TWI260560B - Road precursory and driving recording method of navigation system - Google Patents

Description

1260560 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與導航系統有關，特別是指一種導航系統之 彎道安全預警及行車紀錄方法。 5【先前技術】 就父通運輸方面，目前有越來越多的使用者，漸漸仰 賴導航系統來指引行車路徑及地名；然，早期許多導航系 統之道路資訊僅用圖像的方式來顯示資訊，對於行車前方 之路況條件，並無任何指引，使得此種導航系統，僅能提 H)供行車方向之參考，其導航之價值較低。 近來’導航系統之功能已提升，對於前方之路況條件， 有較充分之指引，如提供前方之法定最高速限指引，或擷 取前方路口形狀，並予以顯示放大，或前方彎道之指引， 以提供此彎道條件下之最高安全速限；對於前述彎道條件 15下之最高安全速限之設計，如美國專利US 5,315,295「 VEHICLE SPEED CONTROL SYSTEM」係利用座標偵測裝置、 路面溫度感知器、路面溼度感知器、速度感知器檢測相關 訊息後，傳回内部之CPU進行「即時運算（rea卜time calculation)」出安全速限值，若現行車速超過安全速限 2〇值，則予以警告，此種「即時運算（rea卜timecalculati〇n) 」，只要任何一感知器故障或即時訊息錯誤，將會計算錯 誤而提供一錯誤之安全速限值，進而造成駕駛者判斷錯誤 而易釀成重大之車禍，另外，上述安全速限值之計算模式 仍有不足之處，因此此種系統之風險度較高。 1260560 於行車之後端服務卻嫌不夠 次士再者，現仃之導航系統，對於行車之前端服務已提供 貝^如提供前述之車輛的行車方向及速限值，然而，對 【發明内容】 安全；系統之-道 *及行車紀錄:法目安全預 乂 ，、奴供仃皁紀錄之纪載，可用以監控 月,】之仃車蹤跡或事後肇事之判斷。 預擎^成=揭目的，本發明之一種導航系統之彎道安全 危害，所設計内駕驶因疲勞或疏忽造成安全上之 車輛目套幫道安全預警方式；其利用Gps得知 15 並利^輛目及慣性量測裝置得知車輛行進方向， 依照目前車速前取一段距離作為預估距離， :進_’若車速====安:;速 座中’將車輛實際車速、方向盤轉角、奶 从點及_，予处程紀錄。 【實施方式】 構與=配步合 楚m兄明’其中所闕示之簡要說明如下： θ '、發明—較佳實施例之安全預警及行車紀錄 20 1260560 方法流程圖； ^二圖A係本發明單曲線之示意圖； =二圖β之本發明複曲線之示意圖； 5 f,圖〇之本發明反向曲線之示意圖； 5 ,第三圖係本發明圖資中任意區段的地圖資訊與道路座 標點之範例； 、，第四圖係本發明圖資中作預估行駛路徑區段内與車輛 目則行駛路線的夾角示意圖； 第五圖係本發明車輛實際車速與車輛行進方向6>之 10比對表。 第六圖係本發明車輛實際車速與車輛行進方向-(5 <9之 比對表。 第七圖係本發明車輛實際車速與車輛行進方向中之R 值比對表。 15 第八圖係本發明將彎道安全車速預估值放入第三圖之 範例。 本發明之一種導航系統之彎道安全預警及行車紀錄方 法’首先在彎道安全預警方法方面： 步驟一:建立圖資資訊：

2〇 (A)首先將區域圖資内所有道路，先定義出如第二圖A 之單曲線，或如第二圖B之複曲線及或如第二圖C之反向 曲線等三種曲線組合； (B)先自行定義車輛重量’並依據道路工程設計規範5 定義出每一座標點上之道路平均外軌超高率，路面//值； 1260560 (c)如第三及四圖所示，其中如第三圖，範例路段中共 取出18點，亦即由S〇至S17 ;並依上述彎道組合中，計算 出兩相鄰之行進直線夾角；例如取L1為S0(X0，Y0)至 S^X^Yi)之直線方程式，其中該兩點之間距為15”（Γ為 5 經緯度之單位，Γ =31·0281公尺），L2為SJX^Yi)至 S2(X2，Y2)之直線方程式，藉由數學公式可計算出L1與L2 之0夾角；依上述之類推；可算出直線L2與L3之Θ夾角， 直線L3與L4之6>夾角等等； (D)取出上述彎道組合中之三點S0(X0，Y0)，SKXbYi)， ίο S2(X2，Y2)，其中任兩點之間距為15”（Γ為經緯度之單 位，1” =31· 0281公尺），並求出其路徑方程式y=f(x)，藉 由路徑方程式可分別求出： 曲率 p(X，Y): 1 +

、办J

Zz dx2 15 並利用遞增區間為f’（X)>0可求出X之範圍值； 遞減區間為f’（x)<0可求出X之範圍值； 上凹區間為Γ (x)>0可求出X之範圍值； 下凹區間為Γ (x)<0可求出X之範圍值； 反曲點為 Γ (X)二0 可求出X值； 20 亦即每一座標點之彎道半徑可得： R=p(Xn, Yn) (Ε)依據<9變化量，結合道路平均外轨超高率，路面 1260560 "值及車重，分職㈣力學運算式來估算轉 平衡下之安全車速值Vsi:f(W ;此安全車=輛之力 中之角動量對車輛之影響，避免車_轉；考慮彎道 (F) 依據彎道R值’結合道路平均外軌超 #值及車重，分職用動力學運算式來估算轉路面 平衡:之安全車速值Vs2，);此安全車速值係;慮= 之離心力對車輛之影響，避免車輛偏離路面；心弓、 (G) 建立(9值所對應之安全車速值之對照表 六圖所示； 如弟五及 (H) 建立R值所對應之安全車速值之對照表，如第七 所示； ® ⑴在取較大之安全係數下，以上述(G)及(H)中之較低安 全車速值，作為每一座標點之標準安全車速值，即標準安 全車速值Vs=Min(Vsl，VsO ;並整合至衛星導航系統之電子 15地圖資訊中，如第八圖所示，在範例路段中之18點，均建 立標準安全車速值，如SG至S!為直線段路，標準安全車速 值為60Km/hr，如S2至S6為彎道段路，標準安全車速值為 55Km/hr，如S1G至S12為連續彎道段路，標準安全車速值之 最低值為40Km/hr ; 20 步驟二:請參閱第一圖所示，首先利用GPS定位資訊擷 取目前車輛之座標位置，並偵測車輛是否移動； 步驟三:在車輛上置設慣性量測裝置(gyro)與直角平面 座標系（地球經緯度座標系），以得知目前車輛行進方向；其 中慣性量測裝置為一種角動量量測工具，如陀螺儀； 1260560 步驟四··利用車輛目前位置座標點往前取一段適當長度 作為預估距離取出一對比座標點；在預估距離設定方面， 可以固定模式往前取100km，或以變動模式取值，例如現行 車速為lOOkm/hr，則取1〇個車身為預估距離，若現行車速 5為50km/hr ’則取5個車身長為預估距離，換言之，預估距 離依現行車速每增加l〇km/hr，則增加一車身長單位； v驟五.在車輛上置g史車速偵測器、G_sens〇r偵測器、 方向盤角度偵測器，以偵測並擷取目前車速、G sens〇r數 值與方向盤之角度訊號； 1〇 步驟六:依照目前車速與圖資資料之預估安全車速進行 比對；亦即，目前車速與預估距離取出之對比座標點上之 標準安全車速值(依步驟一所得之標準安全車速值)作比對； 步驟七:若車速超過標準安全車速值，則予以警示，·若 車輛到達對比座標點時之當下車速超過標準安全車速值， 15且無任何肇事車槁，則圖資資訊將自動更新標準安全車速 值，以提供下次車輛行經速度之判斷標準； 另外，就本發明導航系統之行車紀錄方法，係於上述 ，驟中在車輛上置设車速摘測器、G-sensor偵測器、方 向盤角度偵測器，同時由GPS定位，在行車過程中全程紀 2〇錄即f座標點、奶時間、車速值、G備sor值、方向盤角 二虎，由於上述之訊號，均為數字紀錄，因此佔取記憶 =間並不大’當然，若考量記憶體空關題，則設収 =儲存方式，為儲存—段時間後或—段記憶容量空間， 售貧料自動被新資料覆蓋之模式； 1260560 事貫上，本發明導航系統之行車紀錄方法，對於行車 之後端服務，具有-大貢獻；亦即，假設車輛肇事後，可 將行車紀錄GPS座標點、GPS時間、車速值、G侧财值、 方向盤角度訊號匯入具有判讀功能之裝置上（如筆記型電 5腦或PDA···)，即可判讀肇事過程中車輛狀態與駕駛人操二 狀況；或可將行車紀錄GPS座標點、GPS時間、車速值、 G-sensor值、方向盤角度訊號匯入具有電子圖資之裝置上 i如筆記型電腦或PDA···)，即可模擬行驶過之路徑及車輛狀 態；換言之，本發明導航系統之行車紀錄，間接提供了行 ίο驶過之路徑、車輛狀態與駕駛人操作狀況，對於車搞鑑定， 刑事辦案，或追蹤監控具有一定之參考價值； *因此，本發明在彎道安全預警方法方面，每一座標點 之標準f全車速值，以預存方式整合至衛星導航系統之電 ^地圖貧訊中，可排除感知器即時故障或即時訊息錯誤所 is提供之錯誤安全速限值，以降低使用之風險性；同時，本 發明之標準安全速現值之計算模式，除考慮R值下的安全 速限值外，亦考慮<9值下之安全速限值，因此在多重考慮 下，具有較大之安全係數，亦具有自我更新資料之功能， 所以本發明相較於習用導航系統更具多重功效；再者，本 20 ^明^航系統之行車紀錄方法，將行車紀錄Gps座標點、 GPS %間、車速值、G sens〇r值全程記載，對於車輛行車之 後端服務，功能果更佳。 10 1260560 【圖式簡單說明】 、第一圖係本發明一較佳實施例之安全預警及行車紀錄 方法流程圖； 第二圖A係本發明單曲線之示意圖； 第二圖B之本發明複曲線之示意圖； 第二圖C之本發明反向曲線之示意圖； 第三圖係本發明圖資中任意區段的地圖資訊與道路座 標點之範例； 二第四圖係本發明圖資中作預估行駛路徑區段内與車輛 目岫行馱路線的夾角示意圖； 第五圖係本發明車輛實際車速與車輛行進方向6 <9之 比對表。 之 弟六圖係本發明車輛實際車速與車輛行進方向Θ 比對表。 15

信+ 圖係本發明車輛貝際車速與車輛行進方向中之R 值比對表。 範例第八圖係本發明將彎道安全車速預估值放人第三圖之 【主要元件符號說明】 L3行進直線 R彎道半徑 L1行進直線 L2行進直線 L4行進直線 Θ行進直線夾角 20

Claims (1)

1. 3修_ I零fT 十、申請專利範圍： 知車1輛—航/'統之彎道安全預警方法，其利用GPS得 向，並利及慣性#測裝置得知車輛行進方 離並取出對比座標點，依照目前車逮4=戶= 值則予^不〜全車速值進行比對，若車速超過安全車速 依據申Μ專利範

   第丨 全預警方法，係刹田4 义心V舭糸統之穹迢安 化量，使用動力」之行徑直線夾角Θ，卿變 出安全車速值。予料來估异轉彎料之力平衡下’求 徑方程式y，，再求出曲率〆χ，γ> 全預ίΓϊ專利範圍第1項所述之導航系統之彎道安 :預W，其依據f道組合中之三點座標值，求二： 4/tt Hb* divy 上… _ ί ^dy) dx 1 + ，則每一 座標點之管道半彳说可彳曰 dx …力概 全預警方 1申第1項所述之導航系統之彎道; 化量，使用動力學運徑直線失角θ，依據⑸ 出車速—之力平衡下。 爆弓遏組合中之三點座標值 dx 20出其路徑方程式⑽），再求出曲率命)： dx2 12 1260560 則每—座標^彎道半徑可得R ，來估算轉彎車柄之力平衡下'(以卜 則安全車速值為Vs=Mln(Vsi，Vs2)。出車迷值vS2=f(R)， 5:依據申請專利範圍第！項所述之/ 王預警方法，在預估距職定方面統之幫道安 6.依據申請專利範圍第1項所述之導:模式取值。 全預警方法，在預倾毅定方面，之彎道安 7:依據申請專郷圍第6韻述^^式取= 全預警方法’職輯依現行車料、:71 之、弓逼安 一車身長單位。 9加1〇km/hr，則增加 全預範圍第1摘叙導_統之彎道安 準安1束^_達對比座標點時之當下車速超過桿 率女王車速值，且無任何肇事車禍，則圖資 ^ 15 新安全車速值，以提供下次料行經速度之判斷標準。 ·依據申請專利範圍第1項所述之導航系統之彎道安 全預警方法，係於上述步驟巾，在車輛上置設車⑽測器、 G-sensor偵測器、方向盤角度偵測器，在行車過程中^程 紀錄GPS座標點、GPS時間、車速值、G··值、方向 盤角度訊號。 10· —種導航系統之行車紀錄方法，其步驟為： a.接受GPS及慣性量測所得之訊號； b·榻取前方道路預估距離之圖資資訊； c·前方若彎道則將車輛狀態訊號與圖資資訊進行比 對；及 13 1260560 d.將比對結果紀錄。

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