专利名称：安装于交通运输工具的行车警示系统的制作方法
安装于交通运输工具的行车警示系统4支术领域本发明涉及一种安装于一交通运输工具的行车警示系统，特别是涉及一 种可判断该交通运输工具与一物体的相对位置以及距离并记录相关行车状 况的行车警示系统。
背景技术：
当人们以汽车作为主要交通运输工具时，对行车安全性与舒适性有了更 高标准要求，使得车内搭载电子设备及电子系统更为普及。过去，在车内或 车外设置反射镜面(后照镜、后视镜)的最初构想，主要目标便是降低车子对 外界发生撞击可能性，求得增加汽车使用寿命，但事实上只凭三面后照镜所 提供驾驶视野及讯息，恐怕也难以满足驾驶者对于驾驶安全需求。举例来说， 对于许多驾驶者或是新手驾驶而言，倒车入库或路边停车是一件非常痛苦的 事情。不过，倒车雷达设备正好可以协助驾驶者解决这个难题，运用雷达发射、反射、接收等原理，对驾驶者提供警示作用；因此，可以看到许多车用 电子厂商纷纷进入车用倒车雷达市场。 一般来说，车用倒车雷达是汽车停车 安全辅助用设备，能以声音或者更为直接显示告知驾驶者周围障碍物情况， 解除了驾驶者在停车或启动车辆时，前后左右视野不足所引起的困扰，并帮 助驾驶者避免视野死角或视线模糊等驾驶行为缺陷，提高驾驶安全性。目前市面上的倒车雷达一般都是利用超音波回馈的作用原理，是藉由传 感器接收所发射超音波运算回馈时间，藉以得出车辆与障碍物距离，但碍于 音波于空气中的衰减，故仅局限于短距离的碰撞防制为主，但于长距离防撞 的应用，如车与车间距的计算，并无太大的效用。于现有技术方面，美国专 利US 4552456披露了利用许多光电组件以短波的发射与接受的时间差来达 到车辆测距的功能，然而此为一成本昂贵的设计，且并不具有扫描其它车辆 是否进入其警戒范围的功能；美国专利US 5283622披露了利用反射光强度 的强弱变化来判断车辆的距离，然而此一检测方式受环境条件影响极大(如 雾气等)，故并不适合用于汽车防撞，且其亦不具有扫描其它车辆是否进入其警戒范围的功能；此外，美国专利US 5594413披露了一车辆测距的方法， 但其亦不具有扫描其它车辆是否进入其警戒范围的功能。故如何设计出一具有长距离测距功能与可扫描其它车辆是否进入其警戒范围功能的行车警示 系统，便为现今增进行车安全性所需努力的课题。发明内容本发明提供一种可判断一交通运输工具与一物体的相对位置以及距离 的行车警示系统，以解决上述的问题。本发明披露了一种安装于一交通运输工具的行车警示系统，其包含有一 第一绕射光栅， 一第一光源，用来投射光线至该第一绕射光栅，以于一物体 上形成一第一绕射图案， 一影像撷取模块，用来撷取该第一绕射图案，以及 一控制模块，电连接于该影像撷取模块，用来依据该影像撷取模块撷取该第 一绕射图案的结果判断该交通运输工具与该物体的相对位置。本披露了 一种安装于一交通运输工具的行车警示系统，其包含有一第一 光源，用来投射光线至一物体，以于一物体上形成一第一图案， 一第二光源， 用来投射光线至该物体，以于该物体上形成一第二图案， 一影像撷取模块， 用来撷取该第一图案与该第二图案，以及一控制模块，电连接于该影像撷取 模块，用来依据该影像撷取模块撷取该第一图案与该第二图案的结果计算出 该交通运输工具与该物体的距离。
图1为本发明行车警示系统的功能方块示意图。图2为第一绕射光栅接收光线且产生绕射图案的光学示意图。图3为第一绕射图案的示意图。图4为第一绕射图案的亮度分布示意图。图5为第二绕射图案的示意图。图6为本发明交通运输工具与物体于不同相对位置的示意图。 图7为本发明第一中央亮带与第二中央亮带成像于感测组件的光学路径 示意图。图8为本发明第一中央亮带与第二中央亮带成像于感测组件的示意图。附图符号说明10行车警示系统11交通运输工具12第一绕射光栅14第一光源16第一光学模块18物体20第一绕射图案201第一中央亮带202第一旁侧亮带203第二旁侧亮带22第二绕射光栅24第二光源26第二光学模块28第二绕射图案281第二中央亮带282第三旁侧亮带283第四旁侧亮带30影像撷取模块32感测组件34摄像单元36控制模块38警示接口40存储模块42第一感测影像44第二感测影像Al第一警示范围A2第二警示范围距离Sl、S2、 Hl、 m具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明一行车警示系统10的功能方块示意图，行车 警示系统IO可安装于一交通运输工具11内，例如车辆等，行车警示系统10 包含有一第一绕射光栅12, —第一光源14,其可为一激光光源，用来投射 光线至第一绕射光栅12, —第一光学模块16,用来将第一光源14所投射的 光线转换为准平行的光束，以使该准平行的光束投射至第一绕射光栅12,以 于一物体18上形成一第一绕射图案20，物体18可为一车辆， 一第二绕射光 栅22， 一第二光源24，用来投射光线至第二绕射光栅22, —第二光学模块 26，用来将第二光源24所投射的光线转换为准平行的光束，以使该准平行 的光束投射至第二绕射光栅22,以于物体18上形成一第二绕射图案28，以 及一影像撷取模块30,用来撷取第一绕射图案20以及第二绕射图案28,影 像撷取模块30包含有一感测组件32,其可为一感光耦合组件(charge coupled device, CCD)或 一 互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxidesemiconductor, CMOS)等，用来将光讯号转换成电气讯号，以及一摄像单元 34,用来分别接收第一绕射图案20以及第二绕射图案28所传来的光线，以 于感测组件32上分别成像。行车警示系统10还包含有一控制模块36,电连接于影像撷取模块30, 用来依据影像撷取模块30撷取第一绕射图案20以及第二绕射图案28的结 果判断交通运输工具11与物体18的相对位置， 一警示接口 38,电连接于控 制模块36,控制模块36可控制警示接口 38呈现一警示讯息，藉以警示物体 18进入交通运输工具11的警示范围，警示接口 38可以影像画面或发出声响 的形式来呈现该警示讯息，以及一存储模块40,电连接于控制模块36，用 来储存交通运输工具11与物体18的相对位置的信息。请参阅图2、图3与图4，图2为第一绕射光栅12接收光线且产生绕射 图案的光学示意图，图3为第一绕射图案20的示意图，图4为第一绕射图 案20的亮度分布示意图，第一光源14所投射出的光线会经由第一光学模块 16转换为准平行的光束，之后光束会被4殳射至第一绕射光栅12,通过第一 绕射光栅12所产生的绕射效应会成像出绕射条紋，靠近中央的亮带亮度最 大，越往两侧则亮度递减，第一绕射图案20包含有一第一中央亮带201, 一一 第一旁侧亮带202，位于第一中央亮带201的一侧，以及一第二旁侧亮带203, 位于第一中央亮带202的另一侧。其实于第一旁侧亮带202与第二旁侧亮带 203的外侧第一绕射图案20还包含了其它亮度很小的亮带，于此实施例中仅 采用此三个亮带作为判断交通运输工具11与物体18的相对位置的依据，但 本发明不仅局限于使用此三个亮带作为判断的依据，亦可使用其它数目或位 置的绕射条紋作为判断的依据。同理，请参阅图5，图5为第二绕射图案28 的示意图，第二绕射图案28包含有一第二中央亮带281, —第三旁侧亮带 282,位于第二中央亮带281的一侧，以及一第四旁侧亮带2S3，位于第二中 央亮带281的另一侧，第二绕射光栅22接收光线且产生绕射图案的光学原 理以及第二绕射图案28的成像原理与前述说明相同，故于此不再详述。请参阅图6,图6为本发明交通运输工具11与物体18于不同相对位置 的示意图，可设计当物体18进入交通运输工具11的一第 一警示范围Al时(虚 线L1与L2所包围出的区域)，第一绕射图案20的第一旁侧亮带202或第二 旁侧亮带203会成像于物体18上，此时影像撷取模块30于物体18上可撷 取到第 一旁侧亮带202或第二旁侧亮带203所传来的光线，而传输一相对应的讯号至控制模块36，之后控制模块36便会控制警示接口 38呈现警示讯息， 藉以提醒驾驶者物体18已经进入第一警示范围Al内。同理，当物体18进 入交通运输工具11的一第二警示范围A2时(虚线L3与L4所包围出的区域)， 第二绕射图案28的第三旁侧亮带282或第四旁侧亮带283会成像于物体18 上，此时影像撷取模块30于物体18上可撷取到第三旁侧亮带282或第四旁 侧亮带283所传来的光线，而传输一相对应的讯号至控制模块36，之后控制 模块36便会控制警示接口 38呈现警示讯息，藉以警示驾驶物体18已经进 入第二警示范围A2内。由上可知，行车警示系统IO具有扫描其它车辆是否 进入其警戒范围的功能，而警戒范围的设定端视绕射图案的中央亮带与旁侧 亮带的距离(中央亮带与旁侧亮带的距离与警戒范围成正比)，而可藉由调整 绕射光栅的光栅宽度与光源所发射光线的波长来调整中央亮带与旁侧亮带 的距离，进而达到调整行车警示系统10的扫描警示范围的目的。请参阅图7与图8,图7为本发明第一中央亮带201与第二中央亮带281 成像于感测组件32的光学路径示意图，图8为本发明第一中央亮带201与 第二中央亮带281成像于感测组件32的示意图，分别投影于物体18上的第 一中央亮带201与第二中央亮带281所发出的光线可经由摄像单元34分别 成像于感测组件32，而分别产生一第一感测影像42以及一第二感测影像44。 而物体18与交通运输工具11的摄像单元34的距离为Sl， Sl可视为物体 18与交通运输工具11的距离，摄像单元34与感测组件32的距离为S2,第 一中央亮带201与第二中央亮带2S1的间距为Hl,且感测组件32所感测到 的第一感测影像42以及第二感测影像44的距离为H2，依据相似三角形的 几何关系，可得出下列关系式H1/S1二H2/S2;S1=S2*H1/H2由于摄像单元34与感测组件32的距离S2以及第一中央亮带201与第 二中央亮带281的间距H1为定值，故可藉由量测出第一感测影像42以及第 二感测影像44的距离H2,而得出相对应的物体18与交通运输工具11的距 离Sl。如图8所示，当第一感测影像42以及第二感测影像44的距离H2越 大，则代表物体18与交通运输工具11的距离Sl越近；反之，当第一感测 影像42以及第二感测影像44的距离H2越小，则代表物体18与交通运输工 具11的距离Sl越远。藉由上述原理可量测出自身车辆与其它车辆或障碍物的距离，而达到测距的效果，且当交通运输工具11与物体18的距离Sl小 于一阈值时，控制模块36可控制警示接口 38呈现一警示讯息，藉以提醒驾 驶者车辆与其它物体过近，其于短距离的应用类似于倒车雷达，而于长距离 的应用则有提醒驾驶者保持安全车距的功效。此外，控制模块36可将上述交通运输工具11与物体18的相对位置的 信息以及交通运输工具11与物体18的距离Sl的信息等储存于存储模块40， 藉以作为交通运输工具11的行车记录数据，亦可提供实时路况的判别使用。而本发明第一绕射光栅12、第一光源14、第一光学模块16、第二绕射 光栅22、第二光源24、第二光学模块26,以及影像撷取模块30可安装于交 通运输工具ll的任一侧，例如安装于交通运输工具11的后方，藉以扫描后 方的来车与后方来车的车距，端视设计需求而定。相较于现有技术，本发明的行车警示系统利用判断撷取绕射成像于被测 物的影像的影像撷取结果，来达到扫描其它车辆是否进入其警戒范围以及短 距离与长距离测距的功能，故并无讯号于空气中衰减或光强度感测受环境条 件影响极大的问题，而可精准地达到扫描与测距的功用，故可有效地增进行 车安全性。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等 变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1. 一种安装于一交通运输工具的行车警示系统，其包含有一第一绕射光栅；一第一光源，用来投射光线至该第一绕射光栅，以于一物体上形成一第一绕射图案；一影像撷取模块，用来撷取该第一绕射图案；以及一控制模块，电连接于该影像撷取模块，用来依据该影像撷取模块撷取该第一绕射图案的结果判断该交通运输工具与该物体的相对位置。
2. 如权利要求1所述的行车警示系统，其中该第一光源为一激光光源。
3. 如权利要求1所述的行车警示系统，其还包含一第一光学模块，用来 将该第一光源所投射的光线转换为准平行的光束。
4. 如权利要求1所述的行车警示系统，其中该第一绕射图案包含有 一第一中央亮带；一第一旁侧亮带，位于该第一中央亮带的一侧；以及 一第二旁侧亮带，位于该第一中央亮带的另一侧。
5. 如权利要求4所述的行车警示系统，其还包含一警示接口，其中当该 影像撷取模块于该物体上撷取到该第 一旁侧亮带或该第二旁侧亮带时，该控制模块控制该警示接口呈现一警示讯息，藉以警示该物体进入该交通运输工 具的一第一警示范围。
6. 如权利要求4所述的行车警示系统，其还包含有 一第二绕射光栅；以及一第二光源，用来投射光线至该第二绕射光栅，以于该物体上形成一第 二绕射图案，该第二绕射图案包含有； 一第二中央亮带；一第三旁侧亮带，位于该第二中央亮带的一侧；以及 一第四旁侧亮带，位于该第二中央亮带的另一侧； 其中该控制模块用来依据该影像撷取模块撷取该第一中央亮带与该第 二中央亮带的结果判断该交通运输工具与该物体的距离。
7. 如权利要求6所述的行车警示系统，其中该影像撷取模块包含有一 感测組件；以及一摄像单元，用来分別接收该第一中央亮带与该第二中央亮带所传来的光线，以于该感测组件分别成像一第一感测影像以及一第二感测影像；其中该交通运输工具与该物体的距离等于(该感测组件与该摄像单元的 距离)*(该第一中央亮带与该第二中央亮带的距离)/(该第一感测影像以及该 第二感测影像的距离)。
8. 如权利要求7所述的行车警示系统，其还包含一警示接口，其中当该 交通运输工具与该物体的距离小于一阈值时，该控制模块控制该警示接口呈 现一警示讯息。
9. 如权利要求6所述的行车警示系统，其还包含一警示接口，其中当该 影像撷取模块于该物体上撷取到该第三旁侧亮带或该第四旁侧亮带时，该控 制模块控制该警示接口呈现一警示讯息，藉以警示该物体进入该交通运输工 具的一第二警示范围。
10. 如权利要求1所述的行车警示系统，其还包含一存储模块，用来储 存该交通运输工具与该物体的相对位置的信息。
全文摘要
一种安装于一交通运输工具的行车警示系统，其包含有一第一绕射光栅，一第一光源，用来投射光线至该第一绕射光栅，以于一物体上形成一第一绕射图案，一影像撷取模块，用来撷取该第一绕射图案，以及一控制模块，电连接于该影像撷取模块，用来依据该影像撷取模块撷取该第一绕射图案的结果判断该交通运输工具与该物体的相对位置。
文档编号G01S17/00GK101271161SQ20071008841
公开日2008年9月24日 申请日期2007年3月22日 优先权日2007年3月22日
发明者林勇杉 申请人:光宝科技股份有限公司