TWI430902B - 無線訊號收發器及盲點偵測系統 - Google Patents
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Description
本發明係指一種無線訊號收發器及盲點偵測系統，尤指一種可減少製造成本，更可有效減少體積之無線訊號收發器及盲點偵測系統。
根據統計，大部份的交通意外事故都與駕駛者開車時分心有關。若駕駛者在有可能發生碰撞危險前的0.5秒得到預警，可以避免至少60%的追撞前車意外事故、30%的迎面撞車事故或50%的路面相關事故；若提前一秒得到預警，則可避免90%的交通意外事故。這些統計資料說明，如果提供駕駛者反應時間，將可有效降低交通意外事故的發生，而盲點偵測(Blind Spot Detection，BSD)系統就是在此需求下發展出的智慧型車輛配備。
盲點偵測系統是一種利用毫米波(Millimeter Wave)雷達感測技術達到預先示警的車用安全防護技術，其以機器視覺之影像自主辨識方式，偵測車輛左右側或前方盲點區內的障礙物狀態。若系統察覺特定障礙物存在於盲點區中，則主動發出預警燈號或警告聲響等訊息給予駕駛者，使駕駛者可根據警示結果決定其行駛方向，避免駕駛者因疏忽或視線死角等因素導致交通意外事故的發生。
一般而言，盲點偵測系統是將無線訊號收發器設置於車輛後方(及/或前方)保險桿內，利用發射毫米波無線訊號，並接收對應的反射訊號，來判斷特定距離內是否有車輛、人員等障礙物。由於車輛保險桿內通常會設置吸震保麗龍或內鐵等，可用空間極為受限，因此如何有效減小盲點偵測系統之收發器的體積，就成為業界所努力的目標之一。
除此之外，有鑑於盲點偵測系統可有效降低交通意外的發生率，若能進一步降低盲點偵測系統的製造成本，則可有效提升盲點偵測系統的設置率，對於交通意外所引起的社會成本更可有效降低。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種無線訊號收發器及盲點偵測系統。
本發明揭露一種無線訊號收發器，用於一盲點偵測系統，包含有一第一基板；一射頻處理單元，設置於該第一基板上，用來發射一無線訊號及接收該無線訊號之一反射訊號；以及一複雜可程式邏輯裝置，受控於一數位訊號處理器，用來根據該數位訊號處理器之至少一控制指令，控制該射頻處理單元之運作，以偵測一特定範圍內是否有一物體存在。
本發明另揭露一種盲點偵測系統，包含有複數個警示器，每一警示器用來產生一警示訊號；一控制主機，用來根據複數個訊號處理結果，分別控制每一警示器產生對應的警示訊號；複數個無線訊號收發器，該複數個無線訊號收發器中一第一無線訊號收發器包含有一第一基板；一射頻處理單元，設置於該第一基板上，用來發射一無線訊號及接收該無線訊號之一反射訊號；以及一複雜可程式邏輯裝置，用來根據至少一控制指令，控制該射頻處理單元之運作，以偵測一特定範圍內是否有一物體存在；以及一數位訊號處理器，用來輸出該至少一控制指令，以控制該第一無線訊號收發器之運作，並根據該第一無線訊號收發器之該複雜可程式邏輯裝置所產生之一偵測結果，產生該複數個訊號處理結果中之一訊號處理結果。
請參考第1A圖，第1A圖為一盲點偵測系統10之示意圖。盲點偵測系統10設置於一車輛上，用來感測特定盲點區內是否有車輛、人員等障礙物，並據以發出警示訊號，以避免駕駛者因疏忽或視線死角等因素導致交通意外事故的發生。盲點偵測系統10包含有一控制主機100、無線訊號收發器TR_1～TR_n及警示器ALM_1～ALM_m。無線訊號收發器TR_1～TR_n設置於車輛的後方(及/或前方)保險桿內，用來利用雷達感測技術，偵測對於駕駛者而言之盲點區內是否有障礙物。其中，無線訊號收發器TR_1係一主要無線訊號收發器，其可統整無線訊號收發器TR_2～TR_n的資料後，將資料傳送給控制主機100。控制主機100則根據無線訊號收發器TR_1回傳的資料，控制警示器ALM_1～ALM_m之運作。警示器ALM_1～ALM_m可以是發光二極體、喇叭等可發出預警燈號或警告聲響之裝置，用以提醒駕駛者是否有車輛或行人接近。
在第1A圖中，無線訊號收發器TR_1～TR_n的架構完全相同，不同的是，無線訊號收發器TR_1被設定為一主要無線訊號收發器，用來統整其它無線訊號收發器的資料，其餘部分則大致相同。詳細來說，請繼續參考第1B圖及第1C圖，第1B圖為無線訊號收發器TR_1～TR_n中任一無線訊號收發器TR_x之功能方塊圖，而第1C圖為無線訊號收發器TR_x之結構示意圖。如第1B圖所示，無線訊號收發器TR_x包含有一殼體102、一第一基板104、一第二基板106、一射頻處理單元108、一數位訊號處理器110、一輔助電路112、一板對板連接器114及一外接連接器116。射頻處理單元108係設置於第一基板104上，用來處理射頻訊號，亦即發射一無線訊號及接收該無線訊號之一反射訊號。數位訊號處理器110及輔助電路112設置於第二基板106上，用來透過板對板連接器114，控制射頻處理單元108之運作，以根據射頻處理單元108之接收狀況，判斷特定範圍內是否有障礙物的存在，進而透過外接連接器116回報資料給控制主機100。其中，輔助電路112可包含如電源系統、記憶體、放大器等輔助性元件，其非本發明之重點，故不詳述。
在無線訊號收發器TR_x中，之所以將所有元件分置於第一基板104及第二基板106，主要原因在於第一基板104是射頻用途之基板，其製造成本及難度相較於一般用途之第二基板106為高，因此，利用兩基板104、106及介於兩者間的板對板連接器114可有效降低製造難度與成本。然而，即便如此，在無線訊號收發器TR_x中，數位訊號處理器110仍佔許多製造成本，特別是隨著無線訊號收發器TR_1～TR_n的數量n增加，所增加的成本更為可觀。除此之外，由於需設置兩基板104、106及板對板連接器114，殼體102之厚度勢必無法有效降低。因此，如第1C圖所示，由於板對板連接器114會增加約14.65mm之厚度，造成殼體102之厚度達到31.2mm(整體最厚處為33.08mm)，對於車輛保險桿內有限的空間實為設計上的一大限制。
為了改善無線訊號收發器TR_1～TR_n之成本及體積的缺點，本發明另提供一無線訊號收發器TR_inv1及一無線訊號收發器TR_inv2，分示於第2圖及第3A圖。首先，如第2圖所示，無線訊號收發器TR_inv1包含有一殼體202、一第一基板204、一第二基板206、一射頻處理單元208、一複雜可程式邏輯裝置(Complex Programmable Logic Device，CPLD)210、一輔助電路212、一板對板連接器214及一外接連接器216。比較第2圖及第1B圖可知，無線訊號收發器TR_inv1未包含有高成本之數位訊號處理器110，取而代之的是以複雜可程式邏輯裝置210處理相關訊號。在此情形下，輔助電路212亦與輔助電路112不同，可能另包含如類比至數位轉換器等裝置，用以與射頻處理單元208溝通。
如本領域具通常知識者所熟知，複雜可程式邏輯裝置適合用來實現各種運算和組合邏輯，其等於包含了數個可程式化陣列邏輯，而各可程式化陣列邏輯間的互接連線也可以進行程式性的規劃、燒錄等。利用這種多合一的整合作法，使單一複雜可程式邏輯裝置能實現數千個邏輯閘，甚至數十萬個邏輯閘才能構成的電路。一般而言，複雜可程式邏輯裝置210之製造成本及所需面積遠低於數位訊號處理器110，且在不同應用中，輔助電路112亦可能包含有複雜可程式邏輯裝置。在此情形下，無線訊號收發器TR_inv1之製造成本及體積可有效降低。然而，由無線訊號收發器TR_inv1移除數位訊號處理器後，射頻處理單元208的控制就需仰賴外部之數位訊號處理器或微處理器，詳細做法於後說明。
進一步地，如第3A圖所示，無線訊號收發器TR_inv2包含有一殼體300、一基板302、一射頻處理單元304、一複雜可程式邏輯裝置306、一輔助電路308及一外接連接器310。比較第3A圖及第2圖可知，無線訊號收發器TR_inv2僅包含單一基板302，且移除了極佔空間的板對板連接器214。在此情形下，如第3B圖所示，殼體300的厚度降為19.2mm。換言之，相較於第1B圖之無線訊號收發器TR_x，無線訊號收發器TR_inv2不僅可減少所需的製造成本，同時可減小體積。
在無線訊號收發器TR_inv2中，基板302為射頻用途之基板，雖需較高成本，但由於複雜可程式邏輯裝置306所需的面積較小，整體而言仍可降低成本。更重要的是，無線訊號收發器TR_inv2所需的體積較小，更利於實際應用。
另一方面，如前所述，由於無線訊號收發器TR_inv1或無線訊號收發器TR_inv2無包含數位訊號處理器，射頻處理單元208或射頻處理單元304的控制就需仰賴外部之數位訊號處理器或微處理器，在此情形下，本發明提供兩種架構，分述於後。
請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一盲點偵測系統40之示意圖。盲點偵測系統40設置於一車輛上，用來感測特定盲點區內是否有車輛、人員等障礙物，並據以發出警示訊號，以避免駕駛者因疏忽或視線死角等因素導致交通意外事故的發生。盲點偵測系統40包含有一控制主機400、一主要無線訊號收發器TR_pri、次要無線訊號收發器TR_sec_1～TR_sec_p及警示器ALM_1～ALM_m。主要無線訊號收發器TR_pri及次要無線訊號收發器TR_sec_1～TR_sec_p皆是用來利用雷達感測技術，偵測對於駕駛者而言之盲點區內是否有障礙物。然而，不同的是，主要無線訊號收發器TR_pri中包含一數位訊號處理器402，其架構同於第1B圖之無線訊號收發器TR_x，用來統整次要無線訊號收發器TR_sec_1～TR_sec_p的資料後，將資料傳送給控制主機400，則控制主機400可據以控制警示器ALM_1～ALM_m之運作。而次要無線訊號收發器TR_sec_1～TR_sec_p則可以第2圖之無線訊號收發器TR_inv1或第3A圖之無線訊號收發器TR_inv2實現，其未包含有高成本之數位訊號處理器，取而代之的是以複雜可程式邏輯裝置處理相關訊號。
本發明實施時，隨著次要無線訊號收發器TR_sec_1～TR_sec_p的數量增加，必須考量數位訊號處理器402的處理速度，針對更多的次要無線訊號收發器TR_sec_1～TR_sec_p的設計，可以採用處理速度更快的數位訊號處理器402。
另一種架構請參考第5圖，第5圖為本發明實施例一盲點偵測系統50之示意圖。盲點偵測系統50包含有一控制主機500、無線訊號收發器TR_a_1～TR_a_s及警示器ALM_1～ALM_m。無線訊號收發器TR_a_1～TR_a_s皆是用來利用雷達感測技術，偵測對於駕駛者而言之盲點區內是否有障礙物，且可以第2圖之無線訊號收發器TR_inv1或第3A圖之無線訊號收發器TR_inv2實現，亦即未包含有高成本之數位訊號處理器，取而代之的是以複雜可程式邏輯裝置處理相關訊號。無線訊號收發器TR_a_1～TR_a_s是由設於控制主機500中的數位訊號處理器502所控制，換言之，無線訊號收發器TR_a_1～TR_a_s不會有主要或次要之區別，而是全由數位訊號處理器502進行資料統整或控制指令之發送。更進一步地，數位訊號處理器502可與控制主機500中的微控制器整合，以更加減少成本。
本發明實施時，隨著無線訊號收發器TR_a_1～TR_a_s的數量增加，必須考量設於控制主機500中的數位訊號處理器502的處理速度，針對更多的無線訊號收發器TR_a_1～TR_a_s的設計，可以採用處理速度更快的數位訊號處理器502。另外無線訊號收發器TR_a_1～TR_a_s與控制主機500之間的連結也要考量更多的無線訊號收發的資料傳輸。
在習知技術中，由於車輛保險桿內可用空間極為受限，不利於設置盲點偵測系統之無線訊號收發器，且盲點偵測系統之無線訊號收發器需包含數位訊號處理器，無法有效降低製造成本。相較之下，本發明係利用複雜可程式邏輯裝置處理無線訊號收發器的相關訊號，並將數位訊號處理器設置於其中之一無線訊號收發器或控制主機中，因而可減少製造成本，更可有效減少無線訊號收發器的體積。
需注意的是，本發明之主要精神在於減少盲點偵測系統之無線訊號收發器所需的體積與製造成本，其餘變化不限於前述，可依不同需求而做改變。舉例來說，無線訊號收發器的數量不限於任何規則，只要能確實偵測盲點區的障礙物即可；例如，針對小客車，一般僅需偵測車輛後方兩側的盲點區即可，故無線訊號收發器的數量可為2；針對聯結車，則可能需偵測車輛前方、後方甚至中央兩側的盲點區，故無線訊號收發器的數量可為4到6甚至8。然而，不論無線訊號收發器的數量為何，皆適用於本發明之概念，不應以此為限。另外，警示器ALM_1～ALM_m可以是發光二極體、喇叭等可發出預警燈號或警告聲響之裝置，且其設置位置或數量可根據不同應用而有不同。舉例來說，若應用於小客車，則可以兩個設置於照後鏡上的發光二極體及一設置於車內之警示喇叭實現警示器。此外，需特別注意的是，第1C圖及第3B圖所示之結構示意圖，僅為舉例說明，實際上，無線訊號收發器之結構、殼體厚度等皆與設計需求有關，不限於此。
綜上所述，在本發明中，盲點偵測系統之無線訊號收發器不需設置高成本之數位訊號處理器，取而代之的是利用複雜可程式邏輯裝置處理相關訊號，因而可減少製造成本，更可有效減少無線訊號收發器的體積。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、40、50．．．盲點偵測系統
100、400、500．．．控制主機
TR_1～TR_n、TR_x、TR_inv1、TR_inv2、TR_a_1～TR_a_s．．．無線訊號收發器
ALM_1～ALM_m．．．警示器
102、202、300．．．殼體
104、204．．．第一基板
106、206．．．第二基板
108、208、304．．．射頻處理單元
110、402、502．．．數位訊號處理器
112、212、308．．．輔助電路
114、214．．．板對板連接器
116、216、310．．．外接連接器
210、306．．．複雜可程式邏輯裝置
302．．．基板
TR_pri．．．主要無線訊號收發器
TR_sec_1～TR_sec_p．．．次要無線訊號收發器
第1A圖為一盲點偵測系統之示意圖。
第1B圖為第1A圖中一無線訊號收發器之功能方塊圖。
第1C圖為第1A圖中一無線訊號收發器之結構示意圖。
第2圖為本發明實施例一無線訊號收發器之功能方塊圖。
第3A圖為本發明實施例一無線訊號收發器之功能方塊圖。
第3B圖為第3A圖之無線訊號收發器之結構示意圖。
第4圖為本發明實施例一盲點偵測系統之示意圖。
第5圖為本發明實施例一盲點偵測系統之示意圖。
TR_inv1．．．無線訊號收發器
ALM_1～ALM_m．．．警示器
202．．．殼體
204．．．第一基板
206．．．第二基板
208．．．射頻處理單元
212．．．輔助電路
214．．．板對板連接器
216．．．外接連接器
210．．．複雜可程式邏輯裝置
Claims (10)
- 一種無線訊號收發器，用於一盲點偵測系統，包含有：一第一基板；一射頻處理單元，設置於該第一基板上，用來發射一無線訊號及接收該無線訊號之一反射訊號；以及一複雜可程式邏輯裝置，受控於一數位訊號處理器，用來根據該數位訊號處理器之至少一控制指令，控制該射頻處理單元之運作，以偵測一特定範圍內是否有一物體存在。
- 如請求項1所述之無線訊號收發器，其另包含：一第二基板；以及一連接器，用來電性連接該第一基板與該第二基板；其中，該複雜可程式邏輯裝置設置於該第二基板上。
- 如請求項1所述之無線訊號收發器，其中該複雜可程式邏輯裝置係設置於該第一基板上。
- 如請求項1所述之無線訊號收發器，其中該數位訊號處理器係設置於該盲點偵測系統之另一無線訊號收發器中。
- 如請求項1所述之無線訊號收發器，其中該數位訊號處理器係設置於該盲點偵測系統之一控制主機中。
- 一種盲點偵測系統，包含有：複數個警示器，每一警示器用來產生一警示訊號；一控制主機，用來根據複數個訊號處理結果，分別控制每一警示器產生對應的警示訊號；複數個無線訊號收發器，該複數個無線訊號收發器中一第一無線訊號收發器包含有：一第一基板；一射頻處理單元，設置於該第一基板上，用來發射一無線訊號及接收該無線訊號之一反射訊號；以及一複雜可程式邏輯裝置，用來根據至少一控制指令，控制該射頻處理單元之運作，以偵測一特定範圍內是否有一物體存在；以及一數位訊號處理器，用來輸出該至少一控制指令，以控制該第一無線訊號收發器之運作，並根據該第一無線訊號收發器之該複雜可程式邏輯裝置所產生之一偵測結果，產生該複數個訊號處理結果中之一訊號處理結果。
- 如請求項6所述之盲點偵測系統，其中該第一無線訊號收發器另包含：一第二基板；以及一連接器，用來電性連接該第一基板與該第二基板；其中，該複雜可程式邏輯裝置設置於該第二基板上。
- 如請求項6所述之盲點偵測系統，其中該第一無線訊號收發器之該複雜可程式邏輯裝置係設置於該第一基板上。
- 如請求項6所述之盲點偵測系統，其中該數位訊號處理器係設置於該複數個無線訊號收發器中異於該第一無線訊號收發器之另一無線訊號收發器中。
- 如請求項6所述之盲點偵測系統，其中該數位訊號處理器係設置於該控制主機中。
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