告知車輛周圍狀況的導航裝置和控制該裝置的方法
2023-06-29 18:32:06 1
專利名稱：告知車輛周圍狀況的導航裝置和控制該裝置的方法
技術領域：
本發明涉及導航裝置，具體涉及車輛用的導航裝置，該裝置可以檢測車輛周圍的狀況，並將檢測到的周圍狀況自動顯示在監視器上，同時在周圍狀況被判定為危險的狀況時發出警報。本發明還涉及控制這種導航裝置的方法。
由於電子工業的發展，導航裝置現在已裝在移動的運載工具上例如輪船、飛機或車輛上。
移動的運載工具從導航裝置可以得知其現時位置，從而可以更快地達到其目的地。裝在移動運載工具上的這種導航裝置已發展到GPS(全球定位系統)定位裝置，該裝置適合於辨認移動運載工具現時的位置和運動速度，或確定移動運載工具的運動路徑。
這種GPS定位裝置接收包含在GPS中的許多人造地球衛星發出的表示與移動運載工具現時位置有關的緯度、經度和高度的信息，由此計算移動運載工具現時的位置。計算之後，GPS定位裝置通過監視器以圖形方式向移動運載工具的駕駛員提供包括移動運載工具現時位置的地圖信息。換言之，這種常規導航裝置在顯示屏上顯示的地圖上指出移動運載工具現時的位置，該位置是根據從GPS接收到的信息計算出來的。
導航裝置還指示移動運載工具的行進方向、移動運載工具現時位置和其目的地之間的距離、移動運載工具的現時速度、在移動運載工具出發之前由駕駛員設定的運動路徑和從現時位置到達目的地的最優化運動路徑等，因此可以向駕駛員提供各種操作移動運載工具所必需的信息。為了向移動運載工具的使用者提供改進的服務，具有這種功能的導航裝置正在得到進一步改進。
但是對於移動運載工具特別是車輛，要處理已經逐漸惡化的操作環境是很困難的，即使在這些移動運載工具上安裝了上述導航裝置。例如，儘管提高了對車輛的要求，但因為道路面積有限，停車空間是不充分的，而且隨著車輛數目的增加，道路狀況逐漸地變得更為複雜。隨著車輛數目的增多，車輛之間碰撞的可能性也增大。換言之，事故的可能性相應增大。例如在車輛開始運動或泊車的情況下在難於認清周圍狀況時經常發生這種碰撞事故。尤其是，駕駛員很難發現存在於盲區的人或其它車輛。因此總擔心發生事故和危及人的生命。
為解決上述問題，已提出一種導航裝置，該裝置用來檢測是否有物體靠近本車，並將檢測到的物體顯示給車輛駕駛員。以申請人SAMSUNGE1ectronics CO，Ltd的名義在1995年12月26日提出的韓國專利申請No.95-56570公開了這種導航裝置。然而正在審理中的該申請還具有一些問題。
在上述審理中的申請的情況下，用紅外傳感器檢測靠近車輛的物體的位置。同時還計算出物體和車輛之間的距離。根據檢測和計算的結果，物體以二維圖形的方式顯示在顯示單元上。然而要確定車的上面和下面的外界狀況是很困難的，因為檢測到的物體是以二維圖形的方式顯示。既然正在審理中的該申請公開的技術僅提供了簡單顯示車輛周圍狀況的功能，就很難確定車輛與周圍物體發生碰撞的危險程度。在駕駛員在車輛的有限操作空間中經常轉動方向盤時，他可能不了解車輪的最後靜止位置。在這種情況下，駕駛員很難確定方向盤的正確位置。
因此本發明的一個目的是提供一種導航裝置，它可以檢測安裝該裝置的車輛的周圍狀況並將檢測到的周圍狀況以三維方式顯示在監視器上。
本發明的另一目的是提供一種方法，該方法利用導航裝置檢測車輛周圍狀況並將檢測的周圍狀況以三維方式告之車輛駕駛員。
本發明的再一目的是提供一種導航裝置，它可以檢測安裝該裝置的車輛的周圍狀況，並且當周圍狀況被確定為危險狀況時，該裝置向車輛駕駛員發出警報；還提供一種控制該導航裝置的方法。
本發明的又一目的是提供一種導航裝置，該導航裝置具有檢測裝有該導航裝置的車輛的前輪轉向位置的功能和將檢測到的前輪位置作為顯示信息提供給駕駛員的功能；還提供一種控制該導航裝置的方法。
本發明的又一目的是提供一種導航裝置，該導航裝置裝在車輛上，可以將該車輛的周圍狀況以及車輪的轉向位置提供給車輛駕駛員，從而防止事故。
按照本發明，通過一種車用導航裝置可以實現這些目的，該導航裝置包括現時位置計算單元，該計算單元根據速度傳感器獲得的信息、與陀螺傳感器獲得的信息和由全球定位系統提供的信息計算車輛的現時位置，該導航裝置還包括一組紅外傳感器和一組攝像機，用於檢測靠近車輛的周圍物體和輸出被檢測到的外圍物體的三維景像；報警單元，用於響應報警控制信號發出有危險的聲音信號；顯示單元，用於接收顯示數據並將接收的顯示數據顯示在屏幕上；車輪準直狀態檢測單元，用於檢測車輛車輪的準直狀態；系統控制單元，用於根據紅外傳感器和攝像機檢測結果得到的信息計算每個周圍物體的位置，並將有關檢測到的周圍物體景像的顯示數據以及計算得到的現時車輛位置景像的顯示數據送到顯示單元，以及在現時車輛位置和計算得到的周圍物體位置之間的距離相當於危險距離時將報警控制信號送給報警單元，並且響應顯示選擇信號將檢出的車輪準直狀態的顯示數據輸送到顯示單元。
系統控制單元根據計算得到的現時車輛位置推算由許多紅外傳感器和許多攝像機檢測出的靠近車輛的物體的位置數值(坐標)。系統控制單元利用周圍物件的計算位置數值控制車輛現時位置和周圍物體位置的三維顯示。當因車輛靠近周圍物體而存在危險狀態，即當周圍物體的坐標與現時車輛位置的準坐標靠近到預定值範圍內時，該系統控制單元便將報警控制信號輸送到報警單元，提醒駕駛員有危險狀況(碰撞事故)。在進行這種操作時，系統控制單元可以應駕駛員的要求將車輪準直狀態檢測單元的輸出送到顯示單元，因而在顯示單元上顯示車輪準直狀態。根據這些操作，駕駛員可以確定車輛的現時位置和外圍物體例如其它的車輛或人的位置。駕駛員也可以認識到危險狀況。而且還可以確認車輛車輪的準直狀態。因而可以在有限的位置例如停車位置更準確地操作車輛的方向盤。
現在參照
實施例，從以下實施例的說明可以明顯看出本發明的其它目的和方面，這些附圖是圖1是按照本發明的車輛用導航裝置的方框圖；圖2是示意圖，示出本發明的用於檢測車輪準直狀態和車輛周圍狀況的傳感器的安裝情況；圖3是示意圖，示出在其上顯示出由本發明導航裝置檢測出的周圍物體圖像的屏幕；圖4是示意圖，示出由本發明導航裝置檢測出的車輪的轉向狀態。
圖1示出按照本發明的車輛用導航裝置的方框圖。
如圖1所示，導航裝置至少包括GPS信息接收單元110，該單元用於通過天線AT接收包含在GPS中的許多人造衛星發出的電波並根據接收的電波計算與車輛現時位置有關的準坐標。該導航裝置還包括用於檢測車輛現時速度和方位角的速度和陀螺傳感器單元111。速度和陀螺傳感器單元111包括分別用於檢測車輛即一個運動物體的運行速度和方位角的速度傳感器和陀螺傳感器，因此可以輸出關於檢測到的運行速度和方位角的信息。從GPS信息接收單元110來的輸出和從速度與陀螺傳感器單元111來的輸出加到現時位置計算單元112上。
現時位置計算單元112根據速度和陀螺傳感器單元111輸出的運行速度和方位角計算車輛的準現時位置。現時位置計算單元112還響應從GPS信息接收單元110來的準現時位置坐標來選擇計算出的準位置坐標或是從GPS信息接收單元110接收來的準位置坐標，並輸出選擇的值。準位置值的選擇是基於從速度和陀螺傳感器單元111輸出的速度和方位角的誤差值大小。例如當從速度和陀螺傳感器單元111輸出的信息信號的積累誤差小時選擇計算值。當積累誤差大時，用GPS信息接收單元110輸出的值對它進行校正。除計算車輛的現時位置而外，如上操作的現時位置計算單元112還計算關於車輛運行的信息例如關於車輛速度和行進方向的信息。並將最後計算的關於車輛運行的信息送到系統控制單元116。
參考圖1，地圖信息貯存單元113中還貯存地圖信息和其它另外的數據。在系統控制單元116的控制下，地圖信息貯存單元113還取出地圖信息和其它另外數據並將取出的信息送到系統控制單元116。導航裝置還包括操作面板單元(OPE)114，該單元具有許多功能鍵，可以有效操作導航裝置。通過操作面板單元114選擇適當的鍵，便在使用者和導航裝置之間形成操作界面。顯示單元115也連接於系統控制單元116，以便在系統控制單元116控制下顯示從地圖信息貯存單元113讀取的地圖信息和操作導航裝置發生的各種情況。
系統控制單元116包括貯存有控制導航裝置整個操作的程序的ROM(只讀貯存器)和在操作導航裝置期間用於暫時貯存處理數據的RAM(隨機存取貯存器)。具有這種結構的系統控制單元116可以根據現時位置計算單元112輸出的車輛運行方面的信息讀取車輛附近區域的地圖信息。然後系統控制單元116將讀出的地圖信息送到顯示單元115，該單元又由系統控制單元116控制，顯示地圖信息。
除顯示圖像信息而外，系統控制單元116還指示車輛的行進方向、車輛的現時位置和其目的地之間的距離、車輛現時速度、在出發之前由駕駛員設定的車輛的運動路徑和到目的地的最優運動路徑等，從而可向駕駛員提供操作車輛所必須的各種信息。構成上述功能的這些部件也包含在常規導航裝置中。
除開上述部件而外，本發明的導航裝置作為本發明的特有組成部件還進一步包括速度和陀螺傳感器單元111、外圍狀況檢測單元117、外圍景像檢測單元118和車輪準直狀態檢測單元119。速度和陀螺傳感器單元111也是本發明的導航裝置特有的構成部件。利用上述特有的構成部件，本發明的導航裝置經常可以顯示車輛附近存在的物體，因此可以準確地向駕駛員提供車輛的運行環境。特別是，本發明的導航裝置在因車輛靠近周圍物體而存在危險狀況時可以向駕駛員提供警報。另外，該導航裝置在車輛要停到有限的停車位置操縱方向盤時還可以方便地檢測車輪的準直。從下面的敘述可以明顯看出這種作用。
周圍狀況檢測單元117用於檢測車輛的周圍環境。該周圍狀況檢測單元117包括許多傳感器，這些傳感器裝在車體的外表面上，用於檢測車輛的周圍狀況。一個這種配置周圍狀況檢測單元117的例子示於圖2。周圍狀況檢測單元117的每個傳感器可以是紅外傳感器，該傳感器用於檢測物體的位置和物體之間的距離。
圖2中示出許多紅外傳感器IRi(i是整數1，2，3，...，或n)，該傳感器用於檢測車輛的周圍狀況。紅外傳感器IRi裝在車輛的外表面上，彼此均勻地間隔開。包括許多紅外傳感器IRi的周圍狀況檢測單元117在系統控制單元116的控制下周期地向前、後、左和右發射紅外線。周圍狀況檢測單元117檢測是否有反射的紅外線，由此檢測在車輛附近是否存在物體。當周圍狀態檢測單元117檢測到在車輛附近存在物體時，它便將位置檢測信號送到系統控制單元116。例如，當配置於車輛右側部分的紅外傳感器IRi檢測到在靠近車輛的地方有物體時，它將輸出表示在車輛右側存在物體的信號。根據周圍狀況檢測單元117的輸出，系統控制單元116通過計算在向物體發射紅外線之後到接收到由物體反射回的紅外線所需要的時間檢測車輛和物體之間的距離。因此系統控制單元116可以識別物體的位置。這種紅外線傳感器可以裝在車頂上，從而可以檢測車輛上面的物體。
周圍景像檢測單元118用於獲得車輛周圍狀況的景像信息。周圍景像檢測單元118包括許多景像傳感器。景像傳感器的數目最好等於紅外線傳感器IRi的數目。可以採用圖2所示的電視攝像機VCi作這種景像傳感器。電視攝像機VCi由系統控制單元116控制。由電視攝像機VCi攝取的物體的景像被輸送到系統控制單元116。
例如，當周圍狀況檢測單元117檢測到車輛左側存在物體時，則裝在車輛左側部分的電視攝像機VCi(在所示情況下為三個攝像機)便分別產生代表所攝取景像的視頻信號。系統控制單元116處理從電視攝像機VCi接收到的視頻信號，由此輸出表示物體三維景像的視頻信號。從系統控制單元116輸出的視頻信號被加到顯示單元115上，隨後該單元以三維的方式顯示位於車輛左側的物體的景像。
如圖2所示的車輪準直狀態檢測單元119包括分別用於檢測車輪位置的車輪準直狀態傳感器WSi，該車輪特別地指車上的通過駕駛操作方向盤而轉向的前輪。每個車輪準直狀態傳感器WSi檢測每個車輪轉離車體縱軸的轉向角，由此檢測車輪的轉向位置即車輪方向。可以應用攝像機或角速度傳感器作這種車輪準直狀態傳感器。車輪準直狀態檢測單元119按照其檢測操作產生車輪準直狀態檢測信號，並將該車輪準直狀態檢測信號送到系統控制單元116上，當使用者或駕駛員請求顯示檢測的車輪準直狀態時，系統控制單元116將該車輪準直狀態檢測信號送到顯示單元115，隨後該單元顯示檢測的車輪準直狀態。
報警單元120連接於系統控制單元116的一個輸出口，從而響應從系統控制單元116來的報警控制信號提供報警，告訴駕駛員有危險情況。該報警單元120包括揚聲器。
圖2示出用於檢測車輛準直狀態和車輛周圍狀況的傳感器的配置狀態。在圖2中參考字母FR表示車的前表面，而參考字母RE表示車的後表面。從圖2中可以看到，許多紅外傳感器IRi裝在車的外表面上，從而可以很好地檢測靠近車輛的物體。許多景像傳感器VCi也裝在車的外表面上，其位置分別靠近紅外傳感器IRi，從而可以得到周圍物體的景像。許多車輪準直傳感器WSi也分別靠近前後輪安裝，從而可相對於車體檢測前後輪的轉向狀態。
圖3是示意圖，示出其上顯示由本發明導航裝置檢測到的周圍物體景像的屏幕。圖4是示意圖，示出由本發明導航裝置檢測到的車輪的轉向狀態。在圖3和圖4中，「SC」表示其中裝有本發明導航裝置的車輛。參考編號121表示由周圍狀態傳感器檢測到的周圍物體的三維景像。
下面說明具有上述結構的導航裝置的操作。在以下的說明中假定，在其中裝有圖1所示導航裝置的車輛的附近有許多物體例如車輛或人。
當使用者或駕駛員選擇操作面板單元114上的周圍物體檢測鍵時，系統控制單元116響應操作面板單元114來的周圍物體檢測鍵信號控制周圍狀況檢測單元117，由此使圖2的紅外傳感器操作。按照紅外傳感器的操作，周圍狀況檢測單元117將表示檢測靠近車輛物體的檢測結果的信號送到系統控制單元116。該系統控制單元116根據周圍狀況檢測單元117來的信號確定車輛和與接收到的信號相關的各個物體之間的距離。
感知到車輛附近存在的各個物體的系統控制單元116然後根據現時位置計算單元112計算的車輛的準現時位置確定物體的位置。隨後系統控制單元116接收周圍景像檢測單元118的輸出，獲得各個位置已確定的物體的景像信息。系統控制單元116將該景像信息送給顯示單元115，接著該單元三維顯示各個物體的景像。此刻應當注意到，各個物體的景像以這樣的方式顯視，即它被表示在，從地圖信息貯存單元113中讀取的地圖景像中表示車輛現時位置的車輛景像附近。
同時，當系統控制單元116確定，在車輛和檢測到的周圍物體之間的距離等於或小於預定距離時，即確定車輛有可能要與周圍物體發生碰撞的危險時，它便將報警控制信號送到報警單元120。該報警單元120響應該報警控制信號通過揚聲器進行報警，由此通知駕駛員有危險情況。報警可以是通過重放先前貯存的語言信息進行語音報警或用簡單的蜂鳴聲報警。
因此駕駛員可以安全地駕駛車輛，只需注意顯示單元115的屏幕，而不用看四周近鄰的情況。尤其是可以防止碰撞事故，因為本發明的導航裝置在車輛靠近物體時可以自動地向駕駛員提供報警。
另外，具有圖1結構的導航裝置具有檢測車輪準直狀態和將檢測到的車輪準直狀態顯示在顯示單元115屏幕上的功能。駕駛員可以選擇操作面板單元114上的車輪準直狀態檢測鍵而在有限的位置更準確地操作其車的方向盤，這種有限的位置例如是在該車的前後左右停滿了其它車輛的停車場。在這種情況下，系統控制單元116響應車輪準直狀態鍵的選擇利用車輪準直狀態檢測單元119來檢測現時車輪準直狀態。
隨後，系統控制單元116產生表示檢測到的車輪準直狀態的景像，然後操作顯示單元115，使其在圖4所示的屏幕上顯示檢測到的車輪準直狀態。
因此本發明的導航裝置可以在顯示單元115上顯示車輛SC和周圍物體121，如圖3所示。導航裝置還能在顯示單元115上顯示車輛SC的車輪準直狀態，如圖4所示。
按照本發明，可以在顯示單元115上以放大或縮小的比例顯示車輛SC的景像和周圍物體121的景像。例如，使用者可以選擇在顯示單元115上提供的景像放大/縮小鍵，以放大或縮小如圖3或4所示的顯示在顯示單元115上的景像的比例。在這種情況下，系統控制單元116放大或縮小顯示在顯示單元115上的周圍狀況的景像。根據這種操作，駕駛員可以在顯示單元115上更準確地看到它的車子景像的有關部分和周圍的物體或車輛，從而能在一個較大範圍內意識到四周狀況。
從上述說明可以明顯看出，本發明提供一種導航裝置，該導航裝置不僅可以顯示其上裝有該導航裝置的車輛及該車輛的四周狀況，而且還可以通告危險狀況。因此駕駛員只需注視顯示單元的屏幕便可以看清周圍狀況，不用直接觀察四周近鄰的情況。尤其是可以防止碰撞事故，因為當車輛靠近物體時，本發明的導航裝置可以自動地向駕駛員報警。特別是，駕駛員可以看到位於盲區的人和其它車輛。因此即使在有限的停車位置開動車輛和停靠車輛時也可以防止碰撞事故或危及人身的事故。另外，本發明的優點在於，駕駛員在很壞的操作環境下也可以看清車輛的周圍狀況，在這種很壞的操作環境下，例如由於雨天而很難看清車子的四周近鄰。
雖然作為例示目的已說明本發明的優選實施例，但本領域的技術人員可以看到，可以進行各種改型、增添和替換而不違背本發明的如所附權利要求書公開的範圍和精神。
權利要求
1.一種裝在車輛上的導航裝置，包括現時位置計算單元，該單元根據由速度傳感器輸出的關於所述車輛運行速度的信息、由陀螺傳感器輸出的關於所述車輛方位角的信息和由包含在全球定位系統中的人造衛星提供的現時車輛位置的準坐標計算上述車輛的準現時位置；周圍景像檢測單元，該單元用於攝取靠近所述車輛的周圍物體的景像並輸出關於所攝景像的信息；報警單元，該單元響應報警控制信號產生聲信號，告知有危險；顯示單元，該單元接收顯示數據並將所述接收到的顯示數據顯示在屏幕上；以及系統控制單元，該單元根據由所述現時位置計算單元計算的準現時車輛位置和有關由所述周圍景像檢測單元攝取的周圍物體景像的信息計算現時車輛位置坐標和各個周圍物體位置的坐標，並將有關檢測到的周圍物體的顯示數據和對應於計算坐標的現時車輛位置的顯示數據送到上述顯示單元。
2.如權利要求1所述的導航裝置，其特徵在於，所述系統控制單元在檢測到的周圍物體的坐標接近現時車輛位置的準坐標到預定值以內時輸出所述報警控制信號。
3.如權利要求1所述的導航裝置，其特徵在於，所述周圍狀況檢測單元包括許多紅外傳感器，分別裝在上述車輛的外表面上，以便檢測上述車輛附近的物體。
4.如權利要求1或3所述的導航裝置，其特徵在於，上述周圍景像檢測單元包括許多攝像機，分別裝在上述車輛的外表面上以便攝取周圍物體的圖像。
5.一種車輛用的導航裝置，包括現時位置計算單元，該單元根據速度傳感器得到的信息、陀螺傳感器得到的信息和由全球定位系統提供的信息計算所述車輛的現時位置，該裝置還包括許多紅外傳感器和許多攝像機，用於檢測在所述車輛附近的周圍物體和輸出檢測到的周圍物體的三維景像。報警單元，用於響應報警控制信號產生聲信號，告知有危險；顯示單元，用於接收顯示數據和在屏幕上顯示接收到的顯示數據；車輪準直狀態檢測單元，用於檢測所述車輛的車輪準直狀態；以及系統控制單元，該單元根據由上述紅外檢測器和攝像機檢測結果得到的信息計算各個周圍物體的位置，將關於檢測到的周圍物體景像的顯示數據隨同關於計算出的現時車輛位置景像的顯示數據送給顯示單元，用於在現時車輛位置和計算出的周圍物體位置之間的距離對應於危險距離時將所述報警控制信號發送給上述報警單元，用於響應顯示選擇信號將關於檢測到的車輪準直狀態的顯示數據送給上述顯示單元。
6.如權利要求5所述的導航裝置，其特徵在於，所述車輪準直狀態檢測單元包括許多攝像機或角速度傳感器，它們分別裝在上述車輛上，靠近所述車輛的車輪，以便檢測車輪的轉向位置。
7.如權利要求5或6所述的導航裝置，其特徵在於，所述報警單元包括裝在上述車輛內部的揚聲器，以便響應所述報警控制信號告知上述車輛的危險狀況。
8.一種控制車用導航裝置的方法，該裝置包括裝在上述車輛外表面上的許多紅外傳感器和許多攝像機；車輪準直狀態檢測單元，該單元裝在上述車輛上，靠近上述車輛的車輪用於檢測車輪的準直狀態；報警單元，用於響應報警控制信號產生聲信號，告知危險狀況；現時位置計算單元，該單元根據由速度傳感器獲得的信息、由陀螺傳感器獲得的信息和由全球定位系統提供的信息計算所述車輛的現時位置值；顯示單元，用於接收顯示數據並在屏幕上顯示接收的顯示數據；該方法包括以下步驟根據所述現時位置計算單元計算出的現時車輛位置值探測關於靠近所述車輛的由所述紅外傳感器檢測到的物體位置的信息；接收攝像機攝取的物體景像，並根據計算的現時車輛位置值以及每個物體的位置值在所述顯示單元上顯示所述車輛和物體；當計算的現時車輛位置值和物體的位置值之間的差值等於或小於預定值時將所述報警控制信號送給所述報警單元。響應外部控制信號，根據所述車輪準直狀態檢測單元的輸出，在所述顯示單元上顯示檢測到的車輪準直狀態。
全文摘要
一種車輛用導航裝置,可以檢測並自動顯示車輛周圍的狀況,在危險時進行報警。本發明還提供控制導航裝置的方法。該裝置包括:現時位置計算單元,用於根據速度傳感器和陀螺傳感器的信息及人造衛星提供的現時車輛位置的準坐標計算車輛的準現時位置;周圍狀況檢測單元,用於檢測車輛的周圍狀況;周圍景像檢測單元,用於攝取在車輛周圍的物體景像;報警單元,顯示單元以及計算現時車輛位置和各個周圍物體位置的坐標的系統控制單元。
文檔編號G08G1/0969GK1181498SQ9711290
公開日1998年5月13日 申請日期1997年5月29日 優先權日1996年11月4日
發明者徐昌奎 申請人:三星電子株式會社