CN102693643A - 汽车动态监察器及汽车动态监察方法 - Google Patents

汽车动态监察器及汽车动态监察方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种汽车动态监察器及汽车动态监察方法，该汽车动态监察器包括：一个追踪汽车实时位置及速度的汽车追踪装置，一个将汽车实时位置及速度与一套参考数据进行比较的处理器，该套参考数据与汽车实时位置及参考速度相关，及一个被布置成就实时位置输出实时速度及参考速度比较结果的输出装置。本发明可以根据不同的道路情况，为司机提供最新的安全车速，如有任何危险驾驶行为或情况，可以产生视像或音效警告。以预设的汽车动态模型及相关的算法，处理从全球定位***卫星及安装于汽车内的感应器收集到的数据。数据收集是由安装于汽车内的处理器处理，而非由外部仪器或处理中心处理，因此司机可以立即得到最新的信息，不会因数据传输受到延误。

Description

汽车动态监察器及汽车动态监察方法
技术领域
本发明关于一种汽车动态监察器，尤其是一种能够向使用者回馈实时驾驶行为信息方法的汽车动态监察器及汽车动态监察方法。
背景技术
道路上的汽车数目越来越多，道路交通意外的数目也随之增加。传统管制措施，例如限制车速或以拍照方式的监察，仅属纠正性质，而且只适用于某些地点或某些时段。因此，最好有一种能监察司机行为的仪器，在发生意外前提供预防措施。
发明内容
本发明旨在提供一种减轻上述缺陷的至少一部分或全部的改进的汽车动态监察器。
本发明的技术解决方案是：
本发明就提供一种汽车动态监察器，包括：一个追踪汽车实时位置及速度的汽车追踪装置，一个将汽车实时位置及速度与一套参考数据进行比较的处理器，该套参考数据与汽车实时位置及参考速度相关，及一个被布置成就实时位置输出实时速度及参考速度比较结果的输出装置。
汽车动态监察器可用于控制或监察司机行为。它可以根据不同的道路情况，为司机提供最新的安全车速。如有任何危险驾驶行为或情况，它可以产生视像或音效警告。
汽车动态监察器会以预设的汽车动态模型及相关的算法，处理从全球定位***卫星及安装于汽车内的感应器收集到的数据。数据收集是由安装于汽车内的处理器处理，而非由外部仪器或处理中心处理，因此司机可以立即得到最新的信息，不会因数据传输受到延误。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述汽车追踪装置可包括一个远程定位追踪装置，以追踪汽车的实时位置。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述远程定位追踪装置可以是一个全球定位***接收器。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述远程定位追踪装置亦可被布置成提供汽车的实时速度。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述汽车追踪装置可进一步包括一个安装于车内的速度感应器，在所述远程定位追踪装置可设有提供实时速度时，提供汽车的实时速度。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述汽车追踪装置可进一步包括一个安装于车内的速度感应器，而在所述远程定位追踪装置提供的实时速度与安装于车内的所述速度感应器提供的速度有抵触时，所述处理器可以发出警号。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述汽车追踪装置可包括一个安装于车内的速度感应器，以提供汽车的实时速度。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述输出装置可包括一个显示屏幕。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述显示屏幕可被布置成根据汽车的实时位置输出广告。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述显示屏幕可被布置成显示与汽车的实时位置或附近有关的图像信息。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述显示屏幕可被布置成显示汽车的路线信息，路线信息包括以图像显示的路线，及前往目的地的时间及距离。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，所述输出装置可在汽车实时速度超过参考速度时输出警号。
优选地，上述的汽车动态监察器，其中，在汽车实时速度超过参考速度时，输出装置可将汽车实时速度限制为参考速度。
优选地，上述一种汽车动态监察方法，可包括以下步骤：追踪汽车的实时位置及速度，将汽车的实时位置及速度与一套参考数据进行比较，该套参考数据可与汽车的实时位置及参考速度相关，及可输出实时位置的实时速度及参考速度的比较结果。
优选地，上述的方法，其中，汽车的位置及速度信息可由一个远程感应装置提供。
优选地，上述的方法，其中，速度信息可以是由一个安装于汽车内的速度感应装置提供。
优选地，上述所述的方法，其中，该方法可以进一步包括在实时速度超过参考速度时发出警号。
优选地，上述的方法，其中，该方法可以进一步包括在实时速度超过参考速度时，限制汽车速度。
附图说明
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
图1显示本发明的一种具体实施例；
图2是根据本发明的一种具体实施方式的硬件结构示意图；
图3是说明本发明的一种具体实施方式的主要结构的示意图；
图4至图7是说明本发明的功能的示意图；
图8A至图8E显示不同情况下的司机界面；
图9A至图9C显示不同情况下的乘客界面；
图10A及图10B显示仿真汽车转向的示意图，及以单车模型计算取得的翻侧加速度与速度之间的关系；
图11显示以阿克曼转向模型(Ackermann model)取得的计算轨迹与实测轨迹之间的关系。
标号说明：
10汽车动态监察器
110全球定位***接收器
120感应器模块
122温度感应
124速度感应器
126加速度感应器模块
130数据总线
140储存模块
150通用封包无线服务(GPRS)模块
160核心中央处理器
170显示界面
172司机界面
174乘客界面
180音效模块
具体实施方式
图1及图2显示的汽车动态监察器10包括一个全球定位***(GPS)接收器110及一个感应器模块120(以作汽车追踪装置的例子)、数据总线130、储存模块140、通用封包无线服务(GPRS)模块150、核心中央处理器160(以作处理器的例子)、显示界面170及音效模块180(以作输出装置的例子)。
全球定位***接收器是作为远程定位追踪装置的例子。它借追踪汽车的位置及时间取得汽车实时速度及位置的数据。感应器模块包括温度感应器122、速度感应器124及加速度感应器模块126。其中，温度感应器用于测量汽车内部及外部的温度。速度感应器则在全球定位***接收器没有接收到数据时，提供汽车的实时速度数据。
加速度感应器模块包括三个加速计，或一个三轴加速计。加速计用于测量x轴、y轴及z轴的三个正交坐标轴的线性方向的加速度数据。在本实施例中，x、y、z轴分别为汽车的纵轴、横轴及垂直的方向。加速计安装在连接汽车两个后轮的轴线上。更具体地，加速计的轴的被布置方式，是其中一个加速计的轴与汽车纵轴平行，而另一个加速计的轴与该纵轴相交成直角。因此，两个加速计的轴不是与汽车底盘的纵轴平行，就是与汽车底盘的纵轴成直角。
感应器模块120产生的数据，经由数据总线传送到处理器。如图3所示，全球定位***接收器及感应器模块收集的数据，以及预设速度限制，均储存在储存模块中。地图数据亦储存在储存模块中。处理器处理储存模块中的数据，以监察汽车的动态。
汽车动态监察器使用内置的一个无线数据通讯前端装置，例如对外数据通讯用的通用封包无线服务(GPRS)模块，以报告及监察意外。例如，经处理器处理的数据，通过无线数据通讯前端发送到外部支持中心。总括而言，通用封包无线服务(GPRS)模块支持无线上网、短信(SMS)、多媒体信息(MMS)及/或语音通讯。
显示界面包括一个司机界面及一个乘客界面，被布置成分别向司机及乘客显示信息。图8A至图8E显示一个司机界面172的例子，图9A至图9C显示一个乘客界面174的例子。
同时，由于汽车在转弯时速度太快，车辆会翻侧。因此，本发明的监察器亦提供了一个选择，让司机可以预先知道转弯时的安全速度范围，以减少发生意外的机会。为达到这一目的，本发明的装置使用了一个汽车动态模型，即横向汽车动力学中适用的单车模型，作为计算汽车转弯安全速度范围的典型模型。
本发明使用作为预计汽车动态，尤其是汽车的横向动态的数学模型。在单车模型中，以一个中央前轮整体代表汽车的左、右前轮，及以一个中央后轮整体代表两个后轮。图10A及图10B分别显示一辆汽车转直角弯位时的示意图及以单车模型取得的典型计算结果。图10B显示一辆翻侧加速度为0.52g的汽车，以模拟15km/h、30km/h及50km/h三组驾驶速度的动态反应。如图所示，若速度为15km/h，汽车不会翻侧。但若驾驶速度为50km/h，便会发生翻侧。从图10B可见，转直角弯位的安全速度范围是低于30km/h的速度。在一实施例中，一组预先计算的速度限制可储存于储存模块，并与相应道路的路面图配合，供本发明的监察器使用。
除计算转弯安全速度范围外，汽车动态监察器亦可用于重建或重构汽车的移动轨迹。例如，重构驾驶轨迹对于自动记录及意外报告很有用。此外，在全球定位***数据或驾驶方向受干扰或损失、路线重复、数据遗失或其它问题而导致位置错误时，轨迹重构十分有用。在另一实施例中，本发明的监察器使用另一个汽车动态模型使轨迹重构。例如，阿克曼转向模型。阿克曼转向模型是利用简化的二维汽车动态模型以重构轨迹。此模型需要输入加速度数据及初始速度。图11显示以阿克曼转向模型重构的轨迹(实线)，及全球定位卫星实测的轨迹(虚线)。重构轨迹与实测轨迹一致，只有少许偏差。从图11可见，重构轨迹的偏差会随时间累增。因此，最好重构短时间(例如10秒)内有效的轨迹，以减低偏差。
如图3所示，汽车动态监察器有六个主要功能如下：
1.显示速度限制及实时速度
2.司机及乘客信息服务
3.危险驾驶行为或情况警告
4.记录汽车行驶数据
5.自动报告意外
6.车队管理
1.显示速度限制及实时速度
使用时，汽车动态监察器被布置成可显示图4所示的实时或实时速度，及相应的计算速度限制。实时速度由全球定位***接收器收集。相应的速度限制视道路情况而定，可以由外部资料来源(例如政府部门)提供。汽车在道路行驶时，预设的速度限制会传送及显示于显示界面。当汽车转弯时，从单车模型得到的预设速度限制会显示于显示界面。
2.司机及乘客信息服务
汽车动态监察器被布置成可提供信息给乘客。如图5所示，全球定位***接收器收集的实时位置与地图数据结合，向乘客显示动态地图，显示汽车的移动。用于交通工具(例如巴士)时，会根据不同巴士路线，显示驾驶路线附近的地理说明及地点信息。
3.危险驾驶行为或情况警告
汽车动态监察器亦被布置成提供如图6所示的危险驾行为或情况警告。若实时速度接近或超过政府部门或单车模型提供的速度限制，扩音器会发出音效警号，屏幕会发出闪光，以通知司机及乘客。
4.记录汽车行驶数据
汽车动态监察器亦被布置成记录汽车的行驶数据。行驶记录数据储存在储存模块。若仪器未能从全球定位***接收器取得实时数据，则会使用储存模块内的记录数据。
5.自动报告意外
汽车动态监察器被布置成自动报告意外。如图7所示，加速度感应模块测量到的加速度数据及全球定位***接收器收到的速度数据，用于根据阿克曼转向模型及相关算法的重构轨迹。若从感应器收集到的加速度数据不在预设范围内，或重构轨迹与实测轨迹之间偏差很大，则会假设发生了意外。汽车动态监察器会自动透过GPRS模块向外部支持中心发出警报。
6.车队管理
汽车动态监察器被布置成提供车队管理，例如速度管理、司机管理及安全管理。外部支持中心会利用全球定位***接收器收集的数据，以确定汽车是否在正确路径上，或司机是否作出了危险行为。
图8A至8E图显示一个司机界面的例子。正常驾驶时，司机界面被布置成如图8B所示的实时速度及相应的道路速度限制。若实时速度接近或超过速度限制，会产生音效警报及图8C所示的屏幕闪光，以警惕司机。如图8D所示，若道路情况改变，司机界面将显示下一段道路的速度限制及面前的距离。汽车转弯时，司机界面被布置成如图8E所示的面前距离及安全转弯速度。
图9A至图9C显示一个巴士乘客界面的例子。除了司机界面显示的数据，乘客界面亦被布置成如图9A至图9C所示的巴士路线信息、地理说明及地点信息。巴士路线信息包括巴士站名称及各个巴士站之间的距离。乘客界面会显示一幅动态地图，以显示巴士的移动。地图亦会显示附近建筑物名称及转乘选择。此外，乘客界面亦会显示广告，例如附近的商场、餐厅或戏院。由于每条巴士路线各不相同，因此汽车动态监察器被布置有特别的数据生成软件，以产生所需的数据及数据。此外，亦采用动态多线路视像自动转换方法，向乘客提供视频影像。
虽然本发明的具体实施方式透过参考上述例子解释，但具体实施方式是说明本发明的无限制例子，不应解释为限制发明的范围。例如，虽然上文以单车模型及阿克曼转向模型解释具体实施方式，但可以用其它数学模型代替单车模型及阿克曼转向模型，并不影响一般原则。再例如，虽然本实施例应用了三个或三轴加速计，共本的实施只需二轴式或二个加速器便可达到。另外，虽然上文以巴士解释具体实施方式，但可以用其它公共交通工具代替巴士，并不影响一般原则。

Claims (10)

1.一种汽车动态监察器，其特征在于，所述的汽车动态监察器包括：
一个追踪汽车实时位置及速度的汽车追踪装置；
一个将汽车实时位置及速度与一套参考数据进行比较的处理器，所述套参考数据与汽车实时位置及参考速度相关；及
一个被布置成就实时位置输出实时速度及参考速度比较结果的输出装置。
2.根据权利要求1所述的汽车动态监察器，其特征在于，所述汽车追踪装置包括一个远程定位追踪装置，以追踪汽车的实时位置。
3.根据权利要求1至2任一权利要求所述的汽车动态监察器，其特征在于，所述远程定位追踪装置亦布置成适于提供汽车的实时速度。
4.根据权利要求3所述的汽车动态监察器，其特征在于，所述汽车追踪装置进一步包括一个安装于车内的速度感应器，所述速度感应器在所述远程定位追踪装置没有提供实时速度时，提供汽车的实时速度。
5.根据权利要求3所述的汽车动态监察器，其特征在于，所述汽车追踪装置进一步包括一个安装于车内的速度感应器；其中，当在所述远程定位追踪装置提供的实时速度与安装于车内的所述速度感应器提供的速度有抵触时，所述处理器会发出知会及警号。
6.根据权利要求1所述的汽车动态监察器，其特征在于，所述输出装置包括一个显示屏幕，所述显示屏幕被布置成显示与汽车的实时位置或附近有关的图像信息。
7.根据权利要求1所述的汽车动态监察器，其特征在于，所述输出装置在汽车实时速度超过参考速度时输出警号。
8.一种汽车动态监察方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
追踪汽车的实时位置及速度；
将汽车的实时位置及速度与一套参考数据进行比较，所述套参考数据与汽车的实时位置及参考速度相关；及
输出实时位置的实时速度及参考速度的比较结果。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，速度信息是由一个安装于汽车内的速度感应装置提供。
10.根据权利要求8至9任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在实时速度超过参考速度时发出警号。
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