TWI471240B - Vehicle driving condition monitoring system and method - Google Patents

Description

車輛駕駛狀態監控系統及方法

本發明是有關於一種監控系統，特別是指一種車輛駕駛狀態監控系統及方法。

現有的一種車輛駕駛狀態系統，是透過一影像單元拍攝駕駛人的表徵影像，並利用一電連接該影像單元的控制單元根據影像來判斷駕駛人是否正在打瞌睡，如判斷駕駛者的眼睛閉合狀態或是頭部異常移動狀態等，然而，此系統容易因駕駛人的身體動作而產生誤判。

因此，現有另一種車輛駕駛狀態系統是透過一車身訊號模組量測車輛運動物理量，如車輛的橫向偏移量或是轉向角度等，並利用一電連接該車身訊號模組的控制單元根據該等運動物理量計算出一對應駕駛模式的轉移函數，最後將該駕駛模式的轉移函數與預設的駕駛比較函數進行比對，而得出目前的駕駛狀態是否可能是由打瞌睡的駕駛人所產生，然而，此系統亦會因駕駛人的突然改變操作行為而產生誤判。

因此，本發明之目的，即在提供一種藉由影像與行車訊號的雙重確認以確保行車安全的車輛駕駛狀態監控系統及方法。

於是，本發明車輛駕駛狀態監控系統，應用於一車輛，該車輛包括一車身及一方向盤模組，該監控系統包含一 影像單元、一加速度感測單元、一轉角感測單元、一維持力矩感測單元、一警示單元，及一處理單元。

該影像單元包括一朝駕駛者拍攝以產生一駕駛者影像訊號的駕駛影像模組，該加速度感測單元量測並產生相對應該車身的側向加速度的一側向加速度訊號，該轉角感測單元量測並產生相對應該車身的轉向角度的一轉向角度訊號，該維持力矩感測單元設置於該方向盤模組，且量測並產生相對應施加於該方向盤模組的維持力矩的一維持力矩訊號，所指維持力矩是指維持該車輛行駛時不受路面摩擦力影響而偏擺的力矩，該警示單元設置於該車身內，該處理單元分別電連接該影像單元、該加速度感測單元、該轉角感測單元、該維持力矩感測單元及該警示單元，且分別計算出一影像危險程度數值及一行車危險程度數值，並根據該影像危險程度數值及該行車危險程度數值計算出一最終危險程度數值，且於該最終危險數值大於一預設危險程度數值時驅使該警示單元產生警示，該影像危險程度數值是根據該駕駛者影像訊號計算得出，該行車危險程度數值是根據該側向加速度訊號、該轉向角度訊號及該維持力矩訊號計算得出。

於是，本發明車輛駕駛狀態監控方法，應用於所述的車輛駕駛狀態監控系統，該監控方法是由該處理單元根據該駕駛影像模組產生的駕駛者影像訊號計算該影像危險程度數值，並於該影像危險程度數值大於一預設數值時，將目前的側向加速度、轉向角度及維持力矩分別儲存至一電 連接該處理單元的資料庫單元中，且運算後分別以一側向加速度門檻參數、一轉向角速度門檻參數及一維持力矩門檻參數表示，接著該處理單元接收來自該維持力矩感測單元的該維持力矩訊號後，與該維持力矩門檻參數進行運算，以得出一維持力矩參數集合，且該處理單元接收來自該轉角感測單元的該轉向角度訊號後，與該轉向角速度門檻參數進行運算，以得出一轉向角速度參數集合，接著該處理單元接收來自該加速度感測單元的該側向加速度訊號後，與該側向加速度門檻參數進行運算，以得出一側向加速度參數集合，接著該處理單元根據該維持力矩參數集合、該轉向角速度參數集合及該側向加速度參數集合，計算該行車危險程度數值，接著該處理單元接收來自該駕駛影像模組的該駕駛者影像訊號後，計算該影像危險程度數值，最後該處理單元根據該行車危險程度數值及該影像危險程度數值計算出該最終危險程度數值，且於該最終危險數值大於該預設危險程度數值時驅使該警示單元產生警示。

本發明之功效在於：藉由該駕駛者影像訊號、該側向加速度訊號、該轉向角度訊號及該維持力矩訊號的同步確認，以監控並確保行車安全。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1與圖2，本發明車輛駕駛狀態監控系統之該較 佳實施例是應用於一車輛9，且可透過一車輛駕駛狀態監控方法運作，該車輛9包括一車身91及一方向盤模組92，該監控系統包含一影像單元2、一加速度感測單元31、一轉角感測單元32、一維持力矩感測單元33、一警示單元4、一處理單元5，及一資料庫單元6。

該影像單元2包括一朝駕駛者拍攝以產生一駕駛者影像訊號的駕駛影像模組21、一設置於該車輛9以拍攝並產生一車道影像訊號的車道影像模組22，及一設置於該車輛9以拍攝並產生一車頭影像訊號的車頭影像模組23。

該加速度感測單元31設置於該車輛9，且量測並產生相對應該車身91的側向加速度的一側向加速度訊號。於本實施例中，該加速度感測單元31是一種加速度感測器，且所量測的側向加速度範圍是介於0~0.4公尺/每平方秒(m/sec² )間，並以電壓輸出形式表現。

該轉角感測單元32設置於該車輛9，量測並產生相對應該車身91的轉向角度的一轉向角度訊號。於本實施例中，該轉角感測單元32為一種角度感測器，且設置於該方向盤模組92以量測該方向盤模組92的旋轉角度，該方向盤模組92的旋轉角度即可相對應該車身91的轉向角度，且所量測的旋轉角度範圍介於0~600度(degree)間，並以電壓輸出形式表現。

該維持力矩感測單元33設置於該方向盤模組92，且量測並產生相對應施加於該方向盤模組92的維持力矩的一維持力矩訊號。於本實施例中，所指維持力矩是指維持該車 輛9行駛時不受路面摩擦力影響而偏擺的力矩。於本實施例中，該維持力矩感測單元33是一種扭力感測器，且所量測的扭力是以電壓輸出形式表現，且電壓範圍介於0~4伏特(V)間。

該警示單元4設置於該車身91內。於本實施例中，該警示單元4為蜂鳴器。

該處理單元5分別電連接該影像單元2、該加速度感測單元31、該轉角感測單元32、該維持力矩感測單元33及該警示單元4，並可根據該駕駛者影像訊號、該車道影像訊號及該車頭影像訊號計算出一影像危險程度數值，以及根據該側向加速度訊號、該轉向角度訊號及該維持力矩訊號計算得出一行車危險程度數值，且可根據該影像危險程度數值及該行車危險程度數值計算出一最終危險程度數值，並於該最終危險數值大於一預設危險程度數值時驅使該警示單元4產生警示。

該資料庫單元6電連接該處理單元5。

配合參閱圖3，該車輛駕駛狀態監控方法應用於所述的車輛駕駛狀態監控系統，該監控方法包含下列步驟71~77。

於步驟71中，該處理單元5根據該駕駛影像模組21產生的駕駛者影像訊號、該車道影像模組22的車道影像訊號及該車頭影像模組23的車頭影像訊號計算該影像危險程度數值，並於該影像危險程度數值大於一預設數值時，將目前的側向加速度、轉向角度及維持力矩分別儲存至該資料庫單元6中，且運算後分別以一側向加速度門檻參數、 一轉向角速度門檻參數及一維持力矩門檻參數表示。於本實施例中，該轉向角速度門檻參數所代表的轉向角速度是由該轉向角度配合取樣時間而計算得出，該側向加速度門檻參數、該轉向角速度門檻參數及該維持力矩門檻參數分別為配合後續模糊邏輯計算而使用的模糊函數，但是該側向加速度門檻參數、該轉向角速度門檻參數及該維持力矩門檻參數也可以分別是配合非模糊計算而使用的單一數值。

於步驟72中，該處理單元5接收來自該維持力矩感測單元33的該維持力矩訊號後，與該維持力矩門檻參數進行運算，以得出一維持力矩參數集合。於本實施例中，該維持力矩參數集合為一種以該維持力矩門檻參數為基準而經過模糊邏輯運算後的參數集合，由於模糊邏輯運算為現有的計算方式，故於本說明書中不再對計算方式進行說明。

於步驟73中，該處理單元5接收來自該轉角感測單元32的該轉向角度訊號後，根據該轉向角度訊號、該轉向角速度門檻參數及一相對應方向燈狀態的方向燈狀態參數進行運算，以得出一轉向角速度參數集合。於本實施例中，該轉向角速度參數集合為一種以該轉向角速度門檻參數為基準，且搭配該方向燈狀態參數後，而經過模糊邏輯運算後的參數集合，由於模糊邏輯運算為現有的計算方式，故於本說明書中不再對計算方式進行說明。

於步驟74中，該處理單元5接收來自該加速度感測單元31的該側向加速度訊號後，根據該側向加速度訊號、該 側向加速度門檻參數及該方向燈狀態參數進行運算，以得出一側向加速度參數集合。於本實施例中，該側向加速度參數集合為一種以該側向加速度門檻參數為基準，且搭配該方向燈狀態參數後，而經過模糊邏輯運算後的參數集合，由於模糊邏輯運算為現有的計算方式，故於本說明書中不再對計算方式進行說明。

於步驟75中，該處理單元5根據該維持力矩參數集合、該轉向角速度參數集合及該側向加速度參數集合，計算該行車危險程度數值。於本實施例中，該行車危險程度數值所對應的危險程度比例為0~100%。

於步驟76中，該處理單元5接收來自該駕駛影像模組21的該駕駛者影像訊號、來自該車道影像模組22的該車道影像訊號及來自該車頭影像模組23的該車頭影像訊號後，根據該駕駛者影像訊號、該車道影像訊號及該車頭影像訊號分別計算出相對應的一駕駛者危險參數、一車道危險參數及一車頭影像危險參數，並根據該駕駛者危險參數、該車道危險參數及該車頭影像危險參數計算出該影像危險程度數值。於本實施例中，該駕駛者危險參數、該車道危險參數及該車頭影像危險參數分別所對應的危險程度比例為0~100%，該影像危險程度數值相等於該駕駛者危險參數、該車道危險參數及該車頭影像危險參數中的其中數值最大的一者，要說明的是，該駕駛者危險參數是相當於現有的一種駕駛人狀況監測系統(DSM)的結果，該車道危險參數是相當於現有的一種車道偏離警示系統(LDW)的結果 ，該車頭影像危險參數是相當於現有的一種前方防撞警示系統(FCW)的結果，由於該駕駛人狀況監測系統、車道偏離警示系統及該前方防撞警示系統皆為現有技術，因此不再對該等系統進行說明。

於步驟77中，該處理單元5根據該行車危險程度數值與一第一比例參數的乘積及該影像危險程度數值與一第二比例參數的乘積，加總後計算出該最終危險程度數值，且於該最終危險數值大於該預設危險程度數值時驅使該警示單元產生警示。於本實施例中，該第一比例參數及該第二比例參數是可依該行車危險程度數值與該影像危險程度數值分別所欲分配的比例而進行調整，兩者的加總數值為1。

當駕駛人因打瞌睡而放鬆方向盤時，此時維持力矩會隨之下降，而使該車輛9行駛時受到路面摩擦力影響而產生偏擺，進而使該車輛9的轉向角速度及側向加速度發生異常，由於此時方向燈並不會產生運作，該處理單元5即可綜合前述行車訊號以及該影像單元的影像訊號而計算出該最終危險數值大於該預設危險程度數值，進而驅使該警示單元4產生警示以提醒駕駛人。

綜上所述，該處理單元5能根據即時產生的該駕駛者影像訊號、該車道影像訊號及該車頭影像訊號分別計算出相對應的該駕駛者危險參數、該車道危險參數及該車頭影像危險參數，進而計算出該影像危險程度數值，並同時能夠根據即時產生的該側向加速度訊號、該轉向角度訊號及該維持力矩訊號及預先儲存的該側向加速度門檻參數、該 轉向角速度門檻參數及該維持力矩門檻參數計算得出該行車危險程度數值，進而以該影像危險程度數值及該行車危險程度數值計算出該最終危險程度數值，而能夠於該最終危險數值大於該預設危險程度數值時，也就是駕駛人可能打瞌睡而鬆開方向盤使車道偏斜的狀況發生時，透過該處理單元5驅使該警示單元產生警示，藉由影像與行車訊號的雙重確認，使駕駛人行車狀況得以受到監控，而能夠確保行車安全，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧影像單元

21‧‧‧駕駛影像模組

22‧‧‧車道影像模組

23‧‧‧車頭影像模組

31‧‧‧加速度感測單元

32‧‧‧轉角感測單元

33‧‧‧維持力矩感測單元

4‧‧‧警示單元

5‧‧‧處理單元

6‧‧‧資料庫單元

71~77‧‧‧車輛駕駛狀態監控方法的步驟

9‧‧‧車輛

91‧‧‧車身

92‧‧‧方向盤模組

圖1是本發明車輛駕駛狀態監控系統的一較佳實施例的方塊圖；圖2是該較佳實施例應用於一車輛的示意圖；及圖3是該較佳實施例應用於一車輛駕駛狀態監控方法的流程圖。

2‧‧‧影像單元

21‧‧‧駕駛影像模組

22‧‧‧車道影像模組

23‧‧‧車頭影像模組

31‧‧‧加速度感測單元

32‧‧‧轉角感測單元

33‧‧‧維持力矩感測單元

4‧‧‧警示單元

5‧‧‧處理單元

6‧‧‧資料庫單元

Claims (7)

1. 一種車輛駕駛狀態監控方法，應用於一車輛駕駛狀態監控系統，該車輛駕駛狀態監控系統應用於一車輛，該車輛包括一車身及一方向盤模組，該監控系統包含一影像單元、一加速度感測單元、一轉角感測單元、一維持力矩感測單元、一警示單元及一處理單元，該影像單元包括一朝駕駛者拍攝以產生一駕駛者影像訊號的駕駛影像模組，該加速度感測單元量測並產生相對應該車身的側向加速度的一側向加速度訊號，該轉角感測單元量測並產生相對應該車身的轉向角度的一轉向角度訊號，該維持力矩感測單元設置於該方向盤模組，且量測並產生相對應施加於該方向盤模組的維持力矩的一維持力矩訊號，所指維持力矩是指維持該車輛行駛時不受路面摩擦力影響而偏擺的力矩，該警示單元設置於該車身內，該處理單元分別電連接該影像單元、該加速度感測單元、該轉角感測單元、該維持力矩感測單元及該警示單元，且分別計算出一影像危險程度數值及一行車危險程度數值，並根據該影像危險程度數值及該行車危險程度數值計算出一最終危險程度數值，且於該最終危險數值大於一預設危險程度數值時驅使該警示單元產生警示，該影像危險程度數值是根據該駕駛者影像訊號計算得出，該行車危險程度數值是根據該側向加速度訊號、該轉向角度訊號及該維持力矩訊號計算得出，該監控方法包含下列步驟： (A)該處理單元根據該駕駛影像模組產生的駕駛者影像訊號計算該影像危險程度數值，並於該影像危險程度數值大於一預設數值時，將目前的側向加速度、轉向角度及維持力矩分別儲存至一電連接該處理單元的資料庫單元中，且運算後分別以一側向加速度門檻參數、一轉向角速度門檻參數及一維持力矩門檻參數表示；(B)該處理單元接收來自該維持力矩感測單元的該維持力矩訊號後，與該維持力矩門檻參數進行運算，以得出一維持力矩參數集合；(C)該處理單元接收來自該轉角感測單元的該轉向角度訊號後，與該轉向角速度門檻參數進行運算，以得出一轉向角速度參數集合；(D)該處理單元接收來自該加速度感測單元的該側向加速度訊號後，與該側向加速度門檻參數進行運算，以得出一側向加速度參數集合；(E)該處理單元根據該維持力矩參數集合、該轉向角速度參數集合及該側向加速度參數集合，計算該行車危險程度數值；(F)該處理單元接收來自該駕駛影像模組的該駕駛者影像訊號後，計算該影像危險程度數值；(G)該處理單元根據該行車危險程度數值及該影像危險程度數值計算出該最終危險程度數值，且於該最終危險數值大於該預設危險程度數值時驅使該警示單元產生警示。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之車輛駕駛狀態監控方法，其中，於步驟(C)中，該處理單元接收來自該轉角感測單元的該轉向角度訊號後，根據該轉向角度訊號、該轉向角速度門檻參數及一相對應方向燈狀態的方向燈狀態參數進行運算，以得出該轉向角速度參數集合。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之車輛駕駛狀態監控方法，其中，於步驟(D)中，該處理單元接收來自該加速度感測單元的該側向加速度訊號後，根據該側向加速度訊號、該側向加速度門檻參數及一相對應方向燈狀態的方向燈狀態參數進行運算，以得出該側向加速度參數集合。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之車輛駕駛狀態監控方法，其中，於步驟(G)中，該處理單元根據該行車危險程度數值與一第一比例參數的乘積及該影像危險程度數值與一第二比例參數的乘積，加總後計算出該最終危險程度數值，且於該最終危險數值大於該預設危險程度數值時驅使該警示單元產生警示。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之車輛駕駛狀態監控方法，其中，該處理單元接收來自該駕駛影像模組的該駕駛者影像訊號、來自該車道影像模組的該車道影像訊號及來自一車頭影像模組的一車頭影像訊號後，計算該影像危險程度數值。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之車輛駕駛狀態監控方法，其中，於該步驟(F)中，該處理單元根據該駕駛者影 像訊號、該車道影像訊號及該車頭影像訊號分別計算出相對應的一駕駛者危險參數、一車道危險參數及一車頭影像危險參數，並根據該駕駛者危險參數、該車道危險參數及該車頭影像危險參數計算出該影像危險程度數值。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之車輛駕駛狀態監控方法，其中，於該步驟(F)中，該影像危險程度數值相等於該駕駛者危險參數、該車道危險參數及該車頭影像危險參數中的其中數值最大的一者。