檢查車輛速度符合前方速度限制的方法、系統和程序的製作方法

2023-06-03 11:41:36

專利名稱：檢查車輛速度符合前方速度限制的方法、系統和程序的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及車輛速度調節系統領域，並且更具體地，涉 及用於檢查車輛速度符合前方速度限制的方法、系統和程序。
背景技術：
沿著任意給定路線，速度限制和駕駛條件可能頻繁地發生變化， 尤其是在市區環境中。另外，沿著給定路線的速度限制可能會根據 時間(諸如，上課時間或者尖峰時間)而改變。當前流行並接受的 向駕駛員通知速度限制的方法是通過在道路旁邊告示速度限制標 志。但是，駕駛員很容易分心，並且沒有注意到速度限制標誌告示 的變化。另外，駕駛員可能有意或者無意地超過所告示的速度限制。 超過所告示的速度限制會產生負面後果，諸如個人傷害、財產損失、 以及來自超速罰單的罰金。而且，當針對道路的單一路段告示多個 速度限制標誌時(例如，日間速度限制和夜間速度限制)，駕駛員 必須確定哪個速度是適用的。已經研發出多種系統來警告駕駛員超過所告示的速度限制。當前的絕大多數系統是基於使用全球定位系統(GPS )接收機，該GPS 接收機確定車輛的位置，並通過搜索中央資料庫來將該車輛位置與 所告示的速度限制進行比較。來自受讓人的美國專利號為6,515,596 的專利是這種方案的示例，並且尤其針對GPS通信協議的描述而將 其通過結合於此。儘管這種系統對告示速度限制標誌提供了替代，但是其目標在 於作為報告系統，而不是作為反應系統來將車輛速度調節為所告示 的速度限制。例如，在來自受讓人的美國專利號為6,462,675的專利中，已經描述了通過激活速度控制器來調節車輛速度。駕駛員可以具有對速 度控制器應用的選擇，以便在檢測到超速時自動地控制車輛速度。儘管此專利提供了控制車速限制的附加特徵，但是這樣的系統 只在超過告示的速度限制時才會工作。然而，不存在已知的方案來檢查駕駛員的行為以便符合前方速 度限制。對前方速度限制進行預測將使駕駛員有可能平穩地遵從前 方告示的速度限制。也可以以漸進方式執行對速度的附加自動調節。因此，鑑於前述，需要這樣的方法、系統和程序，其用於向駕 駛員警告前方速度限制、以及在不符合該警告的情況下調節車速。而且，期望的是，實現這種系統的成本並不昂貴。本發明通過 與現有的交通基礎設施一起工作來提供這種低成本的方案。發明內容因此，本發明的目的在於提供一種車速檢測系統。本發明的另 一 目的在於提供用於調節駕駛員行為以便符合前方 速度限制的方法、系統和程序。本發明的又一目的在於提供用於確定車輛的實際速度是否處於 依賴於當前位置的速度限制範圍內的方法、系統和程序。根據本發明，由位於車輛處的接收器根據全球定位系統來檢測 車輛的位置。從中央資料庫確定與車輛位置相關聯的、關於前方告 示的速度限制的風險水平。根據風險水平和當前的車速，激活具體 的警告和/或調節動作。本發明的所有目的、特徵和優勢將在下面的詳細書面描述中變 得顯而易見。根據本發明，如在所附獨立權利要求中所描述，提供了用於檢 查駕駛員符合前方速度限制的系統和方法。本發明的其他方面由在所附從屬權利要求中描述的其他實施方 式提供。根據第 一 實施方式，用於確定車速符合前方告示的速度限制的5方法包括以下步驟獲取車輛的當前速度和地理位置；為車輛賦予關於其到前方速度限制的距離的風險水平；將所賦予的風險水平與閾值速度值相聯繫，其中該閾值取決於道^各和交通狀況；比較車輛的當前速度和閾值速度值；以及根據比較步驟的結果產生適合的車內動作集合。根據本發明的另 一 方面，公開了存儲在計算機機器可讀介質上的電腦程式產品。該電腦程式產品可以有形地具體化可讀程序裝置，該可讀程序裝置用於引起該計算機機器執行所附權利要求中描述的方法。


現在，通過示例的方式參照附圖，其中圖1是本發明的速度調節系統的概要視圖；圖2示出了根據本發明原理將車行道劃分為風險等級；圖3是車速調節計算系統的高級功能框圖；以及圖4是操作本發明系統的方法的主要步驟的流程圖。
具體實施方式
在以下描述中給出了各種具體細節，以提供對本發明的全面理 解。然而，對於本領域技術人員顯而易見的是，在沒有這些特定細 節的情況下也可以實現本發明。在其他實例中，以框圖形式示出公 知的電路，以便不會以不必要的細節混淆本發明。已經儘可能地省 略了關於通信協議中的數據格式、計時等的大部分細節，因為這些 細節對於獲取對本發明的全面理解並不是必要的，並且屬於相關領 域普通技術人員的技能。本發明實現為公路結構中的交互式交通調節系統並且使用了現 有裝置。現在參考附圖，其中所描述的元件不必按照比例示出，並且其 中相似或類似的元件在多個附圖中由相同附圖標記指示。可以互換 地使用術語汽車、車或者車輛，用於概括地表示行駛在公路上的車 輛。通信協議表示使用協議通信進行通信所必須的所有特徵，包括 功率水平、頻率、數據格式等。如圖1中所示，車輛100配備有全球定位系統(GPS)接收器。 為美國國防部研發的全球定位系統允許具有GPS接收器的任何人員 以高準確度來標識其在地球表面上的位置。GPS 4妄收器從環繞地球 的非對地同步軌道內的多個GPS衛星(僅示出了一個，即衛星102) 接收信號。為了確定地理位置，GPS接收器必須接收最少三個衛星 的信號。幸運的是，存在足夠的GPS衛星在地球軌道中飛行，使得 在任何給定時間、在地球表面上的任何給定位置，在接收範圍內都 存在多於必需衛星數量的衛星。通過從GPS衛星讀取信號，GPS接收器確定車輛的地理位置。 然後，將此位置用作搜索關鍵字來從資料庫檢索多個速度限制。在 第一實施方式中，資料庫可以位於車輛100內，並且存儲在存儲器 內或者諸如CD-ROM的存儲設備上，該資料庫可以由車輛的操作者 或者擁有者周期性地更新，以便與實時的道路狀況改變相匹配。可 選地，如圖中所示，資料庫104可以存儲在遠程位置，在這種情況 下，車輛通過安裝在車輛上的天線106傳送請求來從該遠程位置請 求速度限制信息。遠程位置104通過其自身的天線(未示出)接收 請求，並由合適的速度限制信息進行響應。在另一實施方式中，資料庫可以位於車輛100中，但是通過廣 播天線在遠程位置104傳送更新信號而周期性地進行更新。車輛通 過其天線接收更新信號，並基於該更新信號更新其資料庫。箇中，所提供的信息可以不但涉及速度限制信息，而且涉及路況信 息。如本發明中所利用的，術語"路況，，涉及多種不同類型的狀況， 包4舌{旦不限於時間、前方施工區i或、前方交通流量、天氣狀況、道路等級、到緊急出口匝道的距離、道路承重限制、路肩寬度和長 度、以及有助於駕駛員更安全地操作車輛的任何其他信息。將從資料庫接收的信息提供到車輛中的處理器(未示出)。該 處理器接收信息，並在向駕駛員指示車輛正在行駛的路面的、作為 結果的有用信息之前對該信息進行解碼。該信息可以在可視顯示器 上、或者作為話音音頻，或者作為二者的結合而向用戶呈現。返回圖1,沿著道路安裝攝像頭系列(108、 110和112)，以便 捕獲交通流的圖像。由中央交通資料庫104接收交通流信息，並且 對其進行分析以便在道路沿線設置的顯示器上遞送準確的交通調節 命令114。車輛進一步配備有允許從中央交通資料庫104接收交通信息的 RFID接收器116。然後，使用交通信息並且在車輛處理系統內將其 與GPS信息結合，以便向駕駛員遞送個性化的信息，並產生將在下 文參照圖4詳述的具體動作。圖1中還示出了與RFID通信協議和WIFI、 GPS和DGPS通信 協議兼容的通信接口塊118。接口塊允許由車輛監控系統處理向車輛 實時發送的交通信息，以便警告駕駛員和/或調節車輛引擎。現在參考圖2，其中描述了劃分成風險水平區域的虛擬道路劃分 200。可以想像，車輛駕駛員正在去往都市區域的路上。道路可以包 括一個或多個車道(201-1至201-n),並且車輛正在其中的一個車 道上移動。道路至少分為四個區域警告區(WZ)202、臨界區(CA) 204、高風險區(HRZ) 206和車行道區(RZ) 208。在到達高風險 區之前，車輛穿過警告區，然後穿過臨界區。車輛從先前的車行道 區進入速度控制路段200,然後離開高風險區進入新的車行道區而離 開速度控制路段。應當理解，速度控制段的界限超過了 HRZ和新的 RZ段之間的邊界。如所示，新的車行道區可以包括一條或者多條車 道(208-1至208-m， m與"n，，相等或者不等)，而新的速度控制 路段可以包括不同數量的車道(210-1至210-p, p與"m"相等或者 不等)。每個區域表示具體路段，根據該具體路段與高風險區域內的最近告示的速度限制的鄰近度，將各個風險水平與該具體路段相 關聯。針對每個區域來關聯閾值速度值，以便允許當前車速與前方 告示的速度限制相符合。而且，根據諸如交通和道路狀況的實時事 件，可以動態地調節每個閾值。應當理解，與高風險區相關聯的閾值即為所告示的速度限制， 而與警告區域和臨界區域相關聯的速度限制是指具體定義的速度限制，以便在進入高風險區之前在每個區域中檢查駕駛員的行為。由沿著道路設置的每個攝像頭(108、 110和112)的觀察區域來定義 每個區域的邊界。如圖2所示，警告區域和臨界區域劃分為每個都適合於一個車 道內寬度的子區域(202-1至202-n; 204-1至204-n)。應當理解， 利用本發明的實時監控系統，針對從一個車道到另一個車道(無論 是否處於同一風險區域)行駛的車輛，實時地更新計算的所有具體 控制參數，以便完全符合車輛所在的新的子區域。警告區域202是低速控制層區域。在WZ行駛期間，提供給駕 駛員的消息是關於車速和所告示的速度限制鄰近的信息，以便警告 駕駛員。臨界區域204是在進入高風險區域之前的最後的速度容忍限制。 提供給駕駛員的消息是關於將車速調節到前方速度限制的緊急度的 信息。可以強制進行車輛引擎調節，以便遵守交通法規的要求。將 車輛位置以及相關聯的速度與預期的區域限制一起存儲，以便在需 要的時候提供。高風險區域206表示所告示的速度限制區域。可以利用常規方 式將速度控制系統和道路法規監控及駕駛規則與此區域相關聯。如 圖2所示，HRZ可以是車輛能夠在一條車道上行駛的都市區域。當離開HRZ時，車輛進入車行道區208,其中將車輛處理系統 重置，然後將其設置成新的道路區域所允許的速度限制。應當理解的是，每個區域和子區域配置以在速度限制方面和安 全參數方面反應環境結構。使用GPS或者RFID或者WiFi能力，將交通信息實時地從交通中央資料庫提供到車輛計算機。車輛計算機 解碼所接收的信息，並且設立如上所述的適當動作。這樣，系統通 過分析車輛沿道路移動的方式而預見駕駛員的態度。而且，通過使用車內無線設施將違章存儲到將要報告給中心的 日誌文件中，系統允許跟蹤駕駛員的行為。車內存儲器(在此未示 出)恢復日誌文件內容，並且將駕駛員態度的最壞情形違章傳送到 交通中心以進行控制。圖3描述了本發明的車速調節計算系統300的高層功能框圖。 將該裝置結合到車100內，並且基於環境數據和車輛數據的組合提 供自我調節機制。交通監控智能系統(TMIS) 301耦合至數據獲取 塊305,並經由無線設施從交通中心接收與路況相關的信息。此信息 用於向車輛駕駛員給出關於在當前道路環境下所需駕駛態度的建議。這些指示必須實時處理。TMIS解碼這些信息，以便將其應用到 車輛計算機的環境數據獲取系統。數據獲取塊還從GPS(或者DGPS )接收器302接收位置輸入。最終，數據荻取塊接收從環境數據收集(EDC )塊303發布的信 息。EDC對來自中心的關於預定風險區域的數據進行捕獲。另外， EDC可以按時接收RFID設施提供的數據，而不是接收無線數據。然後，數據獲取塊305感測來自三個上遊源的進入數據流，以 把將要傳送的循環仲裁提供給"比較和計算"塊306。數據獲取塊解 碼包括在將要進一步採樣以及由處理塊306保持的數據流內的合格 內容(qualifier )。另外，車速傳感器304允許以常規方式檢測當前車速，在此不 再進一步描述。這樣，本系統允許在"比較和計算"處理塊306內結合(來自 302的)車輛位置的信息、(來自301和303的)駕駛環境規則、(來 自304的)當前車速，以便確定根據車輛在其中行駛的風險區域設 置的合適動作以及通知。警報通知塊307耦合至比較塊306的輸出，以便在由從比較塊發布的適當信號設置時產生車內警報。動作通知塊308耦合至比較塊306的輸出，以便在由從比較塊 發布的適當信號設置時產生車內駕駛員消息。速度調節塊309耦合至比較塊306的輸出，以便產生車輛引擎 調節命令，以便在考慮實時環境條件的前提下，使車速適合於適合 的風險區域。應當理解，引擎調節僅在駕駛員啟動了自動速度調節 選項的情況下才會變得有效。然後，速度調節命令允許引擎速度調 節器310將當前車速調節到先前確定的速度。可選地，跟蹤/車輛日誌消息可以發送至用於跟蹤駕駛員態度的 交通中心。跟蹤消息將駕駛員的違章包含在日誌文件中，該日誌文 件被報告到中心以便在非常必要時使用。現在參考圖4,其中描述了確定將產生哪個(些)消息和/或哪 個(些)動作的處理的流程圖表示。處理開始於框402，以在預定間 隔採樣由數據獲取塊305提供的數據。優選地，框402是"採樣和 保持，，電路，以將進入的數據保持在存儲器內，以便在比較階段期 間進一步使用。框402將代表閾值速度的風險區域參考值(即，RZ、 WZ、 CZ和HRZ)遞送到框403。框402進一步將與車速無關的、 所採樣的剩餘數據遞送到框405。框405允許存儲從框402接收的數 據，以便用作路況和交通狀況的參考。如上文所提到的，由車速傳感器304確定車速，並將其提供到 比較器框406、 407、 408和409,它們還分別從框403輸入閾值參考。 需要重點注意的是，每個風險區域的閾值可以根據從中心交通信息 和交通道路環境接收的信息而動態地更新。在車輛進入第 一 風險區域時開始 一 系列比較，以4更確定當前的特定風險區域的速度限制(即，如果比較器406至409的分支為 "是")，則處理前進到框410。框410是功能狀態機(FSM)，其基於來自框405的事件和來 自比較器框406至409的條件，來確定遞送到塊413的適當指令。ii為了清楚起見，框413表示為將框307、 308和309歸組的一個 功能框。根據FSM計算的結果，框413的輸出導致警報、駕駛員建 議和/或引擎調節。框410還將關於交通指令和駕駛員態度兩者的車輛事件的跟蹤 日誌文件饋送至框4U,其中如前文所述，該日誌文件4吏用無線i殳施 來傳送到中心。跟蹤/車輛日誌消息使得交通中心能夠通過將不同的 違章推送到日誌文件來追蹤駕駛員態度，以便在非常必要的情況下報告。本領域技術人員應當理解，已經根據優選實施方式描述了本發 明的方法和系統，但是在不脫離本發明範圍的前提下，還可以對上 述做出修改和變化。
權利要求
1.一種用於確定車輛速度符合前方告示的速度限制的方法，包括以下步驟獲取所述車輛的當前速度和地理位置；對所述車輛賦予關於其到所述前方速度限制的距離的風險水平；將所賦予的風險水平與閾值速度值相聯繫，其中所述閾值取決於道路和交通狀況；比較所述車輛的當前速度和所述閾值速度值；以及根據所述比較步驟的結果來產生適合的車內動作集合。
2. 根據權利要求1的方法，其中獲取所述車輛當前速度的所述 步驟包括從車內傳感器接收這種信息的步驟。
3. 根據權利要求1或2的方法，其中獲取所述車輛地理位置的 所述步驟包括從全球定位系統接收這種信息的步驟。
4. 根據權利要求1至3中任一項的方法，其中賦予風險水平的 所述步驟包括訪問告示的速度限制的第 一 資料庫以及將所述車輛 位置與最近的告示的速度限制進行比較的步驟。
5. 根據權利要求4的方法，其中所述第一資料庫是車內資料庫 或者遠程中央資料庫中的一個。
6. 根據權利要求1至5中任一項的方法，其中所述聯繫步驟包 括訪問第二資料庫以及獲取閾值速度值的步驟。
7. 根據權利要求6的方法，其中所述第二資料庫是車內資料庫 或者遠程中央資料庫中的一個。
8. 根據權利要求7的方法，其中所述第二遠程資料庫是通過無 線協議通信進行訪問的。
9. 根據權利要求1至8中任一項的方法，其中車內動作的適合 集合包括駕駛員建議消息、可聽或可視警報以及引擎調節中的至 少一種。
10. —種用於確定車輛速度符合前方告示的速度限制的系統，所述系統包括用於執行權利要求1至9中任意一項所述方法的步驟的
11. 一種存儲在計算機機器可讀介質上的電腦程式產品，所述 電腦程式產品有形地具體化為可讀程序裝置，用於引起所述計算機機器執行根據權利要求1至9中的任意一項所述的方法。
全文摘要
根據本發明，車輛處的接收器根據全球定位系統檢測車輛位置。從中央資料庫確定與該車輛位置相關的、關於前方告示的速度限制的風險水平。根據該風險水平和車輛的當前速度來激活具體地警告和/或調節動作。
文檔編號G08G1/052GK101326555SQ200680046519
公開日2008年12月17日 申請日期2006年9月18日 優先權日2005年12月15日
發明者B·布萊, F·布勒丹 申請人:國際商業機器公司