TWI764636B - 駕駛及乘客行為資訊系統 - Google Patents

駕駛及乘客行為資訊系統

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Abstract

本發明提出一種駕駛及乘客行為資訊系統，包含：感測單元，用以偵測駕駛與乘客的行為，其配置於車輛控制相關裝置上，該車輛控制相關裝置用以控制車輛並利用該感測單元偵測乘員行為訊號；駕駛行為記錄模組，用以儲存所偵測之駕駛與乘客行為的訊號。

Description

駕駛及乘客行為資訊系統
本發明涉及一種駕駛及乘客行為資訊系統，更詳而言之，為藉由具有感測單元之方向盤或坐墊、靠背，以收集駕駛與乘客的行為信號及分析駕駛與乘客行為。
交通安全長期以來一直是重要的議題，當交通事故發生時，除了造成財務損失，家庭社會人力生產力降低，交通事故也占了死亡事故中相當大的比重。其中，因交通意外而死亡者，由中華民國衛生福利部於2020年所作的統計，占國人十大死因的第六名，而在一歲至二十五歲的區間，事故傷害死亡則為第一死因。
於交通行為中，與車輛駕駛直接或間接相關的交通事故大致可分為如下幾種狀況，其一為駕駛行為不當，如：變換車道時行車軌跡不佳、超速造成車輛失控、未保持行車安全距離；其二為駕駛時的精神狀態不佳，例如：酒駕、疲勞駕駛；最後是未集中精神，產生駕駛中分心，例如：未注意前車、行人、路況等狀態。然而，上述這些狀況從旁人的角度來說，其均能透過車速、油門踩踏、轉彎軌跡、剎車距離、剎車反應來觀察，激進的駕駛在平常行車時，可能已經擁有某些不當的駕駛行為或習慣，導致其肇生意外的機率較旁人為高。此外，職業駕駛，如公車、大貨車、計程車等因長時間的行車，更常因精神不佳、過度急躁、過度自信等情況而導致交通事故。
針對上述問題，現時不斷的有研究和試驗表明，透過實時監測和智慧裝置評估駕駛者的駕駛行為和生理狀況，有助於早期發現可能的不當駕駛 行為或不良習慣，使行車電腦能即早主動介入，改變諸如油門的收放、剎車的力道、變檔的時機，乃至過彎的軌跡，亦或是被動的提醒駕駛者改變駕駛行為，以避免交通事故發生，而對於上述的不良習慣或不當駕駛行為，也可以加以記錄並統計分析。此外，若駕駛者是職業駕駛，亦可為公司遠端管理在航線中之駕駛者的一些不良駕駛行為。因此，為達到上述目的，在現有的行車分析駕駛行為狀態的相關研究文獻中，大致可從分析訊號來源來做進一步的分類，其可區分為兩大類。其一類係利用駕駛者生理訊號以及其衍生狀態的生理訊號分析法，另一類係利用車輛行駛方式做分析訊號的行車表現分析法。
其中，以上述的行車表現分析法來舉例，現有的技術，例如中國專利公開號CN102167041A即記載了一種基於加速度感測器的車輛行駛狀態的判定方法，其步驟包含了：(1)利用加速度感測器偵測車輛的縱向加速度、橫向加速度和垂直加速度；(2)計算汽車坐標系和加速度感測器坐標系的轉換矩陣，獲取加速度感測器的初始姿態，即加速度感測器與汽車的初始角度，以獲取汽車坐標系的加速度值；(3)根據連續的數個汽車坐標系的加速度值，判定車輛的行駛狀態。在該’7041案中，其利用了上述由加速度感測器經座標轉換後的數值，以判定車輛的行駛狀態，從而瞭解駕駛者的駕駛行為和狀態。
然而，以目前時點間的狀況而言，現行的人類駕駛者在未來相當的時間內仍會主導車輛的控制，上述以行車表現作為交通行為的分析方法，僅能從車輛的行進軌跡方式來間接的得到駕駛行為不當，如：超速造成車輛失控、未保持行車安全距離等資訊，而無法直接以駕駛者本身的駕駛習慣或精神狀態來評斷其駕駛行為的安全程度，從而更有效的在不好的駕駛行為發生前就提前介入或對駕駛者提出警告。更有甚者，若能在駕駛者的事故發生前，就能對其駕駛狀況進行評估後並提供給警政單位、保險業者，或相關的管理單位(如職業駕駛的管理端)的話，也能進一步的釐清交通事故發生前後的責任歸屬問題，因此當今市場上，仍然亟需要一種能評估駕駛者本身的狀況的行車系統。
有鑒於此，為解決上述問題，本發明提出了一種駕駛及乘客行為 資訊系統，包含：感測單元，量測乘員行為訊號；分析模組，耦接感測單元，針對所獲得的乘員行為訊號，分析駕駛者的駕駛行為；駕駛行為記錄模組，儲存行為訊號或/及分析結果。其中控制模組，可控制駕駛及乘客行為資訊系統的運作，其中，該控制模組可為一微控制器(Microcontroller Unit，MCU)；控制模組可以整合於車輛內建之行車電腦內或外接於行車電腦。上述之感測單元配置於車輛控制相關裝置(例如駕駛艙中的坐墊、方向盤、踏板裝置)，耦接控制模組，將駕駛者的乘員行為訊號傳輸予控制模組，以利資料處理。
根據本發明內容，感測單元，可為電容或電阻感測裝置，透過駕駛者接觸車輛控制相關裝置時所施予的物理參數，產生一感測訊號，藉由感測單元所含的比較器與一參考訊號比較後，獲得駕駛者操作車輛控制相關裝置的乘員行為訊號。在本發明一實施例中，感測單元可為一電阻或電容式感測器。其中，所述的電容式感測器主要是利用平行電容板的原理，當感測器上隔膜受壓力而變形時，其隔膜與底板電極間的間隙改變而造成電容的變化，藉由電容的變化便能夠感測壓力的大小。
根據本發明一實施例，感測單元亦可被設置於車輛的坐墊與靠背之中，以偵測乘員，包含駕駛者與乘客的乘坐狀況，例如當路面彈跳較大、或是有緊急剎車行為等狀況時，偵測其乘座狀況，以提供駕駛及乘客行為資訊系統分析行車狀況。
根據本發明內容，分析模組中包含資料處理單元，藉由乘員行為訊號的強度與時間關係建立駕駛行為的分析模型。例如，駕駛者對於方向盤的握持強度，紀錄其於日常駕駛行為時平均握持方向盤的力度大小或握持位置可將該握持強度或位置包含在分析結果之中。在一應用情境中，當握持強度在一短時間內遠大於平均時，則駕駛及乘客行為資訊系統可據此判斷此時車輛的駕駛行為可能會有較高的機率產生異常，以作為分析模組判斷的依據。
根據本發明內容，分析模組包含一分類單元，將資料處理單元建立的分析模型進一步實行分類。例如，駕駛者對於方向盤的握持強度或位置，在 一般正常的行車情境、在精神渙散的行車情境、在超車時的行車情境，使分析模組能判斷此時駕駛者的駕駛狀態。
根據本發明內容，藉由獲取駕駛行為紀錄模組或分析模組輸出的分析結果，可藉由汽車業者或保險業者之保險評估模組進行保險風險評估，以估算其保費費率。其中，該保險業務可為：車業管理、行為車險、基於顧客使用量或使用方式來制訂的保險，並且進一步提供車輛履歷。在本發明一實施例中，該保險評估模組可被安裝於一遠端的雲端平台，或近端的車輛本身。
根據本發明一實施例，駕駛及乘客行為資訊系統包含行車智慧模組，耦接控制模組，將分析模組的分析結果提供作為車輛的行車電腦中，其餘功能的應用的整合。例如主動車距控制、碰撞預防、行人偵測警示、移動物偵測警示等等。
以上所述係用以說明本發明之目的、技術手段以及其可達成之功效，相關領域內熟悉此技術之人可以經由以下實施例之示範與伴隨之圖式說明及申請專利範圍更清楚明瞭本發明。
100:駕駛及乘客行為資訊系統
101:控制模組
103:駕駛行為記錄模組
105:分析模組
105a:資料處理單元
105c:分類單元
107:車輛控制相關裝置
107a:感測單元
109:行車智慧模組
113:保險評估模組
300:雲端平台
500:方向盤
600:踏板裝置
V:供給電壓
Noise:雜訊
GND:接地
Spre:接收訊號感測訊號
Sref:參考訊號
Sdr:乘員行為訊號
Comp:比較器
如下所述之對本發明的詳細描述與實施例之示意圖，應使本發明更被充分地理解；然而，應可理解此僅限於作為理解本發明應用之參考，而非限制本發明於一特定實施例之中。
圖1說明駕駛及乘客行為資訊系統架構的其中一種實施例。
圖2說明駕駛及乘客行為資訊系統架構於雲端平台上應用的另一種實施例。
圖3進一步說明分析模組在行車智慧模組與雲端平台應用的實施例。
圖4顯示感測單元其中一種實施例之架構。
圖5顯示感測單元裝設於方向盤上的位置。
圖6顯示感測單元裝設於汽車踏板上的狀況。
本發明將以較佳之實施例及觀點加以詳細敘述。下列描述提供本發明特定的施行細節，俾使閱者徹底瞭解這些實施例之實行方式。然該領域之熟習技藝者須瞭解本發明亦可在不具備這些細節之條件下實行。此外，本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。本發明將以較佳實施例及觀點加以敘述，此類敘述係解釋本發明之結構，僅用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。以下描述中使用之術語將以最廣義的合理方式解釋，即使其與本發明某特定實施例之細節描述一起使用。
本發明之目的，在於改善現行以行車表現作為交通行為的分析方法中，僅能從駕駛行為發生後的行車軌跡間接的得到駕駛行為不當，而無法直接以駕駛者本身的精神狀態評斷其駕駛行為的安全程度。例如，即便行車軌跡正常，但此時駕駛者可能已經因為精神狀況不佳而有所分心，然而利用行車軌跡作為依據的分析方法僅能從事後的行車軌跡推斷，並無法預先發現交通事故的機率，而錯過早期預警的機會。因此，若能在駕駛者的事故發生前，就能針對其駕駛狀況，例如踏板(油門、剎車、離合器)踩踏的力道與深度、方向盤握持的強度(可能代表駕駛者情緒的鬆緊程度)或位置、坐墊部分的壓力(表示路況)，進行評估後並提供給行車電腦、警政單位、保險業者，或相關的管理單位(如職業駕駛的管理端)的話，也能進一步的釐清交通事故發生前後的責任歸屬問題。
是以，為達上揭之目的，請參閱圖1-2，本發明提出了一種駕駛及乘客行為資訊系統(100)，其包含：感測單元(107a)，配置於車輛控制相關裝置 (107)上，以蒐集駕駛者之乘員行為訊號。上述之感測單元(107a)，耦接控制模組(101)，控制模組(101)，控制駕駛及乘客行為資訊系統(100)的運作，其可以整合和於車輛內建之行車智慧模組(109)內；將駕駛者的駕駛參數或訊號傳輸予控制模組(101)，其中，該感測單元(107a)，包含電阻式或電容式感測器；若為電容式，則感測單元(107a)所偵測的乘員行為訊號Sdr作為變數；分析模組(105)，耦接控制模組(101)，針對所獲得的駕駛參數或訊號，分析駕駛者的駕駛行為，並輸出一分析結果；駕駛行為記錄模組(103)，儲存分析模組(105)的分析結果。其中，在本發明的一觀點中，感測單元(107a)，可以量測壓力(Pressure)此一物理量，並透過駕駛者施予車輛控制相關裝置(107)的壓力變化，實時監測駕駛者的生理、心理狀態與駕駛行為，例如當精神渙散時，可能會因手部施加在方向盤(500)上的握持強度降低或是位置不當，或是當駕駛者情緒失控時(如遭遇惡意逼車、行人不守交通規則，或其餘車輛插隊)，施加在方向盤(500)上的握持強度較平常偏差，以在交通意外或危險駕駛的行為出現前，提前警告或介入車輛的控制。
根據本發明一實施例，感測單元(107a)亦可被設置於車輛的坐墊與靠背之中，以偵測乘員，包含駕駛者與乘客的乘坐狀況，例如當路面彈跳較大、或是有緊急剎車行為等狀況時，偵測其乘座狀況，以提供駕駛及乘客行為資訊系統(100)分析行車狀況，以在交通意外、危險駕駛、路況不佳等情況出現時，能加以警告或介入車輛的控制。
承上述，在本發明的一觀點中，車輛控制相關裝置(107)可為但不限於方向盤(500)、踏板裝置(600)等直接或間接控制車輛相關的控制裝置。其中，感測單元(107a)中則可依照應用的情況設置至少一個以上。舉例來說，若將感測單元(107a)設置於方向盤(500)中，則可依據目前駕駛者的駕駛習慣，設置在以方向盤(500)中心為原點的四個象限上，諸如右上方(第一象限)、左上方(第二象限)、左下方(第三象限)、右下方(第四象限)等幾個方位，以確保行車時，駕駛者的手能確實的擺放在方向盤(500)中的上述方位，以確實的觸動感測單元(107a)進行握持強度的量測，上述每個象限至少配置一個感測單元(107a)。
其中，在本發明之實施例中，所述的控制模組(101)，通常包含處 理晶片、記憶體、暫存記憶體、顯示裝置、網路通訊介面、作業系統及應用程式等等，以通常已知方式相互連接，執行運算、暫存、顯示及資料傳輸，與提供駕駛及乘客行為資訊系統(100)之運作與管理協調等功能，在本發明一實施例中，可為一微控制器(Microcontroller Unit，MCU)，基於以上係屬通常已知架構，故在此不贅述。
在本發明一實施例中，駕駛及乘客行為資訊系統(100)可內建或外接於一行車智慧模組(109)，其中，所述的行車智慧模組(109)之一具體實施例可為車輛的行車電腦，抑或是提供一與車輛的行車電腦互相連接的介面，以將由感測單元(107a)中所量測的訊號Spre、參考訊號Sref、雜訊Noise、乘員行為訊號Sdr傳輸至行車智慧模組(109)以在有不良的駕駛行為發生，或是駕駛者精神渙散時，介入車輛的駕駛行為，或是將其傳輸至外部終端(如行車電腦)進一步的實施整合或應用。例如主動車距控制、碰撞預防、行人偵測警示、移動物偵測警示，以提高車輛駕駛時的整體行車安全。
請參閱圖2，在本發明的一實施例中，分析模組(105)被裝設於一近端(車輛內)或雲端平台(300)，以配合保險評估模組(113)在雲端平台(300)的應用。若分析模組(105)設置在雲端平台(300)，在此實施例中，控制模組(101)可透過前述的網路通信介面在與無線基地台耦合之後，透過通信網路、網際網路而與雲端平台(300)建立連結之後，將訊號Spre、參考訊號Sref、雜訊Noise、乘員行為訊號Sdr經過數位編碼處理、壓縮之後傳輸至分析模組(105)。若有交通事故發生，可以於雲端平台(300)所輸出的分析結果進行佐證或比對，並將其提供予保險評估模組(113)進一步的評估所需的保險業務，例如：金融借貸或交易、車業管理、行為車險、基於顧客使用量或使用方式來制訂的保險，同時將車輛或駕駛者的履歷儲存於駕駛行為紀錄模組(103)。其中，請參閱圖3，應注意者為，所述的分析模組(105)、駕駛行為記錄模組(103)均可被佈署於駕駛及乘客行為資訊系統(100)的遠端，如雲端平台(300)，亦可被佈署於近端，如由車輛所搭載。
請參閱圖3-4，分析模組(105)中包含資料處理單元(105a)，藉由乘員行為訊號Sdr的強度與時間關係建立駕駛行為的分析模式或模型。於圖4中， 其說明了在本發明一實施例中，車輛控制相關裝置(107)中，所裝設的感測單元(107a)如何將接收訊號感測訊號Spre、參考訊號Sref、雜訊Noise、乘員行為訊號Sdr傳輸予資料處理單元(105a)的系統架構圖。其中，若感測單元(107a)為電容式壓力計時，當偵測到駕駛者施予的壓力變化時，將引起感測單元(107a)變形，使在由固定大小供給電壓V供應運作的靜電容量發生變化，則感測單元(107a)會將靜電容量變化轉換為電子式的接收訊號感測訊號Spre，並經由一比較器Comp比較參考訊號Sref與雜訊Noise後，輸出一乘員行為訊號Sdr，經由控制模組(101)傳送至資料處理單元(105a)進行數據處理。其中，在本發明一實施例中，資料處理單元(105a)數據處理的方式，可經由乘員行為訊號Sdr與壓力(Pressure)兩者進行作圖，並由一統計回歸線做出乘員行為訊號Sdr與壓力(Pressure)兩者的曲線，以在日後應用時，能根據乘員行為訊號Sdr的大小求出駕駛者施予車輛控制相關裝置(107)的壓力大小。
承上述，應注意者為，接收訊號感測訊號Spre、參考訊號Sref、雜訊Noise、乘員行為訊號Sdr亦可透過控制模組(101)協調系統運作的功能，將上述的數據傳輸至應用所需的系統元件，而不限於分析模組(105)之中。舉例來說，上述的原始數據(Raw Data)可被獨立傳輸至行車智慧模組(109)，或是雲端平台(300)上的保險評估模組(113)與駕駛行為紀錄模組(103)，使上述的系統元件可選擇直接利用分析模組(105)所輸出的分析結果，抑或是將接收訊號感測訊號Spre、參考訊號Sref、雜訊Noise、乘員行為訊號Sdr等數據根據需要作出應用所需的運算。例如行車智慧模組(109)具體可為的行車電腦的主動車距控制、碰撞預防、行人偵測警示、移動物偵測警示等功能，或是保險評估模組(113)中車業管理、行為車險、金融借貸或交易等功能，均可選擇係直接利用分析模組(105)輸出的分析結果，或是將原始數據(Raw Data)作為進一步的應用。
根據本發明內容，分析模組(105)包含一分類單元(105c)，將資料處理單元(105a)建立的分析模型進一步實施分類。在本發明一觀點中，資料處理單元(105a)透過乘員行為訊號Sdr可建立駕駛者施予車輛控制相關裝置(107)的壓力情況，但當駕駛者面對不同的車況或路況，乃至精神狀況不一樣時，其壓力的情況均會有所變化，從駕駛者對於方向盤(500)的握持強度來舉例，一般正常的 行車情境、精神渙散的行車情境、超車時的行車情境、被惡意逼車的行車情境，均會使方向盤(500)所受壓力(握持強度)有所不同。因此，在本發明一實施例中，分類單元(105c)可預先針對應用的情況做出分類，例如，將駕駛者的精神狀況分為：渙散、即將渙散、一般、微激動、激動等區間，並藉由資料處理單元(105a)建立的分析模型中，其乘員行為訊號Sdr的強弱來分辨駕駛者的精神狀況，當乘員行為訊號Sdr處於有高機率發生交通事故時，經由行車智慧模組(109)或雲端平台(300)加以警告、介入，並同時將其駕駛行為儲存至駕駛行為紀錄模組(103)之中，以利後續之應用。
請參閱圖5-6，其說明了感測單元(107a)如何於車輛控制相關裝置(107)上應用的情況。請參閱圖5，在本發明一實施例中，車輛控制相關裝置(107)可為一車輛的方向盤(500)，其中，為使感測單元(107a)能確實的感應到駕駛者所施予方向盤(500)的壓力(握持強度)或位置，其感測單元(107a)可被裝設於方向盤(500)上的右上方(第一象限)、左上方(第二象限)、左下方(第三象限)、右下方(第四象限)等各處，該感測單元(107a)的實施數量，可依照應用的實際需要而改變，諸如設為n個，n則為大於1的自然數，如此一來，不論行車時，駕駛者將手擺放於方向盤(500)的任意處，均能保證駕駛及乘客行為資訊系統(100)能確實的感應到握持強度，而提高系統的穩定性與可靠度。
此外，請參閱圖6，在本發明另一實施例中，車輛控制相關裝置(107)亦可為一車輛的踏板裝置(600)，例如油門、剎車、離合器等踏板。經深入統計研究，以及一般人的駕駛經驗，車輛操駕的情況通常與踏板裝置(600)呈現正相關，例如在激烈操駕時駕駛者將頻繁的操控油門踏板、剎車踏板，若在一般操駕時則相對和緩，因此感測單元(107a)被設置於踏板裝置(600)時，可跟據乘員行為訊號Sdr的變動狀況，偵測駕駛者的踩踏強度，並經分析模組(105)判斷其駕駛行為，並在有高機率發生交通事故時，經由行車智慧模組(109)或雲端平台(300)加以警告、介入，並同時將其駕駛行為儲存至駕駛行為紀錄模組(103)之中。
以上敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護 範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
100:駕駛及乘客行為資訊系統
101:控制模組
103:駕駛行為記錄模組
105:分析模組
107:車輛控制相關裝置
107a:感測單元
109:行車智慧模組

Claims (10)

  1. 一種駕駛及乘客行為資訊系統，包含：一控制模組，控制系統的運作；多個感測單元，配置於一車輛控制相關裝置，將一乘員行為訊號傳輸予該控制模組；其中該車輛控制相關裝置包含一方向盤，該多個感測單元感應駕駛者所施予方向盤之壓力或位置；一行車智慧模組，耦接該多個感測單元，以蒐集資訊；一駕駛行為記錄模組，耦接該控制模組，儲存該蒐集資訊；一分析模組，根據該蒐集資訊，以建立駕駛行為模式或模型；以及一保險評估模組，耦接該控制模組，藉由該蒐集資訊以做為保險的評估，其中該保險評估模組可被安裝於近端或遠端。
  2. 如請求項1所述之駕駛及乘客行為資訊系統，其中該多個感測單元為電容式或電阻式感測器。
  3. 如請求項2所述之駕駛及乘客行為資訊系統，其中該多個感測單元配置於以該方向盤中心為原點的四個象限上。
  4. 如請求項1所述之駕駛及乘客行為資訊系統，其中該車輛控制相關裝置更包含一車輛的踏板裝置，使該多個感測單元感應駕駛者所施予踏板裝置之壓力強度，並經該分析模組判斷其駕駛行為，並在有高機率發生交通事故時，經由該行車智慧模組或雲端平台加以警告或介入。
  5. 如請求項4所述之駕駛及乘客行為資訊系統，其中該分析模組包含一分類單元，將該駕駛行為模式或模型分類。
  6. 如請求項1所述之駕駛及乘客行為資訊系統，其中該分析模組包含一分類單元，將該駕駛行為模式或模型分類。
  7. 如請求項1所述之駕駛及乘客行為資訊系統，其中該感測單元配置於以該方向盤中心為原點的四個象限上。
  8. 如請求項7所述之駕駛及乘客行為資訊系統，其中每一該象限至少包含一該感測單元。
  9. 如請求項1所述之駕駛及乘客行為資訊系統，其中該車輛控制相關裝置更包含一車輛的踏板裝置，使該感測單元感應駕駛者所施予踏板裝置之壓力強度。
  10. 如請求項1所述之駕駛及乘客行為資訊系統，其中該感測單元被設置於車輛的坐墊與靠背之中偵測乘員的乘坐狀況。
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