CN1069761C - 车辆用的导航装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆用导航装置，可以检测并自动显示车辆周围的状况，在危险时进行报警。本发明还提供控制导航装置的方法。该装置包括：现时位置计算单元，用于根据速度传感器和陀螺传感器的信息及人造卫星提供的现时车辆位置的准坐标计算车辆的准现时位置；周围状况检测单元，用于检测车辆的周围状况；周围景像检测单元，用于摄取在车辆周围的物体景像；报警单元，显示单元以及计算现时车辆位置和各个周围物体位置的坐标的系统控制单元。

Description

车辆用的导航装置

本发明涉及导航装置，具体涉及车辆用的导航装置，该装置可以检测车辆周围的状况，并将检测到的周围状况自动显示在监视器上，同时在周围状况被判定为危险的状况时发出警报。

由于电子工业的发展，导航装置现在已装在移动的运载工具上例如轮船、飞机或车辆上。

移动的运载工具从导航装置可以得知其现时位置，从而可以更快地达到其目的地。装在移动运载工具上的这种导航装置已发展到GPS(全球定位系统)定位装置，该装置适合于辨认移动运载工具现时的位置和运动速度，或确定移动运载工具的运动路径。

这种GPS定位装置接收包含在GPS中的许多人造地球卫星发出的表示与移动运载工具现时位置有关的纬度、经度和高度的信息，由此计算移动运载工具现时的位置。计算之后，GPS定位装置通过监视器以图形方式向移动运载工具的驾驶员提供包括移动运载工具现时位置的地图信息。换言之，这种常规导航装置在显示屏上显示的地图上指出移动运载工具现时的位置，该位置是根据从GPS接收到的信息计算出来的。

导航装置还指示移动运载工具的行进方向、移动运载工具现时位置和其目的地之间的距离、移动运载工具的现时速度、在移动运载工具出发之前由驾驶员设定的运动路径和从现时位置到达目的地的最优化运动路径等，因此可以向驾驶员提供各种操作移动运载工具所必需的信息。为了向移动运载工具的使用者提供改进的服务，具有这种功能的导航装置正在得到进一步改进。

但是对于移动运载工具特别是车辆，要处理已经逐渐恶化的操作环境是很困难的，即使在这些移动运载工具上安装了上述导航装置。例如，尽管提高了对车辆的要求，但因为道路面积有限，停车空间是不充分的，而且随着车辆数目的增加，道路状况逐渐地变得更为复杂。随着车辆数目的增多，车辆之间碰撞的可能性也增大。换言之，事故的可能性相应增大。例如在车辆开始运动或泊车的情况下在难于认清周围状况时经常发生这种碰撞事故。尤其是，驾驶员很难发现存在于盲区的人或其它车辆。因此总担心发生事故和危及人的生命。

为解决上述问题，已提出一种导航装置，该装置用来检测是否有物体靠近本车，并将检测到的物体显示给车辆驾驶员。以申请人SAMSUNGElectronics CO，Ltd的名义在1995年12月26日提出的韩国专利申请No.95-56570公开了这种导航装置。然而正在审理中的该中请还具有一些问题。

在上述审理中的申请的情况下，用红外传感器检测靠近车辆的物体的位置。同时还计算出物体和车辆之间的距离。根据检测和计算的结果，物体以二维图形的方式显示在显示单元上。然而要确定车的上面和下面的外界状况是很困难的，因为检测到的物体是以二维图形的方式显示。既然正在审理中的该申请公开的技术仅提供了简单显示车辆周围状况的功能，就很难确定车辆与周围物体发生碰撞的危险程度。在驾驶员在车辆的有限操作空间中经常转动方向盘时，他可能不了解车轮的最后静止位置。在这种情况下，驾驶员很难确定方向盘的正确位置。

因此本发明的一个目的是提供一种导航装置，它可以检测安装该装置的车辆的周围状况并将检测到的周围状况以三维方式显示在监视器上。

本发明的再一目的是提供一种导航装置，它可以检测安装该装置的车辆的周围状况，并且当周围状况被确定为危险状况时，该装置向车辆驾驶员发出警报。

本发明的又一目的是提供一种导航装置，该导航装置具有检测装有该导航装置的车辆的前轮转向位置的功能和将检测到的前轮位置作为显示信息提供给驾驶员的功能。

本发明的又一目的是提供一种导航装置，该导航装置装在车辆上，可以将该车辆的周围状况以及车轮的转向位置提供给车辆驾驶员，从而防止事故。

按照本发明，通过一种车用导航装置可以实现这些目的，该导航装置包括现时位置计算单元，该计算单元根据速度传感器获得的信息、与陀螺传感器获得的信息和由全球定位系统提供的信息计算车辆的现时位置，该导航装置还包括：周围状况检测单元和周围景像检测单元，用于检测靠近车辆的周围物体和输出被检测到的外围物体的三维景像；报警单元，用于响应报警控制信号发出有危险的报警信号；显示单元，用于接收显示数据并将接收的显示数据显示在屏幕上；车轮准直状态检测单元，用于检测车辆车轮的准直状态；系统控制单元，用于根据周围状况检测单元和周围景像检测单元检测结果得到的信息计算每个周围物体的位置，并将有关检测到的周围物体景像的显示数据以及计算得到的现时车辆位置景像的显示数据送到显示单元，以及在现时车辆位置和计算得到的周围物体位置之间的距离相当于危险距离时将报警控制信号送给报警单元，并且响应显示选择信号将检出的车轮准直状态的显示数据输送到显示单元。

系统控制单元根据计算得到的现时车辆位置推算由许多红外传感器和许多摄像机检测出的靠近车辆的物体的位置数值(坐标)。系统控制单元利用周围物件的计算位置数值控制车辆现时位置和周围物体位置的三维显示。当因车辆靠近周围物体而存在危险状态，即当周围物体的坐标与现时车辆位置的准坐标靠近到预定值范围内时，该系统控制单元便将报警控制信号输送到报警单元，提醒驾驶员有危险状况(碰撞事故)。在进行这种操作时，系统控制单元可以应驾驶员的要求将车轮准直状态检测单元的输出送到显示单元，因而在显示单元上显示车轮准直状态。根据这些操作，驾驶员可以确定车辆的现时位置和外围物体例如其它的车辆或人的位置。驾驶员也可以认识到危险状况。而且还可以确认车辆车轮的准直状态。因而可以在有限的位置例如停车位置更准确地操作车辆的方向盘。

现在参照附图说明实施例，从以下实施例的说明可以明显看出本发明的其它目的和方面，这些附图是：

图1是按照本发明的车辆用导航装置的方框图；

图2是示意图，示出本发明的用于检测车轮准直状态和车辆周围状况的传感器的安装情况；

图3是示意图，示出在其上显示出由本发明导航装置检测出的周围物体图像的屏幕；

图4是示意图，示出由本发明导航装置检测出的车轮的转向状态。

图1示出按照本发明的车辆用导航装置的方框图。

如图1所示，导航装置至少包括GPS信息接收单元110，该单元用于通过天线AT接收包含在GPS中的许多人造卫星发出的电波并根据接收的电波计算与车辆现时位置有关的准坐标。该导航装置还包括用于检测车辆现时速度和方位角的速度和陀螺传感器单元111。速度和陀螺传感器单元111包括分别用于检测车辆即一个运动物体的运行速度和方位角的速度传感器和陀螺传感器，因此可以输出关于检测到的运行速度和方位角的信息。从GPS信息接收单元110来的输出和从速度与陀螺传感器单元111来的输出加到现时位置计算单元112上。

现时位置计算单元112根据速度和陀螺传感器单元111输出的运行速度和方位角计算车辆的准现时位置。现时位置计算单元112还响应从GPS信息接收单元110来的准现时位置坐标来选择计算出的准位置坐标或是从GPS信息接收单元110接收来的准位置坐标，并输出选择的值。准位置值的选择是基于从速度和陀螺传感器单元111输出的速度和方位角的误差值大小。例如当从速度和陀螺传感器单元111输出的信息信号的积累误差小时选择计算值。当积累误差大时，用GPS信息接收单元110输出的值对它进行校正。除计算车辆的现时位置而外，如上操作的现时位置计算单元112还计算关于车辆运行的信息例如关于车辆速度和行进方向的信息。并将最后计算的关于车辆运行的信息送到系统控制单元116。

参考图1，地图信息贮存单元113中还贮存地图信息和其它另外的数据。在系统控制单元116的控制下，地图信息贮存单元113还取出地图信息和其它另外数据并将取出的信息送到系统控制单元116。导航装置还包括操作面板单元(OPE)114，该单元具有许多功能键，可以有效操作导航装置。通过操作面板单元114选择适当的键，便在使用者和导航装置之间形成操作界面。显示单元115也连接于系统控制单元116，以便在系统控制单元116控制下显示从地图信息贮存单元113读取的地图信息和操作导航装置发生的各种情况。

系统控制单元116包括贮存有控制导航装置整个操作的程序的ROM(只读贮存器)和在操作导航装置期间用于暂时贮存处理数据的RAM(随机存取贮存器)。具有这种结构的系统控制单元116可以根据现时位置计算单元112输出的车辆运行方面的信息读取车辆附近区域的地图信息。然后系统控制单元116将读出的地图信息送到显示单元115，该单元又由系统控制单元116控制，显示地图信息。

除显示图像信息而外，系统控制单元116还指示车辆的行进方向、车辆的现时位置和其目的地之间的距离、车辆现时速度、在出发之前由驾驶员设定的车辆的运动路径和到目的地的最优运动路径等，从而可向驾驶员提供操作车辆所必须的各种信息。构成上述功能的这些部件也包含在常规导航装置中。

除开上述部件而外，本发明的导航装置作为本发明的特有组成部件还进一步包括速度和陀螺传感器单元111、周围状况检测单元117、周围景像检测单元118和车轮准直状态检测单元119。速度和陀螺传感器单元111也是本发明的导航装置特有的构成部件。利用上述特有的构成部件，本发明的导航装置经常可以显示车辆附近存在的物体，因此可以准确地向驾驶员提供车辆的运行环境。特别是，本发明的导航装置在因车辆靠近周围物体而存在危险状况时可以向驾驶员提供警报。另外，该导航装置在车辆要停到有限的停车位置操纵方向盘时还可以方便地检测车轮的准直。从下面的叙述可以明显看出这种作用。

周围状况检测单元117用于检测车辆的周围环境。该周围状况检测单元117包括许多传感器，这些传感器装在车体的外表面上，用于检测车辆的周围状况。一个这种配置周围状况检测单元117的例子示于图2。周围状况检测单元117的每个传感器可以是红外传感器，该传感器用于检测物体的位置和物体之间的距离。

图2中示出许多红外传感器IRi(i是整数1，2，3，...，或n)，该传感器用于检测车辆的周围状况。红外传感器IRi装在车辆的外表面上，彼此均匀地间隔开。包括许多红外传感器IRi的周围状况检测单元117在系统控制单元116的控制下周期地向前、后、左和右发射红外线。周围状况检测单元117检测是否有反射的红外线，由此检测在车辆附近是否存在物体。当周围状态检测单元117检测到在车辆附近存在物体时，它便将位置检测信号送到系统控制单元116。例如，当配置于车辆右侧部分的红外传感器IRi检测到在靠近车辆的地方有物体时，它将输出表示在车辆右侧存在物体的信号。根据周围状况检测单元117的输出，系统控制单元116通过计算在向物体发射红外线之后到接收到由物体反射回的红外线所需要的时间检测车辆和物体之间的距离。因此系统控制单元116可以识别物体的位置。这种红外线传感器可以装在车顶上，从而可以检测车辆上面的物体。

周围景像检测单元118用于获得车辆周围状况的景像信息。周围景像检测单元118包括许多景像传感器。景像传感器的数目最好等于红外线传感器IRi的数目。可以采用图2所示的电视摄像机VCi作这种景像传感器。电视摄像机VCi由系统控制单元116控制。由电视摄像机VCi摄取的物体的景像被输送到系统控制单元116。

例如，当周围状况检测单元117检测到车辆左侧存在物体时，则装在车辆左侧部分的电视摄像机VCi(在所示情况下为三个摄像机)便分别产生代表所摄取景像的视频信号。系统控制单元116处理从电视摄像机VCi接收到的视频信号，由此输出表示物体三维景像的视频信号。从系统控制单元116输出的视频信号被加到显示单元115上，随后该单元以三维的方式显示位于车辆左侧的物体的景像。

如图2所示的车轮准直状态检测单元119包括分别用于检测车轮位置的车轮准直状态传感器WSi，该车轮特别地指车上的通过驾驶操作方向盘而转向的前轮。每个车轮准直状态传感器WSi检测每个车轮转离车体纵轴的转向角，由此检测车轮的转向位置即车轮方向。可以应用摄像机或角速度传感器作这种车轮准直状态传感器。车轮准直状态检测单元119按照其检测操作产生车轮准直状态检测信号，并将该车轮准直状态检测信号送到系统控制单元116上，当使用者或驾驶员请求显示检测的车轮准直状态时，系统控制单元116将该车轮准直状态检测信号送到显示单元115，随后该单元显示检测的车轮准直状态。

报警单元120连接于系统控制单元116的一个输出口，从而响应从系统控制单元116来的报警控制信号提供报警，告诉驾驶员有危险情况。该报警单元120包括扬声器。

图2示出用于检测车辆准直状态和车辆周围状况的传感器的配置状态。图2中参考字母FR表示车的前表面，而参考字母RE表示车的后表面。从图2中可以看到，许多红外传感器IRi装在车的外表面上，从而可以很好地检测靠近车辆的物体。许多景像传感器VCi也装在车的外表面上，其位置分别靠近红外传感器IRi，从而可以得到周围物体的景像。许多车轮准直状态传感器WSi也分别靠近前后轮安装，从而可相对于车体检测前后轮的转向状态。

图3是示意图，示出其上显示由本发明导航装置检测到的周围物体景像的屏幕。图4是示意图，示出由本发明导航装置检测到的车轮的转向状态。在图3和图4中，“SC”表示其中装有本发明导航装置的车辆。参考编号121表示由周围状态传感器检测到的周围物体的三维景像。

下面说明具有上述结构的导航装置的操作。在以下的说明中假定，在其中装有图1所示导航装置的车辆的附近有许多物体例如车辆或人。

当使用者或驾驶员选择操作面板单元114上的周围物体检测键时，系统控制单元116响应操作面板单元114来的周围物体检测键信号控制周围状况检测单元117，由此使图2的红外传感器操作。按照红外传感器的操作，周围状况检测单元117将表示检测靠近车辆物体的检测结果的信号送到系统控制单元116。该系统控制单元116根据周围状况检测单元117来的信号确定车辆和与接收到的信号相关的各个物体之间的距离。

感知到车辆附近存在的各个物体的系统控制单元116然后根据现时位置计算单元112计算的车辆的准现时位置确定物体的位置。随后系统控制单元116接收周围景像检测单元118的输出，获得各个位置已确定的物体的景像信息。系统控制单元116将该景像信息送给显示单元115，接着该单元三维显示各个物体的景像。此刻应当注意到，各个物体的景像以这样的方式显视，即它被表示在，从地图信息贮存单元113中读取的地图景像中表示车辆现时位置的车辆景像附近。

同时，当系统控制单元116确定，在车辆和检测到的周围物体之间的距离等于或小于预定距离时，即确定车辆有可能要与周围物体发生碰撞的危险时，它便将报警控制信号送到报警单元120。该报警单元120响应该报警控制信号通过扬声器进行报警，由此通知驾驶员有危险情况。报警可以是通过重放先前贮存的语言信息进行语音报警或用简单的蜂鸣声报警。

因此驾驶员可以安全地驾驶车辆，只需注意显示单元115的屏幕，而不用看四周近邻的情况。尤其是可以防止碰撞事故，因为本发明的导航装置在车辆靠近物体时可以自动地向驾驶员提供报警。

另外，具有图1结构的导航装置具有检测车轮准直状态和将检测到的车轮准直状态显示在显示单元115屏幕上的功能。驾驶员可以选择操作面板单元114上的车轮准直状态检测键而在有限的位置更准确地操作其车的方向盘，这种有限的位置例如是在该车的前后左右停满了其它车辆的停车场。在这种情况下，系统控制单元116响应车轮准直状态键的选择利用车轮准直状态检测单元119来检测现时车轮准直状态。

随后，系统控制单元116产生表示检测到的车轮准直状态的景像，然后操作显示单元115，使其在图4所示的屏幕上显示检测到的车轮准直状态。

因此本发明的导航装置可以在显示单元115上显示车辆SC和周围物体121，如图3所示。导航装置还能在显示单元115上显示车辆SC的车轮准直状态，如图4所示。

按照本发明，可以在显示单元115上以放大或缩小的比例显示车辆SC的景像和周围物体121的景像。例如，使用者可以选择在显示单元115上提供的景像放大/缩小键，以放大或缩小如图3或4所示的显示在显示单元115上的景像的比例。在这种情况下，系统控制单元116放大或缩小显示在显示单元115上的周围状况的景像。根据这种操作，驾驶员可以在显示单元115上更准确地看到它的车子景像的有关部分和周围的物体或车辆，从而能在一个较大范围内意识到四周状况。

从上述说明可以明显看出，本发明提供一种导航装置，该导航装置不仅可以显示其上装有该导航装置的车辆及该车辆的四周状况，而且还可以通告危险状况。因此驾驶员只需注视显示单元的屏幕便可以看清周围状况，不用直接观察四周近邻的情况。尤其是可以防止碰撞事故，因为当车辆靠近物体时，本发明的导航装置可以自动地向驾驶员报警。特别是，驾驶员可以看到位于盲区的人和其它车辆。因此即使在有限的停车位置开动车辆和停靠车辆时也可以防止碰撞事故或危及人身的事故。另外，本发明的优点在于，驾驶员在很坏的操作环境下也可以看清车辆的周围状况，在这种很坏的操作环境下，例如由于雨天而很难看清车子的四周近邻。

虽然作为例示目的已说明本发明的优选实施例，但本领域的技术人员可以看到，可以进行各种改型、增添和替换而不违背本发明的如所附权利要求书公开的范围和精神。

Claims (4)

1.一种车辆用的导航装置，包括现时位置计算单元，该单元根据速度传感器得到的信息、陀螺传感器得到的信息和由全球定位系统提供的信息计算所述车辆的现时位置，该装置还包括：

周围状况检测单元和周围景像检测单元，用于检测在所述车辆附近的周围物体和输出检测到的周围物体的三维景像；

报警单元，用于响应报警控制信号产生报警信号，告知有危险；

显示单元，用于接收显示数据和在屏幕上显示接收到的显示数据；

车轮准直状态检测单元，用于检测所述车辆的车轮准直状态；以及

系统控制单元，该单元根据由上述周围状况检测单元和周围景像检测单元检测结果得到的信息计算各个周围物体的位置，将关于检测到的周围物体景像的显示数据随同关于计算出的现时车辆位置景像的显示数据送给显示单元，用于在现时车辆位置和计算出的周围物体位置之间的距离对应于危险距离时将所述报警控制信号发送给上述报警单元，用于响应显示选择信号将关于检测到的车轮准直状态的显示数据送给上述显示单元。

2.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述车轮准直状态检测单元包括许多摄像机或角速度传感器，它们分别装在上述车辆上，靠近所述车辆的车轮，以便检测车轮的转向位置。

3.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述周围状况检测单元包括许多红外传感器，而所述周围景像检测单元包括许多摄像机，所述红外传感器和所述摄像机分别装在上述车辆的外表面上，所述报警信号是声信号。

4.如权利要求1-3中任一项所述的导航装置，其特征在于，所述报警单元包括装在上述车辆内部的扬声器，以便响应所述报警控制信号告知上述车辆的危险状况。

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