TWI549846B - Environmental failure judgment system and method for automatic assisted driving - Google Patents

Description

自動輔助駕駛之環境失效判斷系統及方法

本發明係為有關一種可輔助駕駛行車之相關技術，特別是指一種可根據環境狀況判斷自動輔助駕駛失效之自動輔助駕駛系統及其環境判斷方法。

自動輔助駕駛系統(Advanced Driver Assistance Systems；ADAS)，是近年來車廠積極發展的智慧車輛技術之一，以利將來可以達到無人駕駛車輛境界的技術，自動輔助駕駛系統主要係用以幫助駕駛控制車輛，進而提升駕駛與道路安全。自動輔助駕駛系統常見功能透過影像感測器、毫米波雷達以及雷射雷達等，探測車身與障礙物的距離，以判斷出一控制車輛之訊號。

但目前自動輔助駕駛系統中的影像感測器、毫米波雷達以及雷射雷達等感測器，通常皆會因為天候環境條件因素造成自動輔助駕駛系統判斷準確率下降，導致自動輔助駕駛系統無法正確判斷控制車輛的行駛。再者，若因路面或天氣的因素，導致車輛滑移過於嚴重，自動輔助駕駛系統亦無法正常控制車輛走向，嚴重時可能導致車輛打滑，傷害到駕駛者或他人。

有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種自 動輔助駕駛之環境失效判斷系統及方法，以有效克服上述之該等問題。

本發明之主要目的在提供一種自動輔助駕駛之環境失效判斷系統及方法，其可判斷車身目前外部環境對自動輔助駕駛裝置的影響，使自動輔助駕駛裝置根據環境判斷的結果來判斷自動輔助駕駛裝置之攝影機或偵測雷達等偵測裝置的可信度，確保攝影機或偵測雷達等可提供正確資訊至自動輔助駕駛裝置，降低自動輔助駕駛裝置判斷上的錯誤。

本發明之另一目的在提供一種自動輔助駕駛之環境失效判斷系統及方法，其可判斷車身的滑移率，並通知自動輔助駕駛裝置目前車身的滑移率，避免滑移率過大，自動輔助駕駛裝置還繼續行駛，導致車身打滑而產生交通意外。

為達上述之目的，本發明提供一種自動輔助駕駛之環境失效判斷系統，包括一處理器電性連接至少一環境感測裝置，環境感測裝置係感測外部環境並產生至少一環境感測值，處理器則利用環境感測值依據一模糊化計算產生一輸出結果值，若輸出結果值大於一結果預設值，則產生一警示訊號至電性連接處理器之一自動輔助駕駛裝置中，自動輔助駕駛裝置接收警示訊號，使自動輔助駕駛裝置根據警示訊號判斷是否停止輔助駕駛。

另外，本發明亦提供一種自動輔助駕駛之環境判斷方法，包括下列步驟，首先檢測環境以取得一雨量值、一煙霧值以及一溫溼度值；接下來利用處理器根據雨量值以及煙霧值產生一雨霧量值，並利用煙霧值以及溫濕度值產生一雪量值；處理器將雨霧量值以及雪量值依據一模糊化 計算產生一輸出結果值；判斷輸出結果值是否大於一結果預設值，若否，則回到檢測環境以取得一雨量值、一煙霧值以及一溫溼度值之步驟，若是，則產生一警示訊號，並進入下一步驟；供自動輔助駕駛裝置根據警示訊號判斷是否應停止自動輔助駕駛。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1‧‧‧自動輔助駕駛之環境失效判斷系統

10‧‧‧雨滴感測器

12‧‧‧煙霧感測器

14‧‧‧溫溼度感測器

16‧‧‧處理器

18‧‧‧自動輔助駕駛裝置

182‧‧‧控制器

184‧‧‧攝影機

186‧‧‧毫米波雷達

188‧‧‧雷射雷達

20‧‧‧儲存器

22‧‧‧方向盤角度感測器

24‧‧‧輪速感測器

26‧‧‧照度計

30‧‧‧環境感測裝置

第一圖係為本發明實施例之系統方塊圖。

第二圖係為本發明實施例之環境判斷方法之步驟流程圖。

第三圖係為本發明實施例之產生輸出結果值之表格示意圖。

第四圖係為本發明實施例之判斷攝影機是否失效之表格示意圖。

第五圖係為本發明實施例之判斷雷射雷達是否失效之表格示意圖。

第六圖係為本發明實施例之判斷毫米波雷達是否失效之表格示意圖。

請參照第一圖，以說明本實施例之系統架構，如圖所示，自動輔助駕駛之環境失效判斷系統1包括至少一環境感測裝置30，環境感測裝置30包括一雨滴感測器10、一煙霧感測器12以及一溫溼度感測器14，雨滴感測器10感測周圍環境之雨量，以產生一雨量值；煙霧感測器12感測周圍環境之煙霧量，以產生一煙霧值；溫溼度感測器14感測周圍環境之溫濕度，以產生一溫溼度值；一處理器16電性連接雨滴感測器10、煙霧感測器12以 及溫溼度感測器14，以分別接收雨滴感測器10之雨量值、煙霧感測器12之煙霧值及溫溼度感測器14之溫溼度值，使處理器16根據雨量值以及煙霧值產生一雨霧量值，並根據煙霧值以及溫濕度值產生一雪量值，最後將雨霧量值以及雪量值依據一模糊化計算產生一輸出結果值，處理器16再判斷輸出結果值是否大於一結果預設值，若是則產生一警示訊號至一自動輔助駕駛裝置18中，使自動輔助駕駛裝置18根據警示訊號判斷是否停止輔助駕駛；其中自動輔助駕駛裝置18包括一控制器182電性連接一攝影機184、一毫米波雷達186以及一雷射雷達188，控制器182則可根據攝影機184產生的影像訊號、毫米波雷達186產生的毫米波雷達訊號，以及雷射雷達188產生的雷射雷達訊號產生一控制車身訊號，以輔助控制車輛行駛，因此控制器182若接收處理器16所傳遞的警示訊號，即可判斷是否應停止產生控制車身訊號。

然而上述之透過模糊化計算所產生的輸出結果值皆係事先利用雨滴感測器10、煙霧感測器12以及溫溼度感測器14分別蒐集複數參考雨量值、複數參考煙霧值以及複數參考溫溼度值，相對於攝影機184、毫米波雷達186以及雷射雷達188之變化程度建立的一推論資料，以根據推論資料產生輸出結果值。

除此之外，處理器16更可電性連接一儲存器20、一方向盤角度感測器22以及一輪速感測器24，儲存器20係供儲存一滑移判斷方程，處理器16即可根據方向盤角度感測器22取得一車輪角速度值，透過輪速感測器24取得一車輪中心速度值以及一車輪滾動半徑值，以代入滑移判斷方程式，並產生一滑移值，處理器16判斷若滑移值大於一滑移預設值則產生一 滑移警示至自動輔助駕駛裝置18的控制器182中，使自動輔助駕駛裝置18之控制器182停止產生控制車身訊號；處理器16更電性連接一照度計26，以產生一亮度值，處理器16判斷若亮度值是小於一預設亮度值則產生一亮度警示訊號至自動輔助駕駛裝置18之控制器182，告知控制器182自動輔助駕駛裝置18的攝影機184因亮度過低，攝影機184鏡頭無法捕捉到清楚的影像，因此無法產生影像訊號至控制器182來產生控制車身訊號。

說明完本實施例之系統架構之後，接續說明本實施例之步驟流程，請參照第一圖與第二圖，其係為本實施例之步驟流程圖，如圖所示，首先進入步驟S10，透過雨滴感測器10、煙霧感測器12以及溫溼度感測器14分別取得一雨量值、一煙霧值以及一溫溼度值；接續進入步驟S12，處理器16根據雨量值以及煙霧值產生一雨霧量值，並利用煙霧值以及溫濕度值產生一雪量值；接下來進入驟S14，透過處理器16將雨霧量值以及雪量值依據一模糊化計算產生一輸出結果值，其中模糊化計算係事先透過雨滴感測器10、煙霧感測器12以及溫溼度感測器14分別取蒐集複數參考雨量值、複數參考煙霧值以及複數參考溫溼度值後，利用雨量值以及煙霧值產生雨霧量值，其包括了無雨無霧、小雨無霧、大雨無霧、無雨小霧、小雨小霧、大雨小霧、無雨大霧、小雨大霧、大雨大霧之9種輸出；再透過煙霧感測器12以及溫溼度感測器14產生的煙霧值以及溫溼度值，產生雪量值，其搭配雨霧量值產生無雨無霧無雪、小雨無霧無雪、大雨無霧無雪、無雨小霧無雪、小雨小霧無雪、大雨小霧無雪、無雨大霧無雪、小雨大霧無雪、大雨大霧無雪、無雨無霧小雪、無雨小霧小雪、無雨大霧小雪、無雨大霧大雪13種輸出結果，產生出13種輸出結果後再相對於攝影機184、毫米波雷達186以 及雷射雷達188之變化程度建立一推論資料，以形成如第三圖之表格，其上之曲面即為推論資料，後續經滴感測器10、煙霧感測器12以及溫溼度感測器14取得雨霧量值以及雪量值後即透過以對表的方式找到雨霧量值以及雪量值相交於曲面上的點，產生結果預設值。

得出結果預設值後進入步驟S16，處理器16根據輸出結果值判斷輸出結果值是否大於一結果預設值，若否則回復至步驟S10；若是，則進入下列步驟S18產生一警示訊號，並進入下列步驟S20，自動輔助駕駛裝置18即可根據警示訊號判斷是否應停止自動輔助駕駛。

其中處理器16所計算出的輸出結果值更用以判斷攝影機184、毫米波雷達186以及雷射雷達188是否失效，其判斷方式如下，首先於處理器16內設定攝影機預設值、毫米波雷達預設值以及雷射雷達預設值以判斷攝影機184、毫米波雷達186以及雷射雷達188是否失效，其中，各預設值可根據不同感測器品質及性能或演算法強健度來設定之。在判斷攝影機184是否失效時，請配合參照第四圖，處理器16根據步驟S14所產生的輸出結果值，判斷輸出結果值是否大於一攝影機預設值，本實施例將攝影機預設值設定為0.25，請參照第2、3、5、7、8、10、11、12、13的時間點，其輸出結果值皆大於0.25，因此表示輸出結果值已超出攝影機預設值，處理器16則產生一攝影機警示訊號至自動輔助駕駛裝置18之控制器182中，以告知控制器182攝影機184無法產生影像訊號，攝影機184可能應雨、霧、雪量過大，導致攝影機184的拍攝鏡頭被遮蔽，因此無法攝影產生影像訊號。

在判斷雷射雷達188是否失效時，請參照第五圖，處理器16根據步驟S14所產生的輸出結果值，判斷輸出結果值是否大於一雷射雷達預 設值，本實施例舉例雷射雷達預設值係為0.5，如圖所示，其中第2、3、5、7、8、10、13的時間點，其輸出結果值皆大於0.5，故處理器16則可產生一雷射雷達警示訊號至自動輔助駕駛裝置18之控制器182中，以告知控制器182雷射雷達188無法產生雷射雷達訊號，雷射雷達188目前可能因雨、霧、雪量過大而阻礙雷射雷達188的偵測，因此無法產生正確的雷射雷達訊號。

在判斷毫米波雷達186是否失效時，請參照第六圖，處理器16根據步驟S14所產生的輸出結果值，判斷輸出結果值是否大於一毫米波雷達預設值，本實施例舉毫米波雷達預設值係為0.75，如圖所示其中第3、8的時間點，其輸出結果值皆大於0.75，故處理器16則產生一毫米波雷達警示訊號至自動輔助駕駛裝置18之控制器182中，以告知控制器182毫米波雷達186無法產生毫米波雷達訊號，毫米波雷達186可能因雨、霧、雪量過大，使毫米波雷達186無法偵測產生毫米波雷達訊號。

除了上述透過產生透過輸出結果值判斷自動輔助駕駛裝置18是否可繼續產生控制車身訊號之外，更可透過方向盤角度感測器22取得一車輪角速度值，以及輪速感測器24取得一車輪中心速度值以及一車輪滾動半徑值，以供處理器16將車輪角速度值、車輪中心速度值以及車輪滾動半徑值代入滑移判斷方程式中，產生一滑移值，此時處理器16即可判斷滑移值是否大於一滑移預設值，若是則產生一滑移警示至自動輔助駕駛裝置18之控制器182中，使控制器182得知車身的滑移率過大，因車身滑移率過大，再繼續行駛可能會使車輛打滑，造成危險，因此自動輔助駕駛裝置18應停止自動輔助駕駛，避免意外產生。上述之滑移判斷方程式係表示為：S=(v-wr)/v×100%； 其中v係為車輪中心的速度值(m/s)；w係為車輪角速度值(rad/s)；r係為車輪滾動半徑值(m)。

當然判斷的依據更可依據照度計26所產生的亮度值，供處理器16判斷亮度值是否小於一預設亮度值，若小於預設亮度值則產生一亮度警示訊供至自動輔助駕駛裝置18的控制器182中，告知控制器182自動輔助駕駛裝置18的攝影機184因亮度過低，攝影機184鏡頭無法捕捉到清楚的影像，因此無法產生影像訊號至控制器182中，以供控制器182依據攝影機184產生控制車身訊號。

綜上所述，本發明可判斷目前車身的外部環境對自動輔助駕駛裝置的影響，使自動輔助駕駛裝置根據外部環境判斷的結果來判斷自動輔助駕駛裝置之攝影機或偵測雷達的可信度，避免攝影機或偵測雷達可信度低時繼續提供錯誤資訊至自動輔助駕駛裝置，能有效降低自動輔助駕駛裝置判斷上的錯誤，避免產生交通意外產生。且本發明更可判斷車身的滑移率，並通知自動輔助駕駛裝置目前車身的滑移率，可避免因車身滑移率過大時，自動輔助駕駛裝置還繼續輔助車身行駛，導致車身打滑而產生交通意外。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1‧‧‧自動輔助駕駛之環境失效判斷系統

10‧‧‧雨滴感測器

12‧‧‧煙霧感測器

14‧‧‧溫溼度感測器

16‧‧‧處理器

18‧‧‧自動輔助駕駛裝置

182‧‧‧控制器

184‧‧‧攝影機

186‧‧‧毫米波雷達

188‧‧‧雷射雷達

20‧‧‧儲存器

22‧‧‧方向盤角度感測器

24‧‧‧輪速感測器

26‧‧‧照度計

30‧‧‧環境感測裝置

Claims (11)

1. 一種自動輔助駕駛之環境失效判斷系統，包括：至少一環境感測裝置，感測外部環境並產生至少一環境感測值；一處理器，電性連接該環境感測裝置，以利用該環境感測值依據一模糊化計算產生一輸出結果值，若該輸出結果值大於一結果預設值，則產生一警示訊號；以及一自動輔助駕駛裝置，電性連接該處理器，以接收該警示訊號，使該自動輔助駕駛裝置根據該警示訊號判斷是否停止輔助駕駛，其中該自動輔助駕駛裝置更包括：一攝影機，以產生一影像訊號；一毫米波雷達，以產生一毫米波雷達訊號；一雷射雷達，以產生一雷射雷達訊號；及一控制器，電性連接該攝影機、該毫米波雷達以及該雷射雷達，以根據該影像訊號、該毫米波雷達訊號以及該雷射雷達訊號產生一控制車身訊號；該處理器判斷該輸出結果值是否大於一攝影機預設值，若是則產生一攝影機警示訊號至該自動輔助駕駛裝置之該控制器，提醒該控制器該攝影機無法產生該影像訊號；該處理器判斷該輸出結果值是否大於一毫米波雷達預設值，若是則產生一毫米波雷達警示訊號至該自動輔助駕駛裝置之該控制器，提醒該控制器該毫米波雷達無法產生該毫米波雷達訊號；該處理器判斷該輸出結果值是否大於一雷射雷達預設值，若是則產生一雷射雷達警示訊號至該自動輔助駕駛裝置之該控制器，提醒該控制器該雷射雷達無法產生該雷射雷達訊號。
2. 如請求項1所述之自動輔助駕駛之環境失效判斷系統，其中該環境感測裝置包括一雨滴感測器、一煙霧感測器以及一溫溼度感測器，該雨滴感測環境產生一雨量值，該煙霧感測器感測環境產生一煙霧值，該溫濕度感測器感測環境產生一溫溼度值，該處理器根據雨量值及煙霧值產生雨霧量值，並透過該煙霧值以及溫濕度值產生一雪量值，以將雨霧量值以及雪量值依據該模糊化計算產生該輸出結果值。
3. 如請求項1所述之自動輔助駕駛之環境失效判斷系統，其中該處理器更電性連接一儲存器、一方向盤角度感測器以及一輪速感測器，該儲存器係供儲存一滑移判斷方程式，該方向盤角度感測器以取得一車輪角速度值，該輪速感測器以取得一車輪中心速度值以及一車輪滾動半徑值，該處理器擷取該滑移判斷方程式，並將該車輪角速度值、該車輪中心速度值以及該車輪滾動半徑值代入該滑移判斷方程式，以產生一滑移值，並判斷該滑移值是否大於一滑移預設值，若是則產生一滑移警示至該自動輔助駕駛裝置，使該自動輔助駕駛裝置停止自動輔助駕駛。
4. 如請求項3所述之自動輔助駕駛之環境失效判斷系統，其中該滑移判斷方程式係表示為：S=(v-wr)/v×100%；其中該v係為該車輪中心速度值(m/s)；該w係為該車輪角速度值(rad/s)；該r係為該車輪滾動半徑值(m)。
5. 如請求項1所述之自動輔助駕駛之環境失效判斷系統，其中該處理器更電性連接一照度計，以產生一亮度值，該處理器並判斷該亮度值是否小於一預設亮度值，若是則產生一亮度警示訊號至該控制器，提醒該控制器 該攝影機無法產生該影像訊號。
6. 如請求項1所述之自動輔助駕駛之環境失效判斷系統，其中該模糊化計算係利用該雨滴感測器、該煙霧感測器以及該溫溼度感測器分別蒐集複數參考雨量值、複數參考煙霧值以及複數參考溫溼度值，相對於該攝影機、該毫米波雷達以及該雷射雷達之變化程度建立一推論資料，以根據該推論資料產生該結果預設值。
7. 一種自動輔助駕駛之環境判斷方法，步驟包括：(A)檢測環境以取得一雨量值、一煙霧值以及一溫溼度值；(B)利用處理器根據該雨量值以及該煙霧值產生一雨霧量值，並利用該煙霧值以及該溫濕度值產生一雪量值；(C)該處理器將該雨霧量值以及該雪量值依據一模糊化計算產生一輸出結果值；(D)判斷該輸出結果值是否大於一結果預設值：若否，則回復至步驟(A)；及若是，則產生一警示訊號，並進入下列步驟(E)；以及(E)自動輔助駕駛裝置根據該警示訊號判斷是否應停止自動輔助駕駛；其中步驟(D)該輸出結果值更可判斷該輸出結果值是否大於一攝影機預設值，若否則回復至步驟(A)，若是則產生一攝影機警示訊號，並進入步驟(E)，該自動輔助駕駛裝置根據該攝影機警示訊號判斷攝影機無法產生影像訊號；其中步驟(D)該輸出結果值更可判斷該輸出結果值是否大於一毫米波雷達預設值，若否則回復至步驟(A)，若是則產生一毫米波雷達警示訊號，並進入步驟(E)，該自動輔助駕駛裝置根據該毫米波雷達警示訊號，提醒該自動輔助駕駛裝置之毫米波雷達 無法產生毫米波雷達訊號；判斷該輸出結果值是否大於一雷射雷達預設值，若否則回復至步驟(A)，若是則產生一雷射雷達警示訊號，並進入步驟(E)，提醒該自動輔助駕駛裝置之雷射雷達無法產生雷射雷達訊號。
8. 如請求項7所述之自動輔助駕駛之環境判斷方法，更包括下列步驟，透過該檢測裝置擷取一車輪角速度值、一車輪中心速度值以及一車輪滾動半徑值，該處理器將該車輪角速度值、該車輪中心速度值以及該車輪滾動半徑值代入一滑移判斷方程式，以產生一滑移值，該處理器並判斷該滑移值是否大於一滑移預設值，若是則產生一滑移警示至該自動輔助駕駛裝置，使該自動輔助駕駛裝置停止自動輔助駕駛。
9. 如請求項8所述之自動輔助駕駛之環境判斷方法，其中該滑移判斷方程式係表示為：S=(v--wr)/v×100%；其中該v係為該車輪中心的速度值(m/s)；該w係為該車輪角速度值(rad/s)；該r係為該車輪滾動半徑值(m)。
10. 如請求項7所述之自動輔助駕駛之環境判斷方法，更包括下列步驟，檢測一亮度值，該處理器判斷該亮度值是否小於一預設亮度值，若是則產生一亮度警示訊號至該自動輔助駕駛裝置，以提醒該自動輔助駕駛裝置之攝影機無法產生影像。
11. 如請求項7所述之自動輔助駕駛之環境判斷方法，其中該模糊化計算係透過蒐集複數參考雨量值、複數參考煙霧值以及複數參考溫溼度值，相對於該攝影機、該毫米波雷達以及該雷射雷達之變化程度建立一推論資 料，以根據該推論資料產生該結果預設值。