CN107862903A - 物体碰撞预测方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种物体碰撞预测方法及其装置，包括本车上的通讯器接收至少一它车的行车信息，并传递至中央处理器，使其根据行车信息的位置、车速及航向，来计算本车与他车的间的碰撞点，并以碰撞点为中心产生一车身范围，车身范围为它车的尺寸，根据它车的航向，延伸出两倍它车的车长的范围，最后中央处理器再撷取一卫星偏移量，使车身范围根据一卫星偏移量移动，产生一移动范围，并根据移动范围产生出一碰撞范围。本发明根据碰撞点加入它车的车身尺寸，及空间误差范围估算出碰撞范围，能有效提高碰撞范围估测的准确率。

Description

物体碰撞预测方法及其装置
技术领域
本发明有关一种估测碰撞的技术，特别是指一种物体碰撞预测方法及其装置。
背景技术
车辆作为载运与运输工具，早已扮演着人类生活中重要，且不可或缺的角色。虽车辆具有交通便捷等优点，但也相对具有缺点，因车辆的速度快，若有碰撞的情况产生，就有可能造成严重的交通意外。其中交通事故可能因自然天候或人为等因素产生，尤其人为因素就占了绝大部分，因此若能对人为因素进行有效的掌控，就能防止行驶中的车辆与其他车辆或是行人等发生碰撞等意外，以有效降低绝大多数的交通事故。
有鉴于此，侦测前方障碍物，以取得前方障碍物与本车距离，来进行警示的技术的装置相继被开发出来，最常用来预测前方障碍物的感测装置为距离传感器，如雷达或影像传感器等，距离传感器主要辅助单方向的障碍物，影像传感器则应用于广域的视觉辅助。透过上述的传感器能有效协助驾驶者掌握现行车辆动态与障碍物之间的相对距离，搭配警示系统的提醒，可减少碰撞意外的发生。
除了利用距离传感器或影像传感器来判断行车辆动态与障碍物之间的相对距离之外，更可使用全球卫星定位系统(GPS)来侦测障碍物及其与现行车辆间的相对距离，然而，全球卫星定位系统易局限于环境因素，经常因大气误差或现行车辆行驶到有遮蔽物的区域，就无法侦测到障碍物，因此对于驾驶者而言实用性有限。
再者，无论是利用距离传感器、影像传感器或全球卫星定位系统所得出现行车辆动态与障碍物之间的相对距离，皆仅能计算出现行车辆与障碍物碰撞点，但因碰撞点的范围相当小，又在取得距离时可能因讯号不稳等情况，使得距离信息有误差产生，以致估算出的碰撞点的容易偏离，使碰撞点的位置不确定性高。
有鉴于此，本发明遂针对上述习知技术的缺失，提出一种物体碰撞预测方法及其装置，以有效克服上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种物体碰撞预测方法及其装置，其能判断本车与它车之间的碰撞点，并根据碰撞点加入它车的车身尺寸，及空间误差范围，以估算出可能产生碰撞的碰撞范围，能有效提高碰撞范围估测的准确率。
本发明的另一目的在提供一种物体碰撞预测方法及其装置，其可根据车辆发生碰撞的危险程度，逐步给予驾驶者警示、减速与主动刹车，以提高行车的安全性。
为达上述的目的，本发明提供一种物体碰撞预测方法，包括下列步骤，首先一本车接收至少一它车的行车信息，其中行车信息包括它车的位置、车速、航向及尺寸；接着本车根据它车所发出的位置、车速及航向，计算本车与他车之间的一碰撞点；本车再接着以碰撞点为中心产生一车身范围，其中车身范围的定义为它车的尺寸，根据它车的航向，延伸两倍它车的车长的范围；最后本车撷取一卫星偏移量，使车身范围根据一卫星偏移量移动，以产生一移动范围，并根据移动范围产生出一碰撞范围。
另外，本发明更提供一种物体碰撞预测装置，其安装在一本车上，当本车可能与它车产生碰撞时，能透过物体碰撞预测装置判断可能的碰撞范围。其中物体碰撞预测装置包括有一通讯器，通讯器用以接收本车的一卫星偏移量及至少一它车的行车信息，其中行车信息包括它车的位置、车速、航向及尺寸等；通讯器更电性连接一中央处理器，通讯器可提供中央处理器行车信息，使中央处理器根据位置、车速及航向，计算本车与他车之间的一碰撞点后，以碰撞点为中心产生一车身范围，车身范围为它车的尺寸根据它车的航向，延伸出两倍它车的车长的范围，接着中央处理器再根据通讯器接收的卫星偏移量，使车身范围根据卫星偏移量移动，以产生一移动范围，并根据移动范围产生出一碰撞范围。
底下借由具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统方块图。
图2为本发明的方法流程图。
图3为本发明的产生碰撞点示意图。
图4为本发明判断碰撞点示意图。
图5为本发明的产生车身范围示意图。
图6为本发明的产生移动范围示意图。
图7为本发明的产生碰撞范围示意图。
图8为本发明的警示机制方法流程图。
符号说明：1、物体碰撞预测装置；10、通讯器；12、中央处理器；14、警示器；16、自动驾驶装置；18、车身信息感测器；20、车机系统；22、处理器；24、收发器；26、车身信息感测器；30、本车；40、它车；A、本车直线；B、它车直线；C、碰撞点；D、车身范围；E、移动范围；F、碰撞范围。
具体实施方式
请参照图1，其为本实施例的系统架构图，其中物体碰撞预测装置1安装在一本车车辆上，以提供估算本车与其它车辆可能发生的碰撞范围。如图1所示，物体碰撞预测装置1包括一通讯器10，其可为无线通讯器或网际网络通讯器，可不断接收外部所传递的信息，以接收其它车辆所传递的位置、车速、航向及尺寸等行车信息，且通讯器10中更包括有卫星定位接收器(图中未示)，以接收全球卫星定位(GPS)信息，可取得本车的位置以及卫星偏移量；一中央处理器12电性连接通讯器10，以取得通讯器10所接收到的信息，且中央处理器12更电性连接一车身信息感测器18，车身信息感测器18包括有航向传感器(图中未示)以及车速传感器(图中未示)等，中央处理器12可接收车身信息感测器18所感测的车速或航向等行车信息，因此中央处理器12可利用本车的位置、航向及车速等行车信息，以及通讯器10接收到它车的行车信息，估算出本车与它车的碰撞范围，同时中央处理器12更可进一步判断本车距离碰撞范围的碰撞时间，并根据碰撞时间发出警示或进一步的处理；一警示器14电性连接中央处理器12，警示器14根据中央处理器12控制发出警示；一自动驾驶装置16，电性连接中央处理器12，自动驾驶装置16可控制本车行驶，并接收中央控制器12的控制进行减速或剎车等动作。
请持续参照图1，上述通讯器10所接收它车的行车信息，根据一它车上所安装的一车机系统20传递所取得，其中车机系统20包括一处理器22存有它车的尺寸，且处理器22电性连接一收发器24可网络收发器，处理器22可控制收发器24将信息传递至通讯器10，且收发器24更包括有卫星定位接收器(图中未示)，以接收全球卫星定位讯号(GPS)，并传递给处理器22，使处理器22取得目前它车目前的位置，处理器22更电性连接一车身信息感测器26，车身信息感测器26包括有航向传感器(图中未示)以及车速传感器(图中未示)等，处理器22控制车身信息感测器26感测车速以及航向，因此处理器22可收集到尺寸、车速、航向、位置等行车信息，处理器22并透过收发器24将上述收集到的行车信息传递车速给物体碰撞预测装置1。
在说明完本实施例的方法所应用的系统架构后，请接续配合图1、图2至图7，以详细说明本实施例的方法流程，本实施例可应用在马路的路口，以判断一个路口中不同方向的车辆前进时，可能产生的碰撞范围，详细来说，首先进入步骤S10，安装在本车30上的物体碰撞预测装置1透过通讯器10接收路口其他方向的它车40的车机系统20所传递的行车信息，其中行车信息包括它车40的位置、车速、航向及尺寸。接着进入步骤S12并请配合参照图3，本车30的中央处理器12根据本车30及它车40的位置、车速以及航向，计算本车30与它车40之间的一碰撞点，其中计算本车与他车之间的碰撞点的方法，将本车30的位置与它车40的位置转换为相对平面坐标，接着请配合参照图4，由本车30的坐标位置往本车30的航向延伸一本车直线A，以及由它车40的坐标位置往它车40的航向延伸一它车直线B，直到本车直线A与它车直线B交叉产生交叉点构成三角形几何关系，其交叉点则为碰撞点C。同时由于先前已取得本车30与它车40的位置，因此可计算出本车30与它车40的距离，更因本车30、它车40与碰撞点C构成三角形几何关系，能有效测量出本车30、它车40与碰撞点C的内角，因此即可将本车30与它车40的距离套用至一正弦定理进行运算，以得出本车位置相距碰撞范围的距离(BDM)。
在计算出碰撞点C后，接着进入步骤S14并配合参照图5，本车30的中央处理器12以碰撞点C为中心产生一车身范围D，其中车身范围D为它车40的尺寸根据它车40的航向，延伸两倍它车40的车长的范围。接着进入步骤S16并配合参照图6，中央处理器12根据通讯器10所接收到的卫星偏移量，使车身范围D根据卫星偏移量移动，产生一移动范围E，接下来请配合参照图7，中央处理器12即根据移动范围E产生出一碰撞范围F。
估算出碰撞范围F之后，接着进入到步骤S18，中央处理器12判断本车30与碰撞范围F之间的碰撞时间，并根据碰撞时间判断碰撞的紧急程度，以进行对应的处理。
详细来说，当车辆越靠近碰撞范围时，所算出来的碰撞时间就会越短，据此原理，本实施例设定第一级警示时间的数值大于第二级警示时间的数值，第二级警示时间的数值又会大于第三级警示时间的数值，借由上述警示时间的设定，使本实施例可根据第一级警示时间、第二级警示时间以及第三级警示时间将紧急程度由小到大区分。请参照图7以及图8，在判断紧急程度进行对应的处理的步骤首先进入步骤S180，估算本车30与碰撞范围F靠近本车30一侧的前端G1与尾端G2的碰撞时间，以产生一前端碰撞时间与一尾端碰撞时间，其中前端碰撞时间与尾端碰撞时间，分别带入透过以下碰撞时间方程式，以分别求得前端碰撞时间与尾端碰撞时间，碰撞时间方程式为：
tBDM为本车相对碰撞范围前端或尾端的前端碰撞时间与尾端碰撞时间，VB为本车的车速，BDM为本车的位置与碰撞范围前端或尾端的距离。
请持续参照图8，在取得前端碰撞时间或尾端碰撞时间后，接着进入步骤S182，中央处理器12判断前端碰撞时间或尾端碰撞时间，其中之一是否小于一第一级警示时间时，若否，则回复至步骤S180，持续估算前端碰撞时间及尾端碰撞时间；若是，则进入步骤S184，中央处理器12控制警示器14发出一警示以提醒驾驶者，其中警示器14可为显示器来显示一碰撞预警画面以提醒驾驶者，或者警示器14亦可为一声音播放装置，以输出一警示音讯提醒驾驶者。
在发出警示后接续进入步骤S185，中央处理器12仍持续判断前端碰撞时间或尾端碰撞时间是否小于一第二级警示时间，若否，则回复至步骤S180，继续估算前端碰撞时间及尾端碰撞时间；若是，代表本车30距离碰撞范围F的时间又更短了，此时则进入步骤S186，中央处理器12发出一减速讯号至自动驾驶装置16，使自动驾驶装置16根据减速讯号控制本车30进行减速。并进入步骤S188，中央处理器12再次判断前端碰撞时间或尾端碰撞时间，是否小于一第三级警示时间，若否，则回复至步骤S180，持续估算前端碰撞时间及尾端碰撞时间；若是，代表本车30距离碰撞范围F的时间又比步骤S186时的时间短了，则进入步骤S189，中央处理器12发出一剎车讯号至自动驾驶装置16，以直接控制本车30进行剎车。借由上述的分级，在接近碰撞范围时能先提醒驾驶者，若驾驶者未主动进行剎车，且本车30仍逐渐接近碰撞范围时，可控制自动驾驶装置16进行减速及剎车，能有效防范碰撞，以提高行车的安全性。
综上所述，本发明能判断本车与它车之间的碰撞点，并根据碰撞点加入它车的车身尺寸，以及空间误差范围，来估算出碰撞范围，能有效提高碰撞范围估测的准确率。除此之外，本发明更可根据碰撞的危险程度，逐步给予驾驶者警示、减速与主动刹车，提高行车的安全性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。故凡依本发明申请范围所述的特征及精神所为的均等变化或修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (14)

1.一种物体碰撞预测方法，其特征在于，包括下列步骤：
一本车接收至少一它车的行车信息，该行车信息包括该它车的位置、车速、航向及尺寸；
该本车根据该它车所发出的该位置、该车速及该航向，计算该本车与该他车之间的一碰撞点；
该本车以该碰撞点为中心产生一车身范围，其中该车身范围为该它车的该尺寸根据该它车的该航向，延伸两倍该它车的车长的范围；以及
该本车撷取一卫星偏移量，使该车身范围根据一卫星偏移量移动，产生一移动范围，以根据该移动范围产生出一碰撞范围。
2.如权利要求1所述的物体碰撞预测方法，其特征在于，计算该本车与该他车之间的该碰撞点的步骤包括：
将该本车的位置与该它车的位置转换为相对平面坐标；以及
由该本车的坐标往该本车的航向延伸一本车直线，以及由该它车的坐标往该它车的航向延伸一它车直线，直到该本车直线与该它车直线交叉产生交叉点构成三角形几何关系，该交叉点则为该碰撞点。
3.如权利要求1所述的物体碰撞预测方法，其特征在于，包括估算该本车与该碰撞范围靠近该本车一侧的前端与尾端的碰撞时间，以产生一前端碰撞时间与一尾端碰撞时间，当该前端碰撞时间或该尾端碰撞时间小于一第一级警示时间时，则发出一警示以提醒驾驶者。
4.如权利要求3所述的物体碰撞预测方法，其特征在于，当该前端碰撞时间或该尾端碰撞时间小于一第二级警示时间时，则发出一减速讯号，以控制该本车进行减速。
5.如权利要求4所述的物体碰撞预测方法，其特征在于，当该前端碰撞时间或该尾端碰撞时间小于一第三级警示时间时，则发出一剎车讯号，以控制该本车剎车。
6.如权利要求5所述的物体碰撞预测方法，其特征在于，该前端碰撞时间与该尾端碰撞时间，分别带入透过以下碰撞时间方程式，以分别求得该前端碰撞时间与该尾端碰撞时间，该碰撞时间方程式为：
该tBDM为该本车相对该碰撞范围前端或尾端的该前端碰撞时间与该尾端碰撞时间，该VB为该本车的车速，该BDM为该本车的位置与该碰撞范围前端或尾端的距离。
7.一种物体碰撞预测装置，其特征在于，其安装在一本车上，该物体碰撞预测装置包括：
一通讯器，接收该本车的一卫星偏移量及至少一它车的行车信息，该行车信息包括该它车的位置、车速、航向及尺寸；以及
一中央处理器，电性连接该通讯器以接收该它车的该行车信息，该中央处理器根据该位置、该车速及该航向，计算本车与该他车之间的一碰撞点后，以该碰撞点为中心产生一车身范围，其中该车身范围为该它车的该尺寸根据该它车的该航向，延伸出两倍该它车的车长的范围，该中央处理器再根据该通讯器接收的该卫星偏移量，使该车身范围根据该卫星偏移量移动，产生一移动范围，以根据该移动范围产生出一碰撞范围。
8.如权利要求7所述的物体碰撞预测装置，其特征在于，该中央处理器计算该本车与该他车之间的该碰撞点的步骤包括：
将该本车的位置与该它车的位置转换为相对平面坐标；以及
由该本车的坐标往该本车的航向延伸一本车直线，以及由该它车的坐标往该它车的航向延伸一它车直线，直到该本车直线与该它车直线交叉产生交叉点，以构成三角形几何关系，且该交叉点为该碰撞点。
9.如权利要求8所述的物体碰撞预测装置，其特征在于，该中央处理器电性连接一警示器，该中央处理器可估算该本车与该碰撞范围靠近该本车一侧的前端与尾端的碰撞时间，以产生一前端碰撞时间与一尾端碰撞时间，当该前端碰撞时间或该尾端碰撞时间小于一第一级警示时间时，则发出一警示讯号至该警示器中，使该警示器发出警示提醒驾驶者。
10.如权利要求9所述的物体碰撞预测装置，其特征在于，该中央处理器更电性连接一自动驾驶装置，当该中央处理器估算该该前端碰撞时间或该尾端碰撞时间小于一第二级警示时间时，则发出一减速讯号至该自动驾驶装置，以控制该本车进行减速。
11.如权利要求10所述的物体碰撞预测装置，其特征在于，该中央处理器估算该前端碰撞时间或该尾端碰撞时间小于一第三级警示时间时，则发出一剎车讯号至该自动驾驶装置，以控制该本车剎车。
12.如权利要求11所述的物体碰撞预测装置，其特征在于，该中央处理器估算前端碰撞时间与该尾端碰撞时间，分别带入透过以下碰撞时间方程式，以分别求得该前端碰撞时间与该尾端碰撞时间，该碰撞时间方程式为：
该tBDM为该本车相对该碰撞范围前端或尾端的该前端碰撞时间与该尾端碰撞时间，该VB为该本车的车速，该BDM为该本车的位置与该碰撞范围前端或尾端的距离。
13.如权利要求11所述的物体碰撞预测装置，其特征在于，该警示器为一显示器，该显示器显示一碰撞预警画面以提醒驾驶人，或该警示器为一声音播放装置，以输出一警示音讯以提醒驾驶人。
14.如权利要求7所述之物体碰撞预测装置，其特征在于，该它车的行车信息由一设置于该它车的车机系统所发出。
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