專利名稱：用于確定車輛碰撞狀態(tài)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于機動車輛的感應(yīng)系統(tǒng)，該感應(yīng)系統(tǒng)用來確定附近的一個或多個車
輛是否已經(jīng)發(fā)生碰撞，如果是，則相應(yīng)地作出響應(yīng)。
背景技術(shù)：
當車流量高時，尤其是在高速路上，車輛會頻繁的、不可預(yù)期的減速和加速。不幸 的是，部分由于駕駛員的分心，如手機等類似的事情，主車輛的駕駛員可能意識不到附近的 車輛已經(jīng)發(fā)生了撞車事故。這就會導(dǎo)致本來可以避免的堆集撞車事故，尤其是在交通密集 的時候。 在交通較不密集的時候，往往會增加車速。如果主車輛的駕駛員由于降低的交通 量或是由于一件或多件分心的事而對其它車輛的注意力降低，這個駕駛員可能就會注意不 到發(fā)生的碰撞，甚至該碰撞就發(fā)生在該主車輛的前面。這樣就會造成該主車輛的駕駛員撞 上兩個或多個相撞了的車輛。處于較高車速時，這種碰撞就會導(dǎo)致更嚴重的人身傷害和財 產(chǎn)損失。 現(xiàn)有的相撞感應(yīng)系統(tǒng)不識別附近車輛的碰撞狀態(tài)，即，附近車輛是否已經(jīng)發(fā)生碰 撞，并且也不相應(yīng)地響應(yīng)、對主駕駛員和其它駕駛員發(fā)出警告或者采取措施，如自動應(yīng)用剎 車、拉緊座椅安全帶、或預(yù)裝備氣囊。 因此，需要提供用于識別附近車輛碰撞狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。還需要提供用于響應(yīng) 附近車輛碰撞狀態(tài)和用于識別不可行駛路線及可用的優(yōu)選行駛路線的系統(tǒng)和方法。需要向 主車輛的駕駛員和其它車輛的駕駛員、以及基礎(chǔ)設(shè)施支持系統(tǒng)發(fā)出警告。還需要在合適的 時候自動采取措施，尤其是當主車輛的駕駛員分心或者在其它情況下被妨礙不能采取措施 的時候。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法至少部分用于滿足在先的系統(tǒng)和方法中的一個或多個需求 或期望。 提供一種用于確定附近車輛碰撞狀態(tài)并響應(yīng)所述碰撞狀態(tài)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用 于探測附近車輛的存在及其車速的裝置。該系統(tǒng)還包括用于確定感應(yīng)到的這些車輛縱向 (即，附近車輛的行駛方向)車速的變化率的控制器。將車速的變化率(加速度或減速度) 與閾值進行比較，來確定這些附近車輛的碰撞狀態(tài)。如果一個或多個車輛已經(jīng)發(fā)生碰撞，則 設(shè)置信號來觸發(fā)響應(yīng)。 還提供一種避免碰撞的方法。該方法包括根據(jù)附近車輛縱向車速的變化率確定 其碰撞狀態(tài)。該方法包括自動響應(yīng)確定的碰撞狀態(tài)。


圖1是主車輛探測和傳達附近車輛碰撞狀態(tài)的示例性說明。
圖2是主車輛探測和傳達附近車輛碰撞狀態(tài)的示例性說明。 圖3是主車輛探測和傳達附近車輛碰撞狀態(tài)的示例性說明。 圖4是主車輛探測和傳達附近車輛碰撞狀態(tài)的示例性說明。 圖5是主車輛探測和傳達附近車輛碰撞狀態(tài)的示例性說明。 圖6是探測碰撞狀態(tài)和響應(yīng)所述碰撞狀態(tài)的邏輯流程圖。 圖7是用于探測碰撞狀態(tài)和響應(yīng)所述碰撞狀態(tài)的系統(tǒng)的原理圖。
具體實施例方式
在圖1中，表示主車輛10正跟隨著兩輛附近的車輛20和30。所有的車輛向同一方向行駛。最后，車輛20和30相撞。在這個例子中，至少由于車輛20的縱向減速度降低至預(yù)定閾值以外這個原因，主車輛10探測出車輛20的碰撞狀態(tài)為肯定的。主車輛10隨后向主車輛10中的駕駛員和其他駕駛員(如附近車輛40的駕駛員)發(fā)出所感應(yīng)到的碰撞的警告。公知的任意警告方法和裝置都可以用來提醒駕駛員發(fā)生了碰撞。圖l舉例說明了一些示例性、非限定的警告方法和裝置。通過閃爍主車輛10的警示燈，提醒車輛40中的駕駛員有普通的駕駛風(fēng)險。還通過由主車輛10發(fā)起的車輛對車輛(vehicle-to-vehicle，V2V)通信，警示車輛40中的駕駛員，在非限定性的說明中為車輛40的前方，附近發(fā)生了碰撞的具體問題?？梢灶A(yù)期，其它類型的通信系統(tǒng)可以與此處描述的系統(tǒng)一起使用，包括車輛對基礎(chǔ)設(shè)施(vehicle-to-infrastructure，V2I)通信系統(tǒng)。基礎(chǔ)設(shè)施隨后可以與已裝備了的車輛40進行通信，也可以調(diào)遣急救服務(wù)，交通流量警告系統(tǒng)，以及類似的功能。用于探測附近車輛碰撞狀態(tài)的裝置和方法，及與之相關(guān)的警告系統(tǒng)會在此處進行更詳細的描述。
在圖2中，表示主車輛IO行駛在彎道上，所有的車輛向同一方向行駛。最后，車輛20和30在車輛40的駕駛員的可視視野范圍以外相撞。主車輛10至少部分根據(jù)車輛20的縱向減速度確定車輛20的碰撞狀態(tài)為肯定的。主車輛10隨后向主車輛10中的駕駛員和其他駕駛員(如附近車輛40的駕駛員)發(fā)出所感應(yīng)到的碰撞的警告。在圖2中，通過由主車輛10發(fā)起的V2V通信，提醒車輛40中的駕駛員有普通的駕駛風(fēng)險。在圖2中，主車輛10上的感應(yīng)器和/或其它設(shè)備能夠確定彎道上的哪條路線是可行駛的。該說明顯示了碰撞發(fā)生的車道是不可行駛的路線(Non-DrivablePath)，其它兩條車道可用作為可行駛的路線。在所述非限定性的例子中，主車輛10上的系統(tǒng)能夠確定距離碰撞最遠的車道是"第一選擇(FirstChoice)"的優(yōu)選可行駛路線(Preferred Path)，與碰撞相鄰的車道是"第二選擇(Second Choice)"的優(yōu)選可行駛路線?？尚旭偮肪€的信息還能夠通過V2V通信系統(tǒng)傳送給已裝備的車輛40和/或通過V2I通信系統(tǒng)傳送給基礎(chǔ)設(shè)施。 在圖3中，主車輛10與附近車輛40行駛在同一車道同一方向上。車輛20和30，以及附近車輛45行駛在相反的方向上，并且它們行駛在與主車輛10所行駛的車道相鄰的車道上。車輛20和30相撞，主車輛10至少部分根據(jù)車輛20的縱向減速度確定車輛20的碰撞狀態(tài)為肯定的，該碰撞在車輛10的側(cè)后方但是在其感應(yīng)系統(tǒng)的視野范圍內(nèi)。主車輛10被表示為向附近已裝備的車輛40和45發(fā)起V2V通信來通知它們車輛20的碰撞狀態(tài)以及它們附近不可行駛的路線。V2V信息還可以包括主車輛行駛的車道，該車道也可能是不可行駛的路線。這樣，車輛45的駕駛員就能夠做出合適的決定來剎車、轉(zhuǎn)向或其它以避免駛?cè)肴魏尾豢尚旭偟穆肪€。
4
在圖4中，主車輛10行駛在車輛20和30的前方并與它們行駛在同一方向上。附近車輛40在相鄰車道上向相反方向行駛。車輛20和30相撞，主車輛10至少部分根據(jù)車輛20的縱向減速度確定車輛20的碰撞狀態(tài)為肯定的，該碰撞在車輛10的后方。主車輛10被表示為通過使用V2I通信系統(tǒng)向基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)起通信，并通過V2V通信系統(tǒng)向附近已裝備的車輛40發(fā)起通信以告知其車輛20的碰撞狀態(tài)及其附近不可行駛的路線。
在圖5中，主車輛10與車輛20和30行駛在同一方向上，并處在與車輛20和30相鄰的車道上。車輛40行駛在主車輛10后面，與主車輛10相同車道。車輛20和30相撞，主車輛10至少部分根據(jù)車輛20的縱向減速度確定車輛20的碰撞狀態(tài)為肯定的，該碰撞位于主車輛10的側(cè)面。主車輛10還能至少部分根據(jù)車輛30的縱向減速度確定車輛30的碰撞狀態(tài)為肯定的，該碰撞位于主車輛10的側(cè)面。主車輛10被表示為通過使用V2I通信系統(tǒng)向基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)起通信，并通過V2V通信系統(tǒng)向附近已裝備的車輛40發(fā)起通信以告知其車輛20和30的碰撞狀態(tài)及其附近不可行駛的路線。 在圖6中，提供了用于避免與附近一個或多個已經(jīng)發(fā)生碰撞的車輛相撞的系統(tǒng)的示例性流程圖。圖6中的所有或部分步驟可以在特定的已商業(yè)化生產(chǎn)的系統(tǒng)中實現(xiàn)。
在開始的橢圓100中，系統(tǒng)可以被打開或關(guān)閉來探測主車輛附近是否已經(jīng)發(fā)生了碰撞。也就是說，主車輛可以被設(shè)置來確定附近車輛的碰撞狀態(tài)。 處理步驟框104表示一個或多個感應(yīng)器可以被用來探測附近車輛以及一個或多個附近車輛的車道位置。附近車輛的存在可以通過視覺系統(tǒng)探測到，如專利號為7， 263， 209的美國專利所描述的視覺系統(tǒng)，該美國專利的全部內(nèi)容引用至此。此外，包括雷達感應(yīng)器和激光雷達感應(yīng)器的感應(yīng)器可以使用在主車輛上，來感應(yīng)主車輛附近的車輛(該車輛至少在一個感應(yīng)器的觀測范圍內(nèi))的存在。其它公知的用于確定主車輛與附近車輛之間距離的感應(yīng)系統(tǒng)和方法也可以考慮。附近車輛不一定在主車輛的前面，它們可以位于主車輛的任意方向上，只要附近車輛落入主車輛上的感應(yīng)系統(tǒng)的觀測范圍內(nèi)即可。 處理步驟方框108表示確定附近車輛的車速。該步驟可以通過使用公知的任意方法和系統(tǒng)來實現(xiàn)。處理步驟方框110表示對探測到的附近車輛的縱向車速變化率(加速度或減速度)的計算。這可以通過在預(yù)定時間間隔內(nèi)確定探測到的附近車輛的車速來實現(xiàn)。
決定菱形框120要求確定探測到的附近車輛的縱向加速度或減速度是否超出預(yù)定范圍。眾所周知，已經(jīng)發(fā)生碰撞的附近車輛會在向前運動中明顯地減速、停止、被甩向后面或在向前的方向上反彈。因此，如果車速變化率超出預(yù)先設(shè)定閾值，附近車輛縱向速度的變化率能夠提供其碰撞狀態(tài)的提示。所述閾值可以通過公知的任意方法、裝置、系統(tǒng)或裝置計算、獲得、記錄、修改和/或存儲。 如果確定的附近車輛的加速度或減速度超出了預(yù)定閾值，則控制器可以包括以下邏輯，該邏輯設(shè)定附近車輛的碰撞狀態(tài)從默認的否定到肯定。如果確定附近車輛未發(fā)生碰撞，則碰撞狀態(tài)就保持為否定，系統(tǒng)可以返回至開始100處。如果碰撞狀態(tài)為肯定的，則控制器可以包括以下邏輯，該邏輯引發(fā)一系列相關(guān)的要作出的決定。例如，處理方框125允許確定探測到的任意碰撞的地點。處理方框125還建議可以計入邏輯來確定探測到的碰撞是最初的還是第二次。如果探測到多次碰撞，則碰撞還可以根據(jù)給主車輛駕駛員帶來危險的級別進行分類，排出優(yōu)先次序。處理方框125還建議確定不可行駛的路線、可用的可行駛路線和優(yōu)選的可行駛路線。為了做出這個確定，可以用感應(yīng)器來識別不可行駛的路線和可用的可行駛路線。這樣的感應(yīng)器可以向控制器提供輸入來從可用的可行駛路線中確定和選擇出優(yōu)選的行駛路線。圖2示例了這種可行駛路線的優(yōu)先排序。 如果碰撞狀態(tài)為肯定的，則控制器引發(fā)要發(fā)送出去的信號來觸發(fā)響應(yīng)。如決定菱形框127中示例的那樣，對探測到的一個或多個碰撞的響應(yīng)可以根據(jù)給主車輛帶來的風(fēng)險的分類來進行排序或劃分優(yōu)先次序。 對肯定的碰撞狀態(tài)的響應(yīng)還可以根據(jù)附近發(fā)生碰撞的一個或多個車輛的位置來進行調(diào)整。例如，如果位于主車輛行駛路線上的附近車輛的碰撞狀態(tài)為肯定的，則會探測到路線內(nèi)碰撞，如六邊形條件框130所示。然后，會啟動處理方框135中的任意一個或多個響應(yīng)。在處理方框135中列出的特定響應(yīng)僅僅作為示例，不能用來限定本發(fā)明。例如，可以向主車輛的駕駛員發(fā)出普通或具體的警告。該警告可以是觸覺的，聽覺的或視覺的，或者這幾種的組合。例如，可以在使用錄音通知"前方碰撞危險"的同時，使用儀表板背光顯示來閃爍文字"前方碰撞危險"?？蛇x地，可以發(fā)布普通的聽覺警告，如警報、鐘聲或蜂鳴。
還可以發(fā)出具體的警告來提醒其它車輛的駕駛員和/或來提醒道路交通系統(tǒng)。例如，關(guān)于特定碰撞的具體警告可以從主車輛傳送出來，以提醒其它已裝備的車輛的駕駛員接收V2V通信。V2V是一項設(shè)計用來使車輛間相互"談話"的技術(shù)。V2V系統(tǒng)可以使用5. 9千兆赫帶寬范圍，該帶寬是非授權(quán)的頻率，它也被WiFi使用。專利號為6， 925， 378，6， 985， 089和7， 418， 346的美國專利文件中公開了示例性的適宜的V2V系統(tǒng)和協(xié)議，在此通過參考引用的方式將這些文件的全部內(nèi)容結(jié)合于此。類似地，主車輛可以通過使用V2I系統(tǒng)或車輛基礎(chǔ)設(shè)施合作系統(tǒng)(CooperativeVehicle-Infrastructure System, CVIS)將探測到的事故提醒給道路交通系統(tǒng)或其它基礎(chǔ)設(shè)施。公開號為20070168104的美國專利文件中記載了 V2I系統(tǒng)，在此通過參考引用的方式將該文件的全部內(nèi)容結(jié)合于此。這樣的基礎(chǔ)設(shè)施或集中網(wǎng)絡(luò)可以觸發(fā)通信來發(fā)起緊急響應(yīng)，如警察、救護車、消防車等等。它還可以用來提供輸入給交通信號系統(tǒng)等。 關(guān)于探測到的一個或多個碰撞的具體的V2V或V2I警告可以伴有有關(guān)不可行駛的路線、可行駛的路線和優(yōu)選路線的信息。作為非限定的例子，警告可以包括如"移動到右側(cè)車道"或"避免左側(cè)車道"的語句，或者警告可以將可行駛路線排列為第一選擇或第二選擇。如圖2所示，當適于接收V2V信息的其它車輛看不見主車輛或牽涉到附近車輛的碰撞時，V2V的可行駛車道通信可能會特別有用。 也可以用普通的警告來提醒其它附近車輛的駕駛員有危險。例如，可以從主車輛上產(chǎn)生一個普通的警告。警告可以是聽覺的或視覺的或者是既有聽覺的也有視覺的。警告可以很簡單，如在主車輛上按響喇叭、使主車輛上的剎車燈點亮、或是使主車輛上的警示燈開始閃爍。 如處理方框135中所示，可以觸發(fā)其它響應(yīng)系統(tǒng)。例如，可以根據(jù)探測到的一起或
多起碰撞的特點來采取措施。如果路線內(nèi)附近車輛的碰撞狀態(tài)被確定為肯定的，則一個響
應(yīng)可以是對主車輛自動應(yīng)用剎車。當牽涉到主車輛的碰撞發(fā)生時，為了盡可能快的響應(yīng)，另
一個響應(yīng)可以是預(yù)拉緊安全帶，或是提供輸入給安全氣囊展開算法來預(yù)裝備系統(tǒng)。 響應(yīng)系統(tǒng)可以根據(jù)碰撞狀態(tài)為肯定的一個或多個車輛的物理位置來進行調(diào)整。例
如，如果控制器確定在主車輛后/側(cè)方的附近車輛已經(jīng)發(fā)生碰撞(六邊形條件框140)，則某
些特定的響應(yīng)系統(tǒng)在此情況下與碰撞發(fā)生在主車輛前/側(cè)方的附近車輛上(六邊形條件框150)相比可能會更有用。其中，處理方框145中的響應(yīng)可以用在當事故或碰撞發(fā)生在主車輛后方，或是發(fā)生在主車輛后側(cè)方的時候。這些響應(yīng)包括提醒主車輛的駕駛員和提醒附近車輛的駕駛員發(fā)生了事故以及可行駛路線的信息，并提供普通的警報，如啟動主車輛上的警示燈和/或喇叭。所述響應(yīng)還可以包括通過使用V2I來提醒道路交通系統(tǒng)。還可以啟動應(yīng)對措施，但是當事故發(fā)生時主車輛已經(jīng)離開，如圖4所示的例子所示，則很可能沒有太大必要。 其中，處理方框155中的響應(yīng)可以用在當事故或碰撞發(fā)生在主車輛前方和/或主車輛的側(cè)部。這些響應(yīng)包括提醒主車輛的駕駛員和提醒附近車輛的駕駛員發(fā)生了事故以及可行駛路線的信息，并提供普通的警報，如啟動主車輛上的警示燈和/或喇叭。所述響應(yīng)還可以包括通過使用V2I來提醒道路交通系統(tǒng)。如圖5的例子所示，當事故發(fā)生在主車輛的前方或側(cè)部時，可能需要采取應(yīng)對措施。 在決定菱形框160中，確定主車輛是否已經(jīng)對所有探測到或感應(yīng)到的碰撞進行了響應(yīng)。如果沒有，則邏輯返回至決定菱形框127來處理剩余的碰撞。如果所有感應(yīng)到的碰撞已經(jīng)處理，則邏輯返回至開始橢圓形框100。 此處描述的系統(tǒng)和方法可以與其它防撞感應(yīng)系統(tǒng)和警報/措施系統(tǒng)一起使用，并且可以與所述系統(tǒng)共享組件和/或邏輯。例如，可以預(yù)期帶有上述系統(tǒng)的主車輛還可以應(yīng)用下列美國專利文件中所公開的方法和裝置，專利號為6， 188， 940，6， 370， 461，6， 480， 102，6， 502， 034，6， 658， 355，6， 819， 991，6， 944， 543，7， 188， 012，7， 243， 013以及7， 260， 461，此處通過參考引用的方式將這些專利文件的全部內(nèi)容結(jié)合于此。 在圖7中，顯示了用于盡力避免與附近已經(jīng)發(fā)生碰撞的車輛相撞的系統(tǒng)的示意原理圖。感應(yīng)器200向控制器210提供與附近車輛的停止速率(rate of closure)相關(guān)的數(shù)據(jù)有關(guān)的輸入。如上所述，感應(yīng)器200可以是基于視覺的，或是雷達、激光雷達或是它們的組合?？刂破?10包括邏輯來確定附近車輛的停止速率是否大于預(yù)定閾值。如上所述，如果停止速率過高，則附近車輛的碰撞狀態(tài)為肯定的，并且控制器210會引發(fā)發(fā)送給一個或多個響應(yīng)系統(tǒng)220的信號。響應(yīng)系統(tǒng)220可以警告主車輛和/或其它車輛的駕駛員，也可以啟動應(yīng)對措施。 盡管權(quán)利要求書的至少一個實施例已經(jīng)在說明書中進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可知所使用的詞語為說明性用語，而非限定性用語。在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍和精神的前提下，可以做出許多變化和修改。
權(quán)利要求
一種用于確定車輛碰撞狀態(tài)和響應(yīng)所述碰撞狀態(tài)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于感應(yīng)車輛存在及其縱向速度的裝置；(b)用于確定車輛感應(yīng)的速度的變化率、并將所述變化率與閾值進行比較來確定車輛碰撞狀態(tài)的控制器；(c)如果所述車輛已經(jīng)發(fā)生碰撞，則設(shè)置信號來觸發(fā)響應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置為包括雷達感應(yīng)器、激光雷達感 應(yīng)器或基于視覺的感應(yīng)器中至少一種感應(yīng)器的感應(yīng)系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置包括車輛對車輛通信系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述響應(yīng)為主車輛上的視覺警告。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述響應(yīng)為主車輛上的聲音警告。
6. —種避免碰撞的方法，包括(a) 根據(jù)附近車輛縱向速度的變化來確定車輛的碰撞狀態(tài)；以及(b) 自動響應(yīng)所述碰撞狀態(tài)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述自動響應(yīng)步驟包括向主車輛的駕駛 員提供視覺警告。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述自動響應(yīng)步驟包括向主車輛的駕駛員提供聲音警告。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述自動響應(yīng)步驟包括向主車輛的駕駛 員提供觸覺警告。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述自動響應(yīng)步驟包括通過車輛對車輛 通信系統(tǒng)向其它車輛的駕駛員提供警告。
全文摘要
提供一種系統(tǒng)和方法來確定附近一個或多個車輛的碰撞狀態(tài)。如果附近車輛已經(jīng)發(fā)生了碰撞，則可以自動觸發(fā)響應(yīng)系統(tǒng)。響應(yīng)可以包括通過多種方法中的V2V或V2I通信系統(tǒng)警告主車輛的駕駛員，和/或警告其它車輛的駕駛員或中央網(wǎng)絡(luò)。響應(yīng)還可以包括自動觸發(fā)主車輛中的應(yīng)對措施。
文檔編號G08G1/16GK101734215SQ20091021125
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者克里斯多夫·斯科特·納伍, 威爾福德·特倫特·約普, 斯蒂芬·瓦吉斯·塞繆爾, 羅杰·阿諾德·特朗布利 申請人:福特全球技術(shù)公司