TWI680895B - 自動煞車系統與方法 - Google Patents

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TWI680895B TW107139870A TW107139870A TWI680895B TW I680895 B TWI680895 B TW I680895B TW 107139870 A TW107139870 A TW 107139870A TW 107139870 A TW107139870 A TW 107139870A TW I680895 B TWI680895 B TW I680895B
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Abstract

一種自動煞車系統與方法被揭露。自動煞車系統偵測目標車輛與其前方的前方車輛之間的第一前方距離、以及該目標車輛與其後方的後方車輛之間的第一後方距離。接著，自動煞車系統判斷該第一前方距離是否小於該目標車輛與該前方車輛之間的一前方安全距離，且若判斷該第一前方距離小於該前方安全距離，則根據該目標車輛與該前方車輛之間的前方最小距離以及該目標車輛與該後方車輛之間的後方安全距離，產生使該目標車輛執行急煞車模式與緩煞車模式其中之一的一指令，並將該指令傳送至該目標車輛，其中該前方最小距離小於該前方安全距離。

Description

自動煞車系統與方法
本發明的實施例是關於一種自動煞車系統。更具體而言，本發明的實施例是關於一種防止後車追撞之自動煞車系統與方法。
傳統的自動煞車系統使用了一種單調的煞車模式來避免一目標車輛碰撞到在其前方的一前方車輛。詳言之，傳統的自動煞車系統會判斷該目標車輛與該前方車輛之間的距離是否小於一預設的距離，例如，該目標車輛立刻依其煞車系統所能提供的最大減速度(最大煞車力道)來降低車速直至靜止時所移動的距離。當目標車輛與前方車輛之間的距離小於等於該預設的距離時，傳統的自動煞車系統指示該目標車輛進行急煞車(也就是，採用最大的煞車力道來降低車速，以求在最短時間內將車輛停止)，來避免該目標車輛追撞到該前方車輛。然而，可以預期的是，當該目標車輛急煞車的時候，除了會造成該目標車輛上的乘客不適、加速該目標車輛的剎車裝置的耗損，還可能導致後方車輛因煞車不及而追撞該目標車輛。
有鑑於此，在本發明所屬技術領域中，如何提供一種降低後車追撞可能的自動煞車技術，將是一項亟需被解決的問題。
為了解決至少上述的問題，本發明的實施例提供了一種自動 煞車系統。該自動煞車系統可設置於一目標車輛上，且可以包含一偵測裝置與電性連接至該偵測裝置的一計算機裝置。該偵測裝置可用以偵測該目標車輛與其前方的一前方車輛之間的一第一前方距離、以及該目標車輛與其後方的一後方車輛之間的一第一後方距離，其中該前方車輛、該目標車輛與該後方車輛沿著同一車道行駛。該計算機裝置可用以判斷該第一前方距離是否小於該目標車輛與該前方車輛之間的一前方安全距離，且若判斷該第一前方距離小於該前方安全距離，則可根據該目標車輛與該前方車輛之間的一前方最小距離以及該目標車輛與該後方車輛之間的一後方安全距離，產生使該目標車輛執行一急煞車模式與一緩煞車模式其中之一的一指令，並將該指令傳送至該目標車輛，其中該前方最小距離小於該前方安全距離。
為了解決至少上述的問題，本發明的實施例還提供了一種自動煞車方法，其可包含以下步驟：透過一自動煞車系統，偵測一目標車輛與其前方的一前方車輛之間的一第一前方距離、以及該目標車輛與其後方的一後方車輛之間的一第一後方距離，其中該前方車輛、該目標車輛與該後方車輛沿著同一車道行駛；透過該自動煞車系統，判斷該第一前方距離是否小於該目標車輛與該前方車輛之間的一前方安全距離；以及若判斷該第一前方距離小於該前方安全距離，透過該自動煞車系統，根據該目標車輛與該前方車輛之間的一前方最小距離以及該目標車輛與該後方車輛之間的一後方安全距離，產生使該目標車輛執行一急煞車模式與一緩煞車模式其中之一的一指令，並將該指令傳送至該目標車輛，其中該前方最小距離小於該前方安全距離。
在本發明的實施例中，特別針對一目標車輛與其前方的一前方車輛之間設定了一個前方安全距離，且該前方安全距離大於該目標車輛與該前方車輛之間的一個前方最小距離(即，若該目標車輛再不緊急煞車的就會追撞前方車輛的距離)。因此，在該目標車輛與該前方車輛之間的目前距離因接近該前方最小距離煞車而需要急煞車之前，可以額外地根據該前方最小距離以及該目標車輛與其後方之一後方車輛之間的一後方安全距離，來判斷該目標車輛是否能夠採用緩煞車(也就是，採用有限制的煞車力道來降低車速)，以防止該目標車輛被該後方車輛追撞。
以上內容並非為了限制本發明，而只是概括地敘述了本發明可解決的技術問題、可採用的技術手段以及可達到的技術功效，以讓本發明所屬技術領域中具有通常知識者初步地瞭解本發明。根據檢附的圖式及以下的實施方式所記載的內容，本發明所屬技術領域中具有通常知識者便可進一步瞭解本發明的各種實施例的細節。
如下所示：
1‧‧‧自動煞車系統
11‧‧‧計算機裝置
13‧‧‧偵測裝置
15‧‧‧警示裝置
S1‧‧‧警示訊號
FV‧‧‧前方車輛
TV‧‧‧目標車輛
RV‧‧‧後方車輛
FD1‧‧‧第一前方距離
FD2‧‧‧第二前方距離
RD1‧‧‧第一後方距離
3‧‧‧自動煞車系統的運作流程
301、303、305、307、309、311‧‧‧動作
4‧‧‧自動煞車方法
401、403、405‧‧‧步驟
第1圖例示了根據某些實施例之一種自動煞車系統的結構的示意圖。
第2圖例示了根據某些實施例第1圖中的自動煞車系統的運作環境的示意圖。
第3圖例示了根據某些實施例第1圖中的自動煞車系統的運作流程的示意圖。
第4圖例示了根據某些實施例之一種自動煞車方法的示意圖。
以下將透過多個實施例來說明本發明，惟這些實施例並非用以限制本發明只能根據所述動作、環境、應用、結構、流程或步驟來實施。與本發明非直接相關的元件並未繪示於圖式中，但可隱含於圖式中。於圖式中，各元件(element)的尺寸以及各元件之間的比例僅是範例，而非用以限制本發明。除了特別說明之外，在以下內容中，相同(或相近)的元件符號可對應至相同(或相近)的元件。在可被實現的情況下，如未特別說明，以下所述的每一個元件的數量可以是一個或多個。
第1圖例示了根據某些實施例之一種自動煞車系統的結構的示意圖，而第2圖例示了根據某些實施例第1圖中的自動煞車系統的運作環境的示意圖。第1圖與第2圖所示內容僅是為了舉例說明本發明的實施例，而非為了限制本發明。
參照第1-2圖，自動煞車系統1基本上包含一計算機裝置11、一偵測裝置13與一警示裝置15，其中計算機裝置11可電性連接至偵測裝置13與警示裝置15。計算機裝置11、一偵測裝置13與一警示裝置15彼此之間可以是直接連接(即，未經由其他特定功能的元件來相互連接)，也可以是間接連接(即，經由其他特定功能的元件來相互連接)。於某些實施例中，自動煞車系統1可以不包含警示裝置15。為了便於說明，假設自動煞車系統1被設置於一目標車輛TV上，目標車輛TV的前方有一前方車輛FV，目標車輛TV的後方有一後方車輛RV，且目標車輛TV、前方車輛FV、該後方車輛RV沿著同一車道L行駛。
計算機裝置11可包含各種處理單元(例如中央處理器、微處 理器、微控制器等)與各種儲存單元(例如記憶體、通用串列匯流排(Universal Serial Bus，USB)碟、硬碟、光碟(Compact Disk，CD)、隨身碟、資料庫、或其他各種具有相同功能的儲存媒體或電路)。計算機裝置11可以透過該處理單元執行各種邏輯運算，並將運算的結果儲存至該儲存單元中。計算機裝置11可以是例如但不限於：各種伺服器、筆記型電腦、平板電腦、桌上型電腦、行動裝置等。該儲存單元可儲存計算機裝置11本身產生的資料以及輸入至計算機裝置11的各種資料。
偵測裝置13可以包含各種不同類型的偵測器，例如但不限於測距儀(例如聲波測距裝置、超聲波測距裝置、電磁波測距裝置、雷射測距裝置、影像辨識裝置等)、加速度計或路面粗糙程度量測裝置等，以藉由偵測裝置13偵測與偵測目標車輛TV相關的環境參數，其中環境參數可為但不限於：目標車輛TV與前方車輛FV之間的距離、以及目標車輛TV與後方車輛RV之間的距離、道路L的動摩擦係數與靜摩擦係數。在某些實施例中，偵測裝置13還可以透過無線通訊的方式與一外部伺服器連接，且從該外部伺服器處接收上述車載資料及環境資料。舉例而言，在某些實施例中，透過偵測裝置13，計算機裝置11裝置可以取得或估算以下資訊但不限於：目標車輛TV與前方車輛FV之間的距離資訊(例如，不同時間點所偵測到的第一前方距離FD1與第二前方距離FD2)、目標車輛TV與後方車輛RV之間的距離資訊(第一後方距離RD1)、車道L的資訊、目標車輛TV、前方車輛FV、後方車輛RV各自的車速資訊、急煞車減速度資訊、緩煞車減速度資訊、車重資訊、防鎖死煞車系統(Anti-lock Braking System，ABS)資訊等等。
警示裝置15可用以發出警示訊號S1，以警示後方車輛RV。 在不同的實施例中，警示裝置15可以包含不同類型的一或多個警示裝置。舉例而言，警示裝置15可以發出視覺訊號(例如點亮煞車燈)、聽覺訊號(例如蜂鳴器發出的警示聲)。警示訊號S1之目的在於提醒後方車輛RV降低車速，以拉長目標車輛TV與後方車輛RV之間的距離。
第3圖例示了根據某些實施例第1圖中的自動煞車系統的運作流程的示意圖。第3圖所示內容僅是為了舉例說明本發明的實施例，而非為了限制本發明。
參照第3圖，首先，當偵測裝置13偵測目標車輛TV與前方車輛FV之間的目前距離(即，第一前方距離FD1)時，計算機裝置11判斷第一前方距離FD1是否小於(或小於等於)目標車輛TV與前方車輛FV之間的一前方安全距離(標示為301)。在某些實施例中，計算機裝置11可以根據以下算式決定該前方安全距離：
Figure 107139870-A0101-12-0006-1
 其中，FSD是前方安全距離，V T 是目標車輛TV的速度，V F 是前方車輛FV的速度，a TSB 是目標車輛TV的緩煞車減速度。
若計算機裝置11判斷第一前方距離FD1大於或等於該前方安全距離，則再次執行動作301。
若計算機裝置11判斷第一前方距離FD1小於或等於該前方安全距離，則偵測裝置13偵測第一後方距離RD1，且計算機裝置11接著判斷第一後方距離RD1是否小於或等於目標車輛TV與後方車輛RV之間的一後方安全距離(標示為303)。
在某些實施例中，計算機裝置11可以根據以下算式決定該後 方安全距離：
Figure 107139870-A0101-12-0007-2
 其中，RSD是後方安全距離，V R 是後方車輛RV的速度，V T 是目標車輛TV的速度，V F 是前方車輛FV的速度，a RSB 是後方車輛RV的緩煞車減速度，a TSB 是目標車輛TV的緩煞車減速度。
在某些實施例中，計算機裝置11也可以根據以下算式決定該後方安全距離：
Figure 107139870-A0101-12-0007-3
Figure 107139870-A0101-12-0007-4
 其中，RSD是後方安全距離，V R 是後方車輛RV的速度，V T 是目標車輛TV的速度，V F 是前方車輛FV的速度，a RSB 是後方車輛RV的緩煞車減速度，a TSB 是目標車輛TV的緩煞車減速度，g是重力加速度，μ k 是道路L的動摩擦係數，μ s 是道路L的靜摩擦係數。
(式三)與(式二)的不同之處在於，(式三)中增加了δ．
Figure 107139870-A0101-12-0007-5
來計算該後方安全距離。δ用以表示後方車輛RV是否具備防鎖死煞車系統。δ=0表示後方車輛RV具備防鎖死煞車系統，而δ=1表示後方車輛RV不具備防鎖死煞車系統。也就是說，當後方車輛RV具備防鎖死煞車系統的時候，後方安全距離RSD的數值較大。
若計算機裝置11判斷第一後方距離RD1大於或等於該後方安全距離，則計算機裝置11可產生使目標車輛TV執行一緩煞車模式的一指令，並將該指令傳送至目標車輛TV(標示為305)。在某些實施例中，計算 機裝置11可以將一預設的減速度作為緩煞車模式的減速度。
若計算機裝置11判斷第一後方距離RD1小於或等於該後方安全距離，計算機裝置11可選擇性地透過警示裝置15傳送警示訊號S1至後方車輛RV(標示為307)，然後偵測裝置13再次偵測目標車輛TV與前方車輛FV之間的目前距離(即，第二前方距離FD2)。接著，計算機裝置11判斷第二前方距離FD2是否小於或等於目標車輛TV與前方車輛FV之間的一前方最小距離(標示為309)，其中該前方最小距離小於該前方安全距離。在某些實施例中，在執行完動作303後，可不執行動作307，而是等待一段時間(例如1秒)後，執行動作311。在某些實施例中，計算機裝置11可以根據下式計算出該前方最小距離：
Figure 107139870-A0101-12-0008-6
 其中，FMD是前方最小距離，V T 是目標車輛TV的速度，V F 是前方車輛FV的速度，a THB 是目標車輛TV的急煞車減速度。
若計算機裝置11判斷第二前方距離FD2小於(或小於等於)該前方最小距離，則計算機裝置11可產生使目標車輛TV執行一急煞車模式的一指令，並將該指令傳送至目標車輛TV(標示為311)。在某些實施例中，計算機裝置11可以根據下式計算出目標車輛TV在急煞車模式的減速度：
Figure 107139870-A0101-12-0008-7
 其中，a THBM 是目標車輛TV在急煞車模式的減速度，V T 是目標車輛TV的速度，V F 是前方車輛FV的速度，S FD2 是第二前方距離FD2。
若計算機裝置11判斷第二前方距離FD2大於或等於該前方最小距離，則再次執行動作303。
第4圖例示了根據某些實施例之一種自動煞車方法的示意圖。第4圖所示內容僅是為了舉例說明本發明的實施例，而非為了限制本發明。
參照第4圖，一種自動煞車方法4可以包含以下步驟：透過一自動煞車系統，偵測一目標車輛與其前方的一前方車輛之間的一第一前方距離、以及該目標車輛與其後方的一後方車輛之間的一第一後方距離，其中該前方車輛、該目標車輛與該後方車輛沿著同一車道行駛(標示為401)；透過該自動煞車系統，判斷該第一前方距離是否小於該目標車輛與該前方車輛之間的一前方安全距離(標示為403)；若判斷該第一前方距離小於該前方安全距離，透過該自動煞車系統，根據該目標車輛與該前方車輛之間的一前方最小距離以及該目標車輛與該後方車輛之間的一後方安全距離，產生使該目標車輛執行一急煞車模式與一緩煞車模式其中之一的一指令，並將該指令傳送至該目標車輛，其中該前方最小距離小於該前方安全距離(標示為405)。
第4圖所示的步驟401~步驟405的順序並非限制。在仍可實施的情況下，第4圖所示的步驟401~步驟405的順序可以被任意調整。
在某些實施例中，除了步驟401~步驟405之外，自動煞車方法4還可包含以下步驟：在判斷該第一前方距離小於該前方安全距離時，透過該自動煞車系統，進一步判斷該第一後方距離是否小於該後方安全距離；在判斷該第一後方距離小於該後方安全距離時，透過該自動煞車系統， 傳送一警示訊號至該後方車輛；在傳送一警示訊號至該後方車輛後，透過該自動煞車系統，進一步偵測該目標車輛與該前方車輛之間的一第二前方距離，且進一步判斷該第二前方距離是否小於該前方最小距離；在判斷該第二前方距離小於該前方最小距離時，透過該自動煞車系統，產生使該目標車輛執行該急煞車模式的該指令，並將該指令傳送至該目標車輛。
在某些實施例中，除了步驟401~步驟405之外，自動煞車方法4還可包含以下步驟：在判斷該第一前方距離小於該前方安全距離時，透過該自動煞車系統，進一步判斷該第一後方距離是否小於該後方安全距離；在判斷該第一後方距離小於該後方安全距離時，透過該自動煞車系統，進一步偵測該目標車輛與該前方車輛之間的一第二前方距離，且進一步判斷該第二前方距離是否小於該前方最小距離；在判斷該第二前方距離小於該前方最小距離時，透過該自動煞車系統，偵測該前方車輛的一前方車輛速度以及該目標車輛的一目標車輛速度，根據該前方車輛速度、該目標車輛速度、以及該第二前方距離計算該急煞車模式的一減速度，然後產生使該目標車輛執行該急煞車模式的該指令，並將該指令傳送至該目標車輛。
在某些實施例中，除了步驟401~步驟405之外，自動煞車方法4還可包含以下步驟：在判斷該第一前方距離小於該前方安全距離時，透過該自動煞車系統， 進一步判斷該第一後方距離是否小於該後方安全距離；以及在判斷該第一後方距離大於該後方安全距離時，透過該自動煞車系統，產生使該目標車輛執行該緩煞車模式的該指令，並將該指令傳送至該目標車輛。
在某些實施例中，除了步驟401~步驟405之外，自動煞車方法4還可包含以下步驟：在判斷該第一前方距離小於該前方安全距離時，透過該自動煞車系統，進一步判斷該第一後方距離是否小於該後方安全距離；在判斷該第一後方距離大於該後方安全距離時，透過該自動煞車系統，產生使該目標車輛執行該緩煞車模式的該指令，並將該指令傳送至該目標車輛，其中該緩煞車模式具有一預設的減速度。
在某些實施例中，除了步驟401~步驟405之外，自動煞車方法4還可包含以下步驟：透過該自動煞車系統，偵測以下至少一項：該後方車輛的重量資訊、該後方車輛的防鎖死煞車系統資訊、以及該車道的道路資訊；以及透過該自動煞車系統，根據該重量資訊、該防鎖死煞車系統資訊、以及該道路資訊其中至少一項，界定該後方安全距離。
在某些實施例中，自動煞車方法4的上述全部步驟可以由自動煞車系統1來執行。除了上述步驟之外，自動煞車方法4還可以包含與自動煞車系統1的上述所有實施例相對應的其他步驟。因本發明所屬技術領域中具有通常知識者可根據上文針對自動煞車系統1的說明而瞭解這些其他步驟，於此不再贅述。
上述實施例只是舉例來說明本發明，而非為了限制本發明。任何針對上述實施例進行修飾、改變、調整、整合而產生的其他實施例，只要是本發明所屬技術領域中具有通常知識者不難思及的，都已涵蓋在本發明的保護範圍內。本發明的保護範圍以申請專利範圍為準。
3‧‧‧自動煞車系統的運作流程
301、303、305、307、309、311‧‧‧動作

Claims (12)

  1. 一種自動煞車系統，設置於一目標車輛上，該自動煞車系統包含：一偵測裝置，用以偵測該目標車輛與其前方的一前方車輛之間的一第一前方距離以及該目標車輛與其後方的一後方車輛之間的一第一後方距離，其中該前方車輛、該目標車輛與該後方車輛沿著同一車道行駛；以及一計算機裝置，電性連接至該偵測裝置，用以判斷該第一前方距離是否小於該目標車輛與該前方車輛之間的一前方安全距離，且若判斷該第一前方距離小於該前方安全距離，則根據該目標車輛與該前方車輛之間的一前方最小距離以及該目標車輛與該後方車輛之間的一後方安全距離，產生使該目標車輛執行一急煞車模式與一緩煞車模式其中之一的一指令，並將該指令傳送至該目標車輛，其中該前方最小距離小於該前方安全距離；其中：在判斷該第一前方距離小於該前方安全距離時，該計算機裝置進一步判斷該第一後方距離是否小於該後方安全距離；在判斷該第一後方距離小於該後方安全距離時，該偵測裝置進一步偵測該目標車輛與該前方車輛之間的一第二前方距離，且該計算機裝置進一步判斷該第二前方距離是否小於該前方最小距離；以及在判斷該第二前方距離小於該前方最小距離時，該計算機裝置產生使該目標車輛執行該急煞車模式的該指令，並將該指令傳送至該目標車輛。
  2. 如請求項1所述的自動煞車系統，還包含一警示裝置，其中：在判斷該第一後方距離小於該後方安全距離時，該警示裝置傳送一警示訊號至該後方車輛。
  3. 如請求項2所述的自動煞車系統，其中：該偵測裝置還用以偵測該前方車輛的一前方車輛速度以及該目標車輛的一目標車輛速度；以及該計算機裝置還用以根據該前方車輛速度、該目標車輛速度、以及該第二前方距離計算該急煞車模式的一減速度。
  4. 如請求項1所述的自動煞車系統，其中：在判斷該第一前方距離小於該前方安全距離時，該計算機裝置進一步判斷該第一後方距離是否小於該後方安全距離；以及在判斷該第一後方距離大於該後方安全距離時，該計算機裝置產生使該目標車輛執行該緩煞車模式的該指令，並將該指令傳送至該目標車輛。
  5. 如請求項4所述的自動煞車系統，其中該緩煞車模式具有一預設的減速度。
  6. 如請求項1所述的自動煞車系統，其中：該偵測裝置還用以偵測以下至少一項：該後方車輛的重量資訊、該後方車輛的防鎖死煞車系統資訊、以及該車道的道路資訊；且該計算機結構還用以根據該重量資訊、該防鎖死煞車系統資訊、以及該道路資訊其中至少一項，界定該後方安全距離。
  7. 一種自動煞車方法，包含： 透過一自動煞車系統，偵測一目標車輛與其前方的一前方車輛之間的一第一前方距離以及該目標車輛與其後方的一後方車輛之間的一第一後方距離，其中該前方車輛、該目標車輛與該後方車輛沿著同一車道行駛；透過該自動煞車系統，判斷該第一前方距離是否小於該目標車輛與該前方車輛之間的一前方安全距離；以及若判斷該第一前方距離小於該前方安全距離，透過該自動煞車系統，根據該目標車輛與該前方車輛之間的一前方最小距離以及該目標車輛與該後方車輛之間的一後方安全距離，產生使該目標車輛執行一急煞車模式與一緩煞車模式其中之一的一指令，並將該指令傳送至該目標車輛，其中該前方最小距離小於該前方安全距離；其中，該自動煞車方法還包含：在判斷該第一前方距離小於該前方安全距離時，透過該自動煞車系統，進一步判斷該第一後方距離是否小於該後方安全距離；在判斷該第一後方距離小於該後方安全距離時，透過該自動煞車系統，進一步偵測該目標車輛與該前方車輛之間的一第二前方距離，且進一步判斷該第二前方距離是否小於該前方最小距離；以及在判斷該第二前方距離小於該前方最小距離時，透過該自動煞車系統，產生使該目標車輛執行該急煞車模式的該指令，並將該指令傳送至該目標車輛。
  8. 如請求項7所述的自動煞車方法，還包含：在判斷該第一後方距離小於該後方安全距離時，透過該自動煞車系 統，傳送一警示訊號至該後方車輛。
  9. 如請求項8所述的自動煞車方法，還包含：透過該自動煞車系統，偵測該前方車輛的一前方車輛速度以及該目標車輛的一目標車輛速度；以及透過該自動煞車系統，根據該前方車輛速度、該目標車輛速度、以及該第二前方距離計算該急煞車模式的一減速度。
  10. 如請求項7所述的自動煞車方法，還包含：在判斷該第一前方距離小於該前方安全距離時，透過該自動煞車系統，進一步判斷該第一後方距離是否小於該後方安全距離；以及在判斷該第一後方距離大於該後方安全距離時，透過該自動煞車系統，產生使該目標車輛執行該緩煞車模式的該指令，並將該指令傳送至該目標車輛。
  11. 如請求項10所述的自動煞車方法，其中該緩煞車模式具有一預設的減速度。
  12. 如請求項7所述的自動煞車方法，還包含：透過該自動煞車系統，偵測以下至少一項：該後方車輛的重量資訊、該後方車輛的防鎖死煞車系統資訊、以及該車道的道路資訊；以及透過該自動煞車系統，根據該重量資訊、該防鎖死煞車系統資訊、以及該道路資訊其中至少一項，界定該後方安全距離。
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