自动警示行车状态的装置制造方法【专利摘要】本发明提供一种自动警示行车状态的装置，可附加于驾驶的头部穿戴物，用于动态反应车辆行进状态、并自动地产生行车状态警示以提醒周边行人车辆，包括：一载具，可附加于驾驶的头部穿戴物；一安装载具的陀螺仪装置，陀螺仪装置可检测车辆的转弯运动状态；安装于载具的多个发光元件用以产生警示光信号；一信号处理与决策器，负责陀螺仪装置的信号的获取、处理、并运行一决策判断程序；及一电源供应单元。【专利说明】自动警示行车状态的装置【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种行车状态的警示装置，特别是涉及一种能动态反应车辆行进状态、并自动地产生行车状态警示以提醒周边行人车辆的一种行车状态装置。【
背景技术：
】[0002]一般的汽车或是机动车都配备有可以主动显示车辆的运动状态的指示灯，具体而言就是车辆的转向灯、刹车灯或其它具有警示功能的指示灯。其中转向灯是用以传达车辆行车状态，警示周边车辆保持距离使用。而剎车灯则是用以传达车辆速度的减缓，用以警示后方来车保持车距。[0003]传统的转向灯是由车辆驾驶者通过切换驾驶装置上的相关机构所控制，包括利用手部或手指拨切的方式，其决策大致由驾驶者人脑决定。使用闪烁灯信号以提供视觉上的警示，灯信号安排大致分成前置及后置，约略分置于车体的四个角落。在拥挤的道路中，机动车的转向灯以其相对位置较低、车间距离较短，容易为周边车辆忽略等缺点，加上驾驶者忽略操控，因有改进空间。[0004]在已公开的中国专利CN2696925“车辆减速或转弯自动警示装置”提出了一种车辆减速或转弯自动警示装置，具有适当倾斜角度的导管，其内部设置导电珠体，导管上端面设有导柱，导柱当作开关，各组导柱外接电线连接至汽车上设置的第三刹车灯处，因为车辆急速刹车或转弯时产生的惯性力量，令导电珠体移动进而导通电路并点亮刹车灯。另外杨升兴于2006年的M299488号中国台湾专利、林皆性于2008年的M351002号中国台湾专利、与罗健铭与施志豪于2008年的M354128中国台湾专利，相似地提出一种车辆用的警示安全帽，利用接收信号的无线接收器，可将转向灯或刹车灯的开关信号同步无线传输给安全帽上的接收器与电路控制模块，控制安全帽上的转向灯与刹车灯组。[0005]于1997年授予Horton与Newton的美国专利US5615132“Methodandapparatusfordeterminingpositionandorientationofamoveableobjectusingaccelerometers”、以及2010年卢叔东等人的中国台湾发明专利1320702“可动态提供方向信号的方法与使用其之安全帽”，都提出一种可提供位置或方向信号的安全帽，其旨乃利用加速度传感器(Accelerometer)根据使用者向左、向右倾斜的动作、或速度变化反应信号。Horton与Newton的专利主要应用于虚拟实境(Virtualreality)的应用，卢叔东等人的专利则用以驱动行车转向灯组，但其感应原理主要来自加速度的变化，非为来自陀螺仪装置的角速度位移变化。[0006]在已公开的中国台湾发明专利TW201106886“具指示灯的安全帽及利用安全帽指示方向的方法”，其中安全帽指示方向的方法包括利用探测装置探测主体左转或右转一角度后回复原位的时间，当时间达到一默认值时分别相对应地驱动左灯或右灯发出亮光一段时间。这种技术主要是探测使用者头部的动作及其持续的时间，进而驱动相应的指示灯装置点亮，但是在实际操作上，配载着安全帽的车辆驾驶者经常会通过左右两侧的后视镜观察左右两侧的后方状况，而且在观察的过程中难免会有向左或向右偏转头部的动作；因此这件已公开的发明专利所提出的方法很容易产生误动作，错误地将使用者观察左右两侧后视镜的动作误判为左转或右转动作，进而驱动左灯或右灯发亮。[0007]传统技术有关安全帽左、右灯的设计原理，到目前为止，多以倾斜感测、或加速度计等基本物理原理或为直接启闭或为量测计算来作动灯信号。然而，此些方式容易因为车辆行驶于不平整的道路上而受到干扰。[0008]因此，如何具有良好的检测方向并有效地指示状态为本案的发明人以及从事此相关行业的【
技术领域：
】人员亟要改进的课题。【
发明内容】[0009]有鉴于此，本发明提出了一种自动警示行车状态的装置，包括:一载具，可附加于驾驶的头部穿戴物；多个发光元件，安装于载具，包含一左置的发光元件和一右置的发光元件；一陀螺仪装置(GyroscopeDevice),安装于载具,至少包含一陀螺仪(Gyroscope),用以检测车辆的动作并输出相应此动作的一系列陀螺仪信号；一信号处理与决策器(Signalprocessoranddiscriminator),接收陀螺仪信号以形成一系列动作信号并处理动作信号，信号处理与决策器运行一决策判断程序，对动作信号进行分析与判断后产生一决策信号，再根据决策信号驱动对应的所述发光元件点亮或熄灭或闪烁；以及一电源装置，用以提供发光元件、陀螺仪装置和信号处理与决策器所需的电力。[0010]在本发明的一实施例中，载具通过包含磁铁、扣件和魔鬼粘其中的任一种附加于穿戴物。[0011]在本发明的一实施例中，陀螺仪是两轴或三轴的。[0012]在本发明的一实施例中，陀螺仪装置在车辆转弯过程中检测车辆转弯的角变化率。[0013]在本发明的一实施例中，决策判断程序将动作信号中的角变化率的绝对值和一设定值比较，当角变化率大于设定值，决策判断程序再根据角变化率的正值或负值产生决策信号，用以决定驱动左置的发光元件和右置的发光元件其中的一者作动。[0014]在本发明的一实施例中，陀螺仪装置包括一信号调制器，信号调制器用以将对应模拟信号调制为数字信号。[0015]在本发明的一实施例中，设定值可以是一固定阀值、与陀螺仪装置的角变化率相关的函数或与速度变化率相关的函数。[0016]在本发明的一实施例中，包括:一中置的发光元件以及一加速信号感测单元，加速信号感测单元是安装在载具并且至少包括一加速度计，用以检测车辆的速度变化率并输出相应的一系列加速信号，信号处理与决策器对加速信号的强度进行分析与判断后产生一决策信号，再根据决策信号驱动中置的发光元件点亮或熄灭或改变亮度，进而反映车辆的操作动作。[0017]在本发明的一实施例中，所述加速度计是两轴或三轴的。[0018]在本发明的一实施例中，信号处理与决策器根据加速信号决定中置的发光元件的亮度，中置的发光元件的亮度与速度变化率正相关。[0019]在本发明的一实施例中，信号处理与决策器获取加速信号与陀螺仪信号以形成动作信号，并将动作信号的一初始速度变化或一连续速度变化与一第一设定值或一第二设定值比较，并根据比较结果产生一决策信号以驱动中置的发光元件。[0020]在本发明的一实施例中，第一设定值及第二设定值可以是固定阀值或是与速度变化率相关的函数。[0021]在本发明的一实施例中，决策判断步骤及其对应的用以驱动左置的发光元件或右置的发光元件及所述中置的发光元件的决策信号可以单一各自独立或共享分享。[0022]在本发明的一实施例中，信号处理与决策器包括:一数字信号处理与滤波单元，用以将所述动作信号进行滤波处理；及一决策处理单元，包含:一存储器、一逻辑运算处理器、以及一输入/输出端口，左置的发光兀件和右置的发光兀件与输入/输出端口电连接，存储器之中具有决策判断程序，用以对动作信号进行分析与判断后产生决策信号，再根据决策信号通过输入/输出端口驱动左置的发光元件和右置的发光元件其中的一者作动。[0023]在本发明的一实施例中，包括:一第一辅助信号感测单元(Auxiliarysensorunit),第一辅助信号感测单元包含至少两个加速度计(Accelerometer),用以检测车辆的动作并输出一系列第一辅助信号，并同动作信号一起送至信号处理与决策器，当两个加速度计感测到沿一第一主轴方向的瞬时加速度方向一致时，信号处理与决策器才会被允许继续对于动作信号进行分析与判断，进而产生决策信号。[0024]在本发明的一实施例中，两个加速度计分别安装于以头部穿戴物中心轴线所剖分，对齐于车辆行进方向的，头部穿戴物的两侧。[0025]在本发明的一实施例中，包括:一第二辅助信号感测单元，至少包含一个加速度计或一个地磁仪(Magnetometer),用以检测车辆的动作并输出一系列第二辅助信号，并同动作信号一起送至信号处理与决策器，用以校准陀螺仪装置因为漂移(Gyroscopedrift)现象所产生的偏置问题(Bias)。[0026]在本发明的一实施例中，包括:一主坐标系统的校准程序，主坐标系统的校准程序由信号处理与决策器运行，主坐标系统的校准程序以车辆瞬时行进方向为主轴的参考坐标系统，借由一旋转矩阵的坐标系统转换手段，将安装于所述载具的感测元件的各轴感测信号映射到所定义的所述主轴，从而可以免除因安全帽配戴差异、或因传感器安装差异造成传感器不一定相符合于主轴坐标系统的信号量测困境。[0027]在本发明的一实施例中，电源装置可以为次电池、一具有充电机制的二次电池、一太阳能电池或者通过一电源线和一电连接器和车辆的电源连接，直接使用车辆的电力。[0028]以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技术的人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭示的内容、权利要求书及附图，任何熟悉相关技术的人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。【专利附图】【附图说明】[0029]图1为本发明的一实施例的可显示行车状态的安全帽的结构的示意图；[0030]图2为图1的背侧视图；[0031]图3为本发明的一实施例的功能方块图；[0032]图4为本发明的另一实施例的功能方块图，其中包含一信号调制器；[0033]图5为本发明的另一实施例的功能方块图，其中包含一第一辅助信号感测单元；[0034]图6A为本发明的一实施例的部分结构图，显示第一辅助信号感测单元的中两个加速度计的安装位置；[0035]图6B为一动作示意图，显示车辆转弯时第一辅助信号感测单元之中两个加速度计所感测到沿第一主轴方向瞬时加速度的方向；[0036]图6C为一动作示意图，显示头部旋转时第一辅助信号感测单元之中两个加速度计所感测到沿第一主轴方向瞬时加速度的方向；[0037]图7为本发明的另一实施例的功能方块图，其中包含一第一辅助信号感测单元和一第二辅助信号感测单元；[0038]图8为本发明的另一实施例的功能方块图，其中包含一加速信号感测单元；[0039]图9为本发明的一实施例的显示陀螺仪在安全帽的第一种配置位置的示意图；[0040]图10为本发明的一实施例的显示陀螺仪在安全帽的第二种配置位置的示意图；[0041]图11为本发明的一实施例的显示陀螺仪在安全帽的第三种配置位置的示意图；[0042]图12为本发明的一实施例的显示安全帽的参考坐标系统校正的示意图；[0043]图13为本发明的一实施例的显示信号处理与决策器运行主坐标系统的校准程序和决策判断程序的流程图；[0044]图14A与14B为本发明的一实施例的操控角变化率与速度变化率的两种信号操控流程图，图14A为串流式图，图14B为平行式图；[0045]图15为本发明的一实施例的显示信号处理与决策器运行决策判断程序的流程图；[0046]图16为本发明的一动作说明图；[0047]图17为本发明一实施例的显不信号处理与决策器整合第一辅助信号和动作信号并运行决策判断程序的流程图。[0048]附图标记[0049]10:载具20:中置的发光元件[0050]21:左置的发光元件22:右置的发光元件[0051]30:陀螺仪装置31:陀螺仪[0052]32:信号调制器321:衔接调制单元[0053]322:模拟/数字信号转换器40:信号处理与决策器[0054]41:数字信号处理与滤波单元42:存储器[0055]43:逻辑运算处理器44:输入/输出端口[0056]50:电源装置60:安全帽[0057]70:第一辅助信号感测单元71a:加速度计[0058]71b:加速度计72a:信号调制器[0059]72b:信号调制器80:第二辅助信号感测单元[0060]81:地磁仪82:信号调制器[0061]90:加速信号感测单元91:加速度计[0062]92:信号调制器PAl--第一主轴[0063]PA2:第二主轴PA3:第三主轴【具体实施方式】[0064]图1为本发明的一实施例的可显示行车状态的安全帽的结构的示意图。图3为本发明的一实施例的功能方块图。[0065]首先请参照图1、图2及图3，本发明自动警示行车状态的装置的一种实施例结构，包括:[0066]一载具10，可附加于驾驶者的头部的穿戴物，穿戴物包含但不限于例如安全帽60、头盔或其它类似物，在图1所示的一种实施例，载具10是一种壳体，可以通过例如磁铁、扣件、魔鬼粘或是其它类似的手段附加于穿戴物；[0067]多个发光元件，安装于载具10，包含一左置的发光元件21用于显示左转动作，及一右置的发光元件22用于显示右转动作；[0068]一陀螺仪装置30(参照图3)，被安装于载具10，陀螺仪装置30至少包含一个陀螺仪31，用以检测车辆的动作并输出相应此动作的动作信号；[0069]一信号处理与决策器40，接收动作信号、对动作信号进行处理、并运行一决策判断程序，对动作信号进行解析与判断后产生一决策信号，再根据决策信号驱动左置的发光元件21和右置的发光元件22其中的一者作动(可以是点亮或闪烁)，用以表示车辆的转弯动作；以及[0070]一电源装置50，用以提供前述多个发光元件、陀螺仪装置30和信号处理与决策器40所需的电力。[0071]根据本发明的一实施例，陀螺仪装置30之中包含的陀螺仪31可以是一种两轴或三轴陀螺仪，其可通过载具10安装在穿戴物上的任何位置，在本发明以下的实施例中将以安全帽60作为穿戴物的一种例子，但穿戴物并不以此为限。陀螺仪装置30的中包含的陀螺仪31在车辆转弯过程中通过连续取样的方式，检测车辆转弯的角变化率，产生一种含有角变化率的一系列原始动作信号，当原始动作信号是模拟信号时，陀螺仪31得配置一信号调制器32(参照图4)，利用信号调制器32将原始动作信号调制输出为一种数字化的动作信号，以为后续信号处理与决策器40的处理。[0072]根据本发明的一实施例，信号调制器32包括:[0073]一衔接调制单元321(Bridgeconditioningunit),和陀螺仪装置30包含的陀螺仪31电连接，将陀螺仪31产生的原始动作信号调制为相应的数字信号或是模拟信号；[0074]一模拟/数字信号转换器322(A/Dconvertor),必要时将模拟信号转换为相应的数字信号。一般而言衔接调制单元321是一种根据陀螺仪31的规格与特性而与之匹配的电路及/或电子元件，所以经由衔接调制单元321调制后的信号可能是数字或模拟形式，若为模拟形式者得以一模拟/数字信号转换器322转成数字形式，以为后续的处理；换言之，模拟/数字信号转换器322可以视需要选择使用，用以在必要时将模拟信号转换为相应的数字信号。[0075]为了分辨使用者旋转头部的动作与车辆前行转弯运动的差异，在本发明的一实施例中包含:一第一辅助信号感测单元70(参照图5)，第一辅助信号感测单元70具有至少两个加速度计71a和71b，两个加速度计71a和71b分别安装于以配戴者头顶中心对齐于车辆行进方向的轴线剖分的安全帽60的两侧，位置不一定需要对称，两个加速度计71a和71b通过安装位置的差异，感测旋转头部的动作与车辆前行转弯运动所造成加速度上的不同，并产生一系列第一辅助信号，并同动作信号一起送至信号处理与决策器40，用以帮助信号处理与决策器40分辨使用者头部或身体的旋转动作或车辆的转弯运动，避免产生误动作。[0076]图6A显示本发明使用两个独立加速度计71a和71b不对称地安装在安全帽60的两侧的一实施例，设若是整体车辆转弯，则分置两侧的加速度计71a和71b其所感测到沿第一主轴方向瞬时加速度的方向将会一致如图6B;而若是配戴者头部或身体的旋转动作，分置两侧的加速度计71a和71b，其所感测到沿第一主轴方向瞬时加速度的方向则会相反，如图6C。[0077]本发明的一实施例中，包含一第二辅助信号感测单元80，用以校准陀螺仪装置30因为漂移现象所产生的偏置问题。根据本发明去除偏置问题的第二辅助信号感测单元80的一实施例，至少包含一个加速度计71a(如图5所示)或一个地磁仪81(如图7所示),用以检测车辆的动作并输出一第二辅助信号，并同动作信号一起送至信号处理与决策器40，用以校准陀螺仪装置30因为漂移现象所产生的偏置问题。[0078]在本发明的一实施例中，包含:一中置的发光元件20用于显示刹车动作，及一加速信号感测单元90，如图8所示，加速信号感测单元90至少包含一个加速度计91，用以检测车辆的加速度变化并输出一系列加速信号，由信号处理与决策器40对加速信号进行分析与判断后产生一决策信号，再根据决策信号驱动中置的发光元件20点亮或熄灭或显示不同的亮度以反映加速度变化的强度，进而警示车辆的刹车动作；其中一种实施方式是预设一设定值Θ，当分析加速信号发现车辆的加速度为负值(表示车辆减速)，而且加速度的绝对值超过设定值Θ，即表示车辆发生刹车动作，进而驱动中置的发光元件20点亮。[0079]在本发明的一实施例中，被当作输入源而馈入信号处理与决策器的动作信号至少包含对应的自陀螺仪装置所获取的陀螺仪信号。在具有额外的一加速信号感测单元时，动作信号可进一步包含对应的自加速信号感测单元所获取的加速信号。[0080]依据本发明的一实施例，信号处理与决策器40依据加速信号的加速度值产生决策信号，并且中置的发光元件的亮度与加速信号的加速度值成正比。因此，决策信号驱动中置的发光元件20得以根据刹车程度提供不同亮度的灯光，而显示刹车动作的强度。举例而言，若加速信号的加速度值的绝对值越大，则决策信号驱动中置的发光元件20越亮。或者，信号处理与决策器40可将加速信号的加速度值对应键值配对映射(Key-value-pairmapping)、查找表(Look-uptable)、哈希表(Hashtable)、或是从直接以输入/输出之间的逼近函数计算，以产生决策信号。[0081]根据本发明的一实施例，第一辅助信号感测单元70、第二辅助信号感测单元80和加速信号感测单元90中的感测元件(包含加速度计和地磁仪)得配置一信号调制器，图中分别标示为信号调制器72a和72b、信号调制器82和信号调制器92，其架构与前述的信号调制器32相同，其中的加速度计或地磁仪将与信号调制器中的衔接调制单元电连接；换言之，当加速度计或地磁仪产生的原始辅助信号为模拟信号，可通过信号调制器调制为数字化的加速信号、第一辅助信号和第二辅助信号。[0082]上述的多个信号调制器32、72a、72b、82和92，以其电路性质非为一定的独立单元，应根据应用时和其电连接的各种信号感测单元(包含陀螺仪装置30、第一辅助信号感测单元70、第二辅助信号感测单元80和加速信号感测单元90)整并为一种配置电路(Circuitconfiguration),用以将模拟形式的原始动作信号和原始辅助信号转换为数字化的动作信号、第一辅助信号、第二辅助信号和加速信号，以供后续的信号处理与决策器40利用。[0083]在本发明的另一实施例中，第一辅助信号感测单元70、第二辅助信号感测单元80和加速信号感测单元90若是使用相同的感测元件，可采元件共享的架构，例如:加速信号感测单元90中的加速度计91可以和第一辅助信号感测单元70中的加速度计71a共享(参照图5)。[0084]根据本发明的一实施例，其中的信号处理与决策器40，如图3所示，包括:[0085]一数字信号处理与滤波单元41，用以将上述陀螺仪装置30、第一辅助信号感测单元70、第二辅助信号感测单元80和加速信号感测单元90输出的各种数字化的动作信号、第一辅助信号、第二辅助信号和加速信号进行滤波处理。同时也对陀螺仪装置30输出的陀螺仪信号作角度积分，及处理其随时间累增的信号偏置及漂移的问题；[0086]一决策处理单元，包含:一存储器42(包括可抹除式及不可抹除式存储器其中的任一种)、一逻辑运算处理器43(即CPU)、以及一输入/输出端口44(I/Oport)，左置的发光元件21、中置的发光元件20及右置的发光元件22与输入/输出端口44电连接，存储器42之中具有一决策判断程序，可以整合动作信号、第一辅助信号和第二辅助信号，再进行分析与判断后产生一决策信号，再根据决策信号通过输入/输出端口44驱动左置的发光元件21、中置的发光元件20及右置的发光元件22作动(包含点亮或熄灭或闪烁)。[0087]穿戴物不限于安全帽60—种，只要是能穿戴在使用者头部的即可，其中的陀螺仪装置30、第一辅助信号感测单元70、第二辅助信号感测单元80、加速信号感测单元90、信号处理与决策器40和电源装置50可以被一起被安装在同一载具10或是分别安装于多个载具10。[0088]电源装置50可以采用电池(可以是一次电池或可充电式电池)提供所需的电力，其实施方式亦可为一般电池或可充电式电池或是太阳能电池的充电机构其中的任一种，在另一实施方式，电源装置50为一种通过电源线和电连接器和车辆的电源连接的结构，直接使用车辆的电力。[0089]发光元件可以是但不限于例如发光二极管(LED)、传统灯泡或是其它的发光元件，在本发明一种实施例结构，其中左置的发光元件21、中置的发光元件20及右置的发光元件22是采分离式的设计，但并不以此为唯一的一种实施例，在另一种实施例结构中，左置的发光元件21、中置的发光元件20及右置的发光元件22也可以整合在一起。[0090]根据本发明的一种实施例结构，其中的载具10可安装于安全帽60的任何位置，如图9、图10及图11所示，可以将载具10安装于安全帽60的顶端位置(参照图9)、安装于安全帽60的后侧位置(参照图10)，也可以安装于安全帽60的顶端偏向后侧的位置(参照图11);根据本发明的一实施例，其中左置的发光元件21、中置的发光元件20及右置的发光元件22安装于安全帽60的位置，也可以有多种不同的变化例如图9、图10及图11所示，基本上只要能让他人从后方清楚看到左置的发光元件21、中置的发光元件20及右置的发光元件22的发光状态即可，左置的发光元件21、中置的发光元件20及右置的发光元件22在常态并不会发亮，其中左置的发光元件21会在车辆向左转时被驱动点亮或是闪烁，右置的发光元件22会在车辆向右转时被驱动点亮或是闪烁，中置的发光元件20会在车辆刹车时被驱动点亮，换言之在车辆刹车减速时亦会驱动中置的发光元件20产生视觉警示。[0091]在本发明的一实施例中，还包括:一主坐标系统的校准程序，由信号处理与决策器40运行,主坐标系统的校准程序基于车辆瞬时行进方向为主轴的参考坐标系统,借由旋转矩阵的坐标系统转换手段，可免除因安全帽60的配戴差异、或因陀螺仪、加速度计和地磁仪这些传感器的安装位置差异造成传感器不一定相符合于主轴坐标系统的信号量测困境。[0092]根据本发明的一实施例，其中装置于载具10的陀螺仪31、加速度计71a和71b及加速度计91本身不一定要对齐于车辆行进方向的中轴。但是其经旋转矩阵坐标转换后产生的虚拟的第一主轴(Firstprincipalaxis)必须对齐于车辆行进方向的中轴。[0093]根据本发明的一实施例，感测信号的量测必须基于一车辆行进方向一致的坐标系统，因此定义一主轴(Principalaxis)系统，以三轴陀螺仪31为例，主轴系统如图1所示，包含第一主轴PA1、第二主轴PA2和第三主轴PA3,而主轴系统就是一种定义第一主轴PAl与车辆行进方向相符合的参考坐标系统。如图9、图10或图11所示出就是感测三轴与中轴参考坐标相符合的一种实施例，可以直接感测三维方向的角变化率。[0094]由于安全帽60戴在用户头部的位置并不一定相符合于主轴系统、不同使用者、或是不同的配戴角度都会影响主轴坐标系统的对齐，设若装置于载具10中的陀螺仪31、加速度计71a和71b、地磁仪81、或加速度计91的各感应轴若与主轴坐标系统不对齐时，可通过主坐标系统的校准程序所采用的一种旋转矩阵技术的线性转换，将各轴感测信号映射到所定义的主轴(Principalaxis)上。旋转矩阵坐标转换的实施方式,可直接使用相继的三维坐标旋转获得，亦可使用相对等的四元数(Quaternion)旋转矩阵来转换。[0095]图12显示本发明的一应用例，假设使用配戴安全帽60的位置使得陀螺仪装置30的第一主轴PAl略朝下方倾斜有一角度(如图12左侧所示校准前的情形)，进而和车辆行进方向的中轴没有对齐，会使得陀螺仪装置30的第一主轴PAl在感测车辆的转弯时所产生的动作信号有些偏差，可能会影响决策判断程序的判断的结果。为了解决此一问题，本发明的一实施例还包括有一初始化校正程序，用户可启动信号处理与决策器40运行初始化校正程序，通过自动校准模式或手动校准模式重设安全帽60的参考坐标系统和车辆行进方向的中轴坐标系统对齐(如图12右侧显不校准后的情形)。[0096]在本发明的一实施例中，信号处理与决策器40将主坐标系统的校准程序和决策判断程序整合在一起运行，整体的运行内容可参照图13的流程示意图，主要包含下列多个步骤:[0097]A.初始化的校准步骤:包含手动校准和自动校准两种模式。[0098]在手动校准模式下，用户只要依驾乘时要穿戴的角度样式穿戴好安全帽60，操作一自行认定初始坐标对准角度的姿势，按下校准按钮，驾车沿第一主轴PAl方向向前行进一程序设定时间TS(譬如3秒)，取得一些沿第一主轴PAl方向获取陀螺仪装置30的参照样本瞬时值取样点。使用一线性回归计算，即可获得。其线性回归计算旨在获得第一主轴PAl,本发明的一种实施例为采用一最小平方法(Leastsquare)的简单线性回归。[0099]自动校准模式的程序内容约略等同于手动校准模式的程序。可将校准按钮整并至电源装置50的一电源开关(图中未显示)，使用者只需依驾乘时要穿戴的角度样式穿戴好安全帽60，打开电源装置50的电源开关，开始上路的前TS时间维持沿第一主轴PAl方向向前行进，程序会依前述程序自动校准。[0100]B.感测车辆运动并输出动作信号的步骤；在完成了前述的主坐标系统的校准程序之后，陀螺仪装置30与加速信号感测单元90开始感测车辆运动并输出动作信号，必要时还整合前述多个辅助信号(包含第一辅助信号和第二辅助信号)。[0101]C.产生决策信号的步骤；信号处理与决策器40可以整合动作信号、第一辅助信号和第二辅助信号，再进行解析与判断后产生一决策信号。[0102]D.驱动发光元件作动的步骤；在此步骤，左置的发光元件21、中置的发光元件20及右置的发光元件22将会根据决策信号被驱动并且作动(包括点亮、熄灭、闪烁、或显示不同的亮度以反映车辆运行的变化)。[0103]根据本发明的一种实施例，如果使用只有两个主轴的陀螺仪31、加速度计71a和71b或加速度计91，则坐标系统校准仍以其中一个主轴对齐车辆行进方向的中轴为主，并和另一个直交主轴构成符合车辆行驶的平面的二维平面，以适应车辆的瞬时两轴行车平面亦可。这种只有两个主轴的感测装置(陀螺仪31、加速度计71a和71b及加速度计91)可视为三轴感测装置的构装的简化版本。[0104]关于决策和判断车辆的转弯运动的决策判断程序，简要说明如下。[0105]陀螺仪装置30中包含的陀螺仪31在车辆转弯过程中通过连续取样的方式，检测车辆转弯的角变化率，产生一种含有角变化率Λ(t可以为1、2、3、…以表示不同的时间)的原始动作信号，角变化率△iPt根据车辆的转弯方向而有正值和负值之分，决策判断程序会将角变化率△ft的绝对值和一设定值Θ比较，当角变化率大于设定值Θ即判断车辆发生转弯运动，然后决策判断程序会根据角变化率Λft的正值或负值决定驱动左置的发光元件21和右置的发光元件22其中的一者作动(点亮或闪烁)，用以表示车辆左转或右转；其中的设定值Θ可为一单纯阀值(Threshold)或与陀螺仪装置的角变化率相关的函数或与速度变化率相关的函数。[0106]加速信号感测单元90中包含的加速度计91在车辆转弯过程中通过连续取样的方式，检测车辆转弯的速度变化率(即加速度值)，产生一种含有速度变化率(t可以为1、2、3、…以表示不同的时间)的原始动作信号，决策判断程序根据不同的加速度值调整信号强度(如电流信号)以驱动中置的发光元件20。换句话说，决策判断程序决定中置的发光元件20的亮度正相关于动作信号中的瞬间加速度值，从而能够用以反映刹车动作的强度。前述加速度值与亮度的正相关可以由键值配对映射(Key-value-pairmapping)、查找表(Look-uptable)、哈希表(Hashtable)进行关系对应、或是从直接以输入/输出之间的逼近函数计算得到。[0107]依据本发明的一实施例，决策判断程序因此主要包含两个部分，其一为处理角变化率ΔCpt信号并输出一决策以驱动左置的发光元件21或右置的发光元件22，另一则是处理速度变化率△Vt信号并输出一决策以驱动中置的发光元件20。在实施样态中，此两种操作程序可以个别实行并以两个子程序的方式接连执行(如图14Α)，或者借由数据结构安排的手段将对应的两个子程序整合为单一程序(如图14Β)。[0108]请参照图15，显示警示发光元件的重复运作的流程示意图，当中对应决策信号的启闭函数fx是由图14A或图14B当中的决策判断程序所输出，其决策内容可配合图16所示的有限状态机的运作方式加以说明，其中以显示有限状态机的运作方式说明信号处理与决策器运行决策判断程序的程序。包括下列步骤:[0109]Al.取得动作信号，于本实施例中动作信号至少包含角变化率Λ<pt，含有角变化率ΛCpt的原始动作信号经处理后成为数字化的动作信号，然后被信号处理与决策器40载入至决策判断程序以产生一决策信号并进行后续步骤；在另一实施例中，动作信号整合速度变化率Avt以及角变化率ΛC(Jt以产生前述决策信号；[0110]Α2.判断动作信号是否符合一“闪烁灯信号样式的启闭函数fx”的条件，符合条件时进入“作动”状态并继续后续的作动步骤，否则进入“不作动”状态并重复上述步骤；[0111]A3.点亮或致能相应的发光元件；根据决策信号驱动相应的发光元件点亮或致倉泛;[0112]A4.将发光元件的状态维持一段时间；以及，[0113]A5.熄灭或失能发光元件。[0114]前述由决策判断程序所输出的复合性的启闭函数仁为一围体，包含用以驱动转弯烁灯信号的一决策函数fxφ以及用以驱动刹车烁灯信号的一决策函数fxv。在一实施样态中，烁灯信号的启闭是由依赖时间连串取得角变化率△(Pt与速度变化率Avt同时决定，以下叙述决策原则:[0115]若角变化率Λft的绝对值超过一设定值Θ时即驱动左置的发光元件21和右置的发光元件22其中的一者作动(点亮或闪烁),每一作动配合一延滞时间TD<p,通过连续的Δ-,进来将连续间隔的开启时段连缀成一连续的烁灯信号样式开启，TDtpS定可为一固定值，亦可使用与ΛCpt呈正相关的设定值。[0116]若初始速度变化率ΛVt低于一设定值Ub或其接续的速度变化率低于一设定值UC时即驱动中置的发光元件20(点亮或调整灯志亮度以反映速度变化的强度)，每一作动配合一延滞时间TDv，通过连续的Avt进来将连续间隔的开启时段连缀成一连续的烁灯信号样式开启，TDv设定可为一固定值，亦可使用与Λvt呈正相关的设定值。[0117]根据前述规则，可以图16总结启闭函数与角变化率ΛCpt或速度变化率Avt之间的关系。请参照图16的有限状态机(Finite-statemachine)的描述，有限状态机具有“作动”与“不作动”两种状态和四个移转条件，当有限状态机处于“作动”状态，即令fx,或fxv为1，否则为O。而其用于fxf的各移转条件设定如下:[0118]条件I:IΔ(pt>Θ[0119]条件2:IΔφJ>Θ且sign(Atpt)=sign(Δφt_l)[0120]条件3:sign(ΔCpt)幸sign(Δφt_l)或Δφt^θ[0121]条件4:IΔφ,(θ[0122]并且用于fxv的各移转条件设定如下:[0123]条件1:Avt<Ub[0124]条件2:Avt<Uc[0125]3:Δvt^Uc[0126]条件4:Δvt^Ub[0127]其中signO表示一符号函数，用以判断某变量的方向性，下标t-Ι与t分别为前次及目前时间下的变量取样值。[0128]根据前述实施例，其中连续满足条件4的延滞作用TDφ或TDv的开启若太长，亦得因其连续满足的次数高于某一设定值(例如5次)的而取消。[0129]在本发明的另一实施例中，包含:将第一辅助信号感测单元70输出的第一辅助信号和动作信号整合处理，更可以帮助决策判断程序分辨用户头部或身体的旋转动作或车辆的转弯运动，避免产生误动作，如图17所示，在前述图15的步骤Al之前先运行下列步骤:[0130]Pl.取得第一辅助信号以及位于t时的动作信号；以及[0131]P2.当两个加速度计71a和71b感测到沿第一主轴方向的瞬时加速度方向一致时，继续后续的步骤Al，否则重复步骤P1，换言之，当两个加速度计71a和71b感测到沿第一主轴方向的瞬时加速度方向一致时，决策判断程序才会继续对动作信号进行后续的分析与判断，借以剔除因头部或身体的旋转动作引起的误动作。[0132]本发明利用可以量测角变化率的陀螺仪(Gyroscope)装置自动地检测车辆的行进方向，实时提供方向信号，并用以显示在驾驶者的安全帽上。其意所指的“具安全帽车辆”主要为机动车，亦及于其它如脚踏车、滑板、及其它有需配戴安全帽的运动设备。本发明提供了一种能够探测行车状态的改变，以一判断机制进行决策并驱动对应的发光元件作动(包括点亮或熄灭或闪烁或显示不同的亮度以反映车辆运行的变化)，进而以视觉警示方式显示车辆的转弯动作。[0133]虽然本发明已通过上述的实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉相关技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的变更与修饰，因此本发明的专利保护范围应当由本说明书所附的权利要求书所界定为准。【权利要求】1.一种自动警示行车状态的装置，其特征在于，可安装于车辆的驾驶的头部穿戴物，包括:一载具，可附加所述穿戴物；多个发光元件，安装于所述载具，包含一左置的发光元件及一右置的发光元件；一陀螺仪装置，安装于所述载具，至少包含一陀螺仪，用以检测车辆的动作并输出相应所述动作的一系列陀螺仪信号；一信号处理与决策器，接收所述陀螺仪信号以形成一系列动作信号并处理所述动作信号，所述信号处理与决策器运行一决策判断程序，对所述动作信号进行分析与判断后产生一决策信号，再根据所述决策信号驱动对应的所述发光元件点亮或熄灭或闪烁；及一电源装置，用以提供所述发光元件、所述陀螺仪装置和所述信号处理与决策器所需的电力。2.根据权利要求1所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述载具通过包含磁铁、扣件和魔鬼粘其中的任一种附加于所述穿戴物。3.根据权利要求1所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述陀螺仪是两轴或三轴的。4.根据权利要求1所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述陀螺仪装置在车辆转弯过程中检测车辆转弯的角变化率。5.根据权利要求4所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述决策判断程序将所述动作信号中的角变化率的绝对值和一设定值比较，当所述角变化率大于所述设定值，所述决策判断程序再根据所述变化率角变化率的正值或负值产生所述决策信号，用以决定驱动所述左置的发光元件和所述右置的发光元件其中的一者作动。6.根据权利要求5所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述设定值是一固定阀值、与所述陀螺仪装置的角变化率相关的函数或与速度变化率相关的函数。7.根据权利要求1所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述陀螺仪装置包括一信号调制器，所述信号调制器用以将对应模拟信号调制为数字信号。8.根据权利要求1所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，包括:一中置的发光元件以及一加速信号感测单元，所述加速信号感测单元是安装在所述载具并且至少包括一加速度计，用以检测车辆的速度变化率并输出相应的一系列加速信号，所述信号处理与决策器对加速信号的强度进行分析与判断后产生一决策信号，再根据所述决策信号驱动所述中置的发光元件点亮或熄灭或改变亮度，进而反映所述车辆的操作动作。9.根据权利要求8所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述加速度计是两轴或三轴的。10.根据权利要求8所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述信号处理与决策器根据所述加速信号决定所述中置的发光元件的亮度，所述中置的发光元件的亮度与所述速度变化率正相关。11.根据权利要求8所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述信号处理与决策器获取所述加速信号与所述陀螺仪信号以形成所述动作信号，并将所述动作信号的一初始速度变化或一连续速度变化与一第一设定值或一第二设定值比较，并根据比较结果产生一决策信号以驱动所述中置的发光元件。12.根据权利要求11所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述第一设定值及所述第二设定值是固定阀值或是与速度变化率相关的函数。13.根据权利要求8所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述决策判断步骤及其对应的用以驱动所述左置的发光元件或所述右置的发光元件及所述中置的发光元件的所述决策信号可以单一各自独立或共享分享。14.根据权利要求1所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述信号处理与决策器，包括:一数字信号处理与滤波单元，用以将所述动作信号进行滤波处理；及一决策处理单元，包含:一存储器、一逻辑运算处理器、以及一输入/输出端口，所述左置的发光元件和所述右置的发光元件与所述输入/输出端口电连接，所述存储器之中具有所述决策判断程序，用以对所述动作信号进行分析与判断后产生所述决策信号，再根据所述决策信号通过所述输入/输出端口驱动所述左置的发光元件和所述右置的发光元件其中的一者作动。15.根据权利要求1所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，包括:一第一辅助信号感测单元，所述第一辅助信号感测单元包含至少两个加速度计，用以检测所述车辆的动作并输出一系列第一辅助信号，并同所述动作信号一起送至所述信号处理与决策器，当所述两个加速度计感测到沿一第一主轴方向的瞬时加速度方向一致时，所述信号处理与决策器才会被允许继续对于所述动作信号进行分析与判断，进而产生所述决策信号。16.根据权利要求15所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述两个加速度计分别安装于以头部穿戴物中心轴线所剖分，对齐于车辆行进方向的，头部穿戴物的两侧。17.根据权利要求1所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，包括:一第二辅助信号感测单元，所述第二辅助信号感测单元至少包含一个加速度计或一个地磁仪，用以检测车辆的动作并输出一系列第二辅助信号，并同所述动作信号一起送至所述信号处理与决策器，用以校准所述陀螺仪装置因为漂移现象所产生的偏置问题。18.根据权利要求1所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，包括:一主坐标系统的校准程序，所述主坐标系统的校准程序由所述信号处理与决策器运行，所述主坐标系统的校准程序以车辆瞬时行进方向为主轴的参考坐标系统，借由一旋转矩阵的坐标系统转换手段，将安装于所述载具的感测元件的各轴感测信号映射到所定义的所述主轴。19.根据权利要求1所述的自动警示行车状态的装置，其特征在于，所述电源装置为一一次电池、一具有充电机制的二次电池、一太阳能电池或者所述电源装置通过一电源线和一电连接器和所述车辆的电源连接，直接使用所述车辆的电力。【文档编号】A42B3/30GK103960814SQ201410028521【公开日】2014年8月6日申请日期:2014年1月21日优先权日:2013年1月25日【发明者】杨栈云申请人:杨栈云