TWI736310B - 汽車落水逃生系統及其超音波構件 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種汽車落水逃生系統及其超音波構件，該超音波構件包括有一殼體及一超音波模組，而汽車落水逃生系統係包括有至少一該超音波構件及一主機板。本發明運用超音波的特性，除了可以發出落水訊號或障礙物訊號之外，還能夠辨別累積於超音波構件內部的障礙物種類及厚度，並判斷是否發出清除障礙物的警訊，藉以維持超音波構件的靈敏度，並進一步避免超音波構件對汽車落水資訊的誤判之汽車落水逃生系統及其超音波構件。

Description

汽車落水逃生系統及其超音波構件
本發明是有關於一種運用超音波的特性，除了可以發出落水訊號或障礙物訊號之外，還能夠辨別累積於超音波構件內部的障礙物種類及厚度，以判斷是否發出清除障礙物的警訊，藉以維持超音波構件的靈敏度，並進一步避免超音波構件對汽車落水資訊的誤判之汽車落水逃生系統及其超音波構件；本發明也是有關於一種協助將汽車落水資訊快速接收並發出以把握救援先機之汽車落水逃生系統及其超音波構件。
按，在政府的宣導資料中常教育民眾當駕車不慎落水時，因車頭負載引擎的重量而容易下沉，若遇上述情況時，乘坐於車輛內的民眾應保持冷靜，於第一時間解開束縛的安全帶後盡快打開車窗，趁車輛下沉前由車窗口爬出；若是汽車已完全沉入水中，車門將會受水壓的內外差影響而不易打開，電動車窗也會因為進水而無法啟動，此時，汽車約90秒就會完全下沉，受困者必須及時找到車上尖銳物品敲擊前後擋風玻璃，才能有逃生的機會，若無法在短短的90秒內掌握逃生的機會，受困民眾的求生機會將非常渺茫。
中華民國專利第M416576號之『汽車落水自救系統』即用以解決上述之問題，該專利係包括車體、充氣機構、水位感測器及控制單元；車體設有側面，充氣機構位於車體的側面並包括有高壓氣瓶、浮球及浮球控制模組，高壓氣瓶設於車體內，浮球設於車體外，浮球控制模組連結於高壓氣瓶與浮球並包括固定環、氣瓶充氣開關啟動器及驅動器；水位感測器設於車體外，控制單元係與水位感測器及浮球控制模組電連結；藉此，當水位感測器測得水位過高時能夠啟動充氣機構，使充氣機構的浮球迅速充氣，避免車體沈沒，進而拯救駕駛的性命；更進一步地，於車燈頂部設有求救燈，求救燈能夠閃爍發光而讓駕駛者等待救援；然而，當車輛落水時，該水位感測器與該浮筒係因水的浮力作用而往上，但受到彈簧的張力為阻力的緣故，影響了浮筒的作動時間而延誤感測器的訊號發射時間，並延緩浮球充氣之時機，最後導致車內受困人員被救援的時機。
再者，前述專利由於該水位感測器係包括一外殼、一浮筒、一桿體、一彈簧及一感測器，該外殼係設有一底部及一入水孔，該入水口無可避免地實際上會造成雪、砂石、灰塵及其他物體等進入該水位感測器而形成障礙物；其中，雪結成冰後會凍住或塞住彈簧而導致該水位感測器失效，同樣地砂石、灰塵及其他物體經久累積後也會塞住彈簧而導致該水位感測器失效。另外，當雪、砂石、灰塵及其他物體等障礙物進入該水位感測器時，該水位感測器並沒有警示機制來辨別是何種障礙物。這造成車輛的使用者在不知道該水位感測器已經失效的情況下，依然誤信認為該水位感測器運作良好，而將生命安全仰賴一個實際上已經失效的該水位感測器。
相關的專利文獻為美國專利公告號US10352086、US10150439、US10488246及US10564027。
本發明主要目的為提供一種汽車落水逃生系統及其超音波構件，其目的在於提供一種可以發出落水訊號或障礙物訊號，並且能夠辨別障礙物種類，進一步避免超音波構件對汽車落水資訊的誤判，正確地並有效地幫助於汽車落水時將求救訊息快速發出，以掌握救援之先機之汽車落水逃生系統及其超音波構件。
根據本發明之目的，提出一種超音波構件，係至少包括有： 一殼體，其內部係容設有一容置空間，該殼體之至少一側部係開設有至少一穿孔；一超音波模組，係設置於該容置空間內，該超音波模組係包括有一超音波訊號發射單元、至少一電性連接該超音波訊號發射單元之上接收單元、一電性連接該上接收單元之計算單元，以及一電性連接該計算單元之訊號發射單元；該超音波訊號發射單元與該上接收單元係設置於該容置空間的相同側，該超音波訊號發射單元及該上接收單元係設置於該容置空間的上半部；其中，該超音波訊號發射單元係投射一超音波； 該超音波訊號發射單元係設置於一投射點，該超音波訊號發射單元係以一投射角度朝向該殼體的一下壁面投射該超音波，該投射角度係指該超音波行進方向與重力線所形成的夾角的餘角，該投射角度係小於90度且大於0度；該超音波第一次碰撞該下壁面的一反射點之後產生一初始反射波，該初始反射波朝向該殼體的一上壁面行進並第一次碰觸該上壁面的一預定接收點；依序地由該超音波訊號發射單元、該反射點、該初始反射波及該預定接收點共同形成一起始路徑；該上接收單元不位於該起始路徑。
根據本發明之目的，提出又一種超音波構件，係至少包括有： 一殼體，其內部係容設有一容置空間，該殼體之至少一側部係開設有至少一穿孔；一超音波模組，係設置於該容置空間內，該超音波模組係包括有一超音波訊號發射單元、至少一電性連接該超音波訊號發射單元之上接收單元、一電性連接該上接收單元之計算單元，以及一電性連接該計算單元之訊號發射單元；該超音波訊號發射單元與該上接收單元係設置於該容置空間的相同側，該超音波訊號發射單元及該上接收單元係設置於該容置空間的上半部；其中，該超音波訊號發射單元係投射一超音波； 該超音波訊號發射單元係設置於一投射點，該超音波訊號發射單元係以一投射角度朝向該殼體的一下壁面投射該超音波，該投射角度係指該超音波行進方向與重力線所形成的夾角的餘角，該投射角度係小於90度且大於0度；該超音波第一次碰撞該下壁面的一反射點之後產生一初始反射波，該初始反射波朝向該殼體的一上壁面行進並第一次碰觸該上壁面的一預定接收點；依序地由該超音波訊號發射單元、該反射點、該初始反射波及該預定接收點共同形成一起始路徑；該上接收單元位於該起始路徑，該超音波訊號發射單元係以一脈波重覆週期(Pulse Repetition Period)投射脈衝聲波(Pulse Wave)型態的該超音波，該脈波重覆週期係被傳遞至該上接收單元，當該上接收單元於相鄰的二個該脈波重覆週期都沒有接收到該反射波時，該上接收單元係產生一中斷訊號並將該中斷訊號傳送給該計算單元；該計算單元係將該中斷訊號轉換成一落水訊號或一障礙物訊號並傳送給傳遞給該訊號發射單元。
此外，根據本發明之目的，本發明人另提出一種汽車落水逃生系統，係設置於一車輛上，該汽車落水逃生系統係至少包括有；至少一如前所述之該超音波構件；以及一主機板，係電性連接該超音波構件，當該主機板接收該訊號發射單元發射之該落水訊號後，該主機板係電性連接該車輛之一馬達以開啟至少一車窗，以及電性連接該車輛之一電磁開關以解開至少一安全帶。
如上所述的汽車落水逃生系統，其中該汽車落水逃生系統係進一步設置有一不斷電系統，該不斷電系統係使該汽車落水逃生系統所需之電力不中斷。
如上所述的汽車落水逃生系統，其中該汽車落水逃生系統係進一步電性連接一安裝於該車輛或該車輛駕駛者所持有之行動通訊裝置其中之一裝置內部的應用程式(Application，APP)，該汽車落水逃生系統係於接收該落水訊號後，啟動該應用程式之自動定位功能。
為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
首先，請參閱第1A圖、第1B圖及第1C圖所示，其中本發明之超音波構件(1)係至少包括有：一殼體(11)及一超音波模組(12)。
該殼體(11)，其內部係容設有一容置空間(111)，該殼體(11)之二相對側部係各開設有至少一穿孔(112)，以及至少二對應設置於該穿孔(112)二側之遮蔽片(113)，其中該遮蔽片(113)係與該殼體(11)之該側部夾設一遮蔽片角度(θ)；此外，該遮蔽片角度(θ)係介於5度至65度之間。在本發明其一較佳實施例中，該殼體(11)係為一方形態樣之外殼且內部形成有一個該容置空間(111)，該容置空間(111)填具有空氣，該殼體(11)的左、右二個該側部係各開設有至少一個該穿孔(112)，每個該穿孔(112)的上、下側各設置有一個該遮蔽片(113)，該穿孔(112)與該殼體(11)的底部係形成一遮蔽片高度差(G)，請參閱第1A圖所示；當該遮蔽片高度差(G)為零時該穿孔(112)係位於該殼體(11)的左、右二個該側部與該殼體(11)的底部的交接處，請參閱第1C圖所示。較佳地，該穿孔(112)的上、下側的該遮蔽片(113)係彼此平行，該穿孔(112)的其中一個該遮蔽片(113)係與該殼體(11)之該側部夾設成介於5度至65度之該遮蔽片角度(θ)，另一個該遮蔽片(113)係與該殼體(11)之該側部夾設成該遮蔽片角度(θ)的互補角。其中該遮蔽片(113)與該殼體(11)之間的該遮蔽片角度(θ)係為了防止使用者洗車或雨天或其他非落水因素的水直接濺入該殼體(11)內而產生誤判之情形；或者，該遮蔽片(113)與該殼體(11)之間的該遮蔽片角度(θ)係為了防止霧滴、雪、砂石、灰塵或其他物體等障礙物進入該殼體(11)內。霧大都發生在冬天，晴朗無雲的夜晚，當風很微弱，地面空氣相當穩定，且含有充分水氣時，由於地面迅速之散熱作用，使低空中之水氣冷卻而凝結成小水滴，浮游於近地面空氣中而造成，因此霧會經由該穿孔(112)進入該殼體(11)內形成障礙物。雪是從大氣中的水蒸氣直接凝結而成，由於低溫使得水蒸氣結成冰晶，當氣溫夠低時冰晶會形成雪，因此水蒸氣會經由該穿孔(112)進入該殼體(11)內變成雪而形成障礙物。而細小的砂石及灰塵則無可避免地會由流動的空氣帶入該殼體(11)內，尤其是在汽車高速前進時所帶動的路面上的灰塵飛揚而由該穿孔(112)進入該殼體(11)內形成障礙物。
請參閱第1A圖所示，超音波模組(12)，係設置於該容置空間(111)內，該超音波模組(12)係包括有一超音波訊號發射單元(121)、一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之上接收單元(1221)、一電性連接該上接收單元(1221)之計算單元(123)，以及一電性連接該計算單元(123)之訊號發射單元(124)。請參閱第1B圖所示，該超音波訊號發射單元(121)與該上接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的相同側，該超音波訊號發射單元(121)及該上接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的上半部。請參閱第1B圖所示，該超音波訊號發射單元(121)係投射一超音波(U)，該超音波(U)於接觸位於該殼體(11)內部的一障礙物(O)後，該超音波(U)係分為第一次穿透該障礙物(O)後所產生的一穿透波(U1)及第一次碰撞該障礙物(O)後所產生的一反射波(U2)，換言之該超音波(U)具有該穿透波(U1)及該反射波(U2)。特別說明的是，該障礙物(O)可以是水(液態的水)、雪(固態的水)、冰(固態的水)、霧滴(氣態的水)、雪或霧滴融化後所產生的水(液態的水)、砂石、灰塵或其他物體等，該障礙物(O)通常覆蓋於該容置空間(111)內的該殼體(11)的底部。 該上接收單元(1221)係接收該反射波(U2)並測得該反射波(U2)的速度，該反射波(U2)的速度係為該超音波(U)的速度，該超音波訊號發射單元(121)於投射該超音波(U)時，係同步傳遞投射該超音波(U)的一起始時間至該上接收單元(1221)。
請一併參閱第1D圖及第1E圖。首先請參閱第1D圖所示，該超音波訊號發射單元(121)係設置於該殼體(11)的一上壁面(115)的一投射點(I)，該超音波訊號發射單元(121)係以預設好的一投射角度(θ1)朝向該殼體(11)的一下壁面(116)投射該超音波(U)，該投射角度(θ1)係指該超音波(U)與該上壁面(115)所形成的夾角，或者該投射角度(θ1)係指該超音波(U)行進方向與該超音波(U)行進方向上的任一位置的重力線(L)所形成的夾角的餘角，該投射角度(θ1)係小於90度且大於0度。前述重力線(L)係為指向地球中心的虛擬線，例如前述重力線(L)係通常垂直於地平面，因此前述重力線(L)也可以稱為重力方向(the gravity direction)。於該殼體(11)內部不存在該障礙物的狀態下，也就是該容置空間(111)充滿空氣，該超音波(U)第一次碰撞該下壁面(116)的一反射點(F)之後產生一初始反射波(U3)，該初始反射波(U3)朝向該上壁面(115)行進並第一次碰觸該上壁面(115)的一預定接收點(R)。依序地由該超音波訊號發射單元(121)、該反射點(F)、該初始反射波(U3)及該預定接收點(R)共同形成一起始路徑，該上接收單元(1221)不位於該起始路徑。較佳地，該上接收單元(1221)係設置於該上壁面(115)，且該上接收單元(1221)係位於該投射點(I)與該預定接收點(R)之間且不在該預定接收點(R)。較佳地，該上接收單元(1221)係位於該投射點(I)的重力線(L)與該預定接收點(R)的重力線(L)之間且不在該預定接收點(R)。例如第1E圖中以虛線表示的該上接收單元(1221)的位置係位於該投射點(I)的重力線(L)與該預定接收點(R)的重力線(L)之間，但是該上接收單元(1221)沒設置於該上壁面(115)。又例如，於安裝該超音波訊號發射單元(121)時，已知該超音波訊號發射單元(121)與該下壁面(116)相隔一發射單元高度(H)，該投射點(I)與該預定接收點(R)的距離為2倍的該發射單元高度(H)除以該投射角度(θ1)的正切值，以下列式子表示：
Figure 02_image001
其中，A為該投射點與該預定接收點的距離，H為該發射單元高度，tan(θ1) 為該投射角度的正切值。該上接收單元(1221)與該投射點(I)的距離係小於該投射點(I)與該預定接收點(R)的距離。接著請參閱第1E圖所示，於該殼體(11)內部存在該障礙物(O)的狀態下，如前所述，該超音波訊號發射單元(121)所投射的該超音波(U)於碰撞該障礙物(O)後所產生的該反射波(U2)係由該上接收單元(1221)所接收。該上接收單元(1221)於接收到該反射波(U2)後係產生一接收訊號並將該接收訊號傳送給該計算單元(123)。該計算單元(123)係將該接收訊號轉換成一落水訊號或一障礙物訊號並傳送給傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號或該障礙物訊號給汽車的主機板。
特別說明的是，該超音波訊號發射單元(121)於發射該超音波(U)時，係同步傳遞該起始時間至該上接收單元(1221)；該上接收單元(1221)接收該反射波(U2)並標記一反射波接收時間，該上接收單元(1221)將該反射波接收時間減去該起始時間即為一反射時間差，該上接收單元(1221)並根據該反射時間差分析出一反射距離，該反射距離係為該反射波(U2)的速度乘以該反射時間差，該上接收單元(1221)並將該反射距離傳遞給該計算單元(123)。該計算單元(123)計算該障礙物(O)堆積在該容置空間(111)的底部的一障礙物厚度(h)，該障礙物厚度(h)=該發射單元高度(H)-(二分之一的該反射距離乘以該投射角度(θ1)的正弦值) ，以下列式子表示：
Figure 02_image003
其中，h為該障礙物厚度，H為該發射單元高度，B為該反射距離，sin(θ1) 為該投射角度的正弦值。該計算單元(123)將該障礙物厚度(h)傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物厚度(h)給汽車的主機板。如此一來，該超音波模組(12)就具有辨識該殼體(11)內的該障礙物厚度(h)的功能，以供駕駛員或維修人員做為後續決策的判斷依據。
請一併參閱第1F圖，該投射點(I)的重力線(L)與該預定接收點(R)的重力線(L)之間係設置連成線狀的複數個該上接收單元(1221)，複數個該上接收單元(1221)係分別與該計算單元(123)電性連接，複數個該上接收單元(1221)係分別與該超音波訊號發射單元(121)電性連接。前述線狀包含直線或曲線。較佳地，複數個該上接收單元(1221)係設置於該上壁面(115)，且複數個該上接收單元(1221)係位於該投射點(I)與該預定接收點(R)之間且排成一列。當該障礙物厚度(h)持續增加時，該超音波訊號發射單元(121)所投射的該超音波(U)於碰撞該障礙物(O)後所產生的該反射波(U2)係由複數個該上接收單元(1221)依序接收。複數個該上接收單元(1221)依序於接收到該反射波(U2)後係依序產生該接收訊號並將該接收訊號依序傳送給該計算單元(123)。該計算單元(123)係依序將該接收訊號轉換成該落水訊號或該障礙物訊號並傳送給傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係依序藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號或該障礙物訊號給汽車的主機板。同樣地，該計算單元(123)係依序計算該障礙物(O)的該障礙物厚度(h)，該計算單元(123)依序將該障礙物厚度(h)傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係依序藉由有線方式或無線方式發出該障礙物厚度(h)給汽車的主機板。另外，較佳地，該超音波訊號發射單元(121)係以一脈波重覆週期(Pulse Repetition Period)投射脈衝聲波(Pulse Wave)型態的該超音波(U)，該脈波重覆週期係被傳遞至該上接收單元(1221)。特別說明的是，該上接收單元(1221)係忽略計算不是該脈波重覆週期的脈衝聲波。換言之，該上接收單元(1221)對於不是該脈波重覆週期的脈衝聲波係不計算。較佳地，該脈波重覆週期係大於該反射時間差，以避免前一個脈衝聲波與後一個脈衝聲波彼此干擾。更佳地，該脈波重覆週期係具有以下式子的關係：
Figure 02_image005
其中，P為該脈波重覆週期，H為該發射單元高度，U為該超音波的速度，sin(θ1) 為該投射角度的正弦值。
請一併參閱第1G圖，還有另外一種產生該落水訊號或該障礙物訊號的方式。該上接收單元(1221)位於該起始路徑，較佳地該上接收單元(1221)位於該預定接收點(R)，當該上接收單元(1221)於相鄰的二個該脈波重覆週期都沒有接收到該反射波(U2)時，該上接收單元(1221)係產生一中斷訊號並將該中斷訊號傳送給該計算單元(123)。該計算單元(123)係將該中斷訊號轉換成該落水訊號或該障礙物訊號並傳送給傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號或該障礙物訊號給汽車的主機板。
請一併參閱第2A圖及第2B圖所示，該超音波模組(12)還包括有至少一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之下接收單元(1222)，該下接收單元(1222)係與該計算單元(123)電性連接。該下接收單元(1222)與該上接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的相反側，該下接收單元(1222)係設置於該容置空間(111)的下半部，例如該下接收單元(1222)係設置於該殼體(11)的該下壁面(116)。該下接收單元(1222)係位於該上接收單元(1221)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)之間。該下接收單元(1222)係接收該穿透波(U1)並測得該穿透波(U1)的速度，該下接收單元(1222)將該穿透波(U1)的速度傳遞給該計算單元(123)。
除了由該下接收單元(1222)測得該穿透波(U1)的速度之外，還有以下的方式可以得知該穿透波(U1)的速度。由該超音波(U)與該障礙物(O)形成一入射角(θ2)，該入射角(θ2)為預設好的該投射角度(θ1) 的餘角，因此該入射角(θ2)的正弦值可以被計算得知。該穿透波(U1)的行進方向與該障礙物厚度(h)的方向所形成的夾角為一折射角(θ3)，該下接收單元(1222)計算該折射角(θ3)的正切值=(該下接收單元(1222)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)所形成的一第二距離(D2)減去二分之一的該上接收單元(1221)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)所形成的一第一距離(D1))除以該障礙物厚度(h)，以下列式子表示：
Figure 02_image007
其中，tan(θ3)為該折射角的正切值；D2為該第二距離，為該下接收單元(1222)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)所形成的距離；D1為該第一距離，為該上接收單元(1221)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)所形成的距離；h為該障礙物厚度。接著該下接收單元(1222)將該折射角(θ3)的正切值轉換為該折射角(θ3)的正弦值。依據斯乃爾定律(Snell’s law)：該超音波(U)的速度乘以該入射角(θ2)的正弦值等於該穿透波(U1)的速度乘以該折射角(θ3)的正弦值，以下列式子表示：
Figure 02_image009
其中，U為該超音波的速度，sin(θ2)為該入射角的正弦值，U1為該穿透波的速度，sin(θ3)為該折射角的正弦值。由於該超音波(U)的速度可以視為331m/s(空氣中的速度)，該入射角(θ2)的正弦值及該折射角(θ3)的正弦值可依據前述方式計算而得，因此在該障礙物(O)內部的該穿透波(U1)的速度可以依據斯乃爾定律而被計算得知。
請一併參閱第2C圖，該投射點(I)的重力線(L)與該反射點(F)的重力線(L)之間係設置連成線狀的複數個該下接收單元(1222)，複數個該下接收單元(1222)係分別與該計算單元(123)電性連接，複數個該下接收單元(1222)係分別與該超音波訊號發射單元(121)電性連接。前述線狀包含直線或曲線。較佳地，複數個該下接收單元(1222)係設置於該下壁面(116)，且複數個該上接收單元(1221)係位於該投射點(I)的重力線與該反射點(F)之間且排成一列。該上接收單元(1221)係不位於該反射點(F)。
該計算單元(123)係將該下接收單元(1222)所傳遞之該穿透波(U1)的速度與內建於該計算單元(123)的一障礙物與速度對照資料庫(1231)進行比對，該障礙物與速度對照資料庫(1231)係已內建有對應於障礙物(O)的複數個障礙物種類，以及與對應每一個該障礙物種類的一預估穿透波速度。因此，當該穿透波(U1)的速度被該下接收單元(1222)計算出來並且傳遞給該計算單元(123)之後，該計算單元(123)就比對該穿透波(U1)的速度與該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中數值最接近的該預估穿透波速度，並且從該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中依照這個數值最接近的該預估穿透波速度對應出其中一個該障礙物種類做為該障礙物(O)，以及該障礙物種類的密度與該障礙物種類的音響阻抗。例如，該下接收單元(1222)分析出該穿透波(U1)的速度為649m/s並傳遞給該計算單元(123)，該計算單元(123)比對該穿透波(U1)的速度649m/s與該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中數值最接近的該預估穿透波速度為650m/s，接著從該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中依照這個數值最接近的該預估穿透波速度650m/s對應出該障礙物種類為”雪”以做為該障礙物(O)。接著，該計算單元(123)將所判斷出來的該障礙物種類(如前述例子中障礙物為”雪”)形成一障礙物種類訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物種類訊號給汽車的主機板。如此一來，該超音波模組(12)就具有辨識該殼體(11)內的該障礙物種類的功能，以供駕駛員或維修人員做為後續決策的判斷依據。
以下表一為前述之該障礙物與速度對照資料庫(1231)的部分舉例，該障礙物種類的數量，以及與對應每一個該障礙物種類的該預估穿透波速度，並不以表一為限制。其中，音響阻抗係為密度與預估穿透波速度的乘積，如公式一。公式一：
Figure 02_image011
，其中Z為音響阻抗，ρ為密度，C為預估穿透波速度。 表一
障礙物種類 預估穿透波速度C (m/s) 密度ρ (Kg/m3 ) 音響阻抗Z (Kg/m2 /s)
空氣(Air) 331 0.001293 x103 0.428 x103
水(Water) 1430 1.0x103 1430 x103
冰(Ice) 3400 0.916x103 3114 x103
雪(Snow) 650 0.2x103 130 x103
砂石(Sand) 2000 2.7x103 5400 x103
泥土(Clay) 1800 2.75x103 4950 x103
還有一種辨識該殼體(11)內的該障礙物種類的方式，從前述該折射角(θ3)的正切值可以得知該折射角(θ3)的角度，由於不同的該障礙物(O)會有其特定的該折射角(θ3)的角度，因此該計算單元(123)係將該折射角(θ3)的角度與內建於該計算單元(123)的一障礙物與折射角對照資料庫(1232)進行比對，該障礙物與折射角對照資料庫(1232)係已內建有對應於該障礙物(O)的複數個障礙物種類，以及與對應每一個該障礙物種類的一預估折射角角度。因此，當該折射角(θ3)的角度被該下接收單元(1222)計算出來並且傳遞給該計算單元(123)之後，該計算單元(123)就比對該折射角(θ3)的角度與該障礙物與折射角對照資料庫(1232)之中數值最接近的該預估折射角角度，並且從該障礙物與折射角對照資料庫(1232)之中依照這個數值最接近的該預估折射角角度對應出其中一個該障礙物種類做為該障礙物(O) 。接著，該計算單元(123)將所判斷出來的該障礙物種類形成該障礙物種類訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物種類訊號給汽車的主機板。
特別說明的是，還有另外一種產生該落水訊號或該障礙物訊號的方式。該超音波模組(12)係包括有該超音波訊號發射單元(121)、電性連接該超音波訊號發射單元(121)之該下接收單元(1222)、電性連接該上接收單元(1221)之該計算單元(123)，以及電性連接該計算單元(123)之該訊號發射單元(124)。該下接收單元(1222)與該超音波訊號發射單元(121)係設置於該容置空間(111)的相反側，該下接收單元(1222)係設置於該容置空間(111)的下半部，例如該下接收單元(1222)係設置於該殼體(11)的該下壁面(116)。該折射角(θ3)的角度被該下接收單元(1222)依據該折射角(θ3)的正切值所計算出來並傳遞給該計算單元(123)，該計算單元(123)係將該折射角(θ3)的角度與該入射角(θ2)的角度相比較；當該折射角(θ3)的角度與該入射角(θ2)的角度有差異時，該計算單元(123)係產生該落水訊號或該障礙物訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號或該障礙物訊號。
特別說明的是，還有另外一種產生該落水訊號或該障礙物訊號的方式。請一併參閱第2D圖，該超音波(U)與該障礙物(O)形成一反射角(θ2’)，該反射角(θ2’)的角度與該入射角(θ2)的角度相等，該超音波(U)與該反射波(U2)形成一障礙物反射夾角(θ2’’)，也就是說該反射角(θ2’)與該入射角(θ2)形成該障礙物反射夾角(θ2’’)，該障礙物反射夾角(θ2’’)的角度係為該反射角(θ2’)的角度與該入射角(θ2)的角度的和，或者該障礙物反射夾角(θ2’’)的角度係為該入射角(θ2)的角度的2倍。該穿透波(U1)碰撞該下接收單元(1222)之後形成一接收單元反射波(U1’)，該穿透波(U1)與該接收單元反射波(U1’)形成一接收單元反射夾角(θ4)，該接收單元反射夾角(θ4)的角度係為該折射角(θ3)的角度的2倍。該計算單元(123)係將該障礙物反射(θ2’’)夾角的角度與該接收單元反射夾角(θ4)的角度相比較；當該障礙物反射夾角(θ2’’)的角度與該接收單元反射夾角(θ4)的角度有差異時，該計算單元(123)係產生一落水訊號或一障礙物訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號或該障礙物訊號。
請一併參閱第2A圖及第3A圖，藉由該障礙物與速度對照資料庫(1231)，當該計算單元(123)先判斷該障礙物種類不是水的固態、液態或氣態時，該計算單元(123)先不產生該落水訊號，此狀況可能發生於例如該障礙物種類是砂石或泥土由該穿孔(112)進入該殼體(11)內，尤其是在汽車高速前進時所帶動的路面上的灰塵飛揚而由該穿孔(112)進入該殼體(11)內形成該障礙物(O)。較佳地，當該計算單元(123)判斷出該障礙物種類之後，該計算單元(123)係先產生該障礙物訊號及一障礙物種類訊號，且該計算單元(123)先不產生該落水訊號，該障礙物訊號係表示出現障礙物，該障礙物種類訊號係記載是何種障礙物。特別說明的是，前述該障礙物訊號或障礙物種類訊號不是該落水訊號且也不包含該落水訊號，該障礙物訊號、障礙物種類訊號及該落水訊號係為三個不相同的訊號。更佳地，該計算單元(123)係將該障礙物訊號及該障礙物種類訊號傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物訊號及該障礙物種類訊號給汽車的主機板。如此一來，該超音波模組(12)就具有辨識該殼體(11)內的該障礙物訊號及該障礙物種類訊號的功能，以供駕駛員或維修人員做為後續決策的判斷依據。另外，該計算單元(123)內建有一障礙物厚度上限值，該計算單元(123)將該障礙物厚度(h)與該障礙物厚度上限值相比較，當該障礙物厚度(h)大於或等於該障礙物厚度上限值時，該計算單元(123)係產生一清理障礙物訊號，該計算單元(123)將該清理障礙物訊號傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該清理障礙物訊號給汽車的主機板，以供駕駛員或維修人員做為後續決策的判斷依據。
請一併參閱第2A圖及第3B圖所示，接著當汽車發生落水時，大量的液態水(W)快速地從該穿孔(112)進入該容置空間(111)，此時該計算單元(123)再判斷出現另一個該障礙物種類是液態水(W)，或者當該計算單元(123)再判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的一水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的一落水水膜厚度，接著該計算單元(123)產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，而該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。量測該水膜厚度的方式就如同前述的計算該障礙物厚度的方法及數學關係式，因此不再贅述。
請一併參閱第2A圖、第3C圖及第3D圖，類似地，當該計算單元(123)先對應出該障礙物種類是水的固態或氣態時，例如該障礙物種類是冰或雪(水的固態，或稱固態水)，或者該障礙物種類是霧滴(水的氣態，或稱氣態水)，該計算單元(123)係先產生該障礙物訊號及該障礙物種類訊號，且該計算單元(123)先不產生該落水訊號，接著當該計算單元(123)再判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的該水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的該落水水膜厚度時，該計算單元(123)產生該落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。此狀況可能發生於寒冷的地帶或多霧的地區，該容置空間(111)內部可能存在著霧滴、冰或雪這類的該障礙物(O)。而當汽車發動所產生熱能會逐漸將霧滴、冰或雪凝集或融化，使得於該容置空間(111)的底部形成液態水(W)並形成該水膜厚度。特別說明的是，當汽車發生落水時，大量的液態水(W)快速地從該穿孔(112)進入該容置空間(111)，此時該計算單元(123)判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的該水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的該落水水膜厚度，接著該計算單元(123)產生該落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，而該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。
請一併參閱第2A圖及第3E圖，可能發生於該容置空間(111)內部已經存在液態水(W)，使得於該容置空間(111)的底部形成液態水(W)並形成該水膜厚度。當該計算單元(123)先對應出該障礙物種類是液態水(W)且係形成一水膜於該容置空間(111)的底部，該計算單元(123)係先產生該障礙物訊號及該障礙物種類訊號，且該計算單元(123)先不產生該落水訊號，該計算單元(123)係先紀錄該水膜厚度為一初始水膜厚度，接著當該計算單元(123)再判斷出該水膜厚度從該初始水膜厚度增加至超過內建於該計算單元(123)的該落水水膜厚度時，該計算單元(123)產生該落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號；當然，該落水水膜厚度係大於該初始水膜厚度。當汽車發生落水時，大量的液態水(W)快速地從該穿孔(112)進入該容置空間(111)，此時該計算單元(123)判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的該水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的該落水水膜厚度，接著該計算單元(123)產生該落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，而該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。
此外，該穿孔(112)內側部係進一步設置有一透水層(114)，而該透水層(114)係為一含纖維材層或布層；請一併參閱第4圖所示，為本發明超音波構件其二較佳實施例之裝置設置方塊圖，其中以含纖維材層或布層態樣顯示之該透水層(114)係設置於該等穿孔(112)之內部，可用以阻擋外部的灰塵，達到預防因灰塵而產生之誤判而影響落水資訊之運作。
再者，為了達到上述之目的，本發明人另提出一種汽車落水逃生系統(2)，請參閱第5圖與第6圖所示，為本發明汽車落水逃生系統其一較佳實施例之系統設置方塊圖，以及系統運作示意圖，其中本發明之汽車落水逃生系統(2)係至少包括有：至少一如上述之超音波構件(1)及一主機板(21)。
該主機板(21)，係電性連接該超音波構件(1)，該主機板(21)接收該訊號發射單元(124)發射之該落水訊號，該主機板(21)係電性連接一車輛(3)之一馬達(31)以開啟至少一車窗(32)，以及電性連接該車輛(3)之一電磁開關(33)以解開至少一安全帶(34)。此外，該汽車落水逃生系統(2)係進一步設置有一不斷電系統(22)，該不斷電系統(22)係使該汽車落水逃生系統(2)所需之電力不中斷。在本發明其一較佳實施例中，該汽車落水逃生系統(2)係包括一個上述之超音波構件(1)，以及一個該主機板(21) ，該主機板(21)設有一控制單元(211)，而該控制單元(211)係電性連接該車輛(3)之該馬達(31)與該電磁開關(33)，其中該馬達(31)係電性連接該車輛(3)之該車窗(32)，而該電磁開關(33)係電性連接該車輛(3)之該安全帶(34)，當該車輛(3)落水後而該主機板(21)接獲電性連接之該發射單元(124)所發射之該落水訊號後，該主機板(21)係經由該馬達(31)開啟至少一個該車窗(32)，以及經由該電磁開關(33)解開至少一個該安全帶(34)，以利該車輛(3)內之人員順利逃生；此外，該不斷電系統(22)係於該車輛(3)落水而電力中斷後，以提供該汽車落水逃生系統(2)所需之電力。
再者，可分別於該車輛(3)之車頭前側，及車尾後側，及前左車門內，及前右車門內，及後左車門內，及後右車門內各安裝至少一個該超音波構件(1)；當車頭前側之該超音波構件(1)偵測到異常(該落水訊號)時，換言之該主機板(21)接收到該訊號發射單元(124)發射之該落水訊號後，該主機板(21)通知啟動前後之左右兩側車門之車窗及天窗之馬達，使車窗下降及天窗打開；當車尾後側之該超音波構件(1)偵測異常時，該主機板(21)通知啟動開啟前後之左右兩側車門之車窗及天窗之馬達，使車窗下降及天窗打開；當前左車門內之該超音波構件(1)或後左車門之該超音波構件(1)偵測異常時，該主機板(21)通知啟動開啟前右車門之車窗及後右車門之車窗，逃生方向為落水方向之相反側；當前右車門內之該超音波構件(1)或後右車門之該超音波構件(1)偵測異常時，該主機板(21)通知啟動開啟前左車門之車窗及後左車門之車窗。進一步，該車輛(3)之車頂天窗可安裝一個該超音波構件(1)，當車頂之該超音波構件(1)偵測異常時，該主機板(21)控制關閉天窗並開啟所有左右兩側車門之車窗馬達，使車窗下窗。
此外，請一併參閱第7圖所示，為本發明汽車落水逃生系統其二較佳實施例之系統運作示意圖，其中該汽車落水逃生系統(2)係可進一步電性連接一安裝於該車輛(3)或該車輛(3)駕駛者所持有之行動通訊裝置等其中之一種裝置內部的應用程式(4)，該汽車落水逃生系統(2)係於接收該落水訊號後，啟動該應用程式(4)之自動定位功能，其中該應用程式(4)亦可進一步透過一語音助理或自動撥號等其中之一種方式進行發送一求救簡訊或一求救電話等其中之一種功能；在本發明其一較佳實施例中，該車輛(3)內部係連網而設置該應用程式(4)，當該汽車落水逃生系統(2)係於接收該落水訊號後，則電性連接該應用程式(4)而啟動自動定位功能，以讓救援者知悉其落水處；再者，當自動定位功能啟動之同時，該應用程式(4)亦可進一步透過一語音助理進行求救簡訊之發送，同步讓救援者知悉。
再者，請參閱第7圖及第8圖，該主機板(21)之控制單元(211)亦可進一步電性連接該車輛(3)之一喇叭(36)及複數個車燈(35)，以於該主機板(21)接收該落水訊號後啟動該喇叭(36)發出聲響，以及啟動各該車燈(35)閃爍發光。在本發明其一較佳實施例中，該汽車落水逃生系統(2)之該主機板(21)係電性連接該車輛(3)之該喇叭(36)，當該汽車落水逃生系統(2)接收該落水訊號後，則驅動該喇叭(36)發出聲響，以使該救援者透過該聲響找出落水之地點。
由上述之實施說明可知，本發明汽車落水逃生系統及其超音波構件與現有技術與產品相較之下，本發明之汽車落水逃生系統及其超音波構件係運用超音波的特性，能夠辨別累積於超音波構件內部的障礙物種類及厚度，並判斷是否發出清除障礙物的警訊，藉以維持超音波構件的靈敏度，有助於落水資訊快速接收及發出，而能夠把握救援的先機以減少人員傷亡之優勢者。
綜上所述，本發明之汽車落水逃生系統及其超音波構件，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
(1):超音波構件 (11):殼體 (111):容置空間 (112):穿孔 (113):遮蔽片 (114):透水層 (115):上壁面 (116):下壁面 (12):超音波模組 (121):超音波訊號發射單元 (1221):上接收單元 (1222):下接收單元 (123):計算單元 (1231):障礙物與速度對照資料庫 (1232):障礙物與折射角對照資料庫 (124):訊號發射單元 (2):汽車落水逃生系統 (21):主機板 (211):控制單元 (22):不斷電系統 (3):車輛 (31):馬達 (32):車窗 (33):電磁開關 (34):安全帶 (35):車燈 (36):喇叭 (4):應用程式 (D1):第一距離 (D2):第二距離 (F):反射點 (G):遮蔽片高度差 (H):發射單元高度 (h):障礙物厚度 (I):投射點 (L):重力線 (O):障礙物 (R):預定接收點 (U):超音波 (U1):穿透波 (U2):反射波 (U3):初始反射波 (W):液態水 (θ):遮蔽片角度 (θ1):投射角度 (θ2):入射角 (θ2’):反射角 (θ2’’):障礙物反射夾角 (θ3):折射角 (θ4):接收單元反射夾角
第1A圖：本發明超音波構件之裝置設置方塊圖(一)。 第1B圖：本發明超音波構件於有障礙物時運作示意圖。 第1C圖：本發明超音波構件之裝置設置方塊圖(二)。 第1D圖：本發明超音波構件於無障礙物時運作示意圖。 第1E圖：本發明超音波構件於發射單元高度的運作示意圖。 第1F圖：本發明超音波構件具有複數個上接收單元的運作示意圖。 第1G圖：本發明超音波構件之上接收單元位於預定接收點的運作示意圖。 第2A圖：本發明超音波構件具有下接收單元的設置方塊圖。 第2B圖：本發明超音波構件具有下接收單元的運作示意圖。 第2C圖：本發明超音波構件具有複數個下接收單元的結構示意圖。 第2D圖：本發明超音波構件具有障礙物反射夾角及接收單元反射夾角的運作示意圖。 第3A圖：本發明超音波構件於泥土堆積於容置空間的底部的示意圖。 第3B圖：本發明超音波構件於大量水進入容置空間的示意圖。 第3C圖：本發明超音波構件於雪堆積在容置空間的底部的示意圖。 第3D圖：本發明超音波構件於雪部分融化在容置空間的底部的示意圖。 第3E圖：本發明超音波構件於已經有液態水在容置空間的底部的示意圖。 第4圖：本發明超音波構件之裝置設置方塊圖(三)。 第5圖：本發明汽車落水逃生系統其一較佳實施例之系統設置方塊圖。 第6圖：本發明汽車落水逃生系統其一較佳實施例之系統運作示意圖。 第7圖：本發明汽車落水逃生系統其二較佳實施例之系統設置示意圖。 第8圖：本發明汽車落水逃生系統其二較佳實施例之系統運作示意圖。
(1):超音波構件
(11):殼體
(111):容置空間
(112):穿孔
(113):遮蔽片
(12):超音波模組
(121):超音波訊號發射單元
(1221):上接收單元
(123):計算單元
(124):訊號發射單元
(θ):遮蔽片角度
(G):遮蔽片高度差

Claims (25)

  1. 一種超音波構件，係至少包括有：一殼體(11)，其內部係容設有一容置空間(111)，該殼體(11)之至少一側部係開設有至少一穿孔(112)；以及一超音波模組(12)，係設置於該容置空間(111)內，該超音波模組(12)係包括有一超音波訊號發射單元(121)、至少一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之上接收單元(1221)、一電性連接該上接收單元(1221)之計算單元(123)，以及一電性連接該計算單元(123)之訊號發射單元(124)；該超音波訊號發射單元(121)與該上接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的相同側，該超音波訊號發射單元(121)及該上接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的上半部；其中，該超音波訊號發射單元(121)係投射一超音波(U)；該超音波訊號發射單元(121)係設置於一投射點(I)，該超音波訊號發射單元(121)係以一投射角度(θ`1)朝向該殼體(11)的一下壁面(116)投射該超音波(U)，該投射角度(θ`1)係指該超音波(U)行進方向與重力線(L)所形成的夾角的餘角，該投射角度(θ`1)係小於90度且大於0度；該超音波(U)第一次碰撞該下壁面(116)的一反射點(F)之後產生一初始反射波(U3)，該初始反射波(U3)朝向該殼體(11)的一上壁面(115)行進並第一次碰觸該上壁面(115)的一預定接收點(R)；依序地由該超音波訊號發射單元(121)、該反射點(F)、該初始反射波(U3)及該預定接收點(R)共同形成一起始路徑；該上接收單元(1221)不位於該起始路徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之超音波構件，於該殼體(11)內部存在一障礙物(O)的狀態下，該超音波訊號發射單元(121)所投射的該超音波(U)於第一次碰撞該障礙物(O)後產生一反射波(U2)係由該上接收單元(1221)所接收；該上接收單元(1221)於接收到該反射波(U2)後係產生一接收訊號並將該接收訊號傳送給該計算單元(123)；該計算單元(123)係將該接收訊號轉換成一落水訊號或一障礙物訊號並傳送給傳遞給該訊號發射單元(124)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之超音波構件，其中該上接收單元(1221)係位於該投射點(I)的重力線(L)與該預定接收點(R)的重力線(L)之間且不在該預定接收點(R)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之超音波構件，其中該超音波訊號發射單元(121)係設置於該殼體(11)的該上壁面(115)的該投射點(I)，該投射角度(θ1)係指該超音波(U)與該上壁面(115)所形成的夾角，該上接收單元(1221)係設置於該上壁面(115)，且該上接收單元(1221)係位於該投射點(I)與該預定接收點(R)之間且不在該預定接收點(R)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之超音波構件，其中該超音波訊號發射單元(121)與該下壁面(116)相隔一發射單元高度(H)，該上接收單元(1221)與該投射點(I)的距離係小於該投射點(I)與該預定接收點(R)的距離，該投射點(I)與該預定接收點(R)的距離以下列式子表示：
    Figure 109118847-A0305-02-0026-1
     A為該投射點與該預定接收點的距離，H為該發射單元高度，tan(θ1)為該投射角度的正切值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之超音波構件，其中該超音波訊號發射單元(121)於發射該超音波(U)時，係同步傳遞投射該超音波(U)的一起始時間至該上接收單元(1221)；該上接收單元(1221)接收該反射波(U2)並標記一反射波接收時間，該上接收單元(1221)將該反射波接收時間減去該起始時間即為一反射時間差，該上接收單元(1221)並根據該反射時間差分析出一反射距離，該反射距離係為該反射波(U2)的速度乘以該反射時間差，該上接收單元(1221)並將該反射距離傳遞給該計算單元(123)，該計算單元(123)計算該障礙物(O)堆積在該容置空間(111)的底部的一障礙物厚度(h)，該障礙物厚度(h)以下列式子表示：
    Figure 109118847-A0305-02-0027-2
     其中，h為該障礙物厚度，H為該發射單元高度，B為該反射距離，sin(θ1)為該投射角度的正弦值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之超音波構件，其中該計算單元(123)內建有一障礙物厚度上限值，該計算單元(123)將該障礙物厚度(h)與該障礙物厚度上限值相比較，當該障礙物厚度(h)大於或等於該障礙物厚度上限值時，該計算單元(123)係產生一清理障礙物訊號，該計算單元(123)將該清理障礙物訊號傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該清理障礙物訊號。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之超音波構件，其中該投射點(I)的重力線(L)與該預定接收點(R)的重力線(L)之間係設置連成線狀的複數個該上接收單元(1221)，複數個該上接收單元(1221)係分別與該計算單元(123)電性連接。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之超音波構件，其中當該障礙物厚度(h)持續增加時，該超音波訊號發射單元(121)所投射的該超音波(U)於碰撞該障礙物(O)後所產生的該反射波(U2)係由複數個該上接收單元(1221)依序接收；複數 個該上接收單元(1221)依序於接收到該反射波(U2)後係依序產生該接收訊號並將該接收訊號依序傳送給該計算單元(123)；該計算單元(123)係依序將該接收訊號轉換成該落水訊號或該障礙物訊號並傳送給傳遞給該訊號發射單元(124)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之超音波構件，其中該超音波訊號發射單元(121)係以一脈波重覆週期(Pulse Repetition Period)投射脈衝聲波(Pulse Wave)型態的該超音波(U)，該脈波重覆週期係被傳遞至該上接收單元(1221)，該上接收單元(1221)係忽略計算不是該脈波重覆週期的脈衝聲波。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之超音波構件，其中該超音波訊號發射單元(121)與該下壁面(116)相隔一發射單元高度(H)，該脈波重覆週期係具有以下式子的關係：
    Figure 109118847-A0305-02-0028-3
     其中，P為該脈波重覆週期，H為該發射單元高度，U為該超音波的速度，sin(θ1)為該投射角度的正弦值。
  12. 一種超音波構件，係至少包括有：一殼體(11)，其內部係容設有一容置空間(111)，該殼體(11)之至少一側部係開設有至少一穿孔(112)；以及一超音波模組(12)，係設置於該容置空間(111)內，該超音波模組(12)係包括有一超音波訊號發射單元(121)、至少一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之上接收單元(1221)、一電性連接該上接收單元(1221)之計算單元(123)，以及一電性連接該計算單元(123)之訊號發射單元(124)；該超音波訊號發射單元(121)與該 上接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的相同側，該超音波訊號發射單元(121)及該上接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的上半部；其中，該超音波訊號發射單元(121)係投射一超音波(U)；該超音波訊號發射單元(121)係設置於一投射點(I)，該超音波訊號發射單元(121)係以一投射角度(θ1)朝向該殼體(11)的一下壁面(116)投射該超音波(U)，該投射角度(θ1)係指該超音波(U)行進方向與重力線(L)所形成的夾角的餘角，該投射角度(θ1)係小於90度且大於0度；該超音波(U)第一次碰撞該下壁面(116)的一反射點(F)之後產生一初始反射波(U3)，該初始反射波(U3)朝向該殼體(11)的一上壁面(115)行進並第一次碰觸該上壁面(115)的一預定接收點(R)；依序地由該超音波訊號發射單元(121)、該反射點(F)、該初始反射波(U3)及該預定接收點(R)共同形成一起始路徑；該上接收單元(1221)位於該起始路徑，該超音波訊號發射單元(121)係以一脈波重覆週期(Pulse Repetition Period)投射脈衝聲波(Pulse Wave)型態的該超音波(U)，該脈波重覆週期係被傳遞至該上接收單元(1221)，當該上接收單元(1221)於相鄰的二個該脈波重覆週期都沒有接收到該反射波(U2)時，該上接收單元(1221)係產生一中斷訊號並將該中斷訊號傳送給該計算單元(123)；該計算單元(123)係將該中斷訊號轉換成一落水訊號或一障礙物訊號並傳送給傳遞給該訊號發射單元(124)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之超音波構件，其中該上接收單元(1221)位於該預定接收點(R)。
  14. 如申請專利範圍第2或12項所述之超音波構件，其中該超音波模組(12)還包括有至少一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之下接收單元 (1222)，該下接收單元(1222)係與該計算單元(123)電性連接；該下接收單元(1222)與該上接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的相反側；且，該下接收單元(1222)係位於該上接收單元(1221)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)之間。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之超音波構件，其中於該殼體(11)內部存在一障礙物(O)的狀態下，該超音波(U)第一次穿透該障礙物(O)後產生一穿透波(U1)，該下接收單元(1222)係接收該穿透波(U1)並測得該穿透波(U1)的速度，該下接收單元(1222)將該穿透波(U1)的速度傳遞給該計算單元(123)。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之超音波構件，其中該穿透波(U1)的速度係由以下方式所測得：該超音波(U)與該障礙物(O)形成一入射角(θ2)，該入射角(θ2)為預設好的該投射角度(θ1)的餘角；該穿透波(U1)的行進方向與該障礙物(O)的一障礙物厚度(h)的方向所形成的夾角為一折射角(θ3)，該下接收單元(1222)計算該折射角(θ3)的正切值，以下列式子表示：
    Figure 109118847-A0305-02-0030-4
     其中，tan(θ3)為該折射角的正切值；D2為一第二距離，為該下接收單元(1222)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)所形成的距離；D1為一第一距離，為該上接收單元(1221)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)所形成的距離；h為該障礙物厚度；該下接收單元(1222)將該折射角(θ3)的正切值轉換為該折射角(θ3)的正弦值，以下列式子計算該穿透波(U1)的速度：U×sin(θ2)=U1×sin(θ3)其中，U為該超音波的速度，sin(θ2)為該入射角的正弦值，U1為該穿透波的速度，sin(θ3)為該折射角的正弦值。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之超音波構件，其中該計算單元(123)係將該下接收單元(1222)所傳遞之該穿透波(U1)的速度與內建於該計算單元(123)的一障礙物與速度對照資料庫(1231)進行比對，該障礙物與速度對照資料庫(1231)係已內建有對應於該障礙物(O)的複數個障礙物種類，以及與對應每一個該障礙物種類的一預估穿透波速度；該計算單元(123)比對該穿透波(U1)的速度與該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中數值最接近的該預估穿透波速度，並且從該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中依照這個數值最接近的該預估穿透波速度對應出其中一個該障礙物種類做為該障礙物(O)。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之超音波構件，其中當該計算單元(123)先判斷該障礙物種類不是水的固態、液態或氣態時，該計算單元(123)先不產生該落水訊號，該計算單元(123)係先產生該障礙物訊號及一障礙物種類訊號，該計算單元(123)係將該障礙物訊號及該障礙物種類訊號傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物訊號及該障礙物種類訊號。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之超音波構件，其中當該計算單元(123)先對應出該障礙物種類是水的固態或氣態時，該計算單元(123)係先產生該障礙物訊號及一障礙物種類訊號，且該計算單元(123)先不產生該落水訊號，接著當該計算單元(123)再判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的一水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的一落水水膜厚度時，該計算單元(123)產生該落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之超音波構件，其中當該計算單元(123)先對應出該障礙物種類是液態水(W)且係形成一水膜於該容置空間(111)的底部，該計算單元(123)係先產生該障礙物訊號及一障礙物種類訊號，且該計算單元(123)先不產生該落水訊號，該計算單元(123)係先紀錄一水膜厚度為一初始水膜厚度，接著當該計算單元(123)再判斷出該水膜厚度從該初始水膜厚度增加至超過內建於該計算單元(123)的一落水水膜厚度時，該計算單元(123)產生該落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。
  21. 一種超音波構件，係至少包括有：一殼體(11)，其內部係容設有一容置空間(111)，該殼體(11)之至少一側部係開設有至少一穿孔(112)；以及一超音波模組(12)，係設置於該容置空間(111)內，該超音波模組(12)係包括有一超音波訊號發射單元(121)、至少一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之下接收單元(1222)、一電性連接該下接收單元(1222)之計算單元(123)，以及一電性連接該計算單元(123)之訊號發射單元(124)；該下接收單元(1222)與該超音波訊號發射單元(121)係設置於該容置空間(111)的相反側，該下接收單元(1222)係設置於該容置空間(111)的下半部；其中，該超音波訊號發射單元(121)係投射一超音波(U)；該超音波訊號發射單元(121)係設置於一投射點(I)，該超音波訊號發射單元(121)係以一投射角度(θ1)朝向該殼體(11)的一下壁面(116)投射該超音波(U)，該投射角度(θ1)係指該超 音波(U)行進方向與重力線(L)所形成的夾角的餘角，該投射角度(θ1)係小於90度且大於0度；於該殼體(11)內部存在一障礙物(O)的狀態下，該超音波(U)第一次穿透該障礙物(O)後產生一穿透波(U1)，該超音波(U)與該障礙物(O)形成一入射角(θ2)，該入射角(θ2)為預設好的該投射角度(θ1)的餘角；該穿透波(U1)的行進方向與該障礙物(O)的一障礙物厚度(h)的方向所形成的夾角為一折射角(θ3)，該下接收單元(1222)計算該折射角(θ3)的正切值，以下列式子表示：
    Figure 109118847-A0305-02-0033-5
     其中，tan(θ3)為該折射角的正切值；D2為一第二距離，為該下接收單元(1222)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)所形成的距離；D1為一第一距離，為該上接收單元(1221)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)所形成的距離；h為該障礙物厚度；該折射角(θ3)的角度被該下接收單元(1222)依據該折射角(θ3)的正切值所計算出來並傳遞給該計算單元(123)，該計算單元(123)係將該折射角(θ3)的角度與該入射角(θ2)的角度相比較；當該折射角(θ3)的角度與該入射角(θ2)的角度有差異時，該計算單元(123)係產生一落水訊號或一障礙物訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號或該障礙物訊號。
  22. 一種超音波構件，係至少包括有：一殼體(11)，其內部係容設有一容置空間(111)，該殼體(11)之至少一側部係開設有至少一穿孔(112)；以及 一超音波模組(12)，係設置於該容置空間(111)內，該超音波模組(12)係包括有一超音波訊號發射單元(121)、至少一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之下接收單元(1222)、一電性連接該下接收單元(1222)之計算單元(123)，以及一電性連接該計算單元(123)之訊號發射單元(124)；該下接收單元(1222)與該超音波訊號發射單元(121)係設置於該容置空間(111)的相反側，該下接收單元(1222)係設置於該容置空間(111)的下半部；其中，該超音波訊號發射單元(121)係投射一超音波(U)；該超音波訊號發射單元(121)係設置於一投射點(I)，該超音波訊號發射單元(121)係以一投射角度(θ1)朝向該殼體(11)的一下壁面(116)投射該超音波(U)，該投射角度(θ1)係指該超音波(U)行進方向與重力線(L)所形成的夾角的餘角，該投射角度(θ1)係小於90度且大於0度；於該殼體(11)內部存在一障礙物(O)的狀態下，該超音波(U)第一次穿透該障礙物(O)後產生一穿透波(U1)，該超音波(U)與該障礙物(O)形成一入射角(θ2)及一反射角(θ2’)，該入射角(θ2)為預設好的該投射角度(θ1)的餘角，該反射角(θ2’)與該入射角(θ2)形成一障礙物反射夾角(θ2”)，該障礙物反射夾角(θ2”)的角度係為該入射角(θ2)的角度的2倍；該穿透波(U1)的行進方向與該障礙物(O)的一障礙物厚度(h)的方向所形成的夾角為一折射角(θ3)，該穿透波(U1)碰撞該下接收單元(1222)之後形成一接收單元反射波(U1’)，該穿透波(U1)與該接收單元反射波(U1’)形成一接收單元反射夾角(θ4)，該接收單元反射夾角(θ4)的角度係為該折射角(θ3)的角度的2倍；該下接收單元(1222)計算該折射角(θ3)的正切值，以下列式子表示：
    Figure 109118847-A0305-02-0034-6
     其中，tan(θ3)為該折射角的正切值；D2為一第二距離，為該下接收單元(1222)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)所形成的距離；D1為一第一距離，為該上接收單元(1221)的重力線(L)與該投射點(I)的重力線(L)所形成的距離；h為該障礙物厚度；該折射角(θ3)的角度被該下接收單元(1222)依據該折射角(θ3)的正切值所計算出來並傳遞給該計算單元(123)，該計算單元(123)係將該障礙物反射夾角(θ2”)的角度與該接收單元反射夾角(θ4)的角度相比較；當該障礙物反射夾角(θ2”)的角度與該接收單元反射夾角(θ4)的角度有差異時，該計算單元(123)係產生一落水訊號或一障礙物訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號或該障礙物訊號。
  23. 一種汽車落水逃生系統，係設置於一車輛(3)上，該汽車落水逃生系統(2)係至少包括有：至少一如申請專利範圍第2、12、21或22項中任一項所述之超音波構件(1)；以及一主機板(21)，係電性連接該超音波構件(1)，當該主機板(21)接收該訊號發射單元(124)發射之該落水訊號後，該主機板(21)係電性連接該車輛(3)之一馬達(31)以開啟至少一車窗(32)，以及電性連接該車輛(3)之一電磁開關(33)以解開至少一安全帶(34)。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之汽車落水逃生系統，其中該汽車落水逃生系統(2)係進一步設置有一不斷電系統(22)，該不斷電系統(22)係使該汽車落水逃生系統(2)所需之電力不中斷。
  25. 如申請專利範圍第23項所述之汽車落水逃生系統，其中該汽車落水逃生系統(2)係進一步電性連接一安裝於該車輛(3)或該車輛(3)駕駛者所持有之行動通訊裝置其中之一裝置內部的應用程式(4)，該汽車落水逃生系統(2)係於接收該落水訊號後，啟動該應用程式(4)之自動定位功能。
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