能提高判断精度及提早预警的行车安全辅助系统与方法与流程

本发明有关辅助驾驶的应用，特别是一种利用信息交流来提高系统预判精确度的行车安全辅助系统与方法。

背景技术：

先进驾驶辅助系统(adas，advanceddriverassistancesystem)是近年来各厂的重点发展方向，其主要是利用各式装载于车辆上的感测器，以车辆自身为基础搜集外部的环境数据，再以电子控制单元(ecu，electroniccontrolunit)针对感测器收集到的信息进行分析处理，预先警告可能的危险状况，让驾驶人提早应对，或是紧急时由系统辅助进行应急处理，以降低意外发生几率。

adas包含有多种辅助功能，常见如盲点侦测系统(bsd，blindspotdetectionsystem)、自动紧急刹车系统(aeb，autonomousemergencybrakingsystem)、停车辅助系统(pas，parkingaidsystem)、主动车距控制巡航系统(acc，adaptivecruisecontrolsystem)、车道偏离警示系统(ldw，lanedeparturewarningsystem)、前方碰撞警示系统(fcw，forwardcollisionwarningsystem)等等，更有甚者，可搭配安装于车体内部的感测器辨识驾驶人脸部，判断驾驶人的专注力程度，达到对驾驶人生理状态监控与预警的效果。

上述已知的驾驶辅助系统，精准度是基于安装在车辆上的感测器数量、感测质量以及进行分析判断的运算处理技术，提升精准度势必须采用高精度的感测装置、芯片等组件，成本高昂，难以达到普及应用的目的。再者，此种系统的情报来源，主要是根据车辆自身装载的感测器，因此能分析的范围有限，突发状况发生时，即便能提早警示，但未必能提供驾驶人充足的反应时间。举例来说，一般驾驶除了用车距法或时距法与前车保持安全距离，大多驾驶人会参考前车的行驶状态来判断自己的加速或减速，然而，在高速行驶时，低限度的安全距离不足以确保安全，当看到前车刹车灯亮时，往往需一段时间感知及判断是否改变车速(判断前车是减速或紧急刹车)，短短1～2秒的感知时间(100km/h下2秒约滑行55m)，很大可能使得安全距离不足供刹停，因而与前车碰撞；虽已知的驾驶系统能辅助驾驶人监测安全距离，但实际上每辆车的条件(如重量负载、轮胎性能、刹车性能、刹停距离等)不同，且系统感测识别性能有限，单纯的靠系统辅助判断并不能完全规避危险；而2009年瑞士axawinterthur保险公司曾经针对“刹车时间－事故发生率”进行调查研究，发现如果可以提前1.5秒通知驾驶者，将可以避免90％的后方追撞事故，如果可以提前2秒通知驾驶者，则几乎可以避免所有类型的撞击事故。

另外，现实中不免有感测不足系统未能如预期警示的状况，例如在柱子、矮墙后方突然出现的人或车，又或是在夜晚环境感测分析的警准度降低，以及在大雾、大雨环境容易造成误判等等的情形，都表示了驾驶辅助系统在现阶段仍有很大的不足与改进的空间。

技术实现要素：

在目前已知的行车安全辅助系统中，大致上的架构有一信息搜集模块及一处理单元，该信息搜集模块包含多个用以感测获得自车周围感测信息的车载感测器，而该处理单元连接该信息搜集模块，用以依感测信息识别出自车周围的人或车，经分析判断后输出控制信号，通过控制减速或发出警报，达到辅助行车安全的效果。

本发明主要目的在于提供了一种能提高判断精度及提早预警的行车安全辅助系统与方法，通过将感测与定位的信息共享，大幅增益系统所能分析判断的范围与目标基数，确实提高系统预判的能力，在提升判断精准度的同时能更早的作出警示，让驾驶人在紧急情况临近前即能获得预警，及早应对可能接近的危险。

为达上述功效目的，本发明能提高判断精度及提早预警的方法，可应用于如前述的行车安全辅助系统，主要概念包括：(a)提供一连接该处理单元的定位通讯模块；(b)通过该定位通讯模块获得定位信号，定位出自车及周围人或车的自车定位信息；(c)利用该定位通讯模块通过无线通信获得其他人或车的扩充定位信息；(d)综合自车定位信息及扩充定位信息交叉比对出一距离范围内的所有人或车；及(e)分析判断该所有人或车的动态变化以输出该控制信号。

综合前述，本发明提供的行车安全辅助系统，主要架构包括一信息搜集模块、一处理单元及一定位通讯模块；该信息搜集模块包含多个用以感测获得自车周围感测信息的车载感测器；该处理单元连接该信息搜集模块，用以依感测信息识别出自车周围的人或车，经分析判断后输出控制信号；该定位通讯模块连接该处理单元，用以获得定位信号及传输定位信息；其中，该处理单元根据定位信号定位出自车及周围人或车的自车定位信息，并通过该定位通讯模块获得其他人或车的扩充定位信息，综合自车定位信息及扩充定位信息交叉比对出一距离范围内的所有人或车，分析判断该所有人或车的动态变化以输出该控制信号。

以此，本发明的行车安全辅助系统，通过定位与信息分享，系统即可校对出众多非自车所能感测到的目标(目标泛指系统所识别出具动态的目标物，于本案中相当于是指人或车)，进而追踪判断达到提高精准度及安全预警的效果；相较于已知的驾驶系统(以车载感测器侦测有限范围的目标)，本发明能预测更广的距离范围，在危险尚未接近时及早警示，不仅补强了感测器受限于环境的问题，且无须配搭过于昂贵难普及的感测器，通过多方信息校对能更精确地判断目标，达到提高精准度及广泛应用的功效。

利用本发明，不再局限于低限度安全距离的监测，能追踪观测传统安全距离外的目标动态，于判断有风险时更早的提供预警，以此能提早数秒的时间供驾驶人应对，根据已知的调查研究(如前述2009年瑞士axawinterthur保险公司的调查研究)，当已得到警示通知的驾驶人，即便看不见或看不清前方的事故，也能提早减速进行预警，而当继续前行接近事故区域时，在已接获警示通知的状况下能直接应对处置、规避危险，无须用关键的几秒钟来判断现场(以致刹停距离不足)，以此几乎能完全避免可能追撞的几率。

依上述本发明架构，该信息搜集模块中的该多个车载感测器可选用毫米波雷达、超声波雷达、热感雷达、光学雷达或影像感测器其中一种或多种组合；该处理单元为ecu(electroniccontrolunit，车辆专用的微控制器)，用以进行分析运算、判断与输出控制信号；而该定位通讯模块包含一卫星定位单元及一无线通信单元，该卫星定位单元用以接收卫星(gps)定位信号，该无线通信单元则用以连接无线通信网络以获得lbs定位信号，以及通过无线通信网络传输定位信息。

实务上，该处理单元从该定位通讯模块获得的卫星(gps)定位信号及lbs定位信号综合分析推得自车的位置，以自车的位置，再根据车载感测器感测的信息，即可从感测方向、距离推算出周围的目标(人与车)的位置，综合生成自车定位信息；通过该无线通信单元即可对外分享出自车定位信息及从外部获得其他人或车提供的扩充定位信息，经交叉比对即可解析出预定距离范围(能远大于自车感测范围)内的所有目标位置，综合以时间序分析所有目标的动向与动量(即移动方向与速度)，依自车动向与动量生成与距离关联的警戒值，当判断相距某距离的目标的动量低于相应的警戒值时，输出该控制信号。

前述的控制信号可用于作油门控制、刹车控制、警示控制等等，诸如输出至车辆的动力系统，当达警戒标准时，自动释放油门或启动刹车进行减速控制，又或是输出至一警示器，例如蜂鸣器或语音播报器等，以声音提供驾驶人警报；而预定的该距离范围能依使用需求而定，诸如能依自车车速的快慢增大或减小，又或是行驶状态做相应的设定，适度的范围设定能避免分析过多不必要的目标，影响效能。

本发明能进一步搭配地图系统(如地理信息系统，gis，geographicinformationsystem)，将所有定位的目标(人或车)的动态汇整成一虚拟的地图界面，输出至一显示器作呈现；实务上，该处理单元连接一地图数据库，以获得提供的地图信息，该地图数据库可归属于系统用于内存的储存单元，或者是通过无线通信单元连接的远程地图数据库。

为使本发明的上述目的、特征及功能作用获致更具体的了解，兹举本发明较佳的实施例并配合附图说明如下：

附图说明

图1为本发明系统概要示意图。

图2为本发明系统架构的示意图。

图3为本发明定位信息传输的示意图。

图4为一实际应用状态的示意图。

图5为图4的地图界面示意图。

图6为另一实施应用状态的地图界面示意图。

图7为再一实施应用状态的地图界面示意图。

图8为再一实施应用状态的地图界面示意图。

附图标记说明：1-行车安全辅助系统；10-处理单元；s1～s4-程序；20-信息搜集模块；21-雷达；22-影像感测器；30-定位通讯模块；31-卫星定位单元；32-无线通信单元；41-地图数据库；42-显示器；43-警示器；44-动力系统；50-行动装置；51-定位通讯模块；v0-车(自车)；v1～v9-车(小型车)；t-车(大型车)；p、p1～p6-人；bs-基地台；a、b-区域。

具体实施方式

请参阅图1至图3，可知本发明行车安全辅助系统1主要的系统架构包括有一处理单元10、一信息搜集模块20及一定位通讯模块30。该信息搜集模块20连接该处理单元10，包含多个车载感测器，分别用以感测自车周围并将获得的感测信息提供至该处理单元10；该定位通讯模块30连接该处理单元10，用以获得定位信号供该处理单元10演算，并能通过基地台bs提供的无线通信网络进行定位信息的传输；该处理单元10为车辆专用的微控制器ecu(electroniccontrolunit)，用以进行分析运算，并能根据预设的条件判断，输出控制信号；控制信号可以是输出至自车动力系统的信号，用以进行如油门、刹车等的控制，也可以是输出至一警示器43的信号，用以驱动警示器43运行，警示驾驶人。

于本实施例中，该信息搜集模块20中的该多个车载感测器以数个雷达21(毫米波雷达及超声波雷达)及数个影像感测器22的组合为例，用以感测自车周围，将获得的感测信息传送至处理单元10，以识别出自车周围的目标(人或车)。实务上，该多个车载感测器亦可选用其他感测装置进行搭配组合，例如热感雷达、光学雷达等等。

该定位通讯模块30主要包含有一卫星定位单元31及一无线通信单元32；该卫星定位单元31能接收卫星(gps)定位信号，提供至处理单元10进行卫星(gps)定位；而该无线通信单元32能连上基地台bs的无线通信网络，获得lbs定位信号，提供至处理单元10进行lbs定位。

该处理单元10，其处理过程可分成几个主要的程序，于程序s1，为利用收到的卫星(gps)定位信号进行卫星(gps)定位，取得自车定位坐标；于程序s2，为利用收到的lbs定位信号进行lbs定位，取得自车定位坐标；于程序s3，能根据收到的感测信息识别出自车周围的目标(人或车)及分析出各目标相对于自车的位置，综合程序s1及程序s2的结果，即可以自车定位坐标演算出周围所有目标(人或车)的定位坐标，将自车及所有目标的定位坐标汇集成自车定位信息；于程序s4，能通过该无线通信单元32输出自车定位信息，以及通过该无线通信单元32获得其他人或车提供的扩充定位信息，扩充定位信息至少包含有该所有人或车自己的定位坐标，进一步可另包含有其他车经感测识别出的定位坐标；综合自车定位信息及获得的扩充定位信息后，经交叉比对能解析出所有人或车的定位坐标，较佳者可预设一距离范围，解析该距离范围内需关注的人或车的定位坐标，根据一地图数据库41提供的地图信息，进一步整合成一虚拟的地图界面，输出至一显示器42作可视化的呈现；此外，于程序s4为综合以时间序分析所有人或车的动向与动量(即移动方向与速度)，依自车动向与动量生成与距离关联的警戒值，当判断相距某距离的目标，其动量低于相应的警戒值时，输出该控制信号。

依上述的系统机制，系统观测的该距离范围可视实际情况或需求而定，诸如系统预设为5倍的安全距离，安全距离为依车速变化，因此系统追踪观测的该距离范围能随自车车速的快慢而增大或减小，且能观察预测到数倍安全距离以上的距离，当判断远处有状况时，例如前车的前方有车突然减速时，能及早提示驾驶人注意，获得更充分的应对时间。至于系统的判断机制，为能依自车动向与动量生成与距离关联的警戒值，当判断某距离的目标动量低于警戒值时，输出控制信号，比如小型车以时速100km/h前进，前方的安全距离约为50m，系统自动综合定位信息分析前方250m内的目标，警戒值条件可假设如下：前方50m的警戒值为100(即车速要求为100km/h)、前方100m的警戒值为70、前方150m的警戒值为40，以此类推，当前方150m的车(可能是前方第二、三台车，驾驶人视线未必能见)，突然紧急刹车，速度减至40km/h以下时(低于相对的警戒值)，系统依判断输出控制信号，依设定自动减速或提示驾驶人，让驾驶人有更充分的应对时间，如该车为前方第一台车，无须如传统警示系统，要等到前方的慢车进入安全范围才发出警示，又如该车为前方第二或三台车，驾驶人无须等到前车减速才开始判断，能更早得知更前方的紧急情况，获得更充足的反应时间。

于可行的实施例中，控制信号可输出至车辆的动力系统，用作油门控制、刹车控制等等，也可以输出至该处理单元10连接的一警示器43，用以发出如声音的警示提供给驾驶人，通常该警示器43可采用蜂鸣器、语音播报器等等。

请再一并参阅图3至图5，本发明在实际应用上，能利用自车v0行车安全辅助系统1中的定位通讯模块30连接基地台bs的无线通信网络，分享出包含自车位置及感测周围目标位置的自车定位信息，以及获得其他人或车的扩充定位信息；如图3所示，当其他车(如车v1、v2及t)同样具有行车安全辅助系统1时，即可通过定位信息分享的过程，获得包含该多个车本身的位置及其感测周围目标位置的扩充定位信息，而当其他车或人(如车v3及v4，人p)不具有行车安全辅助系统1时，亦可通过其携带的行动装置进行定位信息的分享，获得只包含该多个人或车本身位置的扩充定位信息；综合自车定位信息及所有扩充定位信息，可交叉比对出所有人或车的位置，依预定的距离范围进行追踪警戒，能达到及早预警的效果。

假设如图4所示，自车v0以时速80km/h前进，系统朝前追踪判断的该距离范围为200m，前方约40m处的车v3、约80m处的大型车t、约120处被遮挡无法直接观察的车v1以及对向的车v2、v4，通过定位信息交流能分析出更多未能被自车信息搜集模块20测得的人或车，呈现如图5所示的地图界面中，甚至能进一步呈现出其他的人p及车v5。当自车v0时速80km/h，依本发明行车安全辅助系统1预设的警戒条件，假设为前方40m的警戒值为80、前方80m的警戒值为60、前方120m的警戒值为40，当前方的第一台车v3、第二台车t及第三台车v1都以80km/h的速度行驶时，都高于相应的警戒值系统不会发出危险警示；而当前方视线看不见的第三台车v1减速时，比如减至40km/h以下时(即低于该距离相对应的警戒值40)，如图所示，本发明行车安全辅助系统1的处理单元10即可依判定输出控制信号，在前方大型车t及车v3依次发觉并开始减速前，自车驾驶人即可根据收到的警示通知及早停止加速或直接减速，有更充分的时间进行应对，而不用等到前方第一台车v3减速时才急迫地刹车减速，能有效利用精准且及早的预警通知提升行车的舒适性与安全性。

进而，通过本发明行车安全辅助系统1能持续追踪观察更宽广的距离范围内的所有目标，驾驶人能知获更多视线中未见的或是自车未能感测到的目标信息，例如相邻车道的车辆状况、对向车道的来车状况，作为变换车道或是对向超车时的参考依据，进一步能利用系统判断提供警示，例如左/右转灯启动时，系统开始判断左方/右方车道的车况，辅助提供驾驶人警示。

又如图6所示的情境，假设当自车v0从巷道驶出，驾驶人的视线或自车信息搜集模块20的感测范围受限，因此驾驶人仅能知晓大型车t、对向车v4及路边行人p，由于区域a的遮挡而未能察觉车v2、区域b的遮挡而未能察觉车v3，若驾驶人因此判断可通行而直接驶出，将很大可能造成意外；反之，利用本发明行车安全辅助系统1，通过定位信息分享交叉比对的结果，使用者能从显示器42呈现的地图界面发现视线中未见的来车v2、v3，或是在打左转方向灯后，系统分析行车路径与来车速度告知需警戒的来车v2、v3，让驾驶人能预知更多的人或车，达到能精准地判读更多目标与安全驾驶的目的。

此外，在其他情境下，例如障碍物较多的环境中，概如图7及图8所示的停车场环境，应用本发明行车安全辅助系统1有助于提高自己与他人的安全性；于图7中，当自车v0倒车进入停车格时，无论是驾驶人的视线，又或是车载信息搜集模块20，皆受限于障碍物而无法得知障碍物后方的情形，比如柱子后方的行人p1、旁车后方的行人p2，若驾驶人未能足够注意，容易造成碰撞或他人伤害；通过本发明行车安全辅助系统1，能充分利用定位通讯模块30进行定位信息的分享与交流，依驾驶人的行车状况将一定距离范围内的目标呈现于地图界面中，甚至于利用系统进行判断，以倒车状况判断后方警戒范围内有人p1、p2时，能及时提供警示，确实地提升行车与他人的安全性。

而于图8中，为在停车场环境的另一种可能的情境，当自车v0欲倒车倒出停车格时，视线范围及传统车载感测器的感测范围无法得知范围外的来车或行人情形，通过本发明行车安全辅助系统1，自车v0的驾驶人能通过地图界面，精确地得知位于柱子前方的人p5、位于旁车前后的人p4、p6、以及车道中逐渐驶近的来车v8，或者能通过系统进行判断，以倒车状况判断，告知后方有需警戒的人p6及来车v8，有效地提升行车的安全。

综合以上所述，本发明能提高判断精度及提早预警的行车安全辅助系统与方法能通过信息交流校对出更多需求的目标，提供判读与预警，且不会因天候与环境影响而降低性能，确实能提升行车安全辅助系统的精准度，实为一具新颖性及进步性的发明，依法提出专利申请；但上述说明的内容，仅为本发明的较佳实施例说明，凡依本发明的技术手段与范畴所延伸的变化、修饰、改变或等效置换者，皆应落入本发明的保护范围内。