TW201430781A - 一重力感測器實現路況障礙分析系統與方法 - Google Patents

Abstract

本發明透過一重力感測器收集行車資料並利用多部車輛進行整合分析，得到即時路況障礙資訊並共享的方法，本發明之實施方法以單一多軸重力感測器收集行車資料並將資料及定位資料回傳遠端系統分析，遠端系統利用多部車輛的行車資料針對時間、空間及資料強度進行分析判斷，多筆感測資料進行運算及過濾雜訊後，可凸顯行車路徑，消除單一駕駛行為異常，進而得到整體路況障礙資訊，並提供中心端及終端做為行車資訊本系統可透過多部車輛之重力感測資料及定位資料進行彙整並自動研判路況障礙資訊，不僅降低感測模組成本亦能免去人力回報路況情形。

Description

一重力感測器實現路況障礙分析系統與方法

本發明係關於一種路況障礙分析方法，利用單一重力感測器蒐集行車資料，在後端平台彙集多部車輛的行車資料以進行路況障礙分析，提供即時路況障礙資訊以提醒車輛避開該路段。

隨著生活步調的加快以及行車用路頻繁，能順暢快速的行駛至目的地為駕駛們所冀望，因此即時路況障礙資訊也越顯重要駕駛能夠透過路況資訊提早規劃行車路線，以避開塞車或道路封閉等行車狀況，達到節省行車時間。

現今路況障礙回報多數採用兩種方式：其一，為駕駛或警消人員以電話、無線電或行車電腦方式進行手動回報，此方法需要人力統整路況障礙，若一般民眾使用手機或行車電腦回報目前路況，不僅觸犯現行法規所明定一不得在行車時使用手機(或行車電腦)的規定，亦提高行車安全的危險性；其二，裝設固定偵測器，但裝設大量偵測器成本過高，無法普遍佈署。

重力感測器(G-Sensor)可偵測自體加速度的改變，當運動方向或行進路線受到外力影響而改變時，皆可透過重 力感測器得知，重力感測器(G-Sensor)在車輛領域中偵測垂直重力改變的相關應用較多，像是路面平整及車禍影片備份等功能；反之，車輛在行駛中的水平加速度較不明顯，偵測水平方向改變之應用需搭配其他感測器，透過多重條件才能夠準確判別，以慣性導航系統為例，重力感測器(G-sensor)搭配陀螺儀分別計算位移及方向，達到慣性導航的功能。

由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。本案發明人鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件利用一重力感測器實現路況障礙分析系統與方法。

本發明之主要目的即在於提供一種路況障礙分析系統與方法，透過自動偵測與收集行車資料，在後端伺服器進行路況障礙分析，並提供分析結果給駕駛做為路線規劃的參考，自動化的偵測和判斷方式不僅降低人力成本亦可提升駕駛行車安全性。

本發明之次一目的係在於降低感測模組成本，重力感測器(G-sensor)為目前市面上價格較低的感測器，但如需較多功能的應用則需搭配其他種類的感測器一併使用，成本相對也會提高，本發明採用單一多軸重力感測器與多車輛的行車資訊進行分析判斷的方式達成降低感測模組成本之目的。

達成上述發明目的之路況障礙分析系統與方法，係透過單一多軸重力感測器收集行車資料並搭配一衛星定位 模組定位，利用無線通訊模組將行車資訊及位置回傳至後端路況障礙資訊平台，透過路況障礙資訊平台中的伺服器端通訊模組接收資料，接著利用路況障礙分析模組針對同一區域內多部車輛的重力感測資料進行整合分析路況障礙，包含路面顛簸、道路壅塞、道路封閉及車輛改道，最後，將分析結果更新至路況障礙資料庫，由路況障礙資訊平台中的路況障礙通報模組則將路況障礙結果通知至該區域各車輛，達到資訊共享的目的。

一種一重力感測器實現路況障礙分析系統，其中係包含：行車資料蒐集單元，係至少裝設於兩部以上之車輛；以及路況障礙資訊平台，係接收該行車資料蒐集單元所彙集之資料，並於彙整後提供至所需該資料之車輛。

該行車資料蒐集單元係包括：一多軸重力感測器模組，係收集行車垂直重力及水平加速度改變之感測資料；一衛星定位模組，主要係提供該多軸重力感測器資料蒐集之地點或座標資料；一無線通訊模組，係將該多軸重力感測器資料及該衛星定位模組資料即時傳送至該路況障礙資訊平台進行彙整處理，同時接收車輛所在區域的路況障礙資訊；以及一障礙警示模組，係將收到的該路況障礙資訊以語音、燈號或顯示方式提醒駕駛避開路況障礙路段，並提供導航系統重新進行路徑規劃。

該路況障礙資訊平台係包括：一伺服器端通訊模組，係接收該行車資料蒐集單元中之多軸重力感測器與衛星定位模組之資料，並將該路況障礙資訊傳送至該行車資料蒐集單元；一路況障礙分析模組，係將取得之該多軸重力感測器資料進行路況障礙分析和判斷；一地理資訊系統模組，係 輸入衛星定位資料並提供該資料區域圖資，配合該路況障礙分析模組進行路況障礙判斷；一路況障礙資料庫，係將區域路段分類並儲存該路況障礙之資訊以提供路況障礙通報模組查詢；一該路況障礙通報模組，係根據該路況障礙資料庫之資訊與車輛目前所在之區域，即時發送該區的相關路況障礙資訊給車輛。

一種一重力感測器實現路況障礙分析方法，其步驟係包括：步驟一、透過單一該多軸重力感測器模組收集兩部以上車輛之感測資料，再利用該行車資料蒐集單元將該感測資料與衛星定位資料回傳至後端路況障礙資訊平台；步驟二、該路況障礙資訊平台係接收並整合分析所收集之資料，以判斷路面顛簸、道路壅塞、道路封閉及車輛改道之區域路況障礙，最後將結果即時通報至該區域各車輛。

如申請專利範圍第4項所述之一重力感測器實現路況障礙分析方法，其中該路況障礙之判斷方式，係以多車輛資訊運算，凸顯路況障礙事件，消除單部車輛行車路徑之誤差。

如申請專利範圍第4項所述之一重力感測器實現路況障礙分析方法，其中該路況障礙分析模組之分析步驟：步驟一、利用該衛星定位資料搭配路段區域將該多軸重力感測器資料進行分類；步驟二、利用該路況障礙資訊平台之地理資訊系統模組，判斷已分類之衛星定位資料是否位於行 車道路上，若是，則進行感測資料運算與雜訊過濾，若否，則不進行判斷，並重新將取得之感測器資料進行分類；步驟三、針對同區域內所有車輛進行該感測資料運算與雜訊過濾，以取得多筆連續性的感測值；步驟四、判斷該感測值是否符合路況障礙情形，若是路面顛簸，即以垂直路面感測資料的變動，且變動情況亦符合路面顛簸模型，若是道路壅塞，係以水平直線感測資料在定義的時間內加速減速數次，且變動情況亦符合道路壅塞模型，若是道路封閉及車輛改道，則以水平左右感測資料出現多次左右轉事件，且變動情況亦符合道路封閉及車輛改道模型，若非符合所有路況障礙情形，則重新將取得之該感測器資料進行分類；步驟五、將分析取得之路況障礙資訊搭配該衛星定位資料一併儲存至該路況障礙資料庫；步驟六、根據該車輛所在位置發送該區域之路況障礙資訊。

本發明所提供之路況障礙分析系統與方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明主動偵測路況障礙，不需駕駛手動回報，以確保行車的安全性，也降低人力統計路況成本。所提供的路況障礙資訊，更可提高行車效率。

2.本發明使用單一多軸重力感測器，降低感測資料複雜性，更可降低感測模組成本，其經濟效益相當顯著。

1‧‧‧車輛

2‧‧‧行車資料蒐集單元

21‧‧‧多軸重力感測器模組

22‧‧‧衛星定位模組

23‧‧‧無線通訊模組

24‧‧‧障礙警示模組

3‧‧‧路況障礙資訊平台

31‧‧‧伺服器端通訊模組

32‧‧‧路況障礙分析模組

33‧‧‧地理資訊系統模組

34‧‧‧路況障礙資訊庫

35‧‧‧路況障礙通報模組

320^~326‧‧‧路況障礙分析步驟

圖1為本發明一重力感測器實現路況障礙分析系統架構圖；圖2為本發明一重力感測器實現路況障礙分析方法流程圖。

【附件簡單說明】

附件1為本發明一重力感測器實現路況障礙分析之多軸感測器資料及車輛行為模型範例。

請參閱圖1所示，此為本發明一重力感測器實現路況障礙分析系統架構圖，包含安裝於不同車輛1上的行車資料蒐集單元2，以及路況障礙資訊平台3。

其中，行車資料蒐集單元2包含四個部分，一為多軸重力感測器模組21，係指多軸重力感測器，當車輛行進方向或駕駛行為改變時，會影響車輛受力方向，因此利用多軸重力感測器可得到行車時的垂直、水平左右及水平前後等多個方向的加速度數值，做為路況障礙的判斷依據，二為衛星定位模組22，負責標示感測器收集資料的位置，利於後端路況障礙資訊平台3進行區域判定，第三部分為無線通訊模組23，為雙向通訊模組，負責傳送重力感測器資訊和衛星定位資訊，以及接收路況障礙資訊，最後為障礙警示模組24， 在無線通訊模組接收路況障礙資訊後，可採用任何方式，包括聲音、影像、燈號提醒駕駛或觸發其他機制避開該路段。

一般感測模組應用於車輛必須設立門檻值來過濾資料，但設定門檻值有兩個困難點：其一，針對不同車種、車齡與車況需調整門檻值；其二，設定的門檻值若不佳，易影響路況障礙判斷的準確性，因此本發明應用於多種車輛，所以不設立門檻值，僅利用一重力感測器負責蒐集資料，並將行車資料收集單元2安裝於兩部以上的車輛1，透過多車輛資料確認事件，增加事件準確性。

當感測器資料及定位資料傳值至路況障礙資訊平台3，透過伺服器端的通訊模組31進行資料接收，在路況障礙分析模組32中依定位資料畫分區域，接著利用重力感測器資料進行路況障礙事件判斷，將所得結果存入路況障礙資料庫33。路況障礙通報模組34會透過伺服器端通訊模組31將路況障礙資訊依據區域通報車輛，完成路況障礙分析程序。

其中，可以利用單一重力感測器實現路況障礙且不須設立門檻值進行偵測，係透過一主要技術概念。因應每部車輛的駕駛路徑及駕駛行為皆不同，如果只針對單部車輛的重力感測器資料做為判斷依據，除了不易建立路況障礙模型，也容易因單一駕駛行為異常而產生誤判，所以本發明利用多部車輛資料遇到相同障礙的路徑皆會相同的特性，將多部車輛資料混合運算後，相同路徑的資料會被放大，不同路徑的資料會被抵消，進而建立路況障礙模型以判斷路況障礙。如附件1所示，為多軸重力感測器所得資料，可依據水平直線感測資料(X)、水平左右感測資料(Y)及垂直重力感測資料(Z)這三者之行車特性分別建立左右轉、加減速、路面顛簸行為 模組。

請參閱圖2所示，在路況障礙分析模組32的步驟320~326如下：A.利用定位資料依據路段區域將感測器資料進行分類321；B.依定位資料配合地理資訊系統模組(GIS)來判斷所收集資料是否位於行車道路上322；C.對同一區域內所有車輛之感測資料進行運算及雜訊過濾，取得連續的多車輛感測值323；D.針對不同的路況障礙進行判斷，以下說明各障礙判斷方式324；

I.路面顛簸：包含路面不平或是路面有掉落物等影響行車平穩度之情況，當垂直路面感測資料有的變動，且變動情況符合路面顛簸模型，則判斷為路面顛簸。

II.道路壅塞：包含塞車或是行車時速低於10公里等影響行車前進速度之情況，當水平直線感測資料在定義的時間內加速減速數次，且變動情況符合道路壅塞模型，則判斷為道路壅塞。

III.道路封閉及車輛改道：包含道路施工或有障礙物無法通行等迫使車輛改道或迴轉等情形，當水平左右感測資料出現多次左右轉事件，並配合GIS資料，變動情況符合道路封閉及車輛改道模型，則判斷為道路封閉及車輛改道。

E.依分析得到的路況障礙資訊搭配定位資訊儲存至路況障礙資料庫325。

本發明可利用單一多軸重力感測器整合多車輛資料進行路況障礙資訊判斷，以達到路況障礙資訊的建立和交換，通知駕駛路況障礙情形。

上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1‧‧‧車輛

2‧‧‧行車資料蒐集單元

21‧‧‧多軸重力感測器模組

22‧‧‧衛星定位模組

23‧‧‧無線通訊模組

24‧‧‧障礙警示模組

3‧‧‧路況障礙資訊平台

31‧‧‧伺服器端通訊模組

32‧‧‧路況障礙分析模組

33‧‧‧地理資訊系統模組

34‧‧‧路況障礙資訊庫

35‧‧‧路況障礙通報模組

Claims (6)

1. 一種一重力感測器實現路況障礙分析系統，其中係包含：行車資料蒐集單元，係至少裝設於兩部以上之車輛；以及路況障礙資訊平台，係接收該行車資料蒐集單元所彙集之資料，並於彙整後提供至所需該資料之車輛。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一重力感測器實現路況障礙分析系統，其中該行車資料蒐集單元係包括：一多軸重力感測器模組，係收集行車垂直重力及水平加速度改變之感測資料；一衛星定位模組，主要係提供該多軸重力感測器資料蒐集之地點或座標資料；一無線通訊模組，係將該多軸重力感測器資料及該衛星定位模組資料即時傳送至該路況障礙資訊平台進行彙整處理，同時接收車輛所在區域的路況障礙資訊；以及一障礙警示模組，係將收到的該路況障礙資訊以語音、燈號或顯示方式提醒駕駛避開路況障礙路段，並提供導航系統重新進行路徑規劃。
3. 如申請專利範圍第1項所述之一重力感測器實現路況障礙分析系統，其中該路況障礙資訊平台係包括：一伺服器端通訊模組，係接收該行車資料蒐集單元中之多軸重力感測器與衛星定位模組之資料，並將該路況障礙資訊傳送至該行車資料蒐集單元；一路況障礙分析模組，係將取得之該多軸重力感測器資料進行路況障礙分析和判斷； 一地理資訊系統模組，係輸入衛星定位資料並提供該資料區域圖資，配合該路況障礙分析模組進行路況障礙判斷；一路況障礙資料庫，係將區域路段分類並儲存該路況障礙之資訊以提供路況障礙通報模組查詢；一該路況障礙通報模組，係根據該路況障礙資料庫之資訊與車輛目前所在之區域，即時發送該區的相關路況障礙資訊給車輛。
4. 一種一重力感測器實現路況障礙分析方法，其步驟係包括：步驟一、透過單一該多軸重力感測器模組收集兩部以上車輛之感測資料，再利用該行車資料蒐集單元將該感測資料與衛星定位資料回傳至後端路況障礙資訊平台；步驟二、該路況障礙資訊平台係接收並整合分析所收集之資料，以判斷路面顛簸、道路壅塞、道路封閉及車輛改道之區域路況障礙，最後將結果即時通報至該區域各車輛。
5. 如申請專利範圍第4項所述之一重力感測器實現路況障礙分析方法，其中該路況障礙之判斷方式，係以多車輛資訊運算，凸顯路況障礙事件，消除單部車輛行車路徑之誤差。
6. 如申請專利範圍第4項所述之一重力感測器實現路況障礙分析方法，其中該路況障礙分析模組之分析步驟：步驟一、利用該衛星定位資料搭配路段區域將該多軸重力感測器資料進行分類； 步驟二、利用該路況障礙資訊平台之地理資訊系統模組，判斷已分類之衛星定位資料是否位於行車道路上，若是，則進行感測資料運算與雜訊過濾，若否，則不進行判斷，並重新將取得之感測器資料進行分類；步驟三、針對同區域內所有車輛進行該感測資料運算與雜訊過濾，以取得多筆連續性的感測值；步驟四、判斷該感測值是否符合路況障礙情形，若是路面顛簸，即以垂直路面感測資料的變動，且變動情況亦符合路面顛簸模型，若是道路壅塞，係以水平直線感測資料在定義的時間內加速減速數次，且變動情況亦符合道路壅塞模型，若是道路封閉及車輛改道，則以水平左右感測資料出現多次左右轉事件，且變動情況亦符合道路封閉及車輛改道模型，若非符合所有路況障礙情形，則重新將取得之該感測器資料進行分類；步驟五、將分析取得之路況障礙資訊搭配該衛星定位資料一併儲存至該路況障礙資料庫；步驟六、根據該車輛所在位置發送該區域之路況障礙資訊。