专利名称：车辆驾驶状态监控系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种监控系统，特别是涉及一种车辆驾驶状态监控系统及方法。
背景技术：
现有的一种车辆驾驶状态系统，是透过一个影像单元拍摄驾驶者的表征影像，并利用一个电连接该影像单元的控制单元根据影像来判断驾驶者是否正在打瞌睡，如判断驾驶者的眼睛闭合状态或是头部异常移动状态等，然而，此系统容易因驾驶者的身体动作而产生误判。因此，现有另一种车辆驾驶状态系统是透过一个车身信号模块测量车辆运动物理量，如车辆的横向偏移量或是转向角度等，并利用一个电连接该车身信号模块的控制单元根据所述运动物理量计算出一个对应驾驶模式的转移函数，最后将该驾驶模式的转移函数与预设的驾驶比较函数进行比对，而得出目前的驾驶状态是否可能是由打瞌睡的驾驶者所产生，然而，此系统也会因驾驶者的突然改变操作行为而产生误判。
发明内容
本发明的目的是在提供一种通过影像与行车信号的双重确认以确保行车安全的车辆驾驶状态监控系统及方法。本发明车辆驾驶状态监控系统，应用于一个车辆，该车辆包括一个车身及一个方向盘组件，该监控系统包含一个影像单元、一个加速度感测单元、一个转角感测单元、一个维持力矩感测单元、一个警示单元，及一个处理单元。该影像单元包括一个朝驾驶者拍摄以产生一个驾驶者影像信号的驾驶影像模块，该加速度感测单元测量并产生相对应该车身的侧向加速度的一侧向加速度信号，该转角感测单元测量并产生相对应该车身的转向角度的一个转向角度信号，该维持力矩感测单元设置于该方向盘组件，且测量并产生相对应施加于该方向盘组件的维持力矩的一个维持力矩信号，所指维持力矩是指维持该车辆行驶时不受路面摩擦力影响而偏摆的力矩，该警示单元设置于该车身内，该处理单元分别电连接该影像单元、该加速度感测单元、该转角感测单元、该维持力矩感测单元及该警示单元，且分别计算出一个影像危险程度数值及一个行车危险程度数值，并根据该影像危险程度数值及该行车危险程度数值计算出一个最终危险程度数值，且于该最终危险数值大于一个预设危险程度数值时驱使该警示单元产生警示，该影像危险程度数值是根据该驾驶者影像信号计算得出，该行车危险程度数值是根据该侧向加速度信号、该转向角度信号及该维持力矩信号计算得出。本发明所述车辆驾驶状态监控系统，该影像单元还包括一个设置于该车辆以拍摄并产生一个车道影像信号的车道影像模块，该影像危险程度数值是该处理单元根据该驾驶者影像信号及该车道影像信号计算得出。本发明所述车辆驾驶状态监控系统，该影像单元还包括一个设置于该车辆以拍摄并产生一个车头影像信号的车头影像模块，该影像危险程度数值是该处理单元根据该驾驶者影像信号、该车道影像信号及该车头影像信号计算出。本发明车辆驾驶状态监控方法，应用于所述的车辆驾驶状态监控系统，该监控方法是由该处理单元根据该驾驶影像模块产生的驾驶者影像信号计算该影像危险程度数值，并于该影像危险程度数值大于一个预设数值时，将目前的侧向加速度、转向角度及维持力矩分别储存至一个电连接该处理单元的数据库单元中，且运算后分别以一个侧向加速度门滥参数、一个转向角速度门滥参数及一个维持力矩门滥参数表示，接着该处理单元接收来自该维持力矩感测单元的该维持力矩信号后，与该维持力矩门槛参数进行运算，以得出一个维持力矩参数集合，且该处理单元接收来自该转角感测单元的该转向角度信号后，与该转向角速度门槛参数进行运算，以得出一个转向角速度参数集合，接着该处理单元接收来自该加速度感测单元的该侧向加速度信号后，与该侧向加速度门槛参数进行运算，以得出一个侧向加速度参数集合，接着该处理单元根据该维持力矩参数集合、该转向角速度参数集合及该侧向加速度参数集合，计算该行车危险程度数值，接着该处理单元接收来自该驾驶影像模块的该驾驶者影像信号后，计算该影像危险程度数值，最后该处理单元根据该行车危险程度数值及该影像危险程度数值计算出该最终危险程度数值，且于该最终危险数值大于该预设危险程度数值时驱使该警示单元产生警示。本发明所述车辆驾驶状态监控方法，于步骤三中，该处理单元接收来自该转角感测单元的该转向角度信号后，根据该转向角度信号、该转向角速度门槛参数及一个相对应方向灯状态的方向灯状态参数进行运算，以得出该转向角速度参数集合。 本发明所述车辆驾驶状态监控方法，于步骤四中，该处理单元接收来自该加速度感测单元的该侧向加速度信号后，根据该侧向加速度信号、该侧向加速度门槛参数及一个相对应方向灯状态的方向灯状态参数进行运算，以得出该侧向加速度参数集合。本发明所述车辆驾驶状态监控方法，于步骤七中，该处理单元根据该行车危险程度数值与一个第一比例参数的乘积及该影像危险程度数值与一个第二比例参数的乘积，力口总后计算出该最终危险程度数值，且于该最终危险数值大于该预设危险程度数值时驱使该警示单元产生警示。本发明所述车辆驾驶状态监控方法，该处理单元接收来自该驾驶影像模块的该驾驶者影像信号、来自该车道影像模块的该车道影像信号及来自一个车头影像模块的一个车头影像信号后，计算该影像危险程度数值。本发明所述车辆驾驶状态监控方法，于该步骤六中，该处理单元根据该驾驶者影像信号、该车道影像信号及该车头影像信号分别计算出相对应的一个驾驶者危险参数、一个车道危险参数及一个车头影像危险参数，并根据该驾驶者危险参数、该车道危险参数及该车头影像危险参数计算出该影像危险程度数值。本发明所述车辆驾驶状态监控方法，于该步骤六中，该影像危险程度数值相等于该驾驶者危险参数、该车道危险参数及该车头影像危险参数中的其中数值最大的一个。本发明的有益效果在于:通过该驾驶者影像信号、该侧向加速度信号、该转向角度信号及该维持力矩信号的同步确认，以监控并确保行车安全。
图1是本发明一个较佳实施例的车辆驾驶状态监控系统的方块图。
图2是该较佳实施例应用于一个车辆的示意图。图3是该较佳实施例应用于一个车辆驾驶状态监控方法的流程图。
具体实施例方式为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式
，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。参阅图1与图2，本发明车辆驾驶状态监控系统的该较佳实施例是应用于一个车辆9，且能够透过一个车辆驾驶状态监控方法运作，该车辆9包括一个车身91及一个方向盘组件92，该监控系统包含一个影像单元2、一个加速度感测单元31、一个转角感测单元32、一个维持力矩感测单元33、一个警示单元4、一个处理单元5，及一个数据库单元6。该影像单元2包括一个朝驾驶者拍摄以产生一个驾驶者影像信号的驾驶影像模块21、一个设置于该车辆9以拍摄并产生一个车道影像信号的车道影像模块22，及一个设置于该车辆9以拍摄并产生一个车头影像信号的车头影像模块23。该加速度感测单元31设置于该车辆9，且测量并产生相对应该车身91的侧向加速度的一个侧向加速度信号。于本实施例中，该加速度感测单元31是一种加速度感测器，且所测量的侧向加速度范围是介于O 0.4米/每平方秒(m/sec2)间，并以电压输出形式表现。该转角感测单元32设置于该车辆9，测量并产生相对应该车身91的转向角度的一个转向角度信号。于本实施例中，该转角感测单元32为一种角度感测器，且设置于该方向盘组件92以测量该方向盘组件92的旋转角度，该方向盘组件92的旋转角度就能够相对应该车身91的转向角度，且所测量的旋转角度范围介于O 600度(degree)间，并以电压输出形式表现。该维持力矩感测单元33设置于该方向盘组件92，且测量并产生相对应施加于该方向盘组件92的维持力矩的一个维持力矩信号。于本实施例中，所指维持力矩是指维持该车辆9行驶时不受路面摩擦力影响而偏摆的力矩。于本实施例中，该维持力矩感测单元33是一种扭力感测器，且所测量的扭力是以电压输出形式表现，且电压范围介于O 4伏特(V)间。该警示单元4设置于该车身91内。于本实施例中，该警示单元4为蜂鸣器。该处理单元5分别电连接该影像单元2、该加速度感测单元31、该转角感测单元32、该维持力矩感测单元33及该警示单元4，并能够根据该驾驶者影像信号、该车道影像信号及该车头影像信号计算出一个影像危险程度数值，以及根据该侧向加速度信号、该转向角度信号及该维持力矩信号计算得出一个行车危险程度数值，且能够根据该影像危险程度数值及该行车危险程度数值计算出一个最终危险程度数值，并于该最终危险数值大于一个预设危险程度数值时驱使该警示单元4产生警示。该数据库单元6电连接该处理单元5。配合参阅图3，该车辆驾驶状态监控方法应用于所述的车辆驾驶状态监控系统，该监控方法包含下列步骤71 77。
于步骤71中，该处理单元5根据该驾驶影像模块21产生的驾驶者影像信号、该车道影像模块22的车道影像信号及该车头影像模块23的车头影像信号计算该影像危险程度数值，并于该影像危险程度数值大于一个预设数值时，将目前的侧向加速度、转向角度及维持力矩分别储存至该数据库单元6中，且运算后分别以一个侧向加速度门槛参数、一个转向角速度门滥参数及一个维持力矩门滥参数表示。于本实施例中，该转向角速度门滥参数所代表的转向角速度是由该转向角度配合取样时间而计算得出，该侧向加速度门槛参数、该转向角速度门槛参数及该维持力矩门槛参数分别为配合后续模糊逻辑计算而使用的模糊函数，但是该侧向加速度门滥参数、该转向角速度门滥参数及该维持力矩门滥参数也能够分别是配合非模糊计算而使用的单一个数值。于步骤72中，该处理单元5接收来自该维持力矩感测单元33的该维持力矩信号后，与该维持力矩门槛参数进行运算，以得出一个维持力矩参数集合。于本实施例中，该维持力矩参数集合为一种以该维持力矩门槛参数为基准而经过模糊逻辑运算后的参数集合，由于模糊逻辑运算为现有的计算方式，所以于本说明书中不再对计算方式进行说明。于步骤73中，该处理单元5接收来自该转角感测单元32的该转向角度信号后，根据该转向角度信号、该转向角速度门槛参数及一个相对应方向灯状态的方向灯状态参数进行运算，以得出一个转向角速度参数集合。于本实施例中，该转向角速度参数集合为一种以该转向角速度门槛参数为基准，且搭配该方向灯状态参数后，而经过模糊逻辑运算后的参数集合，由于模糊逻辑运算为现有的计算方式，所以于本说明书中不再对计算方式进行说明。于步骤74中，该处理单元5接收来自该加速度感测单元31的该侧向加速度信号后，根据该侧向加速度信号、该侧向加速度门槛参数及该方向灯状态参数进行运算，以得出一个侧向加速度参数集合。于本实施例中，该侧向加速度参数集合为一种以该侧向加速度门槛参数为基准，且搭配该方向灯状态参数后，而经过模糊逻辑运算后的参数集合，由于模糊逻辑运算为现有的计算方式，所以于本说明书中不再对计算方式进行说明。于步骤75中，该处理单元5根据该维持力矩参数集合、该转向角速度参数集合及该侧向加速度参数集合，计算该行车危险程度数值。于本实施例中，该行车危险程度数值所对应的危险程度比例为O 100%。于步骤76中，该处理单元5接收来自该驾驶影像模块21的该驾驶者影像信号、来自该车道影像模块22的该车道影像信号及来自该车头影像模块23的该车头影像信号后，根据该驾驶者影像信号、该车道影像信号及该车头影像信号分别计算出相对应的一个驾驶者危险参数、一个车道危险参数及一个车头影像危险参数，并根据该驾驶者危险参数、该车道危险参数及该车头影像危险参数计算出该影像危险程度数值。于本实施例中，该驾驶者危险参数、该车道危险参数及该车头影像危险参数分别所对应的危险程度比例为O 100%，该影像危险程度数值相等于该驾驶者危险参数、该车道危险参数及该车头影像危险参数中的其中数值最大的一个，要说明的是，该驾驶者危险参数是相当于现有的一种驾驶者状况监测系统(DSM)的结果，该车道危险参数是相当于现有的一种车道偏离警示系统(LDff)的结果，该车头影像危险参数是相当于现有的一种前方防撞警示系统(FCW)的结果，由于该驾驶者状况监测系统、车道偏离警示系统及该前方防撞警示系统皆为现有技术，因此不再对所述系统进行说明。
于步骤77中，该处理单元5根据该行车危险程度数值与一个第一比例参数的乘积及该影像危险程度数值与一个第二比例参数的乘积，加总后计算出该最终危险程度数值，且于该最终危险数值大于该预设危险程度数值时驱使该警示单元产生警示。于本实施例中，该第一比例参数及该第二比例参数是能够依该行车危险程度数值与该影像危险程度数值分别所欲分配的比例而进行调整，两者的加总数值为I。当驾驶者因打瞌睡而放松方向盘时，此时维持力矩会跟着下降，而使该车辆9行驶时受到路面摩擦力影响而产生偏摆，进而使该车辆9的转向角速度及侧向加速度发生异常，由于此时方向灯并不会产生运作，该处理单元5就能够综合前述行车信号以及该影像单元的影像信号而计算出该最终危险数值是大于该预设危险程度数值，进而驱使该警示单元4产生警示以提醒驾驶者。综上所述，该处理单元5能根据即时产生的该驾驶者影像信号、该车道影像信号及该车头影像信号分别计算出相对应的该驾驶者危险参数、该车道危险参数及该车头影像危险参数，进而计算出该影像危险程度数值，并同时能够根据即时产生的该侧向加速度信号、该转向角度信号及该维持力矩信号及预先储存的该侧向加速度门槛参数、该转向角速度门槛参数及该维持力矩门槛参数计算得出该行车危险程度数值，进而以该影像危险程度数值及该行车危险程度数值计算出该最终危险程度数值，而能够于该最终危险数值大于该预设危险程度数值时，也就是驾驶者可能打瞌睡而松开方向盘使车道偏斜的状况发生时，透过该处理单元5驱使该警示单元产生警示，通过影像与行车信号的双重确认，使驾驶者行车状况得以受到监控，而能够确保行车安全，所以确实能达成本发明的目的。应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种车辆驾驶状态监控系统，应用于一个车辆，该车辆包括一个车身及一个方向盘组件，其特征在于:该车辆驾驶状态监控系统包含一个影像单元、一个加速度感测单元、一个转角感测单元、一个维持力矩感测单元、一个警示单元及一个处理单元，该影像单元包括一个朝驾驶者拍摄以产生一个驾驶者影像信号的驾驶影像模块，该加速度感测单元测量并产生相对应该车身的侧向加速度的一个侧向加速度信号，该转角感测单元测量并产生相对应该车身的转向角度的一个转向角度信号，该维持力矩感测单元设置于该方向盘组件，且测量并产生相对应施加于该方向盘组件的维持力矩的一个维持力矩信号，所指维持力矩是指维持该车辆行驶时不受路面摩擦力影响而偏摆的力矩，该警示单元设置于该车身内，该处理单元分别电连接该影像单元、该加速度感测单元、该转角感测单元、该维持力矩感测单元及该警示单元，且分别计算出一个影像危险程度数值及一个行车危险程度数值，并根据该影像危险程度数值及该行车危险程度数值计算出一个最终危险程度数值，且于该最终危险数值大于一个预设危险程度数值时驱使该警示单元产生警示，该影像危险程度数值是根据该驾驶者影像信号计算得出，该行车危险程度数值是根据该侧向加速度信号、该转向角度信号及该维持力矩信号计算得出。
2.如权利要求1所述的车辆驾驶状态监控系统，其特征在于:该影像单元还包括一个设置于该车辆以 拍摄并产生一个车道影像信号的车道影像模块，该影像危险程度数值是该处理单元根据该驾驶者影像信号及该车道影像信号计算得出。
3.如权利要求2所述的车辆驾驶状态监控系统，其特征在于:该影像单元还包括一个设置于该车辆以拍摄并产生一个车头影像信号的车头影像模块，该影像危险程度数值是该处理单元根据该驾驶者影像信号、该车道影像信号及该车头影像信号计算出。
4.一种车辆驾驶状态监控方法，应用于权利要求1所述的车辆驾驶状态监控系统，其特征在于:该监控方法包含下列步骤: 步骤一、该处理单元根据该驾驶影像模块产生的驾驶者影像信号计算该影像危险程度数值，并于该影像危险程度数值大于一个预设数值时，将目前的侧向加速度、转向角度及维持力矩分别储存至一个电连接该处理单元的数据库单元中，且运算后分别以一个侧向加速度门滥参数、一个转向角速度门滥参数及一个维持力矩门滥参数表不； 步骤二、该处理单元接收来自该维持力矩感测单元的该维持力矩信号后，与该维持力矩门槛参数进行运算，以得出一个维持力矩参数集合； 步骤三、该处理单元接收来自该转角感测单元的该转向角度信号后，与该转向角速度门槛参数进行运算，以得出一个转向角速度参数集合； 步骤四、该处理单元接收来自该加速度感测单元的该侧向加速度信号后，与该侧向加速度门槛参数进行运算，以得出一侧向加速度参数集合； 步骤五、该处理单元根据该维持力矩参数集合、该转向角速度参数集合及该侧向加速度参数集合，计算该行车危险程度数值； 步骤六、该处理单元接收来自该驾驶影像模块的该驾驶者影像信号后，计算该影像危险程度数值； 步骤七、该处理单元根据该行车危险程度数值及该影像危险程度数值计算出该最终危险程度数值，且于该最终危险数值大于该预设危险程度数值时驱使该警示单元产生警示。
5.如权利要求4所述的车辆驾驶状态监控方法，其特征在于:于步骤三中，该处理单元接收来自该转角感测单元的该转向角度信号后，根据该转向角度信号、该转向角速度门槛参数及一个相对应方向灯状态的方向灯状态参数进行运算，以得出该转向角速度参数集合。
6.如权利要求4所述的车辆驾驶状态监控方法，其特征在于:于步骤四中，该处理单元接收来自该加速度感测单元的该侧向加速度信号后，根据该侧向加速度信号、该侧向加速度门槛参数及一个相对应方向灯状态的方向灯状态参数进行运算，以得出该侧向加速度参数集合。
7.如权利要求4所述的车辆驾驶状态监控方法，其特征在于:于步骤七中，该处理单元根据该行车危险程度数值与一个第一比例参数的乘积及该影像危险程度数值与一个第二比例参数的乘积，加总后计算出该最终危险程度数值，且于该最终危险数值大于该预设危险程度数值时驱使该警示单元产生警示。
8.如权利要求4所述的车辆驾驶状态监控方法，其特征在于:该处理单元接收来自该驾驶影像模块的该驾驶者影像信号、来自该车道影像模块的该车道影像信号及来自一个车头影像模块的一个车头影像信号后，计算该影像危险程度数值。
9.如权利要求8所述的车辆驾驶状态监控方法，其特征在于:于该步骤六中，该处理单元根据该驾驶者影像信号、该车道影像信号及该车头影像信号分别计算出相对应的一个驾驶者危险参数、一个车道危险参数及一个车头影像危险参数，并根据该驾驶者危险参数、该车道危险参数及该车头影像危险参数计算出该影像危险程度数值。
10.如权利要求9所述的车辆驾驶状态监控方法，其特征在于:于该步骤六中，该影像危险程度数值相等于该驾驶者危险参数、该车道危险参数及该车头影像危险参数中的其中数值最大的一个。
全文摘要
一种车辆驾驶状态监控系统，应用于一个包括一个车身及一个方向盘组件的车辆，该监控系统包含一个包括一个产生一个驾驶者影像信号的驾驶影像模块的影像单元、一个测量并产生一个相对应该车身的侧向加速度信号的加速度感测单元、一个测量并产生一个相对应该车身的转向角度信号的转角感测单元、一个测量并产生相对应施加于该方向盘组件的维持力矩的一个维持力矩信号的维持力矩感测单元、一个设置于该车身内的警示单元，及一个于一个计算出的最终危险程度数值大于一个预设危险程度数值时于该警示单元产生警示的处理单元，通过影像与行车信号的双重确认，以确保行车安全。
文档编号B60W40/10GK103183029SQ20111045602
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者陈俊雄, 许展维, 柯明宽 申请人:财团法人车辆研究测试中心