专利名称：检查车辆速度符合前方速度限制的方法、系统和程序的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及车辆速度调节系统领域，并且更具体地，涉 及用于检查车辆速度符合前方速度限制的方法、系统和程序。
背景技术：
沿着任意给定路线，速度限制和驾驶条件可能频繁地发生变化， 尤其是在市区环境中。另外，沿着给定路线的速度限制可能会根据 时间(诸如，上课时间或者高峰时间)而改变。当前流行并接受的 向驾驶员通知速度限制的方法是通过在道路旁边告示速度限制标 志。但是，驾驶员很容易分心，并且没有注意到速度限制标志告示 的变化。另外，驾驶员可能有意或者无意地超过所告示的速度限制。 超过所告示的速度限制会产生负面后果，诸如个人伤害、财产损失、 以及来自超速罚单的罚金。而且，当针对道路的单一路段告示多个 速度限制标志时(例如，日间速度限制和夜间速度限制)，驾驶员 必须确定哪个速度是适用的。已经研发出多种系统来警告驾驶员超过所告示的速度限制。当前的绝大多数系统是基于使用全球定位系统(GPS )接收机，该GPS 接收机确定车辆的位置，并通过搜索中央数据库来将该车辆位置与 所告示的速度限制进行比较。来自受让人的美国专利号为6,515,596 的专利是这种方案的示例，并且尤其针对GPS通信协议的描述而将 其通过结合于此。尽管这种系统对告示速度限制标志提供了替代，但是其目标在 于作为报告系统，而不是作为反应系统来将车辆速度调节为所告示 的速度限制。例如，在来自受让人的美国专利号为6,462,675的专利中，已经描述了通过激活速度控制器来调节车辆速度。驾驶员可以具有对速 度控制器应用的选择，以便在检测到超速时自动地控制车辆速度。尽管此专利提供了控制车速限制的附加特征，但是这样的系统 只在超过告示的速度限制时才会工作。然而，不存在已知的方案来检查驾驶员的行为以便符合前方速 度限制。对前方速度限制进行预测将使驾驶员有可能平稳地遵从前 方告示的速度限制。也可以以渐进方式执行对速度的附加自动调节。因此，鉴于前述，需要这样的方法、系统和程序，其用于向驾 驶员警告前方速度限制、以及在不符合该警告的情况下调节车速。而且，期望的是，实现这种系统的成本并不昂贵。本发明通过 与现有的交通基础设施一起工作来提供这种低成本的方案。发明内容因此，本发明的目的在于提供一种车速检测系统。本发明的另 一 目的在于提供用于调节驾驶员行为以便符合前方 速度限制的方法、系统和程序。本发明的又一目的在于提供用于确定车辆的实际速度是否处于 依赖于当前位置的速度限制范围内的方法、系统和程序。根据本发明，由位于车辆处的接收器根据全球定位系统来检测 车辆的位置。从中央数据库确定与车辆位置相关联的、关于前方告 示的速度限制的风险水平。根据风险水平和当前的车速，激活具体 的警告和/或调节动作。本发明的所有目的、特征和优势将在下面的详细书面描述中变 得显而易见。根据本发明，如在所附独立权利要求中所描述，提供了用于检 查驾驶员符合前方速度限制的系统和方法。本发明的其他方面由在所附从属权利要求中描述的其他实施方 式提供。根据第 一 实施方式，用于确定车速符合前方告示的速度限制的5方法包括以下步骤获取车辆的当前速度和地理位置；为车辆赋予关于其到前方速度限制的距离的风险水平；将所赋予的风险水平与阈值速度值相联系，其中该阈值取决于道^各和交通状况；比较车辆的当前速度和阈值速度值；以及根据比较步骤的结果产生适合的车内动作集合。根据本发明的另 一 方面，公开了存储在计算机机器可读介质上的计算机程序产品。该计算机程序产品可以有形地具体化可读程序装置，该可读程序装置用于引起该计算机机器执行所附权利要求中描述的方法。
现在，通过示例的方式参照附图，其中图1是本发明的速度调节系统的概要视图；图2示出了根据本发明原理将车行道划分为风险等级；图3是车速调节计算系统的高级功能框图；以及图4是操作本发明系统的方法的主要步骤的流程图。
具体实施方式
在以下描述中给出了各种具体细节，以提供对本发明的全面理 解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在没有这些特定细 节的情况下也可以实现本发明。在其他实例中，以框图形式示出公 知的电路，以便不会以不必要的细节混淆本发明。已经尽可能地省 略了关于通信协议中的数据格式、计时等的大部分细节，因为这些 细节对于获取对本发明的全面理解并不是必要的，并且属于相关领 域普通技术人员的技能。本发明实现为公路结构中的交互式交通调节系统并且使用了现 有装置。现在参考附图，其中所描述的元件不必按照比例示出，并且其 中相似或类似的元件在多个附图中由相同附图标记指示。可以互换 地使用术语汽车、车或者车辆，用于概括地表示行驶在公路上的车 辆。通信协议表示使用协议通信进行通信所必须的所有特征，包括 功率水平、频率、数据格式等。如图1中所示，车辆100配备有全球定位系统(GPS)接收器。 为美国国防部研发的全球定位系统允许具有GPS接收器的任何人员 以高准确度来标识其在地球表面上的位置。GPS 4妄收器从环绕地球 的非对地同步轨道内的多个GPS卫星(仅示出了一个，即卫星102) 接收信号。为了确定地理位置，GPS接收器必须接收最少三个卫星 的信号。幸运的是，存在足够的GPS卫星在地球轨道中飞行，使得 在任何给定时间、在地球表面上的任何给定位置，在接收范围内都 存在多于必需卫星数量的卫星。通过从GPS卫星读取信号，GPS接收器确定车辆的地理位置。 然后，将此位置用作搜索关键字来从数据库检索多个速度限制。在 第一实施方式中，数据库可以位于车辆100内，并且存储在存储器 内或者诸如CD-ROM的存储设备上，该数据库可以由车辆的操作者 或者拥有者周期性地更新，以便与实时的道路状况改变相匹配。可 选地，如图中所示，数据库104可以存储在远程位置，在这种情况 下，车辆通过安装在车辆上的天线106传送请求来从该远程位置请 求速度限制信息。远程位置104通过其自身的天线(未示出)接收 请求，并由合适的速度限制信息进行响应。在另一实施方式中，数据库可以位于车辆100中，但是通过广 播天线在远程位置104传送更新信号而周期性地进行更新。车辆通 过其天线接收更新信号，并基于该更新信号更新其数据库。个中，所提供的信息可以不但涉及速度限制信息，而且涉及路况信 息。如本发明中所利用的，术语"路况，，涉及多种不同类型的状况， 包4舌{旦不限于时间、前方施工区i或、前方交通流量、天气状况、道路等级、到紧急出口匝道的距离、道路承重限制、路肩宽度和长 度、以及有助于驾驶员更安全地操作车辆的任何其他信息。将从数据库接收的信息提供到车辆中的处理器(未示出)。该 处理器接收信息，并在向驾驶员指示车辆正在行驶的路面的、作为 结果的有用信息之前对该信息进行解码。该信息可以在可视显示器 上、或者作为话音音频，或者作为二者的结合而向用户呈现。返回图1,沿着道路安装摄像头系列(108、 110和112)，以便 捕获交通流的图像。由中央交通数据库104接收交通流信息，并且 对其进行分析以便在道路沿线设置的显示器上递送准确的交通调节 命令114。车辆进一步配备有允许从中央交通数据库104接收交通信息的 RFID接收器116。然后，使用交通信息并且在车辆处理系统内将其 与GPS信息结合，以便向驾驶员递送个性化的信息，并产生将在下 文参照图4详述的具体动作。图1中还示出了与RFID通信协议和WIFI、 GPS和DGPS通信 协议兼容的通信接口块118。接口块允许由车辆监控系统处理向车辆 实时发送的交通信息，以便警告驾驶员和/或调节车辆引擎。现在参考图2，其中描述了划分成风险水平区域的虚拟道路划分 200。可以想象，车辆驾驶员正在去往都市区域的路上。道路可以包 括一个或多个车道(201-1至201-n),并且车辆正在其中的一个车 道上移动。道路至少分为四个区域警告区(WZ)202、临界区(CA) 204、高风险区(HRZ) 206和车行道区(RZ) 208。在到达高风险 区之前，车辆穿过警告区，然后穿过临界区。车辆从先前的车行道 区进入速度控制路段200,然后离开高风险区进入新的车行道区而离 开速度控制路段。应当理解，速度控制段的界限超过了 HRZ和新的 RZ段之间的边界。如所示，新的车行道区可以包括一条或者多条车 道(208-1至208-m， m与"n，，相等或者不等)，而新的速度控制 路段可以包括不同数量的车道(210-1至210-p, p与"m"相等或者 不等)。每个区域表示具体路段，根据该具体路段与高风险区域内的最近告示的速度限制的邻近度，将各个风险水平与该具体路段相 关联。针对每个区域来关联阈值速度值，以便允许当前车速与前方 告示的速度限制相符合。而且，根据诸如交通和道路状况的实时事 件，可以动态地调节每个阈值。应当理解，与高风险区相关联的阈值即为所告示的速度限制， 而与警告区域和临界区域相关联的速度限制是指具体定义的速度限制，以便在进入高风险区之前在每个区域中检查驾驶员的行为。由沿着道路设置的每个摄像头(108、 110和112)的观察区域来定义 每个区域的边界。如图2所示，警告区域和临界区域划分为每个都适合于一个车 道内宽度的子区域(202-1至202-n; 204-1至204-n)。应当理解， 利用本发明的实时监控系统，针对从一个车道到另一个车道(无论 是否处于同一风险区域)行驶的车辆，实时地更新计算的所有具体 控制参数，以便完全符合车辆所在的新的子区域。警告区域202是低速控制层区域。在WZ行驶期间，提供给驾 驶员的消息是关于车速和所告示的速度限制邻近的信息，以便警告 驾驶员。临界区域204是在进入高风险区域之前的最后的速度容忍限制。 提供给驾驶员的消息是关于将车速调节到前方速度限制的紧急度的 信息。可以强制进行车辆引擎调节，以便遵守交通法规的要求。将 车辆位置以及相关联的速度与预期的区域限制一起存储，以便在需 要的时候提供。高风险区域206表示所告示的速度限制区域。可以利用常规方 式将速度控制系统和道路法规监控及驾驶规则与此区域相关联。如 图2所示，HRZ可以是车辆能够在一条车道上行驶的都市区域。当离开HRZ时，车辆进入车行道区208,其中将车辆处理系统 重置，然后将其设置成新的道路区域所允许的速度限制。应当理解的是，每个区域和子区域配置以在速度限制方面和安 全参数方面反应环境结构。使用GPS或者RFID或者WiFi能力，将交通信息实时地从交通中央数据库提供到车辆计算机。车辆计算机 解码所接收的信息，并且设立如上所述的适当动作。这样，系统通 过分析车辆沿道路移动的方式而预见驾驶员的态度。而且，通过使用车内无线设施将违章存储到将要报告给中心的 日志文件中，系统允许跟踪驾驶员的行为。车内存储器(在此未示 出)恢复日志文件内容，并且将驾驶员态度的最坏情形违章传送到 交通中心以进行控制。图3描述了本发明的车速调节计算系统300的高层功能框图。 将该装置结合到车100内，并且基于环境数据和车辆数据的组合提 供自我调节机制。交通监控智能系统(TMIS) 301耦合至数据获取 块305,并经由无线设施从交通中心接收与路况相关的信息。此信息 用于向车辆驾驶员给出关于在当前道路环境下所需驾驶态度的建议。这些指示必须实时处理。TMIS解码这些信息，以便将其应用到 车辆计算机的环境数据获取系统。数据获取块还从GPS(或者DGPS )接收器302接收位置输入。最终，数据荻取块接收从环境数据收集(EDC )块303发布的信 息。EDC对来自中心的关于预定风险区域的数据进行捕获。另外， EDC可以按时接收RFID设施提供的数据，而不是接收无线数据。然后，数据获取块305感测来自三个上游源的进入数据流，以 把将要传送的循环仲裁提供给"比较和计算"块306。数据获取块解 码包括在将要进一步采样以及由处理块306保持的数据流内的合格 内容(qualifier )。另外，车速传感器304允许以常规方式检测当前车速，在此不 再进一步描述。这样，本系统允许在"比较和计算"处理块306内结合(来自 302的)车辆位置的信息、(来自301和303的)驾驶环境规则、(来 自304的)当前车速，以便确定根据车辆在其中行驶的风险区域设 置的合适动作以及通知。警报通知块307耦合至比较块306的输出，以便在由从比较块发布的适当信号设置时产生车内警报。动作通知块308耦合至比较块306的输出，以便在由从比较块 发布的适当信号设置时产生车内驾驶员消息。速度调节块309耦合至比较块306的输出，以便产生车辆引擎 调节命令，以便在考虑实时环境条件的前提下，使车速适合于适合 的风险区域。应当理解，引擎调节仅在驾驶员启动了自动速度调节 选项的情况下才会变得有效。然后，速度调节命令允许引擎速度调 节器310将当前车速调节到先前确定的速度。可选地，跟踪/车辆日志消息可以发送至用于跟踪驾驶员态度的 交通中心。跟踪消息将驾驶员的违章包含在日志文件中，该日志文 件被报告到中心以便在非常必要时使用。现在参考图4,其中描述了确定将产生哪个(些)消息和/或哪 个(些)动作的处理的流程图表示。处理开始于框402，以在预定间 隔采样由数据获取块305提供的数据。优选地，框402是"采样和 保持，，电路，以将进入的数据保持在存储器内，以便在比较阶段期 间进一步使用。框402将代表阈值速度的风险区域参考值(即，RZ、 WZ、 CZ和HRZ)递送到框403。框402进一步将与车速无关的、 所采样的剩余数据递送到框405。框405允许存储从框402接收的数 据，以便用作路况和交通状况的参考。如上文所提到的，由车速传感器304确定车速，并将其提供到 比较器框406、 407、 408和409,它们还分别从框403输入阈值参考。 需要重点注意的是，每个风险区域的阈值可以根据从中心交通信息 和交通道路环境接收的信息而动态地更新。在车辆进入第 一 风险区域时开始 一 系列比较，以4更确定当前的特定风险区域的速度限制(即，如果比较器406至409的分支为 "是")，则处理前进到框410。框410是功能状态机(FSM)，其基于来自框405的事件和来 自比较器框406至409的条件，来确定递送到块413的适当指令。ii为了清楚起见，框413表示为将框307、 308和309归组的一个 功能框。根据FSM计算的结果，框413的输出导致警报、驾驶员建 议和/或引擎调节。框410还将关于交通指令和驾驶员态度两者的车辆事件的跟踪 日志文件馈送至框4U,其中如前文所述，该日志文件4吏用无线i殳施 来传送到中心。跟踪/车辆日志消息使得交通中心能够通过将不同的 违章推送到日志文件来追踪驾驶员态度，以便在非常必要的情况下报告。本领域技术人员应当理解，已经根据优选实施方式描述了本发 明的方法和系统，但是在不脱离本发明范围的前提下，还可以对上 述做出修改和变化。
权利要求
1.一种用于确定车辆速度符合前方告示的速度限制的方法，包括以下步骤获取所述车辆的当前速度和地理位置；对所述车辆赋予关于其到所述前方速度限制的距离的风险水平；将所赋予的风险水平与阈值速度值相联系，其中所述阈值取决于道路和交通状况；比较所述车辆的当前速度和所述阈值速度值；以及根据所述比较步骤的结果来产生适合的车内动作集合。
2. 根据权利要求1的方法，其中获取所述车辆当前速度的所述 步骤包括从车内传感器接收这种信息的步骤。
3. 根据权利要求1或2的方法，其中获取所述车辆地理位置的 所述步骤包括从全球定位系统接收这种信息的步骤。
4. 根据权利要求1至3中任一项的方法，其中赋予风险水平的 所述步骤包括访问告示的速度限制的第 一 数据库以及将所述车辆 位置与最近的告示的速度限制进行比较的步骤。
5. 根据权利要求4的方法，其中所述第一数据库是车内数据库 或者远程中央数据库中的一个。
6. 根据权利要求1至5中任一项的方法，其中所述联系步骤包 括访问第二数据库以及获取阈值速度值的步骤。
7. 根据权利要求6的方法，其中所述第二数据库是车内数据库 或者远程中央数据库中的一个。
8. 根据权利要求7的方法，其中所述第二远程数据库是通过无 线协议通信进行访问的。
9. 根据权利要求1至8中任一项的方法，其中车内动作的适合 集合包括驾驶员建议消息、可听或可视警报以及引擎调节中的至 少一种。
10. —种用于确定车辆速度符合前方告示的速度限制的系统，所述系统包括用于执行权利要求1至9中任意一项所述方法的步骤的
11. 一种存储在计算机机器可读介质上的计算机程序产品，所述 计算机程序产品有形地具体化为可读程序装置，用于引起所述计算机机器执行根据权利要求1至9中的任意一项所述的方法。
全文摘要
根据本发明，车辆处的接收器根据全球定位系统检测车辆位置。从中央数据库确定与该车辆位置相关的、关于前方告示的速度限制的风险水平。根据该风险水平和车辆的当前速度来激活具体地警告和/或调节动作。
文档编号G08G1/052GK101326555SQ200680046519
公开日2008年12月17日 申请日期2006年9月18日 优先权日2005年12月15日
发明者B·布莱, F·布勒丹 申请人:国际商业机器公司