TWI776700B

TWI776700B - 基於資訊融合的路口警示系統與方法

Info

Publication number: TWI776700B
Application number: TW110137000A
Authority: TW
Inventors: 吳育呈; 林祐賢; 梁智能
Original assignee: 財團法人車輛研究測試中心
Priority date: 2021-10-05
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2022-09-01
Also published as: TW202316386A

Abstract

一種基於資訊融合的路口警示系統與方法，該系統包含一路口感測裝置、一路口運算裝置、一使用者裝置與一雲端伺服器，該雲端伺服器從該路口運算裝置接收並儲存該路口感測裝置所輸出的一現場感測資訊，並判斷是否從該使用者裝置接收一使用者定位座標；若是，該雲端伺服器讀取該現場感測資訊和至少一背景資訊，並根據該現場感測資訊、該至少一背景資訊和複數權重值計算出一融合風險評估值；該雲端伺服器於判斷出該融合風險評估值大於一閾值時，輸出一警示指令給該使用者裝置，該使用者裝置根據該警示指令發出一警示訊息。

Description

基於資訊融合的路口警示系統與方法

本發明涉及一種路口警示系統與方法，特別是指基於資訊融合的路口警示系統與方法。

為了提升交通安全及降低肇事機率，現有道路路口處通常設有反射鏡、閃黃燈、閃紅燈和標線…等，其中，用路人可從反射鏡的鏡面景象中得知前方彎道是否有來車，閃黃燈用以提醒用路人應減速通過路口，閃紅燈用以提醒用路人通過路口前應停車再開，標線用以加強用路人的注意力。是以，透過反射鏡、閃黃燈、閃紅燈和標線的設置，以期讓用路人經過路口時能多留意路況。

然而，反射鏡、閃黃燈、閃紅燈和標線都是靜態地設置在路口，需讓用路人看到才能發揮它們的作用，若在陰雨天等視線不良或被招牌、路樹遮蔽的情況下，它們的提醒效果將大打折扣，無法有效達到保護用路人的作用。

有鑒於此，本發明的主要目的是提供一種基於資訊融合的路口警示系統與方法，以期克服先前技術所述傳統反射鏡、閃黃燈、閃紅燈和標線無法有效保護用路人的缺點。

本發明基於資訊融合的路口警示系統包含：一路口感測裝置，供設置在一路口；一路口運算裝置，供設置在該路口，其訊號連接該路口感測裝置並輸出一現場感測資訊；一使用者裝置，提供一使用者定位座標，並儲存對應於該路口的一路口警示區域的座標資訊；以及一雲端伺服器，訊號連接該路口運算裝置與該使用者裝置，並儲存對應於該路口的至少一背景資訊；當該使用者裝置判斷出該使用者定位座標進入該路口警示區域，傳送該使用者定位座標至該雲端伺服器；當該雲端伺服器接收該使用者定位座標，讀取該現場感測資訊以及該至少一背景資訊，並根據該現場感測資訊、該至少一背景資訊和複數權重值計算出一融合風險評估值；該雲端伺服器於判斷出該融合風險評估值大於一閾值時輸出一警示指令給該使用者裝置，該使用者裝置根據該警示指令發出一警示訊息。

本發明基於資訊融合的路口警示方法於一雲端伺服器執行，包含：從一路口運算裝置接收並儲存一現場感測資訊；判斷是否從一使用者裝置接收一使用者定位座標；若是，讀取該現場感測資訊和至少一背景資訊，並根據該現場感測資訊、該至少一背景資訊和複數權重值計算出一融合風險評估值；以及判斷該融合風險評估值是否大於一閾值；若是，輸出一警示指令給該使用者裝置，由該使用者裝置根據該警示指令發出一警示訊息。

本發明基於資訊融合的路口警示系統與方法是根據使用者所在路口的位置收集該現場感測資訊和該至少一背景資訊，並將收集到的資訊配合所述權重值進行融合演算而產生該融合風險評估值，該融合風險評估值用以評估使用者通過該路口時發生事故的風險。當風險高時，該使用者裝置能發出警示以提醒使用者小心通過該路口。和習知反射鏡、閃黃燈、閃紅燈和標線相比，本發明的使用者裝置顧名思義係伴隨在使用者身旁，使該使用者裝置發出的該警示訊息能輕易地被使用者察覺，進而有效提高使用者通過該路口的警覺性，克服先前技術所述習知反射鏡、閃黃燈、閃紅燈和標線的提醒效果有限的缺點。

首先說明，現實道路狀態是包含多個路口，本發明實施例僅以應用在其中一個路口為例進行說明，應用在多個路口的使用狀態可依此類推。請參考圖1與圖2，本發明基於資訊融合的路口警示系統的實施例包含一路口感測裝置10、一路口運算裝置20、一使用者裝置30與一雲端伺服器40。

該路口感測裝置10供設置在一路口50以供輸出一現場感測資訊M，舉例來說，圖2所示的該路口50是以十字路口為例，該路口感測裝置10可安裝在設於該路口50的立桿或支撐架，該路口感測裝置10可為一攝影機11、一無線電雷達12或一光學雷達(LiDAR)13，但不以此為限。舉例而言，當該路口感測裝置10是該攝影機11，該攝影機11係朝向該路口50攝影，其取像範圍包含該路口50的區域，該現場感測資訊M則為該攝影機11的拍攝畫面，因此該攝影機11輸出的該拍攝畫面包含位在該路口50的物體(例如：行人、自行車、車輛、動物…等)；當該路口感測裝置10是該無線電雷達12或該光學雷達13，該無線電雷達12或該光學雷達13是朝向該路口50進行掃描，該現場感測資訊M則為該無線電雷達12或該光學雷達13的掃描資訊，因此該無線電雷達12或該光學雷達13所輸出的該掃描資訊包含被位在該路口50的物體反射的無線電信號或光學信號。

該路口運算裝置20亦可稱作路側單元(Road Side Unit, RSU)，其供設置在該路口50的一側，也就是說，該路口運算裝置20和該路口感測裝置10係設置在相同的該路口50，亦可與該路口感測裝置10設置在相同的立桿或支撐架。該路口運算裝置20基本上可包含積體電路處理器、衛星定位(GPS)晶片、通訊介面和天線，故該路口運算裝置20具有資料處理、衛星定位和資料傳輸的功能。該路口運算裝置20訊號連接該路口感測裝置10以接收該現場感測資訊M，並可輸出該現場感測資訊M，而該路口運算裝置20傳送該現場感測資訊M的一資料封包中可附帶有該路口運算裝置20的識別碼和定位座標，其中，該路口運算裝置20和該路口感測裝置10可透過實體線路構成訊號連接，但不以此為限，兩者亦可透過無線連接(例如透過WiFi、Bluetooth…等)。

該使用者裝置30為隨著使用者移動的電子裝置，舉例來說，該使用者裝置30可為智慧型手機或平板電腦，一般而言，智慧型手機或平板電腦具有網路連線和衛星定位功能，其中，智慧型手機亦能透過輔助支架安裝在機車、摩托車的龍頭處，使智慧型手機的顯示畫面或音效能有效讓使用者看到或聽到，此外，該使用者裝置30亦可為安裝在車上的車用電子裝置，例如具網路連線和衛星定位功能的車用多媒體主機。因為該使用者裝置30具有衛星定位功能，故能提供一使用者定位座標(即：GPS座標)P，且該使用者裝置30儲存一路口警示區域的座標資訊，該路口警示區域的座標資訊的位置係對應於該路口50，舉例來說，請配合參考圖3，該路口警示區域70的座標資訊可設定在經度座標x1至x2和緯度座標y1至y2所包圍的區域，但該路口警示區域70不以方型區域為限，可配合路口的型態、路口交通狀況或視需求而設定。

該雲端伺服器40可設置在機房，該雲端伺服器40訊號連接該路口運算裝置20與該使用者裝置30，其中，該路口運算裝置20可透過行動通訊技術(例如第四代(4G)行動通訊技術、第五代(5G)行動通訊技術或更進階行動通訊技術)連線至該雲端伺服器40，或透過固網電信網路的實體網路纜線連線至該雲端伺服器40；該使用者裝置30可透過行動通訊技術連線至該雲端伺服器40。藉此，該雲端伺服器40、該路口運算裝置20與該使用者裝置30即構成訊號連接，該雲端伺服器40可從該路口運算裝置20接收並儲存該現場感測資訊M，並根據該現場感測資訊M之該資料封包中的該識別碼和該定位座標得知該現場感測資訊M的來源。

如前所述，基於現實道路狀態是包含多個路口50，每個路口50設有該路口感測裝置10和該路口運算裝置20，對應的，該雲端伺服器40可儲存對應於複數路口50之複數路口警示區域70的座標資訊和複數路口運算裝置20的識別碼和定位座標，且各該路口運算裝置20的定位座標與各該路口警示區域70的座標資訊可具有一對一的對應關係，本發明實施例僅以應用在其中一個路口50為例進行說明，是以，該雲端伺服器40能根據該路口警示區域70的座標資訊判斷出該路口警示區域70所對應的該現場感測資訊M。

當該使用者裝置30連線至該雲端伺服器40，該使用者裝置30可從該雲端伺服器40下載並儲存該複數路口警示區域70的座標資訊。其中，該雲端伺服器40的管理人員可透過例如Google Map或Apple Map等地圖資訊程式或網站取得現實道路的路口座標，以在該雲端伺服器40中進行該複數路口警示區域70的座標資訊的輸入、更新和維護，確保該使用者裝置30下載的該複數路口警示區域70的座標資訊是最新、最符合實際道路路口的位置。

請參考圖1，該雲端伺服器40還儲存有對應於各該路口警示區域70的座標資訊的至少一背景資訊BG以及至少一評估參數，各該背景資訊以及各該評估參數是一對一的對應關係，舉例來說，該至少一背景資訊可為一天氣資訊、一時段性路況資訊、一即時路況資訊、一路口肇事率及一歷史車流量當中的至少一者，該至少一背景資訊BG的資料格式可為代碼，或為代碼與時段的組合，一筆代碼對應於一筆評估參數，該至少一評估參數是可調整預設值，其為大於或等於0且小於或等於1的實數，當該評估參數越高，代表該路口50的安全性越低，反之，當該評估參數越低，代表該路口50的安全性越高。

於一實施例中，該雲端伺服器40的管理人員可透過多元的資訊平台60(例如氣象網站和交通資訊網站)取得相關資料，以在該雲端伺服器40輸入、更新和維護該至少一背景資訊BG和該至少一評估參數，或者，該雲端伺服器40可從該資訊平台60自動下載及更新該至少一背景資訊BG。是以，該雲端伺服器40可判斷該至少一背景資訊BG(即：代碼)所對應的評估參數，舉例如下各表，當該雲端伺服器40讀取到的該背景資訊BG是代碼「A2」，可判斷出0.5的評估參數，其他評估參數的判斷可依此類推。

代碼	天氣資訊	評估參數
A1	晴天	0.1
A2	陰天	0.5

代碼	時段	時段性路況資訊	評估參數
B1	2021年06月20日12:00~14:30	交通管制	0.3
B2	2021年06月20至25日12:00~14:30	道路施工	0.8

代碼	即時路況資訊	評估參數
C1	順暢	0.1
C2	車禍	0.4

代碼	路口肇事率	評估參數
D1	低	0.2
D2	高	0.6

代碼	歷史車流量	評估參數
E1	低	0.2
E2	高	0.6

請配合參考圖4所示本發明基於資訊融合的路口警示方法的流程圖，該警示方法於該雲端伺服器40實施，對於該雲端伺服器40來說，該雲端伺服器40可持續接收並儲存該路口運算裝置20所傳來的該現場感測資訊M，並判斷是否從該使用者裝置30接收該使用者定位座標P。其中，因為該使用者裝置30隨著使用者移動，故該使用者定位座標P也是動態改變，該使用者裝置30判斷該使用者定位座標P是否進入該路口警示區域70，當該使用者裝置30判斷出該使用者定位座標P進入該路口警示區域70，該使用者裝置30才傳送該使用者定位座標P至該雲端伺服器40。

當該雲端伺服器40接收到該使用者定位座標P，此時，該雲端伺服器40可讀取一系統時間，該系統時間亦即為該雲端伺服器40本身的當下作業系統(Operating System, OS)時間，此外，該雲端伺服器40還讀取對應於該路口警示區域70的該現場感測資訊M和該至少一背景資訊，並判斷其評估參數，其中，該雲端伺服器40讀取的該至少一背景資訊的時間是與該系統時間相對應，舉例來說，請參考上表的「時段性路況資訊」，當該雲端伺服器40判斷出該系統時間落在代碼「B1」所對應的時段內，該雲端伺服器40根據代碼「B1」判斷其評估參數為0.3。

也就是說，當該雲端伺服器40接收到該使用者定位座標P，代表使用者已進入該路口警示區域70，此時該雲端伺服器40得到的資料包含(1) 該系統時間；(2) 對應於該路口警示區域70的該至少一背景資訊與其評估參數；以及(3) 對應於該路口警示區域70的該現場感測資訊M。其中，該雲端伺服器40可判斷該現場感測資訊M所對應的評估參數，舉例來說，該雲端伺服器40可根據該攝影機11的拍攝畫面、該無線電雷達12的掃描資訊或該光學雷達13的掃描資訊辨識出一障礙物量化值，並根據該障礙物量化值判斷該評估參數，如下表所示。

障礙物量化值	評估參數
小於或等於一門檻值	0.2
大於該門檻值	0.8

上表中，該門檻值為可調整預設值。需說明的是，當一使用者要通過該路口50時，位於該路口50的行人、自行車、車輛、動物…等對於該使用者而言為障礙物，是以，當該現場感測資訊M為該攝影機11的拍攝畫面，該雲端伺服器40可透過影像辨識手段在該拍攝畫面中辨識出行人、自行車、車輛、動物…等至少一物件，並判斷該至少一物件在該拍攝畫面中所占的總比例作為該障礙物量化值；或者，當該現場感測資訊M為該無線電雷達12或該光學雷達13的掃描資訊，該雲端伺服器40亦可從該掃描資訊中辨識出行人、自行車、車輛、動物…等至少一物體，並判斷該至少一物體的總面積或總體積作為該障礙物量化值。需說明的是，從該拍攝畫面中辨識出該至少一物件並判斷其總比例，及從該掃描資訊中辨識出該至少一物體並判斷其總面積或總體積，是所屬技術領域中的通常知識。

請參考圖5，該雲端伺服器40根據該現場感測資訊M、該至少一背景資訊BG和複數權重值W計算出一融合風險評估值d，其中，該複數權重值為可調整預設值，其為大於或等於0且小於或等於1的實數，該現場感測資訊M和該至少一背景資訊BG中，對於安全性影響較大者的權重值越大，反之越小，例如該天氣資訊對應的該權重值可為0.3，該歷史車流量對應的該權重值可為0.2，代表該天氣資訊對於行車風險的影響比該歷史車流量更大。是以，該複數權重值分別對應於該現場感測資訊M和該至少一背景資訊BG，整體來看，該融合風險評估值d反映的是使用者通過該路口50時發生交通事故的風險，當該融合風險評估值d越高，發生交通事故的風險越大，反之越小。

該雲端伺服器40判斷出分別對應於該現場感測資訊M與該至少一背景資訊BG的複數評估參數後，根據該複數評估參數和該複數權重值W計算該融合風險評估值，本發明的實施例中，該融合風險評估值可表示如下：

上式中，

為該融合風險評估值，

為對應於該現場感測資訊M與該至少一背景資訊BG的各該評估參數，

為對應於該現場感測資訊M與該至少一背景資訊BG的各該權重值，

為該複數評估參數的數量。以下提供一範例供作參考，該雲端伺服器40所設定某一路口50的該融合風險評估值表示如下：

上式中，

為對應於該現場感測資訊M的該評估參數，

為對應於該天氣資訊的該評估參數，

為對應於該路口肇事率的該評估參數；

為對應於該現場感測資訊M的該權重值，

為對應於該天氣資訊的該權重值，

為對應於該路口肇事率的該權重值。

該雲端伺服器40儲存有對應於該路口警示區域70的一閾值T，該閾值T為大於或等於0且小於或等於1的實數，如前所述，現實道路狀態是包含多個路口，每個路口的交通狀態彼此不同，故該閾值T可依該路口50的狀態而適應性調整，舉例來說，因為都市之路口時常處於交通繁忙的交通狀態，都市路口的閾值T可設定為小於郊區路口的閾值T。

該雲端伺服器40於計算出該融合風險評估值d後，判斷該融合風險評估值d是否大於該閾值T，即判斷d＞T是否成立。當該雲端伺服器40判斷出d＞T，代表使用者通過該路口50發生事故的風險高，該雲端伺服器40輸出一警示指令S1給該使用者裝置30，該使用者裝置30接收到該警示指令S1後，係根據該警示指令S1發出一警示訊息，請參考圖6，該警示訊息可為警示音31及/或警示畫面32。相對的，當該雲端伺服器40判斷出d不大於T，即d≦T，代表使用者通過該路口50發生事故的風險低，該雲端伺服器40輸出一提示指令S2給該使用者裝置30，該使用者裝置30接收到該提示指令S2後，請參考圖7，係根據該提示指令S2發出一提示訊息，該提示訊息可為提示音33及/或提示畫面34。其中，該警示訊息的訊息傳達方式比該提示訊息更為強烈，舉例來說，該警示音31的音量比該提示音33更大聲，或該警示畫面32的圖文字或色彩比該提示畫面34更醒目，例如該警示畫面32的圖文字尺寸比該提示畫面34更大，或色彩更鮮艷或明亮。

綜上所述，本發明將收集到的該現場感測資訊M與該至少一背景資訊BG配合所述權重值W進行融合演算而產生該融合風險評估值d，該融合風險評估值d用以評估使用者通過該路口50時發生事故的風險。當風險高時，該使用者裝置30能發出警示以提醒使用者小心通過該路口50。另一方面，隨著公共建設的發展，現有道路路口已配置有路側單元(RSU)裝置、路口監視攝影機和其他感測器，本發明的該路口運算裝置20可採用已配置有的該RSU裝置，本發明的該路口感測裝置10可採用已配置有的該路口監視攝影機和其他感測器，本發明的該使用者裝置30亦可採用使用者的智慧型手機、平板電腦或車用多媒體主機。由此可見，本發明的實施可採用既有設備，並結合該雲端伺服器40和軟體技術的整合應用，突破設備的限制，讓汽車、機車與行人皆能受惠於本發明，進而保障用路人安全，促進整體交通安全及效率。

10:路口感測裝置 11:攝影機 12:無線電雷達 13:光學雷達 20:路口運算裝置 30:使用者裝置 31:警示音 32:警示畫面 33:提示音 34:提示畫面 40:雲端伺服器 50:路口 60:資訊平台 70:路口警示區域 M:現場感測資訊 P:使用者定位座標 BG:背景資訊 W:權重值 d:融合風險評估值 x1,x2:經度座標 y1,y2:緯度座標 S1:警示指令 S2:提示指令

圖1：本發明基於資訊融合的路口警示系統的方塊示意圖。圖2：本發明基於資訊融合的路口警示系統的系統示意圖。圖3：本發明中，設定路口警示區域的座標資訊的示意圖。圖4：本發明基於資訊融合的路口警示方法的流程示意圖。圖5：本發明中，根據現場感測資訊、背景資訊和權重值進行融合演算以產生一融合風險評估值的示意圖。圖6：本發明中，使用者裝置發出警示訊息的示意圖。圖7：本發明中，使用者裝置發出提示訊息的示意圖。

10:路口感測裝置

20:路口運算裝置

30:使用者裝置

40:雲端伺服器

60:資訊平台

M:現場感測資訊

BG:背景資訊

W:權重值

P:使用者定位座標

S1:警示指令

S2:提示指令

Claims

一種基於資訊融合的路口警示系統，包含：一路口感測裝置，供設置在一路口；一路口運算裝置，供設置在該路口，其訊號連接該路口感測裝置並輸出一現場感測資訊；一使用者裝置，提供一使用者定位座標，並儲存對應於該路口的一路口警示區域的座標資訊；以及一雲端伺服器，訊號連接該路口運算裝置與該使用者裝置，並儲存對應於該路口的至少一背景資訊；當該使用者裝置判斷出該使用者定位座標進入該路口警示區域，傳送該使用者定位座標至該雲端伺服器；當該雲端伺服器接收該使用者定位座標，讀取該現場感測資訊以及該至少一背景資訊，並根據該現場感測資訊、該至少一背景資訊和複數權重值計算出一融合風險評估值；該雲端伺服器於判斷出該融合風險評估值大於一閾值時輸出一警示指令給該使用者裝置，該使用者裝置根據該警示指令發出一警示訊息。
如請求項1所述之基於資訊融合的路口警示系統，其中，該雲端伺服器判斷分別對應於該現場感測資訊與該至少一背景資訊的複數評估參數；該融合風險評估值表示如下：
上式中，
為該融合風險評估值，
為對應於該現場感測資訊與該至少一背景資訊的各該評估參數，
為對應於該現場感測資訊與該至少一背景資訊的各該權重值，
為該複數評估參數的數量。
如請求項2所述之基於資訊融合的路口警示系統，其中，該至少一背景資訊為一天氣資訊、一時段性路況資訊、一即時路況資訊、一路口肇事率及一歷史車流量當中的至少一者。
如請求項3所述之基於資訊融合的路口警示系統，其中，該天氣資訊、該時段性路況資訊、該即時路況資訊、該路口肇事率及該歷史車流量分別為代碼，或為代碼與時段的組合；該雲端伺服器根據所述代碼或所述代碼與時段的組合判斷出所述評估參數。
如請求項3或4所述之基於資訊融合的路口警示系統，其中，該路口感測裝置為一攝影機、一無線電雷達或一光學雷達，該現場感測資訊為該攝影機的拍攝畫面、該無線電雷達的掃描資訊或該光學雷達的掃描資訊；該雲端伺服器根據該攝影機的拍攝畫面、該無線電雷達的掃描資訊或該光學雷達的掃描資訊以辨識出一障礙物量化值，並根據該障礙物量化值判斷該評估參數。
如請求項1所述之基於資訊融合的路口警示系統，其中，該路口運算裝置傳送至該雲端伺服器的資料封包中附帶有該路口運算裝置的識別碼和定位座標。
一種基於資訊融合的路口警示方法，於一雲端伺服器執行，包含：從一路口運算裝置接收並儲存一現場感測資訊；判斷是否從一使用者裝置接收一使用者定位座標；若是，讀取該現場感測資訊和至少一背景資訊，並根據該現場感測資訊、該至少一背景資訊和複數權重值計算出一融合風險評估值；以及判斷該融合風險評估值是否大於一閾值；若是，輸出一警示指令給該使用者裝置，由該使用者裝置根據該警示指令發出一警示訊息。
如請求項7所述之基於資訊融合的路口警示方法，其中，該雲端伺服器判斷分別對應於該現場感測資訊與該至少一背景資訊的複數評估參數；該融合風險評估值表示如下：
上式中，
為該融合風險評估值，
為對應於該現場感測資訊與該至少一背景資訊的各該評估參數，
為對應於該現場感測資訊與該至少一背景資訊的各該權重值，
為該複數評估參數的數量。
如請求項8所述之基於資訊融合的路口警示方法，其中，該至少一背景資訊為一天氣資訊、一時段性路況資訊、一即時路況資訊、一路口肇事率及一歷史車流量當中的至少一者的代碼，或為代碼與時段的組合；該雲端伺服器根據所述代碼或所述代碼與時段的組合判斷出所述評估參數。
如請求項8或9所述之基於資訊融合的路口警示方法，其中，該雲端伺服器根據該現場感測資訊辨識出一障礙物量化值，並根據該障礙物量化值判斷該評估參數。