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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Alarmsystem und ein Verfahren für den Betrieb desselben, und insbesondere ein Alarmsystem für Hindernisse und ein Verfahren für den Betrieb desselben, welche für Automobile verwendet werden, um eine Alarmnachricht in Echtzeit an den Fahrer zu übermitteln, wenn der Fahrer sich nicht eines möglichen Zusammenstoßens mit Hindernisse bewusst ist, um so dessen Aufmerksamkeit auf die Hindernisse zu richten und darauf zu reagieren, und das Verfahren für den Betrieb desselben.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Automobile bereiten Fahrern einen Komfort und sind daher Verkehrsfahrzeuge geworden, die umfangreich von den Leuten aufgenommen werden. Dennoch sind, wenn Automobile auf Straßen fahren, aufgrund möglich visueller toter Winkel, geistiger Ermüdung oder sonstiger Nichtbefolgung der Gesetze die Sicherheit von Leben von Fahrern und Passanten gefährdet. Um die Sicherheit zu erhöhen, sind mehrere passive Sicherheitsvorrichtungen zum Standard geworden, wobei aktive Sicherheitsausvorrichtungen unter den Anstrengungen mehrerer großer Automobilhersteller kontinuierlich entwickelt werden.
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Unter den herkömmlichen Technologien aktiver Sicherheitsvorrichtungen werden manche Sicherheitsalarmvorrichtungen bereitgestellt, die eine Echtzeitwarnung der Nutzer ermöglichen, wie beispielsweise das Rückwärtsradar, das Signalsender und -empfänger verwendet, oder Audiowarnvorrichtungen umfassen, wenn andere Objekte sich dem Auto nähern. Unglücklicherweise sind derartige aktive Sicherheitsvorrichtungen ungenügend, um dem Fahrer mögliche Risiken einer Kollision vorherzusagen. Beispielsweise sollte die Vorwarnzeit auf mehrere Sekunden erhöht werden, sodass die Zeit ausreichend ist, eine Kollision zu vermeiden, speziell wenn die Objekte, mit denen das Auto möglicherweise zusammenstoßen könnte, sich ebenfalls bewegen.
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Wenn ferner ein Fahrer einen Sprachalarm empfängt, kann er sich möglichweise nicht über die Position des Objekts sicher sein, mit dem er zusammenstoßen könnte, über dessen Form, dessen Bewegungsrichtung und dessen Geschwindigkeit. Daher kann der Fahrer nicht geeignet reagieren, um der Gefahr auszuweichen. Darüber hinaus können, anstatt die Objekte zu identifizieren, konventionelle Technologien lediglich die Distanz zwischen einem Objekt und einem Auto einschätzen. Wenn also ein Auto von Pflanzen umgeben ist, die keine Hindernisse darstellen, wird dennoch ein Sprachalarm erzeugt oder sogar das automatische Bremsen aktiviert, was in unnötigen Schwierigkeiten resultiert.
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KURZFASSUNG
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Alarmsystem für Hindernisse zu schaffen, welches die Technologien der Detektion von Hindernissen außerhalb eines Automobils und der Detektion des Sichtwinkels innerhalb des Automobils kombiniert. Wenn daher ein Hindernis, das die Sicherheit gefährdet, detektiert wird, kann der Fahrer, falls der Fahrer sich des Hindernisses nicht bewusst ist, per Stimmensignal alarmiert werden, bis er sich dessen bewusst ist.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Alarmsystem für Hindernisse bereitzustellen, welches die Richtung der Pupillen des Fahrers als Detektionsziel verwendet, um sicherzustellen, ob der Sichtwinkel des Fahrers sich in einem sicheren Bereich befindet.
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Ein wiederum weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Alarmsystem für Hindernisse bereitzustellen, welches die Position, die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit eines Hindernisses identifizieren kann, während dieses detektiert wird und berechnet wird, ob der Bewegungspfad des Hindernisses mit dem eines Automobils überlappt. Falls dem so ist, kann eine Kollision auftreten. Daher kann die vorliegende Erfindung im Falle realistischer Kollisionsrisiken einen Alarm für Hindernisse abgeben und vermeidet somit unnötige Geräusche.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren für den Betrieb eines Alarmsystems für Hindernisse bereitzustellen, welches das Bild eines Hindernisses auf die Windschutzscheibe projizieren kann, speziell wenn das Hindernis in der hinteren seitlichen oder unteren seitlichen Richtung eines Automobils platziert ist, welches über den Rückspiegel schwierig beobachtet werden kann.
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Um die Ziele, wie oben beschrieben, zu erreichen, offenbart die vorliegende Erfindung ein Alarmsystem für Hindernisse, das in einem Fahrzeug angeordnet ist und ein Detektionsmodul, ein Betriebsmodul und ein Alarmmodul umfasst. Das Detektionsmodul umfasst eine Hindernisdetektionseinheit und eine Sichtliniendetektionseinheit. Die Hindernisdetektionseinheit ist in dem Fahrzeug oder mindestens an der Seite des Fahrzeugs angeordnet. Die Sichtliniendetektionseinheit ist in dem Fahrzeug angeordnet. Das Betriebsmodul ist mit dem Detektionsmodul verbunden, um eine Vielzahl von Detektionsdaten, die durch die Hindernisdetektionseinheit und die Sichtliniendetektionseinheit erzeugt worden ist, zu empfangen und zu verarbeiten und Alarmdaten auszugeben. Das Alarmmodul ist mit dem Betriebsmodul verbunden. Es empfängt die Alarmdaten und sendet eine Alarmnachricht an das Fahrzeug. Der Betriebsvorgang umfasst die Schritte des Nutzens einer Hindernisdetektionseinheit zum Detektieren von Lageinformationen und Bewegungsrichtungsinformationen von mindestens einem Hindernis außerhalb des Fahrzeugs, des Nutzens einer Projektionseinheit zum Projizieren des Bildes des Hindernisses auf ein Armaturenbrett, des Nutzens einer Sichtliniendetektionseinheit zum Detektieren von Sichtlinienrichtungsinformationen des Fahrers, des Nutzens eines Betriebsmoduls zum Berechnen der Wahrscheinlichkeit des Zusammenstoßens des Fahrzeugs mit einem Hindernis gemäß den Lageinformationen und den Bewegungsrichtungsinformationen des Hindernisses, und des Nutzens der Sichtlinienrichtungsinformation zum Beurteilen, ob sich das Armaturenbrett innerhalb des Sichtlinienbereichs des Fahrers befindet. Falls es wahrscheinlich ist, dass das Fahrzeug mit einem Hindernis zusammenstößt, und sich das Armaturenbrett nicht innerhalb des Sichtlinienbereichs des Fahrers befindet, sendet das Betriebsmodul Alarmdaten an ein Alarmmodul und das Alarmmodul gibt eine Alarmnachricht aus, um den Fahrer anzuweisen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt ein schematisches Diagramm der Ausbildung von Teilkomponenten gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwecks Illustration der Lage der Komponenten relativ zu dem Fahrzeug;
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2 zeigt ein schematisches Diagramm der Struktur gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt ein Flussdiagramm gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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4 zeigt ein Flussdiagramm gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwecks Illustration der Verwendung des Projektionsmoduls.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Um die Struktur und die Merkmale wie auch die Effektivität der vorliegenden Erfindung weiter verständlich und erkennbar zu machen, ist im Folgenden eine detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung gemäß Ausführungsbeispielen und in bezug auf die beigefügten Figuren bereitgestellt.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, ist das Alarmsystem für Hindernisse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Fahrzeug 1, beispielsweise einem Auto, ausgebildet und umfasst ein Detektionsmodul 2, ein Betriebsmodul 3 und ein Alarmmodul 4. Das Detektionsmodul 2 umfasst mindestens eine Hindernisdetektionseinheit 21 und eine Sichtliniendetektionseinheit 22. Die Hindernisdetektionseinheit 21 ist in dem Fahrzeug 1 oder mindestens an einer Seite des Fahrzeugs 1 ausgebildet. Die Sichtliniendetektionseinheit 22 ist innerhalb des Fahrzeugs 1 ausgebildet. Das Betriebsmodul 3 ist mit dem Detektionsmodul 2 verbunden und das Alarmmodul 4 ist mit dem Betriebsmodul 3 verbunden.
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Die Hindernisdetektionseinheit 21, die in dem Detektionsmodul 2 enthalten ist, wird zur Detektion verwendet, ob Objekte, die die Verkehrssicherheit beeinflussen können, wie beispielsweise Fußgänger, Tiere, andere Fahrzeuge oder unbewegliche Zäune und Büsche, sich in dem das Fahrzeug 1 umgebenden Bereich befinden. Da der Bereich eines Sichtwinkels eines Fahrers limitiert ist, existieren definitiv mehrere tote Winkel, einschließlich vor allem der Seite, des Rückbereichs oder unterer Teile des Fahrzeugs 1. Diese toten Winkel sind Bereiche hoher Priorität bezüglich der Ausbildung der Hindernisdetektionseinheit 21 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Dennoch kann die Hindernisdetektionseinheit 21 auch in dem Fahrzeug 1 ausgebildet sein, um omnidirektional die Umgebungsbereiche zu detektieren. Die Hindernisdetektionseinheit 21 umfasst einen Tiefendetektor und eine zweidimensionale Kamera. Während ein Bild aufgenommen wird, wird gleichzeitig eine Tiefennachricht zum Erkennen der Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug 1 und den anderen Objekten in dem Umgebungsbereich erworben. Mit anderen Worten kann die Tiefennachricht dazu verwendet werden, eine vollständige Raumnachricht zur darauf folgenden Analyse, Berechnung und Rekonstruktion zu erzeugen. Beispielsweise kann gemäß der Bewegungsrichtung und der Geschwindigkeit des Hindernisses relativ zum Fahrzeug 1 beurteilt werden, ob das Hindernis mit dem Auto zusammenstoßen wird, oder ob diese sich nahe kommen werden aber kein Kollisionsrisiko besteht. Die Hindernisdetektionseinheit 21 kann weiter einen eingebetteten Chip umfassen, welcher als Untersystem zum Einstellen von Detektionsparametern oder zum unabhängigen Zugreifen auf Daten genutzt wird.
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Die Sichtliniendetektionseinheit 22, die in dem Fahrzeug 1 ausgebildet ist, wird zur Detektion der Richtung einer Sichtlinie eines Fahrers verwendet. Diese kann mit der Hindernisdetektionseinheit 21 in dem Fahrzeug 1 integriert sein. Manche realisierbare Verfahren der Sichtliniendetektionseinheit 22 umfassen das Detektieren der Richtung des Kopfes des Fahrers zum Beurteilen der Richtung seiner Sichtlinie oder das Identifizieren des Gesichts des Fahrers. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine RGBD Kamera als Pupillendetektionsvorrichtung zur Implementierung in die Sichtliniendetektionseinheit 22 verwendet. Die Pupillendetektionsvorrichtung kann die Lage der Augäpfel mittels der Aufnahme von Bildern verfolgen, um zu identifizieren, ob das Sichtfeld der Augen des Fahrers die Existenz eines Kollisionsrisikos beobachten kann. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Sichtlinieneinheit 22 weiter einen eingebetteten Chip.
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Das wie oben beschriebene Kollisionsrisiko kann in zwei Arten klassifiziert werden. Eine umfasst die realistischen Daten, während die andere die simulierten Daten umfasst. Die realistischen Daten umfassen das Kollisionsrisiko, das ein Fahrer problemlos entlang der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 beobachten kann, beispielsweise vorfahrende Autos oder vor der Front des Fahrzeugs 1 vorbeigehende Fußgänger. Der Fahrer kann das Kollisionsrisiko direkt ohne Drehen des Kopfes erkennen. Auf der anderen Seite werden die simulierten Daten für die Positionen verwendet, in denen der Bereich der Sichtlinie des Fahrers limitiert ist, wie beispielsweise die Seite, der Rückbereich oder untere Teile des Fahrzeugs 1. Es ist dem Fahrer unmöglich das Kollisionsrisiko zu erkennen, ohne seinen Kopf zu drehen oder die Rückspiegel zu verwenden. In manchen Fällen ist das Kollisionsrisiko weiterhin unbeobachtbar, selbst durch die oben benannten Verfahren. Gemäß dem Ausführungsbeispiel können entsprechende Bilder mittels der Hindernisdetektionseinheit 21 wie oben beschrieben aufgenommen werden. Dann werden die Bilder mittels Projektion an Positionen, die vom Fahrer leicht beobachtbar sind, wie beispielsweise die Windschutzscheibe, projiziert.
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Für die Projektion der simulierten Daten wird das Projektionsmodul 5, das mit dem Betriebsmodul 3 verbunden ist, verwendet. Das Projektionsmodul 5 kann die Hindernisbilder, die durch die Hindernisdetektionseinheit 21 bereitgestellt werden, mittels der Datenverarbeitung durch den eingebetteten Chip in der Hindernisdetektionseinheit 21 oder durch das Betriebsmodul 3 an ein Armaturenbrett projizieren. Da die Hindernisdetektionseinheit 21 die Tiefennachricht der Bilder aufnehmen kann, sind die projizierten Bilder rekonstruierte stereoskopische Bilder, die es dem Fahrer erleichtern, die Form von Hindernissen zu identifizieren. Das Hervorheben des Abstands zwischen dem Hindernis und dem Fahrzeug 1 mittels farblicher Variationen ist eine bevorzugte Projektionsmethode. Falls gewählt wird, dass die Bilder nicht auf die Windschutzscheibe projiziert werden, ist es ebenfalls möglich, die Projektionsergebnisse auf einer Anzeige des Fahrzeugs 1 darzustellen.
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Dennoch, selbst falls Hindernisse vor dem Fahrzeug 1 existieren, oder wenn diese mittels der Projektionstechnologie an der Windschutzscheibe dargestellt sind, kann der Fahrer dennoch die Kollisionsrisiken außer Acht lassen, wenn dieser nicht konzentriert ist oder andere Ziele beachtet. Daher ist in diesem Ausführungsbeispiel die Sichtliniendetektionseinheit 22, wie oben beschrieben, bereitgestellt, um zu beurteilen, ob der Fahrer die Kollisionsrisiken wahrnimmt. Wenn beispielsweise ein Fußgänger vor der Front des Fahrzeugs 1 entlangläuft, oder wenn sich ein Motorrad direkt neben dem Fahrzeug 1 befindet und dessen Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit gemäß den durch das Projektionsmodul 5 bereitgestellten Bildern die Möglichkeit einer Kollision andeuten, ist die Sichtliniendetektionseinheit 22 bereitgestellt, um zu beurteilen, ob die Augen des Fahrers zur Front des Fahrzeugs 1 oder zu den durch das Projektionsmodul 5 bereitgestellten Bilder gerichtet ist.
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Falls das Detektionsresultat der Sichtliniendetektionseinheit 22 anzeigt, dass der Fahrer die Information nicht beachtet, speziell nach einer vorbestimmten Zeitspanne, beispielsweise 1 bis 2 Sekunden oder eine bestimmte Zeit bevor die Kollision eintritt, die durch Berechnung der Geschwindigkeiten des Fahrzeugs 1 und des Hindernisses erstellt wird, kann das Betriebsmodul 3 den Fahrer mittels Verwendung des Alarmmoduls 4, das mit dem Betriebsmodul 3 verbunden ist, erinnern. Das Betriebsmodul 3 erstellt dann eine Alarmdatei, indem auf die Detektionsergebnisse der Hindernisdetektionseinheit 21 und der Sichtliniendetektionseinheit 22 bezug genommen wird, und überträgt die Alarmdatei an das Alarmmodul 4. Das Alarmmodul 4 empfängt die Alarmdatei und übermittelt eine Alarmnachricht an das Fahrzeug 1. Das bevorzugte Format der Alarmnachricht umfasst, ist jedoch nicht darauf eingeschränkt, Stimmen- und Lichtsignale. Somit umfasst in diesem Ausführungsbeispiel das Alarmmodul 4 mindestens eine Audioeinheit, welche kontinuierlich zuvor aufgenommene Stimmen ausgeben kann, um den Fahrer zu erinnern bis dieser das Hindernis bemerkt. Wenn beispielsweise die Sichtliniendetektionseinheit 22 detektiert, dass die Richtung der Sichtlinie des Fahrers mit der Position des Armaturenbretts übereinstimmt, wird das Alarmmodul 4 die Ausgabe der Alarmnachricht stoppen.
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Die Audioeinheit kann durch Disposition der Audioeinheit an bestimmten Positionen im Bereich des Fahrzeugs 1 Töne in unterschiedlicher Richtung aussenden. Beispielsweise kann die Audioeinheit in einer Vielzahl von Ecken des Fahrzeugs 1 ausgeibldet sein. Hinsichtlich der Lage des Hindernisses in Bezug auf das Fahrzeug 1 wird lediglich die Audioeinheit, die sich in diesem Bereich befindet, einen Ton aussenden, um den Fahrer zu alarmieren und zu unterstützen, die Richtung des Hindernisses in kürzester Zeit zu bestimmen.
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In
3 wird die oben beschriebene Struktur illustriert. Das Verfahren für den Betrieb des Alarmsystems für Hindernisse gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Verfahrensschritte:
| Schritt S10: | Verwenden einer Hindernisdetektionseinheit zum Detektieren der Lageinformation und der Bewegungsrichtungsinformation von mindestens einem Hindernis außerhalb des Fahrzeugs; |
| Schritt S11: | Verwenden einer Sichtliniendetektionseinheit zum Detektieren der Sichtlinienrichtungsinformation des Fahrers; |
| Schritt S12: | Verwenden eines Betriebsmoduls zum Berechnen der Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs mit dem Hindernis gemäß der Lageinformation und der Bewegungsrichtungsinformation des Hindernisses und Verwenden der Sichtlinienrichtungsinformation zum Beurteilen, ob sich das Hindernis innerhalb des Sichtlinienbereichs des Fahrers befindet; und |
| Schritt S13: | Das Betriebsmodul sendet Alarmdaten an ein Alarmmodul und das Alarmmodul sendet eine Alarmnachricht zum Benachrichtigen des Fahrers, ob das Fahrzeug voraussichtlich an das Hindernis stoßen wird, wenn das Hindernis sich nicht innerhalb des Sichtlinienbereichs des Fahrers befindet. |
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Der Fall, dass zusätzlich das Projektionsmodul verwendet wird, ist in
4 beschrieben. Die Verfahrensschritte umfassen:
| Schritt S20: | Verwenden einer Hindernisdetektionseinheit zum Detektieren der Lageinformation und der Bewegungsrichtungsinformation von mindestens einem Hindernis außerhalb des Fahrzeugs; |
| Schritt S21: | Verwenden einer Projektionseinheit zum Projizieren des Bildes des Hindernisses auf ein Armaturenbrett; |
| Schritt S22: | Verwenden einer Sichtliniendetektionseinheit zum Detektieren der Sichtlinienrichtungsinformation des Fahrers; |
| Schritt S23: | Verwenden eines Betriebsmoduls zum Berechnen der Möglichkeit eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs mit dem Hindernis gemäß der Lageinformation und der Bewegungsrichtungsinformation des Hindernisses und Verwenden der Sichtlinienrichtungsinformation zum Beurteilen, ob sich das Armaturenbrett innerhalb des Sichtlinienbereichs des Fahrers befindet; und |
| Schritt S24: | Das Betriebsmodul sendet Alarmdaten an das Alarmmodul und das Alarmmodul sendet eine Alarmnachricht zur Benachrichtigung des Fahrers, ob das Fahrzeug wahrscheinlich mit dem Hindernis zusammenstoßen wird, wenn sich das Armaturenbrett nicht innerhalb des Sichtlinienbereichs des Fahrers befindet. |
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Wenn das in der vorliegenden Erfindung offenbarte Alarmsystem für Hindernisse zum ersten Mal oder vor jedem neuen Anfang in dem Fahrzeug installiert ist, kann zunächst die Lagekalibrierung zwecks Anpassung der Lage des durch das Projektionsmodul erzeugten Bildes relativ zur Sichtlinie des Fahrers durchgeführt werden.
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Zusammenfassend offenbart die vorliegende Erfindung im Detail ein Alarmsystem für Hindernisse und ein Verfahren zum Betrieb desselben. Der Blickwinkel kann durch Verwendung der Detektionsvorrichtungen und dem Beobachten der Pupillen des Fahrers bestimmt werden. Die beweglichen oder unbeweglichen Objekte innerhalb einer ungefähr einige 10 Meter umfassenden Umgebung des Autos können detektiert werden und somit das Alarmsystem gemäß dem Stand der Technik verbessert werden. Nicht nur die Verkehrssicherheit beeinflussende Objekte können beurteilt werden, sondern es wird ebenfalls gewährleistet, dass der Fahrer die Risiken wahrnehmen kann. Ferner sind die Kosten der vorliegenden Erfindung niedrig und dessen Exaktheit hoch. Die Beeinflussung durch die Umgebung ist minimal gehalten und keine Modifikation der Autostruktur ist für die Installation notwendig. Hinsichtlich der steigenden Betonung von Autosicherheit umfassen das Alarmsystem für Hindernisse und das Verfahren zum Betrieb desselben gemäß der vorliegenden Erfindung unzweifelhaft das Potential zur Entwicklung und Anwendungswerte.
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Folglich ist die vorliegende Erfindung mit den gesetzlichen Anforderungen konform bezüglich dessen Neuheit, erfinderischen Tätigkeit und gewerblicher Anwendbarkeit. Dennoch bezieht sich die vorangegangene Beschreibung lediglich auf Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die nicht dazu verwendet werden, den Sinn und den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken. Äquivalente Veränderungen und Modifikationen bezüglich der Form, der Struktur, der Merkmale oder der Zielsetzung, die in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, sind Bestandteile der abhängigen Ansprüche der vorliegenden Erfindung.
