CN104115197A - 智能交通标志系统与方法 - Google Patents

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奥弗·大卫
亚阿拉·大卫
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莎伦·利夫希茨
奥伦·谢赫
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Abstract

本发明给出的系统是用来增加驾驶员对道路上的交通标志的认知的系统。该系统包括：传感器，其被附接到车辆上并被配置成判定在包含车辆的场景中存在的一个或多个交通标志的类型，其中至少一些交通标志是表现为时变的视觉指示器的时变的交通标志；以及控制器，其被配置为，实时地监测和分析：指示车辆和一个或多个检测到的交通标志之间的一个或多个空间关系的相对度量；以及，与时变交通标志的时变视觉指示器关联的时间数据；对下列条目中的至少两个应用一个或多个决策功能：一个或多个检测到的交通标志，监测到的相对度量，以及时变的视觉指示器关联的时间数据，以便调用从预定义的动作集合选择的动作。

Description

智能交通标志系统与方法
背景
技术领域
本发明涉及适用于提高和辅助用户驾驶机动车的系统与方法，以及增加驾驶员对交通标志以及驾驶员周边环境的认知的系统与方法。
背景技术
在驾驶车辆时，驾驶员可能有时认知能力下降，或者是忘记关注某些路况，这种情况可能发生在平凡和/或单调的驾驶期间，乃至发生在诸如道路景观、接听拨打移动电话、收音机调台等可以使驾驶员的注意力被分散转移时。在这些被分心的时间段中，驾驶员可能不会观察到某些交通标志、交通信号灯和/或其他的路况等，而这些预示着诸如正在迫近的危险以及其他危害的来临。常见的危险例子是，当车辆驶近显示为“绿色”光的交通信号灯而车辆却处于距离交通信号灯短的无法停止的距离时；已经变为“红色”的信号灯指示将驾驶员置于将如何做出反应的不明确和危险的境地。在这些或者其他例子中，驾驶员可能会对这些状况反应延迟和/或驾驶员可能会在反应时犹豫或变得迷茫，即，对车辆的错误的加速、减速、制动等，从而进一步增加了该驾驶员和/或驾驶员周边的风险。另外的方面可能是，由于车辆驶近交通标志和/或交通信号灯指示时意外的加速/减速导致的不稳定的交通流控制。为了解决这些不足之处，已经设想了某些现有技术系统，如在标题为“具有车载显示能力的电子道路标志系统和方法(system and method for electronic road signs with in-car displaycapabilities)”的编号为7,859,428B2的美国专利中所述的，其中无线网络系统发射器通过无线信号向车辆中的移动计算机设备指示道路标志。在专利号为’428B2的专利中所描述的系统基于无线通讯网络，该系统没有提供位置信息(例如，到有关的交通标志指示的距离和方位)。例如，当机动车驶近有数个交通标志的交叉路口时，可能会被指示错误的或不相关的交通标志指示，这是因为所描述的无线网络发射的是标量的辐射状信号(例如，没有特定的定向)。’428B2专利的另一个缺点是直接关联于大量的基础设施，这些基础设施可能需要沿着道路分布无线发射器网格。另一个现有技术在标题为“光学通讯设备与机动车控制方法(opticalcommunication equipment and vehicle control method)”的欧洲专利号EP 1544 828 B1的专利中进行了描述，其中道路标志通过车辆间的光学消息设备接收的光学通讯指示。在‘828 B1号专利中所描述的系统没有提供例如当被耦合到交通信号灯指示时所需的带有不同的光学信息的多个指示区域(例如，驶近车辆之前的多个指示区域)。已经设想的其他的某些现有技术，包括探测道路标志的驾驶员辅助成像系统(例如基于摄像机的或类似的系统)、和/或基于使用全球定位系统的工具的导航、和/或数字地图、和/或基于摄像机模块的视觉技术等。尽管现有技术系统拥有可用性，但这些技术系统还不能为上述缺点提供充分的解决方案。
在阐述有关基于接收器和交通标志的车辆系统的发明方法之前，提出以下定义。
本文中使用的术语“近红外”(NIR)是波长在700至2000纳米之间的红外光谱段。
本文所使用的术语“视野”(FOV)是给定场景的角度范围，这个角度范围是由一个三维锥划定，摄像机位于该三维锥的顶点，摄像机的图像传感器成像的角度即为该三维锥的角度。摄像机在特定距离的FOV由镜头的焦距长度以及有源图像传感器尺寸共同决定。
本文所使用的术语“照射范围”(FOI)是给定场景的角度范围，这个角度范围由一个三维锥划定，照射器(例如，LED、激光、闪光灯等)或者反射表面(例如，朗伯反射器，回复反射器等)位于该三维锥的顶点，从照射器照射或者从表面反射的角度即为该三维锥的角度。照射器在特定距离的FOI由镜头的焦距长度以及照射器照射表面尺寸共同决定。反射器在特定距离的FOI由反射表面类型、入射照射到达角(AOA)和所照射/所反射的表面尺寸共同决定。
发明内容
所公开的技术的目的是提供用于车辆的新颖的安全辅助“附加”系统，具有接收器和信号处理器，所述接收器适于接收脉冲信号和/或调制信号，所述信号处理器适于将接收到的脉冲信号和/或调制信号与预定义的和道路指示器相关的参数相比较以确认道路交通指示器的类型，并且分析车辆和道路交通指示器之间的相对条件，其中所述系统适于根据车辆和定义的道路指示器之间的相对条件的分析采取动作以增加车辆和驾驶员的安全。
依据所公开的技术，提供了由两个主要模块组成的系统。该系统包括脉冲和/或调制NIR指示照射器模块，并且第二个模块包括适于接收由照射器模块发射的脉冲和/或调制NIR信号的接收器模块。相应地，接收器模块拥有锁定由照射器模块产生的脉冲和/或调制信号的能力。NIR指示照射器模块适于提供根据某些现有的与交通指示器关联和相关的具体的电光特性的NIR照射，后续有进一步讨论。例如，提供指示道路停止标志的信号的指示照射器模块提供具有确定的电光特性的照射信号，用以表示这是一个停止标志，而提供指示让行标志的信号的指示照射器模块提供具有让行标志的电光特性的照射信号。通过另外的例子，交通指示灯信号提供照射器模块照射信号，其具有指示其是这种道路指示等的电光特性的信号。
根据所公开的技术的另一个实施例，从而提供了由三个主要模块组成的系统。该系统包括发射器模块，该系统包含适于接收指示调制模块反射的脉冲和/或调制NIR信号的接收器模块。相应地，接收器模块拥有锁定由反射自调制模块的发射器模块产生的脉冲和/或调制信号的能力。发射器模块适于提供连续波(CW)NIR照射。该CW照射由调制模块调制和反射，并被接收器模块接收，且与交通指示器关联并相关。例如，反射脉冲和/或调制信号的调制模块提供道路停止标志的信号指示具有确定的电光特性用以指示其是停止标志，而让行标志的信号指示提供具有让行标志的电光特性的反射脉冲和/或调制信号。通过另外的例子，交通指示灯信号提供来自调制模块反射的照射信号，其具有指示其是这种道路指示等的电光特性。
本技术另外的实施例提供了装有接收器模块的机动车，当车辆驶近由照射器模块构建或由调制模块反射构建的FOI时，该接收器模块适于感知那些由NIR照射器模块或由调制模块的反射产生的信号提供的信号，这些信号比如指示各种各样的道路指示。相应地，接收器模块感知照射信号，并且基于信号的电光特性，接收器模块能够为驾驶员提供有关道路标志类型、道路条件、交通信号灯的建议指示、或其他周边情况、以及驾驶员可能正在驶近区域的即将发生的状况、或者其他预期遇到的状况。这种交通信号灯建议指示的例子可以是，交通信号灯指示为“绿色”光，并且假设在短时间内改变为“红色”光；照射器模块的FOI或调制模块的FOI向距交通信号灯的特定设计距离的接收器模块提供“红色”光的指示，这样就为正在驶近的机动车和驾驶员提供对交通信号灯指示的足够的反应时间。
在某些实施例中，上述接收器模块和/或发射器模块可以作为独立模块，或是作为包含在车辆中的现有模块的集成部分。除了车辆原有的系统，或原已安装在车辆上的那些系统(这些系统包括基于警示的系统，当今的车辆的利用其配备了诸如昼和/或夜电光传感器，这些传感器用于各种应用，这些应用包括适于车道偏离警告、行人检测、交通标志识别等的昼/夜视觉特征)，所提出的技术还提供了用于增强驾驶体验和安全性的附加功能和特点。因此，本公开的系统和方法提供了自动告警系统，其提高了整体的驾驶体验，并且甚至作用于如车辆制动器、车头灯及类似的系统的不同的车辆系统。例如，所公开的技术可开发利用一些已安装在车辆上的系统和传感器，如用于昼视和/或夜视的视觉传感器(摄像机)模块，以为驾驶员提供驾驶员必定将经历的增强的道路条件的周边环境指示。例如，所公开的技术还可开发利用已安装在车辆上的系统和传感器，这些诸如非可见光光谱段照射和/或车辆收音机(即音频警示)和/或车辆显示器(即视觉警示)的系统和传感器为驾驶员提供自动系统告警。
应该牢记，除了使用脉冲电磁波和/或调制电磁波，本技术还能适用于使用其他类型的脉冲信号和/或调制信号，或其他类型的波，如超声波或任何类型的波，只要这些波能够在提供上述交通标志警告系统中被界定为特定FOI。我们还应该牢记，本技术不限于只用于道路系统和/或机动车，而是本文公开的技术还十分适合于在其他运输平台上实施，包括但不限于，火车和铁路系统、海运(即船舶和港口)、航空(即飞机起飞、着陆和/或在跑道上滑行)等。因此，本技术为解决安全和其他相关的需求提供了综合的工具，如在本土和/或全球运输业和装置中所遇到的这些需求。
本技术的其他方面可以包括被布置成执行上述方法的系统。这些额外的和/或其他的方面和/或本技术的实施例的优点将在接下来的详细说明中详细描述；可能根据详细描述进行推断；和/或根据本发明实施例的实践进行学习。
附图说明
为了更好地了解本技术的实施例并展示其如何实施以产生效果，现在将纯以举例的方式对附图做出参考，全部附图中相似的数字是标示相应的元素或部分。
在附图中：
图1示出了根据本技术的实施例的交通系统的侧视图。
图2示出了根据本技术的实施例的交通系统的顶视图。
图3A至图3C示出了根据本技术的另一实施例的交通系统在不同距离上的侧视图。
图4A至图4B示出了根据本技术的实施例的照射脉冲。
图5为根据本技术的实施例的照射器模块的框图。
图6为根据本技术的实施例的调制模块的框图。
图7为根据本技术的实施例的接收器模块的框图。
图8为根据本技术的实施例的处理流程。
具体实施方式
图1和图2给出放置在交通标志12附近或之上的照射器模块10，照射模块为来向的交通流提供明确的FOI，所述来向的交通流比如正行驶在路线11上的带有接收器模块20的车辆22。照射器模块10的FOI可以分为不同的区14、16和18。交通标志12可以是任何传统的和已知的交通标志，如停止标志、让行标志和其它类似标志，每个标志都可以分别具有比如由照射器模块10提供的其自身的照射特性和FOI区14、16和18。因此，每个标志及其相关FOI区14、16和18具有独特的电光特性以表明所使用的交通标志的类型、表明到该标志的距离、表明到该标志的接近速度和其他类似的信息。换句话说，停止标志使用具有FOI区14、16和18的照射器模块，该模块由特定的电光特性表明，而让行标志可以使用具有其他类型的电光特性的照射器模块10。
图3A至图3C给出位于交通标志12之上或附近的调制模块15，比如具有至少一个发射器模块21和接收器模块20的车辆22，接收器模块用于接收脉冲和/或调制反射。调制模块15反射的FOI可以分为区14、16和18。正在接近调制模块15的车辆22首先遇到反射的FOI区18(即由反射自调制模块15的、发射器模块21的照射提供反射的FOI)；当前进到离调制模块15更近时，遇到第二个反射的FOI的区16；并且，当前进到离调制模块15最近时，遇到第三个反射的FOI的区14。交通标志12可以是任何传统的和已知的交通标志，例如停止标志、让行标志等，其中，每个标志可以具有它自己的照射特性和反射的FOI的区14、16和18，比如分别是由发射器模块21和调制模块15提供的。因此，每个标志及其相关的FOI的区具有独特的电光特性，以表明所使用的标志的类型、距标志的距离、到该标志的接近速度等。例如，停止标志使用具有由特定的电光特性表明的FOI区14、16和18的调制反射，而让行标志可以使用具有其它类型的电光特性的调制反射。
如这里所述的，提供FOI的光学特性适合于对于那些可能在接近或是在FOI附近的驾驶员、行人和/或其他观察者来说是透明的并且不可察觉的。因此，照射器模块10和发射器模块21适于使用那些诸如NIR等的在不可见范围的电磁波长。照射器模块10、发射器模块21和接收器模块20适用于昼夜工作，适用于各种周围光照条件和/或各种室外季节条件(如在夏季和/或冬季期间所经历的那些条件)，以及适用于在各种温度和/或在包含暴风雨(雪)、降雨、冰冻、灰尘等的各种天气条件下。如此操作，照射器模块10、发射器模块21、调制模块15和接收器模块20适用于提供用于克服上述环境条件和室外条件的输出信号，但提供足够的输出信号以保持不被察觉和安全。
通过至少两种方法可以实现在接收器模块20(例如，诸如CMOS、CCD的成像传感器、耦合到CMOS或诸如光电二极管、雪崩光电二极管等检测器的成像增强器)中获取足够的信噪比(SNR)的由照射器模块10提供或由调制模块15反射的信号。第一个方法使用脉冲方法，这个方法使得接收器模块20可以通过同步对由照射器模块10提供或由调制模块15反射的那些照射信号与来自连续的和/或其它随机或非随机寄生电磁源的其他的周围和/或不相干的信号进行区分。第二个方法使用调制信号，这个方法使得接收器模块20可以通过同步对由照射器模块10提供或由调制模块15反射的那些照射信号与来自连续的和/或其它随机或非随机寄生电磁源的其他的周围和/或不相干的信号进行区分。因此，借助于使用如由照射器模块10提供或由调制模块15反射的信号的脉冲或调制信号照射接收器模块20，接收器模块20同步接收到的信号，使得接收器模块20锁定到脉冲信号或调制信号上，从而将这些信号与接收器模块20可能暴露在的噪声和其它环境/背景信号进行区分。
进一步地，照射器模块10或调制模块15可通过由诸如电力线和/或电池来源和/或太阳能电池或其它在标志12所在地点可用的馈电方式提供的直接馈电方式供电。由一个地区的照射器模块10或调制模块15产生的照射域可以通过系统的几何考虑决定，例如，这个照射域如由在图1、图2、图3A、图3B和图3C中所描述的本发明的实施例的区14、16和18所覆盖的那个域，即在正在驶近的车辆22可能正在通过的那个域。这些系统几何考虑可以是需要考虑的如下因素：照射器模块10或调制模块15的高度、标志12的地点、由照射器模块10所提供或由调制模块15的反射所提供的FOI的几何范围以及照射器模块10或调制模块15的观察角。
可以被照射的在图1、图2、图3A、图3B和图3C中描述的本发明的实施例的区14、16和18中的任何一个的范围基于那些区和/或照射器模块10或调制模块15可以布置的远离正在朝着照射器模块10或调制模块15移动的正在驶近的机动车22的想要的照射的最小的和/或最大的距离。对区14、16和18的宽度范围的确定也可以考虑机动车22正在其上行驶的道路的宽度。因此，根据本技术，可能期望确定正在驶近的机动车22到照射器模块10或调制模块15的距离。这可以通过考虑照射器模块10或调制模块15的高度(如由标志12的高度确定的高度)以及FOI的角度获得，从而要求照射区14、16和18(如由照射器模块10或由调制模块15提供的)中的每一个具有不同的电光特性。
图4A和图4b说明照射脉冲；第一照射脉冲30和第二照射调制40由照射器模块10或调制模块15提供。在图1、图2、图3A、图3B和图3C中的区14、16和18中的每一个区可以由具有不同的脉冲特性的照射脉冲组成，从而分别表明区14、16和18中的每一个区，并且对每一个区与其它区进行区分。此外，在图1和图2中区14、16和18中的每一个区可以被有特定周期的信号照射，该周期如由图4A中的所示的区域32和脉冲宽度34所定义。类似地，图1和图2中的照射区14、16和18中的每一个区可能也有如图4A所示的特性脉冲上升时间36和特性脉冲下降时间38。作为选择，图1和图2中的区14、16和18可由具有特定调制(占空比)的信号所照射，如在使用连续波(CW)照射的情况下，该调制由如图4B中示出的信号40的区域33所定义。在如图3A、图3B和图3C所示的另一实施例中，在区14、16和18的每一个区有由调制模块15提供的具有特定周期的反射的照射信号，该脉冲周期如由图4A中所示的区域32和脉冲宽度34所定义。类似地，照射区14、16和18中的每一个可能也有如图4A中所示的特性脉冲上升时间36和特性脉冲下降时间38。作为选择，图3A、图3B和图3C中的区14、16和18可由有特定调制(占空比)的信号照射，该调制如由图4B中示出的信号40的区域33所定义。此外，每个区的每个电磁照射也可以由它自身的极化(polarization)表征。此外，照射器模块10或耦合到调制模块15的发射器模块21可以提供其他类型的电光特性，对于照射脉冲30和对于照射调制40，通过其照射极化、照射波长、照射频谱波长宽度或是上述特性的任何组合表明区14、16和18的每一个区。
根据本技术，如图4A中的具有周期32的脉冲或如果图4B中的CW调制33的照射脉冲，可能是同步体系的一部分，这个同步体系为接收器模块20提供期望的信噪比(SNR)，所述接收器模块如被放置于车辆22上的接收器模块20，当车辆22连续驶过在图1和图2中描述的本发明的实施例的区14、16和18时，该接收器模块接收各种脉冲或CW调制，这些脉冲或CW调制有其不同的电光特性。为了获取本发明实施例中的安全和合适的信号，同时考虑到比如电力消耗、信噪比等等，本技术可以例如在图4A中使用具有低脉冲重复频率(如100Hz)的高脉冲峰值功率(如100瓦特)，从而导致照射器模块10的低平均光功率和电功率。另外例如，本技术可以例如在图4A中使用具有高脉冲重复频率(如100kHz)的低脉冲峰值功率(如5瓦特)，从而导致照射器模块10的低平均光功率和电功率。另外例如，本技术可以使用图4B中的高调制频率33(高于几百赫兹)，用于模块10的CW照射器的光源。为了获取另一个实施例中的安全和适合的信号，同时考虑到如调制模块15的电力消耗、SNR等等，本技术可以使用例如是在相关的光谱波长(即接收器模块20的相关的光谱工作点)上的高的照射光功率，其由发射器模块21提供并与调制模块15反射的照射信号相关联。
图5所示为所公开的实施例，系统50是根据本技术的示范性的实施例提供的。系统50类似于如图1和图2中所示的照射器模块10，包括类似的机械、电气、光学硬件和/或软件组件。因此，正如系统50所给出的，图5的描述是一个详细的框图，它显示了各种内部组件，根据该框图，那些内部组件的如那些普通技术人员所期望使用的各种修改可以为照射器模块10所安置和/或使用。相应地，系统50包括照射器光学模块51，其适于投射和/或过滤光的偏振。照射器光学模块51可还适于漫射光(例如，全息漫射器(diffuser)、光学镜片等)和投射FOI的区14、16和18中的一个或多个。系统50还包括脉冲和/或调制照射器52(如LED、激光、闪光灯等)，以提供在图4A中的脉冲照射30和/或提供在图4B中的调制照射40。系统50可包括照射器波长控制器53，其基于本领域的普通技术人员所期望使用的、用于稳定照射波长的电学方法(如热电冷却器)和/或适当的机械学方法和/或任何其它的光学方法和装置。系统50还包括照射器控制器54、照射器触发器58和系统50的电源55。照射器控制器54适用于驱动脉冲和/或调制照射器52，适用于控制照射器波长控制器53，适用于向系统提供来自电源55的馈电，和接收来自于照射器触发器58的触发信号。照射器触发器58(作为一个选项)触发系统50以提供至少一个FOI，该FOI是如图1和图2中所示的作为正在驶近的车辆22位置的相关区的FOI区14、16和18。照射器触发器58的触发机制，可以基于声学传感器、热释电式传感器和相似的传感器，需要照射器触发满足低功耗和对正在驶近的车辆的高触发概率。上述这些对照射器触发器58的主要要求能够为照射系统50提供电源管理和提高其寿命。系统50还包括照射器接口57，照射器接口包括适用于在安装系统50期间的机械接口，以及电气接口，该电气接口适用于如交通灯的发光指示。例如，在交通信号灯由“绿色”光变为“红色”光之前，照射器接口57接收即将到来的交通灯指示的变化，并且通过连接56触发照射器触发器58以设置照射器控制器54处于不同的工作模式。并且，在如前所述的从“绿色”交通灯指示变为“红色”交通灯指示的变化过程中，照射器控制器54的不同工作模式可以改变更远区的FOI(即，相对于交通灯较远的FOI)的电光特性。
图6所示为本发明的另一个实施例，系统60是根据本技术的示范性的实施例提供的。系统60类似于图3A、3B和3C中所示的调制模块15，包括类似的机械、电气、光学硬件和/或软件组件。因此，正如系统60所给出的，图6的描述是一个详细的框图，它显示了各种内部组件，根据那些内部组件的由本领域的普通技术人员所期望采用的各种修改可以为调制模块15所安置和/或使用。相应地，系统60包括调制光学模块61，其适于接收和/投射照射，还可适用于过滤光的偏振，并且还可适用于过滤特定波长的光谱，如可以使用一个带通滤波器执行。调制光模块61还可适用于接收和反射由源自发射器模块21的CW照射的光到一个或多个相关FOI14、16和18。系统60还包括调制引擎62，适于将CW照射转变为图4A中的脉冲照射30和/或图4B中的调制照射40。此外，调制引擎62适用于在与照射原点相同的AOA反射大部分接收的入射光功率照射，并且适用于调制入射CW照射。再者，调制引擎62适用于提供不同的调制(如，不同的电光参数)，这些调制基于不同的AOA入射照射，如图3A、图3B和图3C所示的，其中每个FOI区18、16和14具有不同的电光参数。调制引擎62的实例可能是带有光学斩波器的激光回复反射器，光学斩波器中的光学斩波器隙缝尺寸(slit dimension)被定位以提供想要反射的FOI不同区。系统60还包括调制控制器63，其适于驱动调制引擎62，并且其适于提供源自电源65的系统馈电和接收调制触发器68的触发信号。调制触发器68的触发机制，可以基于声学传感器、热释电式传感器和相似的传感器，需要调制触发器满足低功耗和具有对正在驶近的车辆的高触发概率。这些上述对调制触发器68的主要要求能够为调制系统60提供电源管理和提高其寿命。系统60还包括调制器模块接口67，调制器模块接口包括适用于在安装系统60期间的机械接口，以及电气接口，该电气接口适用于如交通灯发光指示。例如，在交通信号灯由“绿色”光指示变为“红色”光指示之前，调制器模块接口67接收即将到来的交通灯指示的变化并通过连接66触发调制触发器68以设置调制控制器63处于不同的工作模式。并且，在如前所述的从“绿色”交通灯指示变为“红色”交通灯指示的变化过程中，调制控制器63的不同工作模式可以改变更远区的FOI(即，如反射的相对于交通灯较远的FOI)的电光特性。
图7示出了根据本技术的实施例的接收器模块70。应该牢记，接收器模块70类似于如上文参考图1、图2、图3A、图3B和图3C讨论的耦合到车辆22上的接收器模块20。因此，正如接收器模块70所给出的，图7中的描述是一个详细的框图，它显示了各种内部组件，根据那些内部组件，如由本领域的普通技术人员所期望使用的各种修改可以为接收器模块70所安置和/或使用。相应地，接收器模块70包括比如适于操作和检测电磁波长(类似于由照射器模块50提供的或由调制器模块60反射的电磁波长)的传感器光学模块71。传感器光学模块71还适于对特定波长光谱的滤波，如可以采用带通滤波器执行。传感器光学模块71还适用于各种光偏振的滤波和/或适用于将到来的光聚焦在接收器模块70的光敏区。此外，接收器模块70包括门控传感器和/或适于并且使能探测电磁调制的传感器72，所述探测电磁调制包括适于检测上述的源自照射器模块50或反射自调制模块60并且在照射脉冲区域内传播的电磁信号的同步机制。门控传感器72可能是车辆22上现有的传感器(诸如夜视和/或昼视和/或测量距离等的传感器)，或作为一个“附加”系统。接收器模块70还包括图像和信号处理74、控制器76和电气接口78，这些适用于与车辆通信总线模块80、报警模块82和视频模块83接驳。在作为视觉传感器时，图像和信号处理74可以将图像与接收到的指示数据(例如，类型、位置、估计范围等)相结合(融合)。报警模块82(可选)适用于借助于视觉报警向驾驶员警示和/或指示检测到各种道路交通指示，这些视觉报警比如在现有的车辆显示器上显示道路指示的类型和/或距道路交通指示的距离，可以由视频模块83显示“融合”类型的道路指示和/或距道路指示的距离。报警模块82还可以提供音频警示，如带有道路指示的方向的立体声警示和/或用于道路指示的类型和/或距道路指示的距离的音频警示。
在另一实施例中，在车辆22中提供了发射器模块21，其适于提供恰当的频谱波长(如反射自调制模块60并被接收器模块70接收的波长)给连续波照射，适于照射特定的FOI和适于提供足够的CW照射强度。发射器模块21可位于车辆22的前头灯的至少一个(即车辆前部的远光灯、近光灯和雾灯等)和/或可以是车辆中的专用光源。发射器模块21可以位于车辆22的乘客区的一侧和/或位于车辆22现有头灯的外部(作为“附加”系统)，和作为“独立”系统位于车辆前部位置(如车辆格栅、车辆车顶等)
在所公开的实施例中，照射器模块50依据适于使用确定的电磁签名照射的定义的区连续和/或部分(如仅在车辆驶近相关的FOI时启动照射)照射特定FOI。例如，如图1和图2中所述的，示出了关联不同的FOI区的示例性的停止标志12。在说明的例子中，如第一个区14的区，该区的长度可以是30米长，对该区可以用具有持续时间1毫秒的且频率为10KHz的脉冲进行照射。第二个区16在30米到50米之间延伸，对该区可以用长度为1毫秒且频率为15KHz的脉冲进行照射。
根据另一实施例，发射器模块21连续和/或部分(如可以在特定的时间间隔照射，该时间间隔不能遗漏在发射器FOI中的任何指示)照射，反射的调制照射定义了适于使用特定的电磁签名照射的区。例如，如在图3B、图3C和图3A中所示，示出了关联车辆22驶近指示标志12的不同的FOI区的示例性停止标志12。在说明的例子中，如第一个区14的区，该区的长度可以是30米长，在该区中可以由调制模块60使用1KHz调制反射发射器模块21的CW照射。第二个区16，位于第一个30米到50米之间，在该区中可以由调制模块60使用10KHz调制反射发射器模块21的CW照射。
在如图1和图2所描述的实施例中，照射器50可以指示交通信号灯，该照射器有两个FOI区和三个指示类型，以代表与交通信号灯的颜色对应的三种颜色。在这样的例子中，对于FOI区14(不超过30米)，可以提供持续2毫秒频率为10KHz的脉冲来表示“红色”光，而对于区16(从30米延伸到50米)中，可以提供持续2毫秒频率为15KHz的脉冲来表示来“红色”光。类似地，在第一个FOI(30米的区14)中，“黄色”光可以通过频率为10KHz的3毫秒的脉冲来表示，而对于第二个FOI(30米到50米的区16)，“黄色”灯可以通过持续3毫秒的频率为15KHz的脉冲来表示。还有另外的例子，对FOI区14(不超过30米)，“绿色”光可以通过频率为5KHz的持续3毫秒的脉冲来表示，而第二个区16(从30米延伸到50米)，可以使用频率为25KHz的持续3毫秒的脉冲来照射。
通过另外的例子，照射器模块50可以表示有两个FOI区的交通信号灯。在这样的例子中，在相对照射器模块50较近的FOI区采用较低的脉冲重复速率(10KHz)，而第二个FOI区采用较高的脉冲重复速率(15KHz)。因此，通过这种方法，即使接收器模块70没有探测到某些照射器脉冲，接收器所接收到的照射脉冲仍然将指示较低的重复频率的区域的存在，因此，即指示更靠近的FOI。这种方法能够是系统获得一个额外的安全级别。
通过另外的例子，调制器模块60可以表示有两个FOI区的交通信号灯。在这样的例子中，在相对调制器模块60较近的FOI区采用较低的调制频率(10KHz)，而第二FOI区采用较高的调制频率(20KHz)。因此，通过这种方法，即使接收器模块70没有探测到某些反射的调制照射，接收器模块70所接收到的反射的调制反射仍然指示较低调制速率区域的存在，即指示更靠近的FOI。这种方法能够使系统获得额外的安全级别。
通过另外的例子，在交通信号灯从“绿色”变为“红色”或从“红色”变为“绿色”的情况下，每个区可以指示不同的交通信号灯的类型。在这样的例子中，距交通信号灯较远的区可以指示驶近的车辆以“红色”交通信号灯，同时，距交通信号灯较近的区可以指示驶近的车辆以“绿色”交通信号灯。这使正在驶近有交通信号灯的交叉路口的车辆驾驶员获得独特的安全特性，并使交通流能够更顺畅。
与本发明的一些实施例一致，接收器模块70可以被配置为用来评估来自体现视觉指示器随时间变化的交通标志的信息。这种时变交通标志可能包括，比如数字道路标志和交通信号灯。根据照本发明，这些时变交通标志中的一些还可被配置为发射与时变视觉指示器相关的时间数据。被接收器模块70接收和分析的时间数据可能包括，比如视觉指示器在下次改变之前的时间段。在实现这个实施例时，接收器模块70可能包括附接在车辆上的传感器71，并且这个传感器被配置成用来判定一个或多个交通标志的类型，这些交通标志呈现在含有该车辆的场景中，但不属于预定义的交通标志集合，其中，至少这些交通标志的一些是呈现时变的视觉指示器的时变的交通标志。模块70还包括控制器76，控制器被配置为实时监测和分析：(a)指示车辆与一个或多个被探测到的交通标志之间的一个或多个空间关系的相对度量；以及(b)与时变交通标志的时变视觉指示器相关的时间数据。另外，控制器76还被配置为对下列条目中的至少两个应用一个或多个决策功能：(i)一个或多个检测到的交通标志；和(ii)监测到的相对度量；和(iii)时变视觉指示器相关的时间数据，以便调用从预定义的动作集合选择的动作。因此，根据上述实施例，如果时变的交通标志出现在场景中，与时变的视觉指示器相关的附加数据还被用于接收器模块70的分析和决策制定处理。
根据本发明的一些实施例，交通标志的类型可以通过接收是发射的(如，调制的电磁波)或是在其上视觉呈现的唯一标识予以判定。另外，接收器模块70可通过将检测到的交通标志的位置与交通标志地图相比较以判定交通标志的类型，该交通标志地图将位置与交通标志关联。
图8是描述接收器模块70中的处理流程100的流程图。在步骤120，一旦机动车进入FOI区，耦合到该车辆上的接收器模块70就探测源自照射器模块50或是反射自调制模块60的第一个脉冲(脉冲和/或调制)。在步骤130，接收器模块70“打开”下一个可选的定时门控(如，那些基于为步骤110的所有可选的要求的指示定义的预定义的门控)用于源自照射器模块50的脉冲/调制照射和/或反射自调制模块60的照射的脉冲/调制照射。如在步骤140提出的，一旦累积的脉冲超过特定的阈值时，脉冲序列就变为“锁定”，并且在步骤150，进行信号处理并与预定义指示110相比较，由此识别信号。按照FOI区(信号在该区内被接收到)相应的类型，在步骤160，进行信号处理和识别。预设的电光指示110也可以管理交通标志检测(即，在处理流程100中的模块130)的优先级，和/或在多个道路指示场景中(如100米内的停止标志和距车辆50m的让行标志等)的每个检测到的交通指示对驾驶员指示180的警示优先级。
在步骤170，形成包括已识别的有距离区(如果存在)的交通标志指示的图像。在步骤180，将步骤170的指示提供给车辆驾驶员。即，可以用视觉或音频信号(如那些根据车辆与交通标志的相对位置生成的独有的声音)警示驾驶员。在步骤190，车辆的响应(如，速度、加速度等)，以及车辆到交通标志的距离被计算和/或发送到车辆通信总线80。在步骤180也将此信息连同任何伴随的减速、加速或可以由驾驶员主动提供的机动车的任何其他停止和行驶的相关的特征，提供给驾驶员。

Claims (15)

1.一种系统，其包括：
传感器，所述传感器附接到交通工具，并被配置成判定在包含所述交通工具的场景中存在的一个或多个交通标志的类型，其中，所述交通标志的至少一些是时变的交通标志，所述时变的交通标志呈现时变的视觉指示器；以及
控制器，所述控制器配置为：
(i)实时地监测和分析：
(a)指示所述交通工具与一个或多个检测到的交通标志之间的一个或多个空间关系的相对度量；以及
(b)与所述时变的交通标志的时变的视觉指示器关联的时间数据；
(ii)对下列项中的至少两个应用一个或多个决策功能：(i)检测到的一个或多个交通标志；(ii)监测到的相对度量；以及(iii)与所述时变的视觉指示器关联的所述时间数据，从而调用从预定义的动作集合选择的动作。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器被配置为通过接收和分析脉冲信号和/或调制信号判定所述交通标志的类型，其中所接收的脉冲信号和/或调制信号表明所述交通标志的类型。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所接收的脉冲信号和/或调制信号与特定交通标志的唯一标识相关联。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器还被配置为通过将基于所接收的信号检测到的交通标志的位置与将位置和具体交通标志关联的地图相比较，来判定所述交通标志的类型。
5.如权利要求2所述的系统，还包括门控传感器，所述门控传感器适于接收用于将所述传感器与所接收的信号和/或所调制的信号同步的脉冲序列。
6.如权利要求2所述的系统，其中，所述脉冲信号和/或调制信号分别包括脉冲频率和/或调制频率。
7.如权利要求2所述的系统，其中，所述脉冲信号在所述交通工具正行驶通过的预先确定的区域上被接收。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述预先确定的区域的每一个都具有预先确定的长度。
9.如权利要求7所述的系统，其中，所述接收器接收到的所述脉冲信号的频率取决于所述交通工具正行驶通过的所述预先确定的区域。
10.如权利要求9所述的系统，其中，在距所述指示器较远的区域的所述脉冲信号和/或调制信号的频率高于距所述指示器较近的区域的所述脉冲信号和/或调制信号的频率。
11.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统适于被改装在所述交通工具内，并且所述系统适用于与包括在所述交通工具内的系统中的任何一个一同使用，所述包括在交通工具内的系统包括昼视系统/夜视系统、视觉传感器、摄像机和/或全球定位系统。
12.如权利要求2所述的系统，包括适用于区分所接收的脉冲信号和/或调制信号的不同极化的极化滤波器。
13.如权利要求2所述的系统，其中，所述脉冲信号和/或调制信号是在近红外(NIR)区域中的电磁信号。
14.如权利要求2所述的系统，其中，所述脉冲信号和/或调制信号是在可见光谱中的电磁信号。
15.一种方法，包括：
从交通工具判定在包含所述交通工具的场景中存在的一个或多个交通标志的类型，其中，所述交通标志的至少一些是时变的交通标志，所述时变的交通标志呈现时变的视觉指示器；
实时地监测和分析：
(a)指示所述交通工具与一个或多个检测到的交通标志之间的一个或多个空间关系的相对度量；以及
(b)与所述时变交通标志的所述时变视觉指示器关联的时间数据；以及
对下列项中的至少两个应用一个或多个决策功能：(i)检测到的一个或多个交通标志；(ii)监测到的相对度量；以及(iii)与所述时变的视觉指示器关联的所述时间数据，从而调用从预定义的动作集合选择的动作。
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