TWI547913B - 即時駕駛輔助系統及方法 - Google Patents

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Description

即時駕駛輔助系統及方法
本發明係有關於一種即時駕駛輔助系統及方法，特別是有關於一種以行動裝置及一集中式架構(centralized architecture)為基礎之駕駛輔助系統及方法。
人及物品的流動性成長已暗示每年社會及經濟成本之增加。在道路事故中已發現如此增加之主要理由。義大利在2008年發生218,963件道路事故，其中2.16%是致命的。其主要增加的原因是沒有注意到路權規則、粗心的駕駛及速度太快，它們造成相撞原因的44%。具體來說，此議題中的摩托車騎士特別容易成為受傷害的對象：雖然在總體上，摩托車只相當於有登記車輛的8%，但是摩托車騎士係為致命事故受害者的26%(來源：ISTAT，2008)。
相關國家及國際機構已促使主要的車輛製造業者專注於設計及採用增加道路安全之解決方式。在道路運輸之現代手段中所引進的解決方式，在於獨立駕駛輔助系統，其在特殊狀況下能對駕駛員提供協助或可完全取代他/她。
在車輛上所安裝之駕駛輔助系統係協助駕駛員經由可測定即將發生危險之類別及程度的感測器來防止或至少減輕事故之後果。依據危險及與該危險相關之時間因素，這些駕駛輔助系統可快速地警告駕駛員有即將發生之危險，以及隨時且主動地協助他/她，以干預來避開事 故或至少減輕事故之後果。
然而，在許多交通情況中，特別地，如果以多道路使用者間之互動為特徵，則幾乎無法只使用在車輛上所設置之感測器來識別及防止可能的危險。例如，這樣的感測器通常不能識別在視線不良彎道(blind curve)後面的靜止車輛。因應這些考量故須尋找用以解決關於道路安全問題的替代系統及方法。
最常使用的替代解決方式之一係根據無線連接於車輛間提供一專屬通訊系統，以充分提高允許擴大危險情況識別之可能性。依據這樣的系統，每一車輛上係具有一計算智慧(電腦)，其接收從適當感測器所輸入之關於其周圍車輛行為之複數個信號，以便能重建道路及其上所配有之車輛動態圖。分析此結構資訊，可以自主及分散方式預知駕駛員之危險情況。
此系統之缺點在於：每一車輛需要裝設能建立一專屬通訊之適當電子裝置。這樣的電子裝置(必須具有一相當大的計算能力)相對於上面必須安裝該等電子裝置之車輛，其型態需要一特定之設計。總之，這樣的裝置對於車輛製造業者及服務使用者需要相當大的成本。
文件US2008/114530 A1描述一種駕駛輔助系統，其包括複數個存在於車輛上之行動通訊裝置及複數個安裝在個別固定位置(節點)上之區域處理單元(RSE)。在該等區域處理單元上安裝區域地圖及執行用以估計危險情境之演算法。此系統之缺點在於：需要對安裝複數個區域處理單元進行重大經濟投資，亦即，關於每一區域處理 單元，需要數位地圖及用以估計危險情境之演算法的多次更新。
文件EP 2 196 971 A1描述一種用以收集關於交通狀況資訊及分配該資訊至複數個行動通訊裝置(行動用戶端)之系統。該系統係以一網站伺服器為基礎。這樣的系統之主要缺點在於：以緩慢動態管理關於交通狀況之資訊。另一方面，一用於道路安全應用之集中式系統必須能管理非常快的動態。基於此理由，這樣的系統需要一ad hoc發展，即使用先進及有效信號處理、道路快照拍攝(road snapping)及資訊技術之「無線網路點對點傳輸模式」。只有以此方式才可確保該集中式系統即時操作。
文件EP 1 868 175 A2描述一種用於移動車輛之通訊系統，其中行動通訊裝置係由一般無線設備所構成。提供一集中式伺服器，其不具有數位地圖，因此，它只能管理安全應用的一些子範疇(例如，車禍(bumping)，但是不能測定複雜情況(例如，在十字路口之接近/路權)。在文件EP 1 868 175 A2中所描述之系統，事實上是專屬於鐵路及海運，並不適合於道路運輸。
最後，文件DE 10 2009 018741 A1描述一種用信號通知車輛駕駛員危險情況之系統。該系統不使用數位地圖，然而，該等數位地圖對於複雜危險情況之測定及定位誤差之校正反而是必需的。
因此，本發明之目的係提供一種即時駕駛輔助系統及方法，具體來說，係提供一種以行動裝置及一集中式 架構為基礎之駕駛輔助系統及方法，其能以非常簡單、便宜且特別實用之方式來解決上面所提及的習知技藝缺點。
詳而言之，本發明之一目的係提供一種即時駕駛輔助系統及方法，其能提供車輛間當前專屬通訊系統的相同效能，而不需規定在該等相同車輛上安裝特定電子裝置。
本發明之另一目的係提供一種即時駕駛輔助系統及方法，其可輕易應用至各式各種的車輛，特別是摩托車。
本發明之另一目的係提供一種即時駕駛輔助系統及方法，其從終端使用者之觀點來說特別簡單，且可靠直覺來使用。
藉由提供如申請專利範圍獨立項所述之即時駕駛輔助系統及方法，特別是以行動裝置及一集中式架構為基礎之駕駛輔助系統及方法，將可達成本發明之目的。
在申請專利範圍附屬項中所描述本發明之另外特徵，其係為本發明不可或缺之部分。
下面關於所附示意圖之指示及非限定範例所做之敘述，將使本發明之即時駕駛輔助系統及方法的特徵及優點變得更清楚。
圖式係顯示本發明之係即時駕駛輔助系統及方法。本發明之駕駛輔助系統提出一能即時測定及防止可能危險道路情況之集中式架構(centralized architecture)，以增加道路安全。
該系統係以一經由特定行動通訊裝置(例如，「智慧型手機」或「智慧型行動電話」所獲得之通訊網路為基礎。除了行動電話中最常見之典型行動電話之外，行動通訊裝置係為結合額外特徵之可攜式裝置，在該等額外特微中係包含安裝應用程式之可能性。詳而言之，智慧型手機係整合有一或多個處理單元、一或多個無線通訊系統(Bluetooth®、Wi-Fi、UMTS/GPRS等)、一或多個使用者通訊介面(顯示、音訊、振動)之電子裝置、以及使用一允許高階程式之作業系統(Android、iOS、Symbian或其它)。
本發明之系統首先包括一經由一適當無線通訊網路有效地連接至個別車輛12上複數個行動通訊裝置16之單集中式處理單元10。該集中式處理單元10能接收關於沿著一道路網路移動之車輛12狀態之一系列資訊、以及偵測對於車輛12可能危險之道路情況。在該集中式處理單元10所獲得之資訊中，至少具有關於速度及每一車輛之地理座標的資料。
該行動通訊裝置(智慧型手機)16中所嵌入之GPS單元係直接偵測關於每一車輛12之狀態的最少資訊組。做為一替代方案，可藉由一在該行動通訊裝置16外部及經由標準無線通訊系統(Bluetooth®、WiFi)連接至該行動通訊裝置16之GPS天線，提供最少之資訊組。
該集中式處理單元10依序包括：
- 一網站伺服器14，其連接至網際網路，該網站伺服器14係做為每一車輛12與該行動通訊裝置(智慧型手 機)16間之介面，以及該網站伺服器14係接收及處理從每一車輛12所接收之資訊。該網站伺服器對計算容量的需求可能是多餘的。
- 一地理資料庫18，其具有對應數位地圖，在該等對應數位地圖上提供通訊定位之車輛12。依據該地圖上車輛12之位置執行駕駛輔助演算法。該地理資料庫18可能為多餘，或者為了計算容量的需求在地理上被分割。
為了與本發明之即時駕駛輔助系統及方法相容，每一車輛12需要裝備有：- 一行動通訊裝置(智慧型手機)16，其具有一使用者識別卡(用戶身份模組或“SIM”卡)及配置用以能進入網際網路及經由一適當無線通訊系統(較佳地，UMTS/GPRS)通訊。一特定應用程式必須安裝在智慧型手機16上執行，以便能獲得關於車輛12狀態的資訊及與該網站伺服器14交換的資訊；- 一GPS天線20或一相似之定位裝置，其以一般全球導航衛星系統(或GNSS)為基礎，能以至少1Hz之頻率週期性地提供每一車輛12在地球上之確實地理位置。
智慧型手機16中係可嵌入該衛星定位裝置20(大部分現代智慧型手機嵌入有衛星定位裝置)。做為一替代方案，該衛星定位裝置20可由一外部天線所構成，該外部天線係經由Bluetooth®或Wi-Fi型之適當通訊協定連接至智慧型手機16。
因此，本發明之即時駕駛輔助方法對於第一步驟之週期獲取，係經由智慧型手機16及以每秒至少一次提供關於沿著道路網路移動之每一車輛12的狀態之資訊來正成，在該資訊中至少是關於速度及地理位置之資料。因此，將所獲得之資訊經由智慧型手機16之無線通訊系統(UMTS/GPRS)傳送至集中式處理單元10。
集中式處理單元10之網站伺服器14係接收來自每一智慧型手機16之資訊，以及實施該資訊至地理資料庫18中之記憶與相同資訊之處理。在數位地圖上地理座標係傳送至該網站伺服器14與一向量結合，並投影在該車輛12所行駛之道路上。
根據當前所獲得之資訊(在該資訊中，有例如先前位置、速度、加速等)，可評計在數秒等級之預定時間間隔後的每一車輛12之另外位置。然後，該網站伺服器14實施一「情境分析」，亦即，分析關於每一車輛12及從車輛12算起一預定距離或半徑內所存在之車輛的資訊，以便驗證對個別駕駛員潛在危險的發生。最後，該網站伺服器14經由UMTS/GPRS網路傳送任何警告或危險信號至該等相關智慧型手機16，該等智慧型手機16可經由聲頻、視頻或振動警告使車輛12之駕駛員警覺。這樣的警告依據危險之嚴重性及/或相同危險之接近可以具有可變的強度、音調及/或持續時間。
應該注意到的是，交付處理操作給一集中式伺服器10用以更新相關分析軟體及地圖之程序是非常有效率的，該等地圖並不需要由所有使用者上傳至他們的行動通 訊裝置16。在此方式中，本發明之系統的使用者可使用越來越先進特徵，且在他們的智慧型手機16上第一次安裝該應用軟體後，便不需要任何額外操作。
此外，該集中式架構使該集中式處理單元10非常容易連接至外部服務(例如，即時交通或天氣服務)，以便使該等情境分析與最後提及之這些所提供之資訊相互相關聯。
第3圖係顯示情境分析之一範例，其中描述了識別一特定使用情況所要估計之條件：例如以摩托車12'表示之車輛，係相對超越於以另一車輛表示之汽車12"。
在該所示範例中，從關於摩托車12'之地理位置的資訊開始，該網站伺服器14搜尋在道路上在一預定距離內被該相同摩托車12'所超越之另外的車輛。如果在這樣的預定距離內偵測到汽車12"，則該網站伺服器14分析汽車12"之位置及前進方向，以決定是否：- 汽車12"朝相同於摩托車12'之方向移動，以及- 汽車12"係在摩托車12'前面。
如果符合上述兩個條件，則該網站伺服器14獲得關於摩托車12'及汽車12"前進速度的資料，以便計算以秒測量之摩托車12'將到達汽車12"的之時間t。如果該計算時間t比一預定時間T_COMFORT長，此係認定為汽車12"之駕駛員可意識到摩托車12'之存在，及可自動估計實施任何機動動作(變換車道、超越等)之條件的可能性，則該網站伺服器14不會傳送信號至摩托車12'及汽車12"上之智慧型手機16。
如果該計算時間t是在一時間值T_CRITICAL(被視為最小時間臨界值，低於此時間臨界值，摩托車12'之駕駛員可能發生危險情況)與該時間值T_COMFORT之間，則該網站伺服器14傳送一信號至汽車12"上之智慧型手機16及選擇性地傳送至摩托車12'上之智慧型手機16，以表示一非高危險情況。最後，如果該計算時間t比該時間值T_CRITICAL短，則該網站伺服器14傳送一信號至在汽車12"上之智慧型手機16及選擇性地傳送至在摩托車12'上之智慧型手機16，以便立即使汽車12"之駕駛員注意到可能相撞之潛在危險，以及亦選擇性地使摩托車12'之駕駛員注意到可能相撞之潛在危險。
本發明之即時駕駛輔助系統係可在沿著道路網路之固定位置上所安裝之固定通訊裝置(未顯示)進行使用，例如，在道路交通標誌上或在危險地點(事故、建築場地、危險十字路口)等，以及有效地連接至該網站伺服器14。在此方式中，該網站伺服器14能在該地理資料庫18之地圖上自動地定位潛在危險於固定位置及經由該等個別智慧型手機16傳遞至該等接近車輛12之駕駛員。
因此，本發明之即時駕駛輔助系統及方法係可達成上述目的。
本發明之即時駕駛輔助系統及方法可利用智慧型手機裝置而普及，以便在車輛間提供一以虛擬無邊際成本為特徵之通訊系統。該集中式處理單元負責該等情境分析之執行，該等情境分析係為最繁重的計算部分。因此，可能會： - 確保高的可擴充性(scalability)，意味著：當使用該服務之車輛的數目增加時，以地理為基礎分割地域之不同區域來增加集中式處理單元及地理資料庫之數目是可能的；- 減少在該等智慧型手機上安裝應用軟體的複雜性，容易使目前對智慧型手機裝置所提供之不同作業系統(Android、iOS、Symbian或其它)具有輕便性及可維持性。
相較於以專屬硬體及分散式架構實施在車輛間之通訊，從經濟觀點來看，本發明之即時駕駛輔助系統及方法的優點是相當明顯的，因為完全省去在車輛上安裝新電子裝置的成本，以及從相同系統對市場之可能滲透的觀點來看，本發明係受益於智慧型手機及行動資料連通性之普及。
在任何情況中，皆可對本發明所構想出之即時駕駛輔助系統及方法做一些改變及變動，其完全落在相同發明概念之範圍內。因此，藉由所附申請專利範圍來界定本發明之保護範圍。
10‧‧‧集中式處理單元
12‧‧‧車輛
12'‧‧‧摩托車
12"‧‧‧汽車
14‧‧‧網站伺服器
16‧‧‧行動通訊裝置
18‧‧‧地理資料庫
20‧‧‧GPS天線
第1圖顯示本發明之即時駕駛輔助系統的基本組件示意圖；第2圖以高層次顯示本發明之即時駕駛輔助系統及方法所實施之操作時間順序方塊圖；第3圖顯示本發明之即時駕駛輔助系統及方法的示範性實施例之步驟方塊圖；以及 第4圖顯示第3圖即時駕駛輔助系統及方法的示範性實施例之示意俯視圖。
10‧‧‧集中式處理單元
12‧‧‧車輛
16‧‧‧行動通訊裝置
20‧‧‧GPS天線

Claims (15)

  1. 一種即時駕駛輔助系統，包括：一單一集中式處理單元，其能接收關於沿著一道路網路移動之複數個車輛的狀態之複數個資訊，且亦能偵測對該等車輛的潛在危險之道路情況，該單一集中式處理單元依序包括一連接至網際網路之網站伺服器，該網站伺服器係接收及處理該等車輛之每一者所接收之資訊；以及一地理資料庫，其具有複數個對應的數位地圖，該等車輛係依據其所通訊之資訊來定位在該等對應的數位地圖上；複數個可攜式行動通訊裝置，其係存在於該等車輛的各個上，該等可攜式行動通訊裝置之每一者係由一智慧型手機所構成，該智慧型手機係配置成能進入網際網路且具有：一個以上的處理單元，一個以上的無線通訊系統，一使用者識別卡(“SIM”卡)，一作業系統，其係允許高階程式運作，一個以上的應用程式，其能獲得關於該等車輛之狀態的資訊且與該網站伺服器交換該資訊，一個以上的使用者通訊介面，用以根據該網站伺服器所執行之處理產生可使該等車輛之駕駛員警覺之警告，以及一定位裝置，其係基於一全球衛星導航系統，該 定位裝置偵測關於該等車輛之每一者之狀態的資訊且週期性地提供該等車輛之每一者的絕對全球地理位置，其中該網站伺服器構造成搜尋在第一車輛所行駛的道路上之其他車輛，且如果發現至少有另一車輛在距離該第一車輛的一預定距離內，則該網站伺服器構造成分析該另一車輛的位置及前進方向，以提供該第一車輛或該第一車輛和該另一車輛兩者有關可能相撞之危險之通知。
  2. 如申請專利範圍第1項之即時駕駛輔助系統，其中，該定位裝置係為一GPS天線。
  3. 如申請專利範圍第1項之即時駕駛輔助系統，其中，該定位裝置係嵌入於該可攜式行動通訊裝置中。
  4. 如申請專利範圍第1項之即時駕駛輔助系統，其中，該定位裝置係由一外部天線所製成，該外部天線係以Bluetooth’9或Wi-Fi型之適當的通訊協定與該可攜式行動通訊裝置連接。
  5. 如申請專利範圍第1項之即時駕駛輔助系統，包括一個以上的固定通訊裝置，其係沿著該道路網路安裝於固定位置上且有效地連接至該網站伺服器，當接近車輛之駕駛員有潛在危險時，該等固定通訊裝置對該等接近車輛之駕駛員的可攜式行動通訊裝置，發出該等固定位置之存在的信號。
  6. 如申請專利範圍第1項之即時駕駛輔助系統，其中，該一個以上的應用程式係構造成以每秒至少一次獲得 關於該等車輛的狀態的資訊。
  7. 一種即時駕駛輔助方法，包括下面步驟：以複數個可攜式行動通訊裝置週期性地獲取關於沿著一道路網路移動之複數個車輛的狀態之資訊；經由該等可攜式行動通訊裝置之每一者之無線通訊系統傳送所獲得之資訊至一單一集中式處理單元；以該單一集中式處理單元處理該資訊，以便驗證該等車輛之每一者之駕駛員的潛在危險情況之發生；藉由該單一集中式處理單元且經由該無線通訊系統傳送警告或危險信號至一個以上的可攜式行動通訊裝置，以便產生可使該等車輛駕駛員警覺之警告；以及該網站伺服器搜尋在第一車輛所行駛的道路上之其他車輛，且如果發現至少有另一車輛在距離該第一車輛的一預定距離內，則該網站伺服器分析該另一車輛的位置及前進方向，以提供關於該第一車輛超過該另一車輛的潛在危險之通知，其中以該單一集中式處理單元處理該資訊之步驟包括下面步驟：在一地理資訊庫上記憶該資訊；在一數位地圖上產生一向量，其對應於該等車輛之每一者所行駛之路線；依據該資訊估計該等車輛之每一者在一預定期間後的另一位置；以及分析關於每一單一車輛及與該單一車輛相距一預 定距離或半徑內所存在之車輛的資訊，以便為該等駕駛員驗證潛在危險情況的發生。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，根據一全球衛星導航系統以一定位裝置執行週期性獲取關於該等車輛之每一者的狀態的資訊之步驟。
  9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中由該等可攜式行動通訊裝置所產生之警告係具有(a)強度、(b)音調、或(c)持續時間，其依據危險之嚴重性及/或危險之接近而可變的；或者(d)具有(a)強度、(b)音調、或(c)持續時間三者中的任意結合。
  10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，關於該等車輛之每一者的狀態的資訊至少包括關於該等車輛之一者之速度及地理位置的資料。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中，關於該等車輛之每一者的狀態的資訊進一步包括關於該等車輛之每一者的加速度的資料。
  12. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，該等可攜式行動通訊裝置之每一者所產生之警告係屬於聲頻型態。
  13. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，該等可攜式行動通訊裝置之每一者所產生之警告係屬於視頻型態。
  14. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，該等可攜式行動通訊裝置之每一者所產生之警告係藉由振動來取得。
  15. 如申請專利範圍第7之方法，其中，該週期性地獲取步驟係以每秒至少一次來執行。
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