xiàn)，此時(shí)的 距離 DCPAn 為最小值的最接近點(diǎn)距離（Distance to Closest Point of Approach, DCPA)， CPAn稱為最接近點(diǎn)（Closest Point of Approach，CPA)，而目標(biāo)車從點(diǎn)B到達(dá)CPAn的時(shí)間 則為到達(dá)時(shí)間TCPA (Time to Closest Point of Approach)。前述判斷距離DRn是否不小 于DABn的方式，也可改由多數(shù)距離DRfDR 2+…+DRn的總和是否不小于DABi而決定，但其結(jié) 果是相同的。由于以上各點(diǎn)位置、速度與距離等均隨時(shí)變動(dòng)，因此均可被暫存在存儲(chǔ)元件 15中，特別是距離DCPA n。以上雖僅以一本車對(duì)一目標(biāo)車進(jìn)行說明，但實(shí)施時(shí)將是一本車對(duì) 多數(shù)的目標(biāo)車進(jìn)行運(yùn)算，亦即是可取得不同時(shí)間的多數(shù)不同的CPA，DCPA與TCPA以進(jìn)行預(yù) 警判斷。請(qǐng)?jiān)僮⒁猓瑘D2并未考慮本車與目標(biāo)車實(shí)際的車長(zhǎng)與車寬，因此即使求出了 CPA等 值，但仍須再?zèng)Q定真正的碰撞位置。
[0023] 圖2雖已說明二車之間如何取得CPA，DCPA與TCPA的值，但是必須再考慮車長(zhǎng)、 車寬或定位誤差，以求出真正的碰撞位置而再?zèng)Q定預(yù)警距離或時(shí)間。圖3為本發(fā)明運(yùn)算與 判斷步驟的流程圖，圖中S21表示當(dāng)本發(fā)明進(jìn)行一新的運(yùn)算回合時(shí)，首先必須決定運(yùn)算周 期，前段已說明車間通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了信號(hào)的發(fā)送周期，例如每秒十?dāng)?shù)次發(fā)送或廣播信號(hào)，本 發(fā)明的通信模塊12除發(fā)送本車所感測(cè)到的信號(hào)外，亦接收其它周圍目標(biāo)車輛的信號(hào)，此信 號(hào)至少包括位置，但可能考慮二車距離、轉(zhuǎn)向角與運(yùn)算能力等，運(yùn)算單元11并非如數(shù)地?cái)X 取該信號(hào)而進(jìn)行運(yùn)算，可以適應(yīng)性地調(diào)整，例如距離越短或轉(zhuǎn)向角越大時(shí)則增加，反之則減 少。由于步驟S21確定后可不必每運(yùn)算回合調(diào)整，故以虛線表示。
[0024] 同圖3所示，自步驟S22起即表示一運(yùn)算回合的開始，當(dāng)運(yùn)算周期確定后，一預(yù) 警裝置10 (裝設(shè)于本車）的運(yùn)算單元11便接收感測(cè)模塊13所感測(cè)到的一第一信號(hào)，與 通信模塊12所接收的至少一第二信號(hào)，此處所稱的第一與第二僅為便于說明考慮，其中 第一信號(hào)至少包括該裝置10所在的一第一位置，而第二信號(hào)則至少包括其它相同或相 容的裝置（裝設(shè)于目標(biāo)車）所在的一第二位置，所謂位置通常以經(jīng)緯度坐標(biāo)表示，例如 N242051. 2E1204853. 1等。以上第一信號(hào)與第二信號(hào)可再包括方向盤轉(zhuǎn)向角及車輛的長(zhǎng)度 與覽度。
[0025] 當(dāng)代表裝置10所在的