CN101751789B - 道路行车导引装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种道路行车导引装置及方法，由一路况检测模块分析交通状态，而由一灯号控制模块依据不同的交通状态，控制多个设于道路上的指示灯以不同的顺序亮灭，例如以不同的速度朝行车方向依序地亮灭，令该指示灯可产生犹如与车辆一同行进的视觉效果，由此引导车辆依循指示灯的行进效果前进，以达到交通引导的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路行车导引装置及方法，尤指一种可利用灯号进行交通引导的道路行车导引装置及方法。
背景技术
随着汽车的普遍，在路上行驶的车辆越来越多，因此追撞的事故屡见不鲜；尤其是在高速公路上，由于车辆行驶的速度较快，若行车间距掌握不佳，一旦前方发生紧急事故，将可能因煞车不及而导致连环追撞。
虽交通法规已针对车辆未能与前车之间保持适当间距做出惩罚规范，但对驾驶人而言，在行驶中的车辆确实不易掌握与前车之间的间距，为解决此问题，许多厂商针对汽车防追撞研发了许多的车距检测警示装置，例如以超音波或红外线测量前车的距离，或以图像摄取装置摄取本车前方车辆的图像，经分析该图像后，即可得知本车前方车辆的距离，当本车前方车辆的距离过近时，随即驱动一警示装置警告驾驶人。
然而并非每位车主均愿意在自己的车辆上加装车距检测警示装置，因此上述做法可谓治标不治本，虽众多智能型运输系统Intelligent Traffic System，简称ITS所研究探讨领域均为如何自动控制车辆行驶，用以控制车辆行进速度，保持固定行车间距，以提高行车效率及增进行车安全，但以目前的科技水平，尚未足以让人们能十足安全使用此类车辆自动行驶设计。
此外，由于既有的交通号志灯，多设于道路上，主要用作对车辆或行人进行禁止、警示、指示等静态指示，红绿灯即是一最常见的例子。如能通过在道路上设置动态指示灯，必然可有效克服现有技术尚无法做到的提高行车效率及增进行车安全的目的。
发明内容
为提高车辆行驶时的安全性，本发明的主要目的在提供一种道路行车导引装置及方法，利用一连串灯号的变化显示，造成灯号具有引导车辆行进的视觉效果，用以导引车辆以适当的速度前进，另在发生交通事故时，亦可通过不同颜色的灯号显示，以告知车辆驾驶人留意前方车况。
为达成前述目的，本发明的道路行车导引装置所采取的主要技术手段包括：
一路况检测模块，取得并分析交通状态；
多个指示灯，间隔地设于道路上；
一灯号控制模块，电连接该路况检测模块及该多个指示灯，并依据不同的交通状态，控制该多个指示灯以不同的顺序亮灭；
该多个指示灯区分为多个灯号区块，而该灯号控制模块进一步包括：
多个子控制模块，连接该路况检测模块，并分别与该多个灯号区块对应，而电连接对应灯号区块的指示灯，各子控制模块于取得该路况检测模块所分析出的交通状态后，依交通状态发出协调信号；
一主控制器，通过一多路复用器和一解多路复用器连接该多个子控制模块，而通过该多路复用器接收子控制模块所发出的协调信号，并根据协调信号整合各子控制模块的运作后，发出对应的致能信号通过该解多路复用器回传予对应的子控制模块，使各子控制模块协调地运作，令不同灯号区块的指示灯朝行车方向依序地亮灭。
为达成前述目的，本发明的道路行车导引方法所采取的另一主要技术手段包括下列步骤：
分析交通状态；
依不同的交通状态控制多个指示灯以不同的顺序亮灭；
该分析交通状态包括取得路况图像步骤、从路况图像中分析交通状态步骤及依不同交通状态控制指示灯点亮步骤，该分析交通状态步骤进一步包括下列子步骤：
区分道路图像及车辆图像；定位车辆图像；分析车辆移动轨迹，判断车辆图像是否移动以及计算其移动速度；判定交通状态，该交通状态包括事故或拥塞状态、顺畅状态及车多状态。
利用上述技术手段，若各指示灯朝行车方向依序地亮灭，则可产生如流水灯般具有灯号前进的视觉效果，因此当驾驶人于行驶车辆的过程中，可通过跟随着指示灯的亮灭所产生的前进视觉效果控制车辆前进，使车速维持在本发明的道路行车导引装置所控制的范围内；又该指示灯的亮灭频率及方式依据不同的交通状态而有不同，因此可有效告知驾驶人目前的交通状态，如此一来，可引导车辆依设定的速度前进，并提高行车效率及增进行车安全的目的。
附图说明
图1：为本发明道路行车导引装置的第一实施例的功能方块图。
图2：为本发明道路行车导引装置的第一实施例中一灯号控制模块的细部功能方块图。
图3：为本发明道路行车导引装置的第一实施例中该灯号控制模块中一子控制模块的细部功能方块图。
图4：为本发明道路行车导引装置的第二实施例中一灯号控制模块的细部功能方块图。
图5：为本发明道路行车导引方法的流程图。
图6A、图6B：为本发明检测到交通顺畅状态灯号指示的示意图。
图7：为本发明检测到交通事故或拥塞状态的灯号示意图。
图8：为本发明应用于多车道时的示意图。
【主要元件符号说明】
10路况检测模块
11摄影机
12路况判别单元
20指示灯
21灯号区块
30灯号控制模块
31子控制模块
311时间间隔计数器
312灯号控制器
313微处理器
32主控制器
33多路复用器(multiplexer)
34解多路复用器
35速度设定输入端
具体实施方式
关于本发明的道路行车导引装置，以下以设于高速公路上作为举例，请参阅图1所示，该道路行车导引装置的第一实施例包括一路况检测模块10、多个指示灯20及一灯号控制模块30。
上述路况检测模块10取得并分析交通状态，至于取得交通状态的方式，则可利用超音波、红外线、环路线圈Loop Detector或取得路况图像或其它可能的方式，以判断交通状态为顺畅、车多或事故拥塞状态；于本实施例中，该路况检测模块10通过取得路况图像而判断交通状态，该路况检测模块10包括：
多摄影机11，架设于道路上，以摄取路况图像；
一路况判别单元12，电连接该多摄影机11，以取得该路况图像，并从路况图像中区分出车辆的图像，而根据车辆是否移动及移动速度判断交通状态，例如：当有车辆停止时即判定为事故或拥塞状态，当车辆行驶顺畅且车速达每小时60公里以上即判定为顺畅状态，又当车辆行驶时车速未达每小时60公里即判定为车多状态。
上述多个指示灯20整齐且依序地排列设于道路上，例如路旁、隧道壁或埋设于路面下如车道分隔线下，且每个指示灯20是以一定间距分隔地设于道路上；又于本实施例中，每个指示灯20可发出数种不同颜色的光，例如红灯、绿灯及黄灯，且该多个指示灯20可区分为多个灯号区块21，每个灯号区块21包含有多个指示灯20。
上述灯号控制模块30电连接该路况检测模块10及该多个指示灯20，并依据不同的交通状态，控制该多个指示灯以不同的顺序亮灭，于本实施例中，控制该多个指示灯以不同的速度朝行车方向依序地亮灭，供驾驶人驾车跟随灯号的驾驶车辆移动，因而具有引导车辆前进的效果；请进一步参阅图2所示，该灯号控制模块30进一步包括：
多个子控制模块31，连接该路况检测模块10，并分别与该多个灯号区块21对应，而电连接对应灯号区块21的指示灯20，各子控制模块31于取得该路况检测模块10所分析出的交通状态后，依交通状态发出协调信号；
一主控制器32，通过一多路复用器(multiplexer)33和一解多路复用器34连接该多个子控制模块31，而通过该多路复用器33接收子控制模块31所发出的协调信号，并根据协调信号整合各子控制模块31的运作后，发出对应的致能信号通过该解多路复用器34回传予对应的子控制模块31，使各子控制模块31可协调地运作，关于子控制模块31协调运作的细节容后详述。
此外，请进一步参阅图3所示，于本实施例中，各子控制模块31又进一步包括：
一时间间隔计数器311；
一灯号控制器312，连接该时间间隔计数器311及对应灯号区块21的指示灯20；
一微处理器313，电连接该路况检测模块10、该多路复用器33、该解多路复用器34及该灯号控制器312，于取得该路况检测模块10所分析出的交通状态后，依交通状态发出协调信号予该主控制器32，后各微处理器313于收到主控制器32发出的致能信号时，发出一驱动信号予同子控制模块31的灯号控制器312，由该灯号控制器312控制对应灯号区块21的指示灯20朝行车方向依序地亮灭，而产生犹如跑马灯或流水灯般具有灯号前进的视觉效果，并搭配该时间间隔计数器311控制相邻指示灯20之间依序亮灭的时间间隔，通过改变相邻指示灯20之间亮灭的时间间隔，例如缩减或增加相邻指示灯20之间亮灭的时间间隔，即可达到提高或降低灯号的移动速度的效果；由于指示灯20划分为多个灯号区块21，而每个灯号区块21的指示灯20又是独立地与对应的子控制模块31连接，加上高速公路乃是一持续前进的道路，因此必须协调各子控制模块31对指示灯20的依序亮灭控制，以确保指示灯20可如跑马灯或流水灯般产生灯号前进的效果。
又请参阅图4所示，本发明的道路行车导引装置的第二实施例与第一实施例大致相同，不同的处在于该灯号控制模块30进一步包括一速度设定输入端35，该速度设定输入端35电连接该多个子控制模块31，供使用者输入、改变预设的相邻指示灯20间交替亮灭的时间间隔用，给予使用者较大的设定空间。
另请参阅图5所示，配合上述道路行车导引装置的道路行车导引方法则因是以取得路况图像为判断交通状态的依据，而包括取得路况图像501步骤、从路况图像中分析交通状态502步骤及依不同交通状态控制指示灯亮灭503步骤。
上述取得路况图像501步骤由该摄影机11摄取路况图像。
上述从路况图像中分析交通状态502步骤由该路况判别单元12执行，并包括下列子步骤：
区分道路图像及车辆图像502a；
定位车辆图像502b；
分析车辆移动轨迹502c，判断车辆图像是否移动以及计算其移动速度；
判定交通状态502d，先判断车辆图像是否移动，若否则判定为事故或拥塞状态，反之则进一步判断车辆图像的移动速度是否达每小时60公里以上，若是则判定为顺畅状态，反之则判定为车多状态。
上述依不同交通状态控制指示灯亮灭503步骤该灯号控制模块30依不同的交通状态，以不同的速度朝行车方向依序地控制该指示灯20亮灭；于本实施例中，该依不同交通状态控制指示灯亮灭503步骤包括下列子步骤：
当交通状态为顺畅状态时，令指示灯以对应所有车辆的平均速度的时间间隔朝行车方向依序地亮灭显示绿灯503a，请参阅图6A与图6B图所示，由于道路上必然有多台车辆行驶，故为了同时引导多台车辆行驶，必须控制多个指示灯20同时发亮，此外，并进一步令每个点亮的指示灯与最靠近且点亮的指示灯之间至少间隔有一个未点亮的指示灯503b，使每个点亮的指示灯20与最靠近且点亮的指示灯20之间必定间隔有一适当距离；如此一来，即可通过指示灯20灯号移动的速度引导车辆依速限前进，由于点亮的指示灯20之间间隔有适当距离，故若车辆驾驶人确实地跟随指示灯20点亮的速度及位置，则必然可与相同车道的前、后车辆间保持适当的安全距离；
当交通状态为车多状态时，令指示灯以对应所有车辆的平均速度的时间间隔朝行车方向依序地亮灭显示黄灯503c，以此告知驾驶人前方车辆较多，应随指示灯20灯号移动的速度减速慢行；
当交通状态为事故或拥塞状态时，令指示灯一致显示红灯503d，抑或可为一致闪烁红灯，以此警告驾驶人此车道前方因事故或拥塞导致车辆定点不动如图7所示。
本发明并非仅能应用于单一或单向的车道上，而可针对多个车道或不同向车道设置一组本发明的道路行车导引装置，以分别控制引导不同方向、不同车道上的车辆，例如若某车道因车祸而封闭时，该车道的对应指示灯20将显示红灯，以警告驾驶者禁止通行，而相邻同向车道的指示灯20则显示黄灯，以提醒驾驶者减速慢行，对向不同方向的车道的指示灯20则维持显示绿灯，以导引该车道上的车辆行进如图8所示。
由上述可知，本发明通过控制指示灯朝行车方向依序地亮灭，使指示灯的灯号具有行进的视觉效果，由此导引车辆依循前进，而达到控制行车速度及保持安全距离的目的；此外，在发生交通事件或车多拥塞时，通过不同颜色的灯号显示，以告知驾驶人应予以留意，减少连环追撞的交通事故发生。
本发明虽已于前述实施例中所揭露，但并不仅限于前述实施例中所提及的内容，在不脱离本发明的精神和范围内所作的任何变化与修改，均属于本发明的保护范围。
综上所述，本发明已具备显著功效增进，并符合发明专利要求，依法提起申请。
Claims (9)
1.一种道路行车导引装置，包括：
一路况检测模块，取得并分析交通状态；
多个指示灯，间隔地设于道路上；
一灯号控制模块，电连接该路况检测模块及该多个指示灯，并依据不同的交通状态，控制该多个指示灯以不同的顺序亮灭；
其特征在于，该多个指示灯区分为多个灯号区块，而该灯号控制模块进一步包括：
多个子控制模块，连接该路况检测模块，并分别与该多个灯号区块对应，而电连接对应灯号区块的指示灯，各子控制模块于取得该路况检测模块所分析出的交通状态后，依交通状态发出协调信号；
一主控制器，通过一多路复用器和一解多路复用器连接该多个子控制模块，而通过该多路复用器接收子控制模块所发出的协调信号，并根据协调信号整合各子控制模块的运作后，发出对应的致能信号通过该解多路复用器回传予对应的子控制模块，使各子控制模块协调地运作，令不同灯号区块的指示灯朝行车方向依序地亮灭。
2.如权利要求1所述的道路行车导引装置，其特征在于，各子控制模块进一步包括：
一时间间隔计数器；
一灯号控制器，连接该时间间隔计数器及对应灯号区块的指示灯；
一微处理器，电连接该路况检测模块、该多路复用器、该解多路复用器及该灯号控制器，于取得该路况检测模块所分析出的交通状态后，依交通状态发出协调信号予该主控制器，各微处理器于收到主控制器发出的致能信号时，发出一驱动信号予该灯号控制器，由同子控制模块的灯号控制器控制对应灯号区块的指示灯朝行车方向依序地亮灭。
3.如权利要求2所述的道路行车导引装置，其特征在于，各子控制模块的微处理器进一步搭配该时间间隔计数器，控制相邻指示灯之间依序亮灭的时间间隔。
4.如权利要求1至3中任一项所述的道路行车导引装置，其特征在于，该灯号控制模块进一步包括一速度设定输入端，该速度设定输入端电连接该多个子控制模块，供使用者输入、改变预设的相邻指示灯间交替亮灭的时间间隔。
5.如权利要求1至3中任一项所述的道路行车导引装置，其特征在于，该路况检测模块包括：
多摄影机；
一路况判别单元，电连接该多摄影机，并从路况图像中区分出车辆的图像，而根据车辆是否移动及移动速度判断交通状态。
6.如权利要求4所述的道路行车导引装置，其特征在于，该路况检测模块包括：
多摄影机；
一路况判别单元，电连接该多摄影机，并从路况图像中区分出车辆的图像，而根据车辆是否移动及移动速度判断交通状态。
7.一种道路行车导引方法，包括下列步骤：
分析交通状态；
依不同的交通状态控制多个指示灯以不同顺序亮灭；
其特征在于，该分析交通状态包括取得路况图像步骤、从路况图像中分析交通状态步骤及依不同交通状态控制指示灯点亮步骤，该分析交通状态步骤进一步包括下列子步骤：
区分道路图像及车辆图像；
定位车辆图像；
分析车辆移动轨迹，判断车辆图像是否移动以及计算其移动速度；
判定交通状态，该交通状态包括事故或拥塞状态、顺畅状态及车多状态。
8.如权利要求7所述的道路行车导引方法，其特征在于，该依不同的交通状态控制多个指示灯以不同顺序亮灭步骤进一步包括下列子步骤：
当交通状态为顺畅状态时，令指示灯以对应所有车辆的平均速度的时间间隔朝行车方向依序地亮灭显示绿灯；
当交通状态为车多状态时，令指示灯以对应所有车辆的平均速度的时间间隔朝行车方向依序地亮灭显示黄灯；
当交通状态为事故或拥塞状态时，令指示灯一致显示红灯。
9.如权利要求8所述的道路行车导引方法，其特征在于，当交通状态为顺畅状态，并令指示灯以对应所有车辆的平均速度的时间间隔朝行车方向依序地亮灭显示绿灯后，进一步令每个点亮的指示灯与最靠近且点亮的指示灯之间至少间隔有一个未点亮的指示灯。
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