車輛碰撞回避系統(tǒng)與方法與流程
本發(fā)明為一種涉及車輛安全的相關系統(tǒng)與方法，特別是一種鄰車根據異常車輛產生的預警訊息而執(zhí)行碰撞回避異常車輛的系統(tǒng)與方法。
背景技術：
在一般道路上的行車過程中，駕駛需要集中精神開車，特別是要注意附近車輛有異常行駛的狀況，一旦發(fā)現(xiàn)有任何異常，需要立即采取回避的動作，在此情況下，如果駕駛可以事先得知其它車輛的狀況，將可有效回避事故的發(fā)生。
對此，現(xiàn)行確實有可以將故障車輛的訊息傳遞給周圍車輛而提供回避參考的技術，當鄰近車輛接收到故障車輛訊息時，可以推估故障車的動線，但因為已知技術無法實時確認故障車本身的其它操作行為，比如油門、煞車、方向盤轉動的行為，因此無法結合做更精確與及早的計算，也就導致車輛駕駛并無足夠的判斷時間，仍會造成誤判或是來不及判斷正確回避路線的問題。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為一種涉及車輛安全的相關系統(tǒng)與方法，特別是一種考慮異常訊息歷史數據而預測異常車輛在未來的一段時間內的行進路線，以及根據鄰車的行車信息判斷得出可能的路線，計算各路線的碰撞風險值，因而可以提供具有較低碰撞風險值的路線給鄰車回避異常車輛，相關的系統(tǒng)將藉此產生預警訊息以及建議路線。
在說明書所載的車輛碰撞回避的方法實施例中，設有鄰近的第一車輛以及附近發(fā)生異常的車輛，當第一車輛接收異常車輛產生的異常訊息時，第一車輛中所設的車輛碰撞回避系統(tǒng)將根據異常車輛的異常訊息對應的歷史數據，以及異常車輛的行車信息，包括油門、煞車與方向盤至少其中之一的操作狀態(tài)，而預測異常車輛于一段時間內的行進路線；同時，也取得第一車輛的行車信息，判斷第一車輛于段時間內的一條或多條可行路線，車輛碰撞回避系統(tǒng)接著計算第一車輛的各可行路線的碰撞風險值，并能根據各可行路線的碰撞風險值規(guī)劃一回避該異常車輛的路線。
根據實施例之一，前述用于預測異常車輛行進路線的歷史數據系記載于一數據庫中，數據庫記載了異常訊息以及相關行車事件信息的數據，數據庫中依照相似度分類，相關行車事件信息的數據包括：異常訊息的異常碼、碰撞情況、事件時間、車輛位置、車輛速度、車輛加速度、車輛方向、氣候的其中之一或其組合。
根據再一實施例，系統(tǒng)可以各可行路線是否進入異常車輛的一路線潛勢圖計算各可行路線對應的碰撞風險值。
在提供建議路線時，系統(tǒng)判斷第一車輛與異常車輛的間距是否小于一安全距離，若是，則實時提供第一車輛當下的最佳建議路線；若否，表示第一車輛與異常車輛的間距大于安全距離，系統(tǒng)將繼續(xù)在每一時間間隔重復計算第一車輛各可行路線的碰撞風險值，每一時間具有對應的最佳建議路線；直到所產生的最低碰撞風險值低于一安全風險值，此時，最低碰撞風險值對應的路線設為該最佳建議路線。或者，重復計算碰撞風險值時，若異常車輛開始產生異常變化，此時的最低碰撞風險值對應的路線即設為最佳建議路線。
另外，在一實施例中，系統(tǒng)更可考慮得到異常車輛從正常到異常情況時的距離，以及鄰近車輛進入異常車輛路線潛勢圖的距離的較小者，用以比對前述安全距離，可配合一安全風險值，以得到最低碰撞風險值對應的路線。
說明書另涉及實現(xiàn)前述方法的車輛碰撞回避系統(tǒng)。
為了能更進一步了解本發(fā)明為達成既定目的所采取的技術、方法及功效，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明、附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與特點，當可由此得以深入且具體的了解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
附圖說明
圖1所示為本發(fā)明車輛碰撞回避方法的實施例流程圖；
圖2所示為本發(fā)明車輛碰撞回避方法的另一實施例流程圖；
圖3所示為本發(fā)明車輛碰撞回避方法取得建議路線的實施例流程圖；
圖4描述本發(fā)明揭露的方法中用于預測異常車輛行進路線的數據庫建立的實施例的一流程；
圖5描述本發(fā)明揭露的方法中產生異常車輛路線潛勢圖的實施例的一流程；
圖6所示為本發(fā)明車輛碰撞回避方法中制作潛勢圖的示意圖；
圖7所示為本發(fā)明車輛碰撞回避方法的鄰車回避范例示意圖；
圖8所示為本發(fā)明車輛碰撞回避方法的實施例整體流程圖；
圖9描述在路線規(guī)劃中判斷給予建議路線的流程實施例；
圖10顯示本發(fā)明車輛碰撞回避系統(tǒng)的實施例功能方塊圖；
圖11A與圖11B顯示本發(fā)明方法中異常車輛與鄰車距離關系的示意圖；
圖12A與圖12B顯示本發(fā)明方法中異常車輛與鄰車距離與安全距離的關系的示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明說明書提出一種有關車輛碰撞回避的系統(tǒng)與方法，例如異常車輛發(fā)生事故時，所提出的系統(tǒng)可以取得異常車輛產生的預警訊息，因而根據車輛行駛路線的狀況提供閃避路線的路線建議，能有效讓行駛中車輛回避異常車輛，此技術主要應用于行車安全上。
根據說明書所描述的車輛碰撞回避系統(tǒng)的實施例，可參考圖7所表示的范例，行駛于道路上的車輛(第一車輛701、第一車輛702、第一車輛703與第一車輛704)應設有可以相互通訊的通訊電路，以及可以取得各自車輛行車系統(tǒng)中行車信息相關電路(可參閱圖10)，包括可由行車系統(tǒng)取得異常訊息，特別是會影響行車安全的故障訊息。此車輛碰撞回避系統(tǒng)經取得附近車輛的異常訊息，并根據歷史數據所預測得到其行車路徑，根據相關風險評估，以及考慮鄰近其它正常車輛的行車信息，進而提供一個可以回避異常車輛的建議路線。
舉例來說，當車輛發(fā)生故障的時候，如圖7顯示的第四車輛704，故障車將故障碼(如一種DTC，Diagnostic Trouble Codes)等相關訊息提供給周圍鄰近的車輛(如圖7的第一車輛701)，其鄰近車輛中的車輛碰撞回避系統(tǒng)可根據歷史數據進行故障車的路徑預測及碰撞風險計算，進而進行閃避。更進一步者，系統(tǒng)更可考慮其它鄰近車輛(如圖7的第二車輛702、第三車輛703)的行車動線，可根據接收的信號得出鄰近車輛的加油、煞車、轉動方向盤等操作行為，藉此判斷出可以回避異常車輛以及鄰近車輛動線的建議路線。
車輛碰撞回避方法的主要實施例可參考圖1所示的流程。在一般狀況，各車輛隨時保持通訊的狀態(tài)，特別是能夠取得一定距離內的各鄰近車輛的行車信息，使用的手段包括無線局域網絡(WiFiTM)、藍芽通訊(BluetoothTM)、Beacon智能型定位技術等，包括會影響行車安全的異常訊息。如步驟S101，當設于某車輛(稱為第一車輛)的碰撞回避系統(tǒng)接收到另一車輛(稱為異常車輛)的異常訊息時，令碰撞回避系統(tǒng)先經確認異常項目，配合此異常車輛的異常訊息所對應的歷史數據、行車信息(如油門、煞車與方向盤至少其一的操作狀態(tài))等信息，令碰撞回避系統(tǒng)根據此異常車輛于未來一段時間內的預測其行進路線，如步驟S103。
同時，可自異常車輛取得判斷行進速度與方向的行車信息(步驟S105)，以及其它如第一車輛的鄰近車輛中的行車計算機取得行車信息，比如可以從符合OBD(On-board diagnostics)/OBD II接口格式的行車計算機中取得相關數據，可藉此取得的行車信息如油門、煞車、方向盤至少其一，可判斷此第一車輛在其能力范圍內，透過加速度及轉向角找出于該段時間內可能的行進路線，如步驟S107；因此，設于第一車輛內或是特定位置的系統(tǒng)將可根據異常訊息預測異常車輛的行進路線，以及考慮前述第一車輛的行車信息，計算一碰撞風險值，以評估安全路線。之后，如步驟S109，系統(tǒng)建議一安全路線，提供該車駕駛根據此建立路線進行回避(步驟S111)。
在此車輛碰撞回避方法中，除了考慮前述異常車輛與第一車輛的行進路線進行回避以外，更可進一步考慮其它鄰近車輛的行車狀況，提供更為嚴謹的路線建議。相關實施例可參考圖2所示的流程。
在此實施例中，除了根據異常車輛的狀況預測安全路線外，可同時接收其它鄰近車輛(稱為第二車輛)的行車信息，比如由第二車輛的行車系統(tǒng)取得的油門、煞車(涉及速度、加速度數據)與方向盤(涉及轉向數據)等行車信息，以取得第二車輛于同一時間內的行進路線；之后，可依據前述第一車輛、第二車輛與異常車輛于此段時間內的行進路線，以重新計算前述的碰撞風險值，并重新規(guī)劃回避該異常車輛的路線。圖2顯示的流程描述本發(fā)明車輛碰撞回避方法中另一實施例流程，此例能取得多條安全路線中風險最小的路線。
相關方法一開始時，如步驟S201，設于特定車輛內的系統(tǒng)可以接收其它鄰近車的行車信息，行車信息比如透過行車系統(tǒng)取得的油門、煞車與方向盤狀態(tài)至少其一，藉此可以取得車輛的速度、加速度、轉向等數據。當鄰近車輛有異常時，各鄰近車輛亦可取得此異常車輛的異常訊息，經判讀可得到異常的項目。
對于異常車輛而言，系統(tǒng)可以根據歷史數據、其行車信息中預測未來一段時間內的行進路線，直到產生劇變?yōu)橹梗粚τ谝话丬囕v而言，同樣可以根據行車信息判斷一段時間內的行進路線，如步驟S203；因此，碰撞回避系統(tǒng)可以根據異常車輛的預測路線，以及其它鄰近車輛的行進路線作出整合分析，透過鄰近車的速度、加(減)速度及轉向角度等數據找出可能的建議路線組合，產生避免與異常車輛碰撞的多條建議路線，如步驟S205。
之后可以估算各路線的碰撞風險值，如步驟S207，并能以碰撞風險值最小的路線為一最佳建議路線，如步驟S209。若還有時間判斷，比如前述第一車輛與異常車輛的間距仍大于(或等于)系統(tǒng)所設定的一安全距離時，則持續(xù)估算風險值，直到產生低于系統(tǒng)所設定的一安全風險值的路線，或異常車輛開始發(fā)生異常(劇烈變化)的異常動向為止。當第一車輛與異常車輛的間距大于(或等于)安全距離，可以持續(xù)運算得到最低碰撞風險值對應的路線，設為最佳建議路線；否則，當第一車輛與異常車輛的間距已經小于安全距離，或是異常車輛開始發(fā)生異?；騽×易兓瘯r，即以當下所記算得到碰撞風險值最低的路線作為最佳建議路線。值得一提的是，異常車輛在產生異常訊息后，可以根據其歷史數據預測發(fā)生劇烈變化的時間點與動向。
計算各可行路線的碰撞風險值的方法將參考各鄰近車輛的行車信息，如轉向、速度、加速度等，以及判斷出前后車輛的距離，以及進入前述路線潛勢圖范圍的機率，在對各種參數施以一權重。接著從歷史數據中找到近似的前例，對各種參數施以權重，再計算出鄰近車輛各可行路線的碰撞風險值。風險值的計算范例可參考方程式一：
風險值R
＝nor(θ)×Wθ+nor(a)×Wa+nor(d1)
×Wd1+nor(d2)×Wd2+nor(P)×Wp
(方程式一)
其中R表示風險值；nor為一正規(guī)化(normalization)的算式；θ為鄰近車輛轉向角度；Wθ為轉向角度的權重；a為加速度值；Wa為加速度值的權重；d1為與后車距離；Wd1為與后車距離的權重；d2為與前車距離；Wd2為與前車距離的權重；P為進入潛勢圖的機率；Wp為進入潛勢圖的機率的權重。
其中根據系統(tǒng)所設定的安全風險值決定建議路線的實施例可參閱圖3。
根據前述實施例，車輛碰撞回避系統(tǒng)可以根據第一車輛或/以及第二車輛的行車信息，以及異常車輛從歷史數據以及行車信息所預測的路線中，規(guī)劃出多條建議路線。于步驟S301中，即估計各路線的碰撞風險值，使得各可行路線具有對應的碰撞風險值。
接著在步驟S303中，系統(tǒng)根據多條可行路線的各個碰撞風險值取得具有最低碰撞風險值的路線，即以此作為一最佳建議路線。若還有時間判斷(比如車輛間距仍大于一安全距離)，因為各種因素也在變動，包括鄰近車輛間距、速度、加速度、轉向、異常車輛是否有劇烈變化等變動，系統(tǒng)仍可持續(xù)產生建議路線，以及對每個建議路線在每個時間點都估算出碰撞風險值。
再如步驟S305，比對每個路線的碰撞風險值與系統(tǒng)所設定的一安全風險值，判斷是否小于安全風險值？(步驟S307)，若否，即回到步驟S301，繼續(xù)估計每個路線的碰撞風險值，以及取得最低風險值的路線，直到得出低于此安全風險值的路線；若已經得到低于安全風險值的最低碰撞風險值，此時，最低碰撞風險值對應的路線即可設為最佳建議路線，如步驟S309。
另有實施例表示，當仍有時間繼續(xù)判斷低于安全風險值的最低碰撞風險值的路線時，于重復前述步驟S301、S303與S305時，在此期間，若異常車輛已經開始劇烈變化，表示異常車輛的鄰近車輛已經要采取回避措施，因此直接采用最新具有最低碰撞風險值的行進路線，以此作為回避異常車輛的路線。
圖4描述本發(fā)明揭露的方法中用于預測異常車輛行進路線的數據庫建立的實施例的一流程。
前述用于預測異常車輛行進路線的歷史數據系記載于一數據庫中，所述用于預測異常車輛在未來一段時間內的行進路線的數據庫可以設于車輛中，或不排除設于特定載具中，或是設于一云端系統(tǒng)。數據庫提供的信息主要是持續(xù)接收某車輛或是駕駛的行駛歷程，包括發(fā)生異常狀況時的行車狀況，包括油門、煞車、方向盤等操作行為產生的速度、加速度、轉向等數據，亦可配合時間、路段等信息，透過累積一段時間的信息，可以取得該車輛的行駛模式，藉此建立一個模型，可以用來判斷在某狀況產生時預測該車輛行進路線的目的。當判斷有異常訊息產生時，各鄰近車輛皆可透過聯(lián)機數據庫取得對應的信息，如相似狀況的案例，并據此預測異常車輛在一段時間內的行進路線。
在此建立數據庫的流程實施例中，開始如步驟S401，系統(tǒng)可透過所接收各車輛行車系統(tǒng)(或說行車計算機)產生的訊息判斷其中有無異常碼(或是故障碼)？若尚未接收到異常碼，持續(xù)重復S401中監(jiān)測異常碼的步驟。
若已經接收到異常訊息，可以異常碼/故障碼表示(是)，系統(tǒng)再繼續(xù)此異常碼的相關行車模式擷取數據，比如根據發(fā)出異常訊息的車輛所持續(xù)得到的行車信息判斷是否因為此異常而有減速的行為(步驟S403)，在此例中(但非用于限制本發(fā)明的實施態(tài)樣)，若根據油門與煞車信息判斷該車輛有減速的動作(是)，顯然駕駛或車輛已經對此異常狀況作出反應，或可以忽略此類數據，即不再記錄該次異常訊息的相關行車信息的數據，回到步驟S401繼續(xù)后續(xù)監(jiān)測步驟。若在此異常狀況下，車輛并未減速(否)，表示此異常狀況已經影響行車安全，即繼續(xù)步驟S405，系統(tǒng)將判斷在未來一段時間內會有碰撞的安全問題？
接著，當系統(tǒng)判斷一般車輛可能與異常車輛有碰撞的可能時(是)，系統(tǒng)將記錄相關數據，依照相似度分類，取得對應的行車事件信息，建立數據庫(步驟S407)，相關行車事件信息如該次異常訊息的異常碼、碰撞情況、事件時間、車輛位置，以及油門、煞車與方向盤等至少其一行車信息反映得出的速度、加速度、方向等數據。
數據庫中所記載的數據的范例如表一所示的實驗數據，其中數據可為一般相似型態(tài)(品牌、型號、車輛類型)的車輛的適用，或是僅針對某特定車輛的適用：
(表一)
表一中示意顯示兩個故障碼(并非用于限制本發(fā)明的應用)，在一范例中，P0711定義為相關變速器液溫傳感器A電路范圍/性能的異常訊息；P0126定義為冷卻液未達到穩(wěn)定運行的溫度的異常訊息。
需要一提的是，表一所示歷史數據所記載的各故障碼與對應情況可以據此找到符合劇烈變化的條件，當異常車輛產生異常變化時，可能是在發(fā)出異常訊息后一段時間之后，而其中駕駛車輛的行為則是反映出車輛已經遭遇劇烈變化，也可以取得在每個異常變化產生后的平均反應時間，如根據駕駛針對不同異常情況下的煞車反應分類出劇烈變化的條件：
根據以上范例，當有車輛發(fā)生異常時，可以據此比對得到相近的情況，進而預測異常車輛的行進路線、反應時間等信息。
說明書所提出的車輛碰撞回避系統(tǒng)取得異常訊息以及相關行車信息時，將先比對數據庫數據，得出相近的歷史數據(數據)，可以預測該車輛相對于該次異常訊息的行進路線，更可能預測出多條行進路線，可產生如圖5描述的路線潛勢圖。于是，在形成異常車輛的鄰近車輛(如前述第一車輛)的多條建議路線時，可以各可行路線是否進入異常車輛的路線潛勢圖計算各建議路線對應的碰撞風險值。
潛勢圖的制作即利用搜尋數據庫相似案例，得到每個預測路線的機率所繪制的，藉由潛勢圖，再根據鄰近車輛的速度、加速度、方向等數據，可以計算鄰近車輛路線進入潛勢圖的機率，此為碰撞風險的概念。此例顯示本發(fā)明揭露的方法中產生異常車輛路線潛勢圖的實施例的一流程。
建立異常車輛的路線潛勢圖系可以車輛碰撞回避系統(tǒng)執(zhí)行，此系統(tǒng)可設于第一車輛、第二車輛等異常車輛的鄰近車輛中。一開始，如圖5的步驟S501，系統(tǒng)接收到異常訊息后，可以接著查詢數據庫以取得異常車輛歷史數據，如步驟S503，以模擬此異常車輛的行進路線，其中可以預測得出多條行進路線；之后，如步驟S505，取得車輛行車信息，比如取得異常車輛當下的油門、煞車與/或方向盤等的狀態(tài)，可以得到速度、加速度與轉向等的行車信息。
根據實施例之一，在預測出異常車輛的多條行進路線時，可引入一種網格機率計算的機制，可參閱圖6，流程如步驟S507，繪制一網格，再根據所預測的異常車輛的多條行進路線計算多條行進路線的網格機率，藉此取得進入各個路線區(qū)域的機率，制作一潛勢圖，如步驟S509。
圖6所示為本發(fā)明車輛碰撞回避方法中制作潛勢圖的示意圖。
在此例圖中，左方顯示有一矩陣格狀形成的網格圖，顯示有一異常車輛6，當車輛碰撞回避系統(tǒng)接收到異常車輛產生的異常訊息時，令碰撞回避系統(tǒng)從數據庫中取得相似的數據，進而仿真出基于歷史數據的行進路線。在一實施例中，取得相似的數據即搜尋數據庫中具有相同變因的案例，其中行車事件信息可選自異常碼、碰撞情況、事件時間、車輛位置、車輛速度、車輛加速度、車輛方向、氣候的其中之一或其組合，可根據其中幾個變因組合得到相似的案例。接著將預測線路601,602,603,604,605,606迭繪制于此網格圖上，從異常車輛6為起點繪制出每條預測線路(601,602,603,604,605,606)，累加異常車輛預測行進路線經過網格內各格子的路線次數，例如，每個格子(占有一個區(qū)域)每經一條預測路線就累加一個機率值「+1」，當繪制多條預測線路(601,602,603,604,605,606)以及加總機率值后，可以得到如圖顯示的「5,5,3,2,1…」等數字，數字愈大，表示經過該格子所占區(qū)域的路線機率愈大。此例的行車信息如油門、煞車與方向盤等狀況所推算的數據，如行車距離、速度、加速度與轉向等。
圖式右方顯示異常車輛6’根據前述網格機率所繪制的潛勢圖，根據左方網格機率圖可知，愈接近異常車輛6的加總機率值愈大；愈遠離異常車輛6的加總機率值愈小，當相同機率(相同數字)以范圍表示時，經百分比計算后制作路線潛勢圖，即呈現(xiàn)如右方異常車輛6’的路線潛勢圖，透過機率計算，將每個格子經過的次數換算成百分比后，可以粗略得到此例圖中潛勢圖中的三個區(qū)域，機率分別為75％(第一潛勢路線機率61)、50％(第二潛勢路線機率62)以及25％(第三潛勢路線機率63)。潛勢圖表示異常車輛6’進入每個區(qū)域的機率，因此可以估計出與鄰車的碰撞機率。其中形成路線潛勢圖中各區(qū)(61,62,63)機率的方式為：機率＝(路線經過次數)/(路線總數)。之后將得出的各種機率進行區(qū)間分類，形成如圖所示的路線潛勢圖。
圖7所示為本發(fā)明車輛碰撞回避方法的鄰車回避范例示意圖。
在此例圖中，第四車輛704表示一個已經對鄰近車輛(如第一車輛701、第二車輛702與/或第三車輛703)發(fā)出異常訊息的異常車輛，此時，鄰近車輛將可透過設于車內(如此例第一車輛701)的車輛碰撞回避系統(tǒng)取得對應異常訊息的歷史數據，于是可以路線潛勢圖預測第四車輛704多種潛勢路線，經估計各潛勢路線的機率所形成路線潛勢圖包括有第一潛勢路線機率71、第一潛勢路線機率72與第一潛勢路線機率73等不同機率的區(qū)域，其中具有機率最高的潛勢路線705，潛勢路線705為異常車輛(第四車輛704)在未來一段時間發(fā)生狀況時最有可能的行進路線，即可以此潛勢路線705作為是否會與鄰車碰撞的判斷依據。
第一車輛701表示本車，可以是設有回避異常車輛的系統(tǒng)的車輛，其中示意顯示第一車輛701的走向如直線方向706，當預測得到發(fā)出異常訊息的第四車輛704的潛勢圖后，可以估計在一段時間之后可能會發(fā)生碰撞，也就是第一車輛701的直線方向706與第四車因為故障產生可能的潛勢路線705會有交會點，如圖式中的碰撞點707。
車輛碰撞回避系統(tǒng)根據本車(如第一車輛701)車輛速度、加速度、方向等行車信息計算車輛路線(如此例第一車輛701的直線方向706)的各種可能路線(各種可能的行進角度θ)，并判斷這些路線是否進入第四車輛704的路線潛勢圖中。當判斷有碰撞的可能時，將立即從這些可能路線提供回避的建議路線，比如此圖例中第一車輛701有個向上的行進角度θ。實務上，系統(tǒng)將根據第一車701的行車信息得出多條具有不同行進角度θ的回避建議路線，而每條建議路線因為與異常車輛潛勢圖的關系而有不同的碰撞風險。
更進一步地，車輛碰撞回避系統(tǒng)在提供建議路線時，同時取得其它鄰近車輛的行車信息，其中于第一車輛701接收異常車輛(第四車輛704)產生的異常訊息時，更可接收前后車輛的行車信息，第二車輛702的行車信息，以取得第二車輛702于段時間內的行進路線；并可依據第一車輛701、第二車輛702與異常車輛(第四車輛704)于此段時間內的行進路線，重新計算各種可行路線上的碰撞風險值，并重新規(guī)劃回避異常車輛的路線。此時，所取得其它鄰車的行車信息例如第二車輛702與第三車輛703的速度、加速度與轉向等數據作出避免與這些鄰車碰撞的一條或多條建議路線。
舉例來說，車輛碰撞回避系統(tǒng)根據后車第二車輛702產生的行車信息計算出第二車輛702與第一車輛701(可能的行進角度θ)之間在同一車道的第一距離d1；以及計算前車第三車輛703與第一車輛701可能走向(行進角度θ)在同一車道的距離為第二距離d2。當系統(tǒng)得到這些信息時，考慮第一車輛701閃避后的可能路線，以及閃避后與其它鄰車，如此例的前后車(第二車輛702、第三車輛703)的距離(d1、d2)和進入異常車輛的路線潛勢圖機率，計算各種可行路線上的碰撞風險值，并規(guī)劃回避異常車輛的路線，可以提供更為安全的建議路線。
提供建議路線時，系統(tǒng)會計算各種可行路線的碰撞風險值，并可判斷是否有緩沖應變的時間，如果有即能持續(xù)運算而提供更為安全(或說風險更低)的建議路線，相關實施例可參閱圖8所示本發(fā)明車輛碰撞回避方法中整體流程圖。
根據運行在多個可以互通訊息的車輛上的車輛碰撞回避系統(tǒng)中的方法實施例，開始如步驟S801，車輛碰撞回避系統(tǒng)接收到某車輛的異常訊息時，同時也可以收到各個鄰近車輛(包括異常車輛)的行車信息，系統(tǒng)也持續(xù)取得異常車輛行車信息，包括油門、煞車與方向盤等至少其一行車信息。如步驟S803，系統(tǒng)比對由歷史數據所建立的數據庫，從其中的異常碼、碰撞情況、時間、位置、速度、加速度、方向、氣候等變因的其中之一或其組合等參數中搜尋相似數據的案例，而仿真得出車輛的潛勢路線，再以如圖5描述的實施例透過各潛勢路線的次數累加得到網格機率，以產生路線潛勢圖，如步驟S805。
接著，根據鄰車(如載有此系統(tǒng)的本車，如前述圖7的第一車輛701)的行車信息判斷鄰車的行進路線，如步驟S807，判斷是否鄰車的行進路線會進入異常車輛的路線潛勢圖范圍中，也就是判斷是否在未來的一段時間后會有碰撞的問題，包括判斷后方車輛是否追撞本身車輛。
若判斷鄰車與異常車輛并沒有碰撞的風險(否)，即如步驟S809，繼續(xù)偵測下次異常訊息，并于得到下次異常訊息時，重復本圖例流程；若判斷有碰撞的風險(是)，繼續(xù)步驟S811，根據數據庫中所記錄的歷史數據(81)判斷得到此異常車輛發(fā)生異常變化(通常是會有安全疑慮的劇烈變化)的時間。也就是異常車輛產生異常訊息是在發(fā)生異常狀況之前，根據數據庫中所記載的歷史數據(81)可知，當異常訊息產生后，從正常到此異常車輛會有異常變化(劇烈變化)前，會有個緩沖變化的時間，這個時間即為鄰車可以應變(路線回避)的時間，也就是所揭露的車輛碰撞回避系統(tǒng)所應用可以運算得出碰撞風險相對較低的建議路線的時間。
其中，系統(tǒng)將從歷史數據庫中比對得到在相同異常情況(如相同故障碼)的行車信息，并從中找出異常車輛從正常到開始急劇變化的劇變時間(t1)，于是可以計算出異常車輛從正常到異常的行車距離(Dt1)，同時也根據鄰車的行車信息得到鄰車的行進路線進入異常車輛路線潛勢圖的距離(Dpotential)，此潛勢距離Dpotential也是從車速與時間信息運算得到，之后比對兩個距離(Dt1、Dpotential)后，如步驟S813，選擇潛勢距離(Dpotential)與發(fā)生異常變化(劇變)距離(Dt1)較小者。
接著，以異常車輛從正常到異常變化的距離(Dt1)與鄰車進入異常車輛的路線潛勢圖范圍的距離(Dpotential)較小者，比對一系統(tǒng)所設定的安全距離，于步驟S815中，判斷這兩者距離較小者是否小于此安全距離？其中安全距離的設定可以根據當下各車行車速度而決定，也就是可以讓系統(tǒng)有時間繼續(xù)演算建議路線的距離。
在此時間內，系統(tǒng)將運算得出鄰車的多種建議路線給鄰近可能碰撞的車輛，并計算各建議路線的碰撞風險值，如步驟S817。當異常車輛從正常到異常變化的距離(Dt1)與鄰車進入異常車輛的路線潛勢圖范圍的距離(Dpotential)較小者已經小于安全距離，令車輛碰撞回避系統(tǒng)將直接提供當下碰撞風險值最小的最佳建議路線給鄰車，要求鄰車參考此回避路線行進，如步驟S819。
在另一情況下，當異常車輛從正常到異常變化的距離(Dt1)與鄰車進入異常車輛的路線潛勢圖范圍的距離(Dpotential)較小者仍大于(或等于)安全距離時，表示還有時間判斷可以找尋更安全的回避路線，也就可以不以當下碰撞風險值最低的路線為最佳建議路線，而是在每一時間間隔重復計算鄰車回避異常車輛的多條線路的碰撞風險值，步驟反復自異常車輛的路線潛勢圖中估算各路線碰撞風險值，重復比對系統(tǒng)所設定的一安全風險值，判斷這段緩沖時間內各建議路線的碰撞風險值是否低于此安全風險值(步驟S821)，若否，回到步驟S811，繼續(xù)以異常車輛從正常到異常變化的距離(Dt1)與鄰車進入異常車輛的路線潛勢圖范圍的距離(Dpotential)較小者比對安全距離等的步驟，找到碰撞風險值最低的路線，直到產生低于此安全風險值的路線；若是，也就是得到碰撞風險值低于此安全風險值的對應的建議路線，如步驟S823，具有最低碰撞風險值對應的路線選為最佳建議路線
當重復判斷是否有碰撞風險值低于系統(tǒng)設定的安全風險值的路線時，若該異常車輛已經開始有異常變化或劇烈變化時，步驟結束，直接以當時得到的最佳建議路線為回避路線。
根據圖8顯示的實施例流程中給予建立路線時，考慮了以異常車輛從正常到異常變化的距離(Dt1)與鄰車進入異常車輛的路線潛勢圖范圍的距離(Dpotential)較小者與一系統(tǒng)設定的安全距離的比對，其目的在于能夠提供駕駛有更好的回避路線，其中細節(jié)可參考圖9所描述在路線規(guī)劃中判斷給予建議路線的流程實施例。
在此流程中，步驟S901表示系統(tǒng)開始時應取得的參數，包括(1)從歷史數據判斷得出異常車輛在發(fā)出異常訊息后，到產生劇烈變化的時間t1以及以此時間t1配合異常車輛當下的速度所計算得到的劇變距離Dt1；(2)當取得異常車輛的路線潛勢圖后，可以計算得到鄰車的行車動向進入路線潛勢圖范圍內的潛勢距離Dpotential；以及(3)系統(tǒng)可根據鄰車的行車信息(如速度)，以及異常車輛當下的行車信息，計算得出兩者之間的安全距離Dsafe。
之后，如步驟S903，系統(tǒng)將比對異常車輛從正常到劇變的劇變距離Dt1以及潛勢距離Dpotential，判斷是否劇變距離Dt1大于潛勢距離Dpotential？系統(tǒng)采用異常車輛從正常到異常變化的劇變距離(Dt1)與鄰車進入異常車輛的路線潛勢圖范圍的潛勢距離(Dpotential)的較小者。
若否，表示潛勢距離Dpotential大于劇變距離Dt1，系統(tǒng)將采用距離較小的劇變距離Dt1，流程繼續(xù)步驟S905，比對此較小的劇變距離Dt1與一安全距離Dsafe，判斷劇變距離Dt1是否小于此安全距離Dsafe？當情況為劇變距離Dt1已經大于安全距離Dsafe(否)，表示已經沒有充裕的反應時間重復計算碰撞風險值，直接采用如步驟S909計算各可行路線的碰撞風險值中具有最低碰撞風險值的路線為最佳建議路線(步驟S911)。反之，若情況為劇變距離Dt1仍小于安全距離Dsafe(是)，表示仍有足夠的安全距離Dsafe可以繼續(xù)找到比一安全閾值(如前述的安全風險值)更低風險的路線。先經步驟S915計算各可行路線的碰撞風險值，再比對安全閾值，如步驟S917，判斷各路線中最低碰撞風險值是否小于此安全閾值？當得到有任何最低碰撞風險值小于此安全閾值的路線時，即以此路線作為最佳建議路線(步驟S911)。
回到比對劇變距離Dt1與潛勢距離Dpotential的步驟S903中，當潛勢距離Dpotential為小時(是)，系統(tǒng)以此潛勢距離Dpotential繼續(xù)比對安全距離Dsafe，判斷潛勢距離Dpotential是否小于安全距離Dsafe(步驟S907)？若否，表示潛勢距離Dpotential大于安全距離Dsafe，也就是鄰車的行車動向觸及異常車輛的潛勢圖范圍的距離并未在安全距離Dsafe以內，無法透過重復計算各線路的碰撞風險值得到更好的建議路線，因此直接采用當下如步驟S913計算各可行路線的碰撞風險值中具有最低碰撞風險值的路線為最佳建議路線(步驟S911)。若步驟S907的比對中得到潛勢距離Dpotential小于安全距離Dsafe(是)，流程繼續(xù)如步驟S915，計算各路線的碰撞風險值，再以其中最低碰撞風險值比對安全閾值，如步驟S917，當得到有任何最低碰撞風險值小于此安全閾值的路線時，即以此路線作為最佳建議路線(步驟S911)。
前述流程中，在比對碰撞風險值與系統(tǒng)設定的安全閾值的步驟S917中，是在劇變距離Dt1或潛勢距離Dpotential仍小于安全距離Dsafe而有時間可以重復運算每個時間點各路線的碰撞風險值的狀況下持續(xù)找尋更好的建議路線，當尚未尋得比安全閾值更低的碰撞風險值時，流程可以回到步驟S901(可以設定在一個時間間隔之后)，重復計算劇變距離Dt1、潛勢距離Dpotential以及安全距離Dsafe，也就是系統(tǒng)持續(xù)在每一時間間隔重復計算鄰車(如圖7的第一車輛701)與異常車輛(如圖7的第四車輛704)的碰撞風險值，而每一時間具有對應的最佳建議路線，并在有足夠安全距離的情況下重復運算，直到所產生的最低碰撞風險值低于安全閾值(也就是安全風險值)，此時，最低碰撞風險值對應的路線即設為最佳建議路線。
另一情況是，在運作找尋最佳建議路線的同時，若判斷得到異常車輛開始產生異常變化時，停止流程，即以當下的最低碰撞風險值對應的路線設為最佳建議路線。
圖10顯示實現(xiàn)以上各流程的車輛碰撞回避系統(tǒng)的實施例功能方塊圖。
此例顯示車輛碰撞回避系統(tǒng)內以軟件、韌體或硬件實現(xiàn)的各功能模塊，系統(tǒng)主要設有信號接收單元1001、行車信息取得單元1002、異常訊息取得單元1003、潛勢圖產生單元1004、數據庫1005、路線風險估計單元1006、路線判斷單元1007以及將建議路線輸出的輸出單元1008。
系統(tǒng)的信號接收單元1001可以接收鄰近車輛的訊息，特別是可以取得表示有異常的故障碼等訊息，包括來自一般車輛101以及異常車輛102的訊息。傳遞訊息的手段包括透過無線通訊網路(如WiFiTM、BluetoothTM、行動通訊網路、Beacon技術等)直接自各鄰近車輛取得信息。另不排除可以云端系統(tǒng)實現(xiàn)先取得各車輛的行車信息，再根據各車輛的需求提供下載訊息的服務，傳遞訊息的方式如3G/4G等的行動通訊網路。
接著，行車信息取得單元1002自信號接收單元1001所取得的訊息中擷取行車信息，比如各鄰近車輛的油門、煞車、方向盤等至少其一操作信息，藉此可以預測各車輛未來的行進路線。
再以異常訊息取得單元1003取得行車信息中的異常訊息，比如得到故障碼，再行取得對應此故障碼的相關行車信息，于是，經比對數據庫1005內歷史數據中相似的內容，比如得到當次故障碼所對應的歷史數據、油門與方面盤等狀況，可以分析得到異常車輛未來行進路線。透過潛勢圖產生單元1004根據異常訊息取得單元1003所取得的異常車輛的對應的歷史數據，形成具有異常車輛多條潛勢路線的路線潛勢圖，路線風險估計單元1006接著由鄰近車的速度、方向等信息估算各種路線的碰撞風險值。
之后，系統(tǒng)中透過軟件或硬件實現(xiàn)的路線判斷單元1007先取得各車輛之間的距離關系，其手段之一系取得各車輛的幾種時間信息1013，如前述異常車輛從正常到發(fā)生異常變化的時間(t1)、鄰車進入異常車輛潛勢圖范圍內的時間(tpotential)以及兩車之間的安全時間(tsafe)，可以推估得到車輛之間的安全距離。路線判斷單元1007可自行車信息取得單元1002取得各車輛行車信息，并可推算出鄰車與異常車輛之間的距離，以安全距離1011檢測此距離是否足夠能繼續(xù)取得其它更佳的建議路線；或可推估鄰近車輛進入異常車輛之路線潛勢圖范圍內的時間；或以安全閾值1012(可記錄于數據庫1005)判斷是否已經得到具有最低碰撞風險值的最佳建議路線，最后再透過輸出單元1008輸出結果，除該車輛自行參考回避路線外，更可傳送建議路線給鄰近可能碰撞的車輛。
以下圖11A與圖11B的說明為透過異常車輛與鄰車距離關系補充說明前述實施例判斷選擇劇變距離(Dt1)與潛勢距離(Dpotential)當中較小者的考慮。
圖中異常車輛112、114從正常到異常變化的時間計算為劇變距離(Dt1)，以及鄰車111、113進入異常車輛112、114的路線潛勢圖范圍的潛勢距離(Dpotential)，兩者的關系影響是否落于安全距離之外的判斷。
如圖11A所示，顯示劇變距離(Dt1)較潛勢距離(Dpotential)為小，表示系統(tǒng)將以異常車輛112產生劇變時的距離作為安全性考慮，也就是劇變距離(Dt1)與潛勢距離(Dpotential)當中較小者，可參閱圖9實施例。若是劇變距離(Dt1)已經大于安全距離，表示要緊急提供一個回避路線；反之，可能有充裕的時間重復運算各線路碰撞風險值，并判斷是否有較佳的建議路線。
圖11B顯示在取決劇變距離(Dt1)較潛勢距離(Dpotential)兩者之間最小時，此例顯示鄰車113到異常車輛114潛勢圖范圍的潛勢距離(Dpotential)小于異常車輛從正常到產生異常狀態(tài)的時間所換算得到的劇變距離(Dt1)，于是則以鄰車路線會進入異常車輛路線潛勢圖范圍的距離(Dt1)為安全考慮，而以此繼續(xù)比對一安全距離。接著，當潛勢距離(Dpotential)大于(等于)安全距離時，即同樣地，重復運算各線路碰撞風險值，并判斷是否有較佳的建議路線。
圖12A與圖12B的描述為透過異常車輛與鄰車距離與安全距離的關系補充說明前述實施例在何種情況下可以反復運算得更低風險的建議路線。當如圖11A與11B所示取得劇變距離(Dt1)較潛勢距離(Dpotential)兩者之間最小時，再繼續(xù)比對一安全距離，以此判斷是否有時間可以反復運算得到風險更低的建議路線，判斷風險更低的較佳路線可透過前述安全風險值來確認。
圖12A顯示有一鄰車121靠近一部產生出異常訊息的異常車輛122，而且經過鄰車121內的回避異常車輛122的車輛碰撞回避系統(tǒng)接收到異常訊息后，經歷史數據比對預測出異常車輛122的多條可能的行進路線，并可如圖6所述的實施方式，制作一路線潛勢圖，并判斷出鄰車121與異常車輛122可能在未來的一時間內發(fā)生碰撞。車輛碰撞回避系統(tǒng)可根據歷史數據得出異常車輛122從正常到發(fā)生異常變化的時間(t1)，亦可推論出一劇變距離(Dt1)；得出鄰車121進入異常車輛122潛勢圖范圍內的時間(tpotential)以及推論出一潛勢距離(Dpotential)；以及兩車之間的安全時間(tsafe)以及安全距離(Dsafe)。
此時，車輛碰撞回避系統(tǒng)根據各車所產生的速度、加速度、轉向等行車信息得到一或多條鄰車121可以回避異常車輛122建議路線組合，并估算各線路的碰撞風險值。系統(tǒng)同時取得劇變距離(Dt1)較潛勢距離(Dpotential)兩者之間最小，此圖例設為距離D。圖12A即顯示安全距離(Dsafe)略大于此距離D，表示系統(tǒng)判斷鄰車121在此情況下已經沒有其它多余時間尋找更佳的建議路線，而是直接提供當下具有最低碰撞風險值的建議路線。
圖12B顯示不同的情況，系統(tǒng)取得鄰車123與異常車輛124之間的劇變距離(Dt1)較潛勢距離(Dpotential)兩者之間最小者，為圖中的距離D，此圖顯示此距離大于系統(tǒng)設定的安全距離Dsafe，顯示在此情況下，鄰車123仍有一緩沖時間tbuffer，讓系統(tǒng)繼續(xù)重復運算在每個時間(可隔一時間差)的各建議線路的碰撞風險值，持續(xù)提供具有更低碰撞風險值的建議路線。
是以，根據說明書所載車輛碰撞回避系統(tǒng)與方法，其技術能根據歷史數據預測異常車輛在特定異常狀況下的行進路線，制作路線潛勢圖，再根據鄰車與異常車輛的距離關系，以及鄰車的行車信息，以提供回避異常車輛的建議路線，其中可以透過分析異常車輛未來動態(tài)、緩沖時間而持續(xù)估算最低碰撞風險值的建議路線，讓車輛駕駛可以在異常車輛發(fā)生危險動作前提早判斷有效的回避路線。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，非因此即局限本發(fā)明的專利范圍，所以凡是運用本發(fā)明說明書及附圖內容所做的等效結構變化，均同理包含于本發(fā)明的范圍內，合予陳明。
符號說明
異常車輛6,6’
預測線路601,602,603,604,605,606
第一潛勢路線機率61
第二潛勢路線機率62 第三潛勢路線機率63
第一車輛701 直線方向706
第二車輛702 第一距離d1
第三車輛703 第二距離d2
第四車輛704 潛勢路線705
碰撞點707 第一潛勢路線機率71
第一潛勢路線機率72 第一潛勢路線機率73
歷史數據81
一般車輛101 異常車輛102
信號接收單元1001 行車信息取得單元1002
異常訊息取得單元1003 潛勢圖產生單元1004
數據庫1005 路線風險估計單元1006
路線判斷單元1007 安全距離1011
安全閾值1012 時間信息1013
輸出單元1008
異常車輛112,114 劇變距離Dt1
鄰車111,113 潛勢距離Dpotential
鄰車121,123 異常車輛122,124
距離D安全距離Dsafe
緩沖時間tbuffer
步驟S101～S111車輛碰撞回避流程
步驟S201～S209車輛碰撞回避流程
步驟S301～S309取得建議路線的流程
步驟S401～S407建立數據庫的流程
步驟S501～S509制作潛勢圖的流程
步驟S801～S823車輛碰撞回避流程
步驟S901～S917產生建議路線的流程。
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