CN101271161B - 安装于交通运输工具的行车警示系统 - Google Patents

Abstract

一种安装于一交通运输工具的行车警示系统，其包含有一第一绕射光栅，一第一光源，用来投射光线至该第一绕射光栅，以于一物体上形成一第一绕射图案，一影像撷取模块，用来撷取该第一绕射图案，以及一控制模块，电连接于该影像撷取模块，用来依据该影像撷取模块撷取该第一绕射图案的结果判断该交通运输工具与该物体的相对位置。

Description

安装于交通运输工具的行车警示系统

技术领域

本发明涉及一种安装于一交通运输工具的行车警示系统，特别是涉及一种可判断该交通运输工具与一物体的相对位置以及距离并记录相关行车状况的行车警示系统。

背景技术

当人们以汽车作为主要交通运输工具时，对行车安全性与舒适性有了更高标准要求，使得车内搭载电子设备及电子系统更为普及。过去，在车内或车外设置反射镜面(后照镜、后视镜)的最初构想，主要目标便是降低车子对外界发生撞击可能性，求得增加汽车使用寿命，但事实上只凭三面后照镜所提供驾驶视野及讯息，恐怕也难以满足驾驶者对于驾驶安全需求。举例来说，对于许多驾驶者或是新手驾驶而言，倒车入库或路边停车是一件非常痛苦的事情。不过，倒车雷达设备正好可以协助驾驶者解决这个难题，运用雷达发射、反射、接收等原理，对驾驶者提供警示作用；因此，可以看到许多车用电子厂商纷纷进入车用倒车雷达市场。一般来说，车用倒车雷达是汽车停车安全辅助用设备，能以声音或者更为直接显示告知驾驶者周围障碍物情况，解除了驾驶者在停车或启动车辆时，前后左右视野不足所引起的困扰，并帮助驾驶者避免视野死角或视线模糊等驾驶行为缺陷，提高驾驶安全性。

目前市面上的倒车雷达一般都是利用超音波回馈的作用原理，是藉由传感器接收所发射超音波运算回馈时间，藉以得出车辆与障碍物距离，但碍于音波于空气中的衰减，故仅局限于短距离的碰撞防制为主，但于长距离防撞的应用，如车与车间距的计算，并无太大的效用。于现有技术方面，美国专利US4552456披露了利用许多光电组件以短波的发射与接受的时间差来达到车辆测距的功能，然而此为一成本昂贵的设计，且并不具有扫描其它车辆是否进入其警戒范围的功能；美国专利US5283622披露了利用反射光强度的强弱变化来判断车辆的距离，然而此一检测方式受环境条件影响极大(如雾气等)，故并不适合用于汽车防撞，且其亦不具有扫描其它车辆是否进入其警戒范围的功能；此外，美国专利US5594413披露了一车辆测距的方法，但其亦不具有扫描其它车辆是否进入其警戒范围的功能。故如何设计出一具有长距离测距功能与可扫描其它车辆是否进入其警戒范围功能的行车警示系统，便为现今增进行车安全性所需努力的课题。

发明内容

本发明提供一种可判断一交通运输工具与一物体的相对位置以及距离的行车警示系统，以解决上述的问题。

本发明披露了一种安装于一交通运输工具的行车警示系统，其包含有一第一绕射光栅，一第一光源，用来投射光线至该第一绕射光栅，以于一物体上形成一第一绕射图案，一影像撷取模块，用来撷取该第一绕射图案，以及一控制模块，电连接于该影像撷取模块，用来依据该影像撷取模块撷取该第一绕射图案的结果判断该交通运输工具与该物体的相对位置。

本披露了一种安装于一交通运输工具的行车警示系统，其包含有一第一光源，用来投射光线至一物体，以于一物体上形成一第一图案，一第二光源，用来投射光线至该物体，以于该物体上形成一第二图案，一影像撷取模块，用来撷取该第一图案与该第二图案，以及一控制模块，电连接于该影像撷取模块，用来依据该影像撷取模块撷取该第一图案与该第二图案的结果计算出该交通运输工具与该物体的距离。

附图说明

图1为本发明行车警示系统的功能方块示意图。

图2为第一绕射光栅接收光线且产生绕射图案的光学示意图。

图3为第一绕射图案的示意图。

图4为第一绕射图案的亮度分布示意图。

图5为第二绕射图案的示意图。

图6为本发明交通运输工具与物体于不同相对位置的示意图。

图7为本发明第一中央亮带与第二中央亮带成像于感测组件的光学路径示意图。

图8为本发明第一中央亮带与第二中央亮带成像于感测组件的示意图。

附图符号说明

10    行车警示系统            11   交通运输工具

12    第一绕射光栅            14   第一光源

16    第一光学模块            18   物体

20    第一绕射图案            201  第一中央亮带

202   第一旁侧亮带            203  第二旁侧亮带

22    第二绕射光栅            24   第二光源

26    第二光学模块            28   第二绕射图案

281   第二中央亮带            282  第三旁侧亮带

283   第四旁侧亮带            30   影像撷取模块

32    感测组件                34   摄像单元

36    控制模块                38   警示接口

40    存储模块                42   第一感测影像

44    第二感测影像

A1    第一警示范围             A2   第二警示范围

距离S1、S2、H1、H2

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明一行车警示系统10的功能方块示意图，行车警示系统10可安装于一交通运输工具11内，例如车辆等，行车警示系统10包含有一第一绕射光栅12，一第一光源14，其可为一激光光源，用来投射光线至第一绕射光栅12，一第一光学模块16，用来将第一光源14所投射的光线转换为准平行的光束，以使该准平行的光束投射至第一绕射光栅12，以于一物体18上形成一第一绕射图案20，物体18可为一车辆，一第二绕射光栅22，一第二光源24，用来投射光线至第二绕射光栅22，一第二光学模块26，用来将第二光源24所投射的光线转换为准平行的光束，以使该准平行的光束投射至第二绕射光栅22，以于物体18上形成一第二绕射图案28，以及一影像撷取模块30，用来撷取第一绕射图案20以及第二绕射图案28，影像撷取模块30包含有一感测组件32，其可为一感光耦合组件(charge coupleddevice，CCD)或一互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxidesemiconductor，CMOS)等，用来将光讯号转换成电气讯号，以及一摄像单元34，用来分别接收第一绕射图案20以及第二绕射图案28所传来的光线，以于感测组件32上分别成像。

行车警示系统10还包含有一控制模块36，电连接于影像撷取模块30，用来依据影像撷取模块30撷取第一绕射图案20以及第二绕射图案28的结果判断交通运输工具11与物体18的相对位置，一警示接口38，电连接于控制模块36，控制模块36可控制警示接口38呈现一警示讯息，藉以警示物体18进入交通运输工具11的警示范围，警示接口38可以影像画面或发出声响的形式来呈现该警示讯息，以及一存储模块40，电连接于控制模块36，用来储存交通运输工具11与物体18的相对位置的信息。

请参阅图2、图3与图4，图2为第一绕射光栅12接收光线且产生绕射图案的光学示意图，图3为第一绕射图案20的示意图，图4为第一绕射图案20的亮度分布示意图，第一光源14所投射出的光线会经由第一光学模块16转换为准平行的光束，之后光束会被投射至第一绕射光栅12，通过第一绕射光栅12所产生的绕射效应会成像出绕射条纹，靠近中央的亮带亮度最大，越往两侧则亮度递减，第一绕射图案20包含有一第一中央亮带201，一第一旁侧亮带202，位于第一中央亮带201的一侧，以及一第二旁侧亮带203，位于第一中央亮带202的另一侧。其实于第一旁侧亮带202与第二旁侧亮带203的外侧第一绕射图案20还包含了其它亮度很小的亮带，于此实施例中仅采用此三个亮带作为判断交通运输工具11与物体18的相对位置的依据，但本发明不仅局限于使用此三个亮带作为判断的依据，亦可使用其它数目或位置的绕射条纹作为判断的依据。同理，请参阅图5，图5为第二绕射图案28的示意图，第二绕射图案28包含有一第二中央亮带281，一第三旁侧亮带282，位于第二中央亮带281的一侧，以及一第四旁侧亮带283，位于第二中央亮带281的另一侧，第二绕射光栅22接收光线且产生绕射图案的光学原理以及第二绕射图案28的成像原理与前述说明相同，故于此不再详述。

请参阅图6，图6为本发明交通运输工具11与物体18于不同相对位置的示意图，可设计当物体18进入交通运输工具11的一第一警示范围A1时(虚线L1与L2所包围出的区域)，第一绕射图案20的第一旁侧亮带202或第二旁侧亮带203会成像于物体18上，此时影像撷取模块30于物体18上可撷取到第一旁侧亮带202或第二旁侧亮带203所传来的光线，而传输一相对应的讯号至控制模块36，之后控制模块36便会控制警示接口38呈现警示讯息，藉以提醒驾驶者物体18已经进入第一警示范围A1内。同理，当物体18进入交通运输工具11的一第二警示范围A2时(虚线L3与L4所包围出的区域)，第二绕射图案28的第三旁侧亮带282或第四旁侧亮带283会成像于物体18上，此时影像撷取模块30于物体18上可撷取到第三旁侧亮带282或第四旁侧亮带283所传来的光线，而传输一相对应的讯号至控制模块36，之后控制模块36便会控制警示接口38呈现警示讯息，藉以警示驾驶物体18已经进入第二警示范围A2内。由上可知，行车警示系统10具有扫描其它车辆是否进入其警戒范围的功能，而警戒范围的设定端视绕射图案的中央亮带与旁侧亮带的距离(中央亮带与旁侧亮带的距离与警戒范围成正比)，而可藉由调整绕射光栅的光栅宽度与光源所发射光线的波长来调整中央亮带与旁侧亮带的距离，进而达到调整行车警示系统10的扫描警示范围的目的。

请参阅图7与图8，图7为本发明第一中央亮带201与第二中央亮带281成像于感测组件32的光学路径示意图，图8为本发明第一中央亮带201与第二中央亮带281成像于感测组件32的示意图，分别投影于物体18上的第一中央亮带201与第二中央亮带281所发出的光线可经由摄像单元34分别成像于感测组件32，而分别产生一第一感测影像42以及一第二感测影像44。而物体18与交通运输工具11的摄像单元34的距离为S1，S1可视为物体18与交通运输工具11的距离，摄像单元34与感测组件32的距离为S2，第一中央亮带201与第二中央亮带281的间距为H1，且感测组件32所感测到的第一感测影像42以及第二感测影像44的距离为H2，依据相似三角形的几何关系，可得出下列关系式：

H1/S1＝H2/S2；

S1＝S2*H1/H2

由于摄像单元34与感测组件32的距离S2以及第一中央亮带201与第二中央亮带281的间距H1为定值，故可藉由量测出第一感测影像42以及第二感测影像44的距离H2，而得出相对应的物体18与交通运输工具11的距离S1。如图8所示，当第一感测影像42以及第二感测影像44的距离H2越大，则代表物体18与交通运输工具11的距离S1越近；反之，当第一感测影像42以及第二感测影像44的距离H2越小，则代表物体18与交通运输工具11的距离S1越远。藉由上述原理可量测出自身车辆与其它车辆或障碍物的距离，而达到测距的效果，且当交通运输工具11与物体18的距离S1小于一阈值时，控制模块36可控制警示接口38呈现一警示讯息，藉以提醒驾驶者车辆与其它物体过近，其于短距离的应用类似于倒车雷达，而于长距离的应用则有提醒驾驶者保持安全车距的功效。

此外，控制模块36可将上述交通运输工具11与物体18的相对位置的信息以及交通运输工具11与物体18的距离S1的信息等储存于存储模块40，藉以作为交通运输工具11的行车记录数据，亦可提供实时路况的判别使用。

而本发明第一绕射光栅12、第一光源14、第一光学模块16、第二绕射光栅22、第二光源24、第二光学模块26，以及影像撷取模块30可安装于交通运输工具11的任一侧，例如安装于交通运输工具11的后方，藉以扫描后方的来车与后方来车的车距，端视设计需求而定。

相较于现有技术，本发明的行车警示系统利用判断撷取绕射成像于被测物的影像的影像撷取结果，来达到扫描其它车辆是否进入其警戒范围以及短距离与长距离测距的功能，故并无讯号于空气中衰减或光强度感测受环境条件影响极大的问题，而可精准地达到扫描与测距的功用，故可有效地增进行车安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种安装于一交通运输工具的行车警示系统，其包含有：

一第一绕射光栅；

一第一光源，用来投射光线至该第一绕射光栅，以于一物体上形成一第一绕射图案，其中该第一绕射图案包括：

一第一中央亮带；

一第一旁侧亮带，位于该第一中央亮带的一侧；以及

一第二旁侧亮带，位于该第一中央亮带的另一侧；

一第二绕射光栅；

一第二光源，用来投射光线至该第二绕射光栅，以于该物体上形成一第二绕射图案，其中该第二绕射图案包括：

一第二中央亮带；

一第三旁侧亮带，位于该第二中央亮带的一侧；以及

一第四旁侧亮带，位于该第二中央亮带的另一侧；

一影像撷取模块，用来撷取该第一绕射图案及该第二绕射图案；以及

一控制模块，电连接于该影像撷取模块，用来依据该影像撷取模块撷取该第一绕射图案的该第一中央亮带及该第二绕射图案的该第二中央亮带的结果判断该交通运输工具与该物体的相对位置，其中，根据该第一绕射图案及该第二绕射图案以产生一警示讯息。

2.如权利要求1所述的行车警示系统，其中该第一光源为一激光光源。

3.如权利要求1所述的行车警示系统，其还包含一第一光学模块，用来将该第一光源所投射的光线转换为准平行的光束。

4.如权利要求1所述的行车警示系统，其还包含一警示接口，其中当该影像撷取模块于该物体上撷取到该第一旁侧亮带或该第二旁侧亮带时，该控制模块控制该警示接口呈现该警示讯息，藉以警示该物体进入该交通运输工具的一第一警示范围。

5.如权利要求1所述的行车警示系统，其中该影像撷取模块包含有：一感测组件；以及

一摄像单元，用来分别接收该第一中央亮带与该第二中央亮带所传来的光线，以于该感测组件分别成像一第一感测影像以及一第二感测影像；

其中该交通运输工具与该物体的距离等于(该感测组件与该摄像单元的距离)*(该第一中央亮带与该第二中央亮带的距离)/(该第一感测影像以及该第二感测影像的距离)。

6.如权利要求5所述的行车警示系统，其还包含一警示接口，其中当该交通运输工具与该物体的距离小于一阈值时，该控制模块控制该警示接口呈现该警示讯息。

7.如权利要求1所述的行车警示系统，其还包含一警示接口，其中当该影像撷取模块于该物体上撷取到该第三旁侧亮带或该第四旁侧亮带时，该控制模块控制该警示接口呈现该警示讯息，藉以警示该物体进入该交通运输工具的一第二警示范围。

8.如权利要求1所述的行车警示系统，其还包含一存储模块，用来储存该交通运输工具与该物体的相对位置的信息。

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