TWI473576B - 自動警示行車方向之裝置 - Google Patents

Description

自動警示行車方向之裝置

本發明是關於一種行車方向的警示裝置，特別是關於一種能動態反應車輛行進狀態、並自動地產生行車方向警示以提醒週遭行人車輛的一種自動警示行車方向之裝置。

一般的汽車或是機車都配備有可以主動顯示車輛之運動狀態的指示燈，具體而言就是車輛的方向燈、煞車燈或其他具有警示功能的指示燈。其中方向燈是用以傳達車輛行車方向，警示週遭車輛保持距離使用。

傳統的方向燈是由車輛駕駛者透過切換駕駛裝置上的相關機構所控制，包括利用手部或手指撥切的方式，其決策大致由駕駛者人腦決定。使用閃爍燈號以提供視覺上的警示，燈號安排大致分成前置及後置，約略分置於車體的四個角落。在擁擠的 道路中，機車之方向燈以其相對位置較低、車間距離較短，容易為週遭車輛忽略等缺點，加上駕駛者忽略操控，因有改善空間。

在已公開的中國專利CN2696925「車輛減速或轉彎自動警示裝置」提出了一種車輛減速或轉彎自動警示裝置，具有適當傾斜角度的導管，其內部設置導電珠體，導管上端面設有導柱，導柱當作開關，各組導柱外接電線連接至汽車上設置的第三煞車燈處，因為車輛急速煞車或轉彎時產生的慣性力量，令導電珠體移動進而導通電路並點亮煞車燈。另外楊升興於2006年之M299488號中華民國專利、林皆性於2008年之M351002號中華民國專利、與羅健銘與施志豪於2008年之M354128中華民國專利，相似地提出一種車輛用之警示安全帽，利用接收訊號的無線接收器，可將方向燈或煞車燈的開關訊號同步無線傳輸給安全帽上的接收器與電路控制模組，控制安全帽上之方向燈與煞車燈組。

於1997年授予Horton與Newton的美國專利US5615132「Method and apparatus for determining position and orientation of a moveable object using accelerometers」、以及2010年盧叔東等人的中華民國發明專利I320702「可動態提供方向訊號的方法與使用其之安全帽」，都提出一種可提供位置或方向訊號的安全帽，其旨乃利用加速度感測器 (Accelerometer)依據使用者向左、向右傾斜之動作、或速度變化反應訊號。Horton與Newton之專利主要應用於虛擬實境(Virtual reality)之應用，盧叔東等人之專利則用以致動行車方向燈組，但其感應原理主要來自加速度的變化，非為來自陀螺儀裝置之角速度位移變化。

在已公開的中華民國發明專利TW201106886「具指示燈的安全帽及利用安全帽指示方向的方法」，其中安全帽指示方向的方法包括利用偵測裝置偵測主體左轉或右轉一角度後回復原位的時間，當時間達到一預設值時分別相對應地驅動左燈或右燈發出亮光一段時間。這種技術主要是偵測使用者頭部的動作及其持續的時間，進而驅動相應的指示燈裝置點亮，但是在實務上，配載著安全帽的車輛駕駛者經常會透過左右兩側的後視鏡觀察左右兩側的後方狀況，而且在觀察的過程中難免會有向左或向右偏轉頭部的動作；因此這件已公開的發明專利所提出的方法很容易產生誤動作，錯誤地將使用者觀察左右兩側後視鏡的動作誤判為左轉或右轉動作，進而驅動左燈或右燈發亮。

傳統技術有關安全帽左、右燈的設計原理，到目前為止，多以傾斜感測、或加速度計等基本物理原理或為直接啟閉或為量測計算來作動燈號。然而，其奠基之方法論基本上係易受行車及路面之雜 訊干擾等。

因此，如何具有良好的檢知方向並有效地指示方向係為本案之發明人以及從事此相關行業之技術領域者亟欲改善的課題。

有鑑於此，本發明提出了一種自動警示行車方向之裝置，包括：一載具，可附加於駕駛的頭部穿戴物；數個發光元件，安裝於載具，包含一左置的發光元件和一右置的發光元件；一陀螺儀裝置(Gyroscope Device)，安裝於載具，至少包含一陀螺儀(Gyroscope)，用以檢知車輛的動作並輸出相應此動作的一動作訊號；一訊號處理與決策器(Signal processor and discriminator)，接收前述的動作訊號並處理、運行一決策判斷程序，對動作訊號進行分析與判斷後產生一決策訊號，再依據決策訊號驅動對應的發光元件作動(包括點亮或熄滅或閃爍)，用以表示車輛的轉彎動作；以及一電源裝置，用以提供數個發光元件、陀螺儀裝置和訊號處理與決策器所需的電力。

在本發明的一實施例中，包括：一第一輔助訊號感測單元(Auxiliary sensor unit)，包含至少兩個加速度計(Accelerometer)，用以檢知車輛的動作並輸出一第一輔助訊號，併同動作訊號一起送至訊號處 理與決策器，幫助訊號處理與決策器分辨使用者頭部或身體的旋轉動作或車輛的轉彎運動，避免產生誤動作。

在本發明的一實施例中，包括：一第二輔助訊號感測單元，至少包含一個加速度計或一個地磁儀(Magnetometer)，用以檢知車輛的動作並輸出一第二輔助訊號，併同動作訊號一起送至訊號處理與決策器，用以校準陀螺儀裝置因為漂移(Gyroscope drift)現象所產生的偏置問題(Bias)。

在本發明的一實施例中，包括：一中置的發光元件，和一第三輔助訊號感測單元，至少包含一個加速度計，用以檢知車輛的加速度變化並輸出一加速度訊號，由訊號處理與決策器對加速度訊號進行分析與判斷後產生一決策訊號，再依據決策訊號驅動中置的發光元件作動(包含點亮或熄滅)，進而警示車輛的煞車動作。

在本發明的一實施例中，包括：一訊號調製器，用以將陀螺儀裝置在檢知車輛轉彎時產生的原始動作訊號調製為數位化的動作訊號。

在本發明的一實施例中，包括：一訊號調製器，用以將加速度計或地磁儀在檢知車輛動作後產生的原始輔助訊號調製為數位化的輔助訊號。

在本發明的一實施例中，還包括：一主座標系統之校準程序，係由訊號處理與決策器運行，主座 標系統之校準程序係基於車輛瞬時行進方向為主軸之參考座標系統，藉由旋轉矩陣之座標系統轉換手段，可免除因安全帽配戴差異、或因感測器安裝差異造成感測器不一定相符合於主軸座標系統之訊號量測困境。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

10‧‧‧載具

20‧‧‧中置的發光元件

21‧‧‧左置的發光元件

22‧‧‧右置的發光元件

30‧‧‧陀螺儀裝置

31‧‧‧陀螺儀

32‧‧‧訊號調製器

321‧‧‧銜接調製單元

322‧‧‧類比/數位訊號轉換器

40‧‧‧訊號處理與決策器

41‧‧‧數位訊號處理與濾波單元

42‧‧‧記憶體

43‧‧‧邏輯運算處理器

44‧‧‧輸入/輸出埠

50‧‧‧電源裝置

60‧‧‧安全帽

70‧‧‧第一輔助訊號感測單元

71a‧‧‧加速度計

71b‧‧‧加速度計

72a‧‧‧訊號調製器

72b‧‧‧訊號調製器

80‧‧‧第二輔助訊號感測單元

81‧‧‧地磁儀

82‧‧‧訊號調製器

90‧‧‧第三輔助訊號感測單元

91‧‧‧加速度計

92‧‧‧訊號調製器

PA1‧‧‧第一主軸

PA2‧‧‧第二主軸

PA3‧‧‧第三主軸

第1圖係本發明的一實施例之可顯示行車方向的安全帽的構造之示意圖。

第2圖係第1圖的背側視圖。

第3圖係本發明的一實施例的功能方塊圖。

第4圖係本發明的另一實施例的功能方塊圖，其中包含一訊號調製器。

第5圖係本發明的另一實施例的功能方塊圖，其中包含一第一輔助訊號感測單元。

第6A圖係本發明的一實施例的部份構造圖，顯示第一輔助訊號感測單元之中兩個加速度計的安裝位置。

第6B圖係一動作示意圖，顯示車輛轉彎時第一輔助 訊號感測單元之中兩個加速度計所感測到沿第一主軸方向瞬時加速度之方向。

第6C圖係一動作示意圖，顯示頭部旋轉時第一輔助訊號感測單元之中兩個加速度計所感測到沿第一主軸方向瞬時加速度之方向。

第7圖係本發明的另一實施例的功能方塊圖，其中包含一第一輔助訊號感測單元和一第二輔助訊號感測單元。

第8圖係本發明的另一實施例的功能方塊圖，其中包含一第三輔助訊號感測單元。

第9圖係本發明的一實施例之顯示陀螺儀在安全帽的第一種配置位置之示意圖。

第10圖係本發明的一實施例之顯示陀螺儀在安全帽的第二種配置位置之示意圖。

第11圖係本發明的一實施例之顯示陀螺儀在安全帽的第三種配置位置之示意圖。

第12圖係本發明的一實施例之顯示安全帽的參考座標系統校正之示意圖。

第13圖係本發明的一實施例之顯示訊號處理與決策器運行主座標系統之校準程序和決策判斷程序的流程圖。

第14圖係本發明的一實施例之顯示訊號處理與決策器運行決策判斷程序的流程圖。

第15圖係本發明的一動作說明圖。

第16圖係本發明一實施例之顯示訊號處理與決策器整合第一輔助訊號和動作訊號並運行決策判斷程序的流程 圖。

第1圖係本發明的一實施例之可顯示行車方向的安全帽的構造之示意圖。第3圖係本發明的一實施例的功能方塊圖。

首先請參閱「第1圖」、「第2圖」及「第3圖」，本發明自動警示行車方向之裝置的一種實施例構造，包括：一載具10，可附加於駕駛者的頭部的穿戴物，穿戴物包含但不限於例如安全帽60、頭盔或其他類似物，在「第1圖」所示的一種實施例，載具10是一種殼體，可以透過例如磁鐵、扣件、魔鬼氈或是其他類似的手段附加於穿戴物；數個發光元件，安裝於載具10，包含一左置的發光元件21用於顯示左轉動作，及一右置的發光元件22用於顯示右轉動作；一陀螺儀裝置30(見「第3圖」)，被安裝於載具10，陀螺儀裝置30至少包含一個陀螺儀31，用以檢知車輛的動作並輸出相應此動作的動作訊號；一訊號處理與決策器40，接收動作訊號、對動作訊號進行處理、並運行一決策判斷程序，對動作訊號進行解析與判斷後產生一決策訊號，再依據決策訊號驅動左置的發光元件21和右置的發光元件22其中一者作動(可以是點亮或閃爍)，用以表示車 輛的轉彎動作；以及一電源裝置50，用以提供數個發光元件、陀螺儀裝置30和訊號處理與決策器40所需的電力。

依據本發明的一實施例，陀螺儀裝置30之中包含的陀螺儀31可以是一種二軸或三軸陀螺儀，其可透過載具10安裝在穿戴物上之任何位置，在本發明下文的實施例中將以安全帽60作為穿戴物的一種例子，但穿戴物並不以此為限。陀螺儀裝置30之中包含的陀螺儀31係在車輛轉彎過程中透過連續取樣的方式，檢知車輛轉彎的角位移，產生一種含有角度變化量的原始動作訊號，當原始動作訊號是類比訊號時，陀螺儀31得配置一訊號調製器32(見「第4圖」)，利用訊號調製器32將原始動作訊號調製輸出為一種數位化的動作訊號，以為後續訊號處理與決策器40之處理。

依據本發明的一實施例，訊號調製器32包括：一銜接調製單元321(Bridge conditioning unit)，和陀螺儀裝置30包含的陀螺儀31電連接，將陀螺儀31產生的原始動作訊號調製為相應的數位訊號或是類比訊號；一類比/數位訊號轉換器322(A/D convcrtor)，必要時將類比訊號轉換為相應的數位訊號。一般而言銜接調製單元321是一種依據陀螺儀31的規格與特性而與之匹配的電路及/或電子元件，所以經由銜 接調製單元321調製後的訊號可能是數位或類比形式，若為類比形式者得以一類比/數位訊號轉換器322轉成數位形式，以為後續之處理；換言之，類比/數位訊號轉換器322可以視需要選擇使用，用以在必要時將類比訊號轉換為相應的數位訊號。

為了分辨使用者旋轉頭部的動作與車輛前行轉彎運動之差異，在本發明的一實施例中包含：一第一輔助訊號感測單元70(見「第5圖」)，第一輔助訊號感測單元70具有至少兩個加速度計71a和71b，兩個加速度計71a和71b分別安裝於以配戴者頭頂中心對齊於車輛行進方向之軸線剖分之安全帽60的兩側，位置不一定需要對稱，兩個加速度計71a和71b透過安裝位置的差異，感測旋轉頭部的動作與車輛前行轉彎運動所造成加速度上的不同，並產生一第一輔助性訊號，併同動作訊號一起送至訊號處理與決策器40，用以幫助訊號處理與決策器40分辨使用者頭部或身體的旋轉動作或車輛的轉彎運動，避免產生誤動作。

「第6A圖」顯示本發明使用兩個獨立加速度計71a和71b不對稱地安裝在安全帽60之兩側的一實施例，設若是整體車輛轉彎則分置兩側之加速度計71a和71b其所感測到沿第一主軸方向瞬時加速度之方向將會一致如「第6B圖」；而若是配戴者頭部或身體的旋轉動作，分置兩側之加速度計71a和 71b，其所感測到沿第一主軸方向瞬時加速度之方向則會相反，如「第6C圖」。

本發明的一實施例中，包含一第二輔助訊號感測單元80，用以校準陀螺儀裝置30因為漂移現象所產生的偏置問題。依據本發明去除偏置問題之第二輔助訊號感測單元80的一實施例，至少包含一個加速度計71a(如「第5圖」所示)或一個地磁儀81(如「第7圖」所示)，用以檢知車輛的動作並輸出一第二輔助訊號，併同動作訊號一起送至訊號處理與決策器40，用以校準陀螺儀裝置30因為漂移現象所產生的偏置問題。

在本發明的一實施例中，包含：一中置的發光元件20用於顯示煞車動作，及一第三輔助訊號感測單元90，如「第8圖」所示，第三輔助訊號感測單元90至少包含一個加速度計91，用以檢知車輛的加速度變化並輸出一加速度訊號，由訊號處理與決策器40對加速度訊號進行分析與判斷後產生一決策訊號，再依據決策訊號驅動中置的發光元件20點亮或熄滅，進而警示車輛的煞車動作；其中一種實施方式是預設一比較值a，當分析加速度訊號發現車輛的加速度為負值(表示車輛減速)，而且加速度的絕對值超過比較值a，即表示車輛發生煞車動作，進而驅動中置的發光元件20點亮。

依據本發明的一實施例，第一輔助訊號感測單 元70、第二輔助訊號感測單元80和第三輔助訊號感測單元90中的感測元件(包含加速度計和地磁儀)得配置一訊號調製器，圖中分別標示為訊號調製器72a和72b、訊號調製器82和訊號調製器92，其架構與前述的訊號調製器32相同，其中的加速度計或地磁儀將與訊號調製器中的銜接調製單元電連接；換言之，當加速度計或地磁儀產生的原始輔助訊號為類比訊號，可透過訊號調製器調製為數位化的加速度訊號、第一輔助訊號和第二輔助訊號。

上述的數個訊號調製器72a、72b、82和92，以其電路性質非為一定之獨立單元，得視應用時和其電連接的輔助訊號感測單元(包含第一輔助訊號感測單元70、第二輔助訊號感測單元80和第三輔助訊號感測單元90)整併為一種構裝電路(Configuration circuit)，用以將類比形式的原始動作訊號和原始輔助訊號轉換為數位化的動作訊號、加速度訊號、第一輔助訊號和第二輔助訊號，以供後續的訊號處理與決策器40利用。

在本發明的另一實施例中，第一輔助訊號感測單元70、第二輔助訊號感測單元80和第三輔助訊號感測單元90若是使用相同的感測元件，可採元件共用的架構，例如：第三輔助訊號感測單元90中的加速度計71a可以和第一輔助訊號感測單元70中的加速度計71a共用(見「第5圖」)。

依據本發明的一實施例，其中的訊號處理與決策器40，如「第3圖」所示，包括：

一數位訊號處理與濾波單元41，用以將上述陀螺儀裝置30、第一輔助訊號感測單元70、第二輔助訊號感測單元80和第三輔助訊號感測單元90輸出之各種數位化的動作訊號、第一輔助訊號、第二輔助訊號和第三輔助訊號進行濾波處理。同時也對陀螺儀裝置30輸出之動作訊號作角度積分，及處理其隨時間累增的訊號偏置及漂移的問題。

一決策處理單元，包含：一記憶體42(包括可抹除式及不可抹除式記憶體其中之任一種)、一邏輯運算處理器43(即CPU)、以及一輸入/輸出埠44(I/O port)，左置的發光元件21、中置的發光元件20及右置的發光元件22與輸入/輸出埠44電連接，記憶體42之中具有一決策判斷程序，可以整合動作訊號、第一輔助訊號和第二輔助訊號，再進行分析與判斷後產生一決策訊號，再依據決策訊號透過輸入/輸出埠44驅動左置的發光元件21、中置的發光元件20及右置的發光元件22作動(包含點亮或熄滅或閃爍)。

穿戴物不限於安全帽60一種，只要是能穿戴在使用者頭部的即可，其中的陀螺儀裝置30、第一輔助訊號感測單元70、第二輔助訊號感測單元80、第二輔助訊號感測單元90、訊號處理與決策器40 和電源裝置50可以被一起被安裝在同一載具10或是分別安裝於數個載具10。

電源裝置50可以採用電池(可以是一次電池或可充電式電池)提供所需的電力，其實施方式亦可為一般電池或可充電式電池或是太陽能電池之充電機構其中的任一種，在另一實施方式，電源裝置50係為一種透過電源線和電連接器和車輛的電源連接的構造，直接使用車輛的電力。

發光元件可以是但不限於例如發光二極體(LED)、傳統燈泡或是其他的發光元件，在本發明一種實施例構造，其中左置的發光元件21、中置的發光元件20及右置的發光元件22是採分離式的設計，但並不以此為唯一的一種實施例，在另一種實施例構造中，左置的發光元件21、中置的發光元件20及右置的發光元件22也可以整合在一起。

依據本發明的一種實施例構造，其中的載具10可裝置於安全帽60的任何位置，如「第9圖」、「第10圖」及「第11圖」所示，可以將載具10安裝於安全帽60的頂端位置(見「第9圖」)、安裝於安全帽60的後側位置(見「第10圖」)，也可以安裝於安全帽60的頂端偏向後側的位置(見「第11圖」)；依據本發明的一實施例，其中左置的發光元件21、中置的發光元件20及右置的發光元件22安裝於安全帽60的位置，也可以有多種不同的變化例如「第 9圖」、「第10圖」及「第11圖」所示，基本上只要能讓他人從後方清楚看到左置的發光元件21、中置的發光元件20及右置的發光元件22的發光狀態即可，左置的發光元件21、中置的發光元件20及右置的發光元件22在常態並不會發亮，其中左置的發光元件21會在車輛向左轉時被驅動點亮或是閃爍，右置的發光元件22會在車輛向右轉時被驅動點亮或是閃爍，中置的發光元件20會在車輛煞車時被驅動點亮，換言之在車輛煞車減速時亦會驅動中置的發光元件20產生視覺警示。

在本發明的一實施例中，還包括：一主座標系統之校準程序，係由訊號處理與決策器40運行，主座標系統之校準程序係基於車輛瞬時行進方向為主軸之參考座標系統，藉由旋轉矩陣之座標系統轉換手段，可免除因安全帽60的配戴差異、或因陀螺儀、加速度計和地磁儀這些感測器的安裝位置差異造成感測器不一定相符合於主軸座標系統之訊號量測困境。

依據本發明的一實施例，其中陀螺儀裝置30中的陀螺儀本身不一定要對齊於車輛行進方向之中軸。唯其經旋轉矩陣座標轉換後產生的虛擬的第一主軸(First principal axis)必須對齊於車輛行進方向之中軸。

依據本發明的一實施例，感測訊號之量測必須 基於一車輛行進方向一致之座標系統，因此定義一主軸(Principal axis)系統，以三軸陀螺儀31為例，主軸系統如「第1圖」所示，包含第一主軸PA1、第二主軸PA2和第三主軸PA3，而主軸系統就是一種定義第一主軸PA1與車輛行進方向相符合的參考座標系統。如「第9圖」、「第10圖」或「第11圖」所繪示就是感測三軸與中軸參考座標相符合的一種實施例，可以直接感測三維方向的角度變化量。

由於安全帽60戴在使用者頭部的位置並不一定相符合於主軸系統、不同使用者、或是不同的配載角度都會影響主軸座標系統之對齊，設若陀螺儀裝置30之陀螺儀31的各感應軸若與主軸座標系統不對齊時，可透過主座標系統之校準程序所採用的一種旋轉矩陣技術之線性轉換，將各軸感測訊號映射到所定義的主軸(Principal axis)上。旋轉矩陣座標轉換的實施方式，可直接使用相繼的三維座標旋轉獲得，亦可使用相對等之四元數(Quaternion)旋轉矩陣來轉換。

「第12圖」顯示本發明的一應用例，假設使用配戴安全帽60的位置使得陀螺儀裝置30的第一主軸PA1略朝下方傾斜有一角度(如「第12圖」左側所示校準前的情形)，進而和車輛行進方向之中軸沒有對齊，會使得陀螺儀裝置30的第一主軸PA1在感測車輛之轉彎時所產生的動作訊號有些偏差， 可能會影響決策判斷程序之判斷的結果。為了解決此一問題，本發明的一實施例還包括有一初始化校正程序，使用者可啟動訊號處理與決策器40運行初始化校正程序，透過自動校準模式或手動校準模式重設安全帽60的參考座標系統和車輛行進方向之中軸座標系統對齊(如「第12圖」右側顯示校準後的情形)。

手動校準模式下的校準程序的一種實施例方式可以設置一校正按鈕，在本發明的一實施例中，訊號處理與決策器40係將主座標系統之校準程序和決策判斷程序整合在一起運行，整體的運行內容可參考「第13圖」之流程示意圖，主要包含下列數個階段：

A.初始化的校準步驟：包含手動校準和自動校準兩種模式。

在手動校準模式下，使用者只要依騎乘時欲穿戴之角度樣式穿戴好安全帽60，操作一自行認定初始坐標對準角度之姿勢，按下校準按鈕，騎車沿第一主軸PA1方向向前行進一程式設定時間TS(譬如3秒)，取得一些沿第一主軸PA1方向擷取陀螺儀裝置30之參考樣本瞬時值取樣點。使用一線性迴歸計算，即可獲得。其線性迴歸計算旨在獲得第一主軸PA1，任意可獲得直線之一階之迴歸計算方式皆可，本發明的一種實施例為採用一最小平方法 (Least square)之簡單線性迴歸。

自動校準模式的程序內容約略等同於手動校準模式的程序。可將校準按鈕整併至電源裝置50的一電源開關(圖中未顯示)，使用者只需依騎乘時欲穿戴之角度樣式穿戴好安全帽60，打開電源裝置50的電源開關，開始上路的前TS時間維持沿第一主軸PA1方向向前行進，程式會依前述程序自動校準。

B.感測車輛運動並輸出動作訊號的階段；在完成了前述的主座標系統之校準程序之後，陀螺儀裝置30開始感測車輛運動並輸出動作訊號，必要時還整合前述數個輔助訊號(包含第一輔助訊號、第二輔助訊號和第三輔助訊號)。

C.產生決策訊號的階段；訊號處理與決策器40可以整合動作訊號、第一輔助訊號和第二輔助訊號，再進行解析與判斷後產生一決策訊號。

D.驅動發光元件作動的階段；在此階段，左置的發光元件21、中置的發光元件20及右置的發光元件22將會依據決策訊號被驅動並且作動(包括點亮或熄滅或閃爍)。

依據本發明的一種實施例，如果使用只有二個主軸的陀螺儀裝置30，其中一個主軸仍然以對齊車輛行進方向的中軸為主，並和另一個直交主軸構成符合車輛行駛之平面的二維平面，以適應車輛之瞬 時兩軸行車平面亦可，這種只有二個主軸的陀螺儀30裝置可視為三軸陀螺儀裝置30之構裝的簡化版本。

關於決策和判斷車輛之轉彎運動的決策判斷程序，簡要說明如下。陀螺儀裝置30之中包含的陀螺儀31係在車輛轉彎過程中透過連續取樣的方式，檢知車輛轉彎的角位移，產生一種含有角度變化量△的原始動作訊號，角度變化量△依據車輛的轉彎方向而有正值和負值之分，決策判斷程序會將角度變化量△的絕對值和一設定值θ比較，當角度變化量大於設定值θ即判斷車輛發生轉彎運動，然後決策判斷程序會依據角度變化量△的正值或負值決定驅動左置的發光元件21和右置的發光元件22其中之一者作動(點亮或閃爍)，用以表示車輛左轉或右轉；其中的設定值θ可為一單純門檻(Threshold)或採可學習之人工智慧機制訓練產生。

決策和判斷車輛之轉彎運動的決策判斷程序另一種實施方式，請參閱「第14圖」所示的決策流程，其決策內容可配合「第15圖」所示的有限狀態機的運作方式加以說明，其中以顯示有限狀態機的運作方式說明訊號處理與決策器運行決策判斷程序的程序。包括下列步驟：A1.取得動作訊號；含有角度變化量△的原始動作訊號經處理後成為數位化的動作訊號，然後即 由訊號處理與決策器40中的決策判斷程序對動作訊號進行分析與判斷；A2.判斷動作訊號是否符合一「閃爍燈號樣式的啟閉函數fx」之條件，符合條件時進入「作動」狀態並繼續後續的作動步驟，否則進入「不作動」狀態並重覆上述步驟；A3.點亮或閃爍相應的發光元件；係依據決策訊號驅動相應的發光元件點亮或閃爍；A4.延遲發光元件點亮或閃爍一段時間；以及A5.熄滅發光元件。

決策判斷程序之中設有一「閃爍燈號樣式的啟閉函數fx」，其中一種實施方式是依賴時間連串取得之角度變化量△來決定，若角度變化量△之絕對值超過一設定值θ即驅動左置的發光元件21和右置的發光元件22其中之一者作動(點亮或閃爍)，每一作動配合一延滯時間TD，藉由連續的△進來將連續間隔的開啟時段連綴成一連續之爍燈號樣式開啟，TD設定可為一固定值，亦可使用與△呈正相關之設定值。

本發明有關「閃爍燈號樣式的啟閉函數fx」與角度變化量△之間關係的一種實施例，請參考「第15圖」之有限狀態機(Finite-state machine)的描述，有限狀態機具有「作動」與「不作動」兩種狀態和四個移轉條件，當有限狀態機處於「作動」狀態， 即令fx=1，否則為0。而其各移轉條件設定如下：

條件1：|△|>θ

條件2：|△|>θ且sign(△)=sign(△)

條件3：sign(△)≠sign(△)或|△|θ

條件4：|△|θ

其中sing()表示一符號函數，用以判斷某變量之方向性，下標t-1與t分為前次及目前時間下之變量取樣值。

依據前述實施例，其中延滯作用TD之開啟若太長，亦得因連續滿足某一次數(例如5次)之條件4而取消。

在本發明的另一實施例中，包含：將第一輔助訊號感測單元70輸出的第一輔助訊號和動作訊號整合處理，更可以幫助決策判斷程序分辨使用者頭部或身體的旋轉動作或車輛的轉彎運動，避免產生誤動作，如「第16圖」所示，係在前述「第14圖」的步驟A1之前先運行下列步驟：P1.取得第一輔助訊號；以及P2.當兩個加速度計71a和71b感測到沿第一主軸方向的瞬時加速度方向一致時，繼續後續的步驟A1，否則重覆步驟P1，換言之，當兩個加速度計71a和71b感測到沿第一主軸方向的瞬時加速度方向一致時，決策判斷程序才會繼續對動作訊號進行後續的分析與判斷，藉以剔除因頭部或身體的旋 轉動作引起的誤動作。

本發明利用可以量測角度位移的陀螺儀(Gyroscope)裝置自動地檢知車輛之行進方向，即時提供方向訊號，並用以顯示在駕駛者之安全帽上。其意所指之「具安全帽車輛」主要為機車，亦及於其他如腳踏車、滑板、及其他有需配戴安全帽的運動設備。本發明提供了一種能夠偵測行車方向的改變，以一判斷機制進行決策並驅動對應的發光元件作動(包括點亮或熄滅或閃爍)，進而以視覺警示方式顯示車輛的轉彎動作。

雖然本發明已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

20‧‧‧中置的發光元件

21‧‧‧左置的發光元件

22‧‧‧右置的發光元件

30‧‧‧陀螺儀裝置

31‧‧‧陀螺儀

40‧‧‧訊號處理與決策器

41‧‧‧數位訊號處理與濾波單元

42‧‧‧記憶體

43‧‧‧邏輯運算處理器

44‧‧‧輸入/輸出埠

50‧‧‧電源裝置

Claims (15)

1. 一種自動警示行車方向之裝置，可安裝於車輛之駕駛的頭部穿戴物，包括：一載具，可附加該穿戴物；數個發光元件，安裝於該載具，包含一左置的發光元件、一中置的發光元件及一右置的發光元件；一陀螺儀裝置，安裝於該載具，至少包含一陀螺儀，用以檢知車輛的動作並輸出相應該車輛的動作的一動作訊號；一訊號處理與決策器，接收該動作訊號並處理、運行一決策判斷程序，對該動作訊號進行分析與判斷後產生一決策訊號，再依據該決策訊號驅動對應的該些發光元件點亮或熄滅，用以表示車輛的轉彎動作；一電源裝置，用以提供該些發光元件、該陀螺儀裝置和該訊號處理與決策器所需的電力；及一第一輔助訊號感測單元，安裝在該穿戴物上，檢知該駕駛的動作與該車輛的運動以產生一第一輔助性訊號，其中該第一輔助性訊號併同該動作訊號一起送至該訊號處理與決策器，用以幫助該訊號處理與決策器分辨該駕駛的動作或該車輛的運動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動警示行車方向之裝置，其中該載具係透過包含磁鐵、扣件和魔鬼氈其中之任一種附加於該穿戴物。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自動警示行車方向之裝 置，其中該陀螺儀可以是二軸陀螺儀或三軸陀螺儀。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動警示行車方向之裝置，其中該陀螺儀係在車輛轉彎過程中透過連續取樣的方式，檢知車輛轉彎的角位移，產生一種含有角度變化量的一原始動作訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之自動警示行車方向之裝置，其中陀螺儀裝置還包括一訊號調製器，該訊號調製器用以將該原始動作訊號調製為數位化的該動作訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之自動警示行車方向之裝置，其中該決策判斷程序將該動作訊號中的角度變化量的絕對值和一設定值比較，當該角度變化量大於該設定值，該決策判斷程序再依據該角度變化量的正值或負值產生該決策訊號，用以決定驅動該左置的發光元件和該右置的發光元件其中之一者作動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之自動警示行車方向之裝置，其中該訊號處理與決策器，包括：一數位訊號處理與濾波單元，用以將該動作訊號進行濾波處理；及一決策處理單元，包含：一記憶體、一邏輯運算處理器、以及一輸入/輸出埠，該左置的發光元件和該右置的發光元件與該輸入/輸出埠電連接，該記憶體之中具有一決策判斷程序，用以對該動作訊號進行分析與判斷後產生該決策訊號，再依據該決策訊號透過該輸入/輸出埠驅動該左置的發光元件和該右置的發光 元件其中之一作動。
8. 如申請專利範圍第1項所述之自動警示行車方向之裝置，其中該第一輔助訊號感測單元包含至少兩個加速度計，用以檢知該車輛的動作並輸出一第一輔助訊號，併同該動作訊號一起送至訊號處理與決策器，當該兩個加速度計感測到沿一第一主軸方向的瞬時加速度方向一致時，該訊號處理與決策器才會繼續對於該動作訊號進行分析與判斷，進而產生該決策訊號。
9. 如申請專利範圍第8項所述之自動警示行車方向之裝置，其中該兩個加速度計分別安裝於以該頭部穿戴物中心對齊於車輛行進方向之軸線剖分之該頭部穿戴物的兩側。
10. 如申請專利範圍第1項所述之自動警示行車方向之裝置，其中包括：一第二輔助訊號感測單元，該第二輔助訊號感測單元至少包含一個加速度計或一個地磁儀，用以檢知車輛的動作並輸出一第二輔助訊號，併同該動作訊號一起送至該訊號處理與決策器，用以校準該陀螺儀裝置因為漂移現象所產生的偏置問題。
11. 如申請專利範圍第10項所述之自動警示行車方向之裝置，其中包括一訊號調製器，用以將該加速度計或該地磁儀在檢知車輛動作後產生的一原始輔助訊號調製為數位化的該第二輔助訊號。
12. 如申請專利範圍第1項所述之自動警示行車方向之裝置，其中包括：一中置的發光元件和一第三輔助訊號感 測單元，第三輔助訊號感測單元至少包含一個加速度計，用以檢知車輛的加速度變化並輸出一加速度訊號，由該訊號處理與決策器對該加速度訊號進行分析與判斷後產生該決策訊號，再依據該決策訊號驅動該中置的發光元件點亮或熄滅。
13. 如申請專利範圍第1項所述之自動警示行車方向之裝置，其中包括：一主座標系統之校準程序，該主座標系統之校準程序係由該訊號處理與決策器運行，該主座標系統之校準程序以車輛瞬時行進方向為主軸之參考座標系統，藉由一旋轉矩陣之座標系統轉換手段，將該陀螺儀之各軸感測訊號映射到所定義的該主軸。
14. 如申請專利範圍第1項所述之自動警示行車方向之裝置，其中該電源裝置係透過一電源線和一電連接器和該車輛的電源連接，直接使用該車輛的電力。
15. 如申請專利範圍第1項所述之自動警示行車方向之裝置，其中該電源裝置係為電池或是太陽能電池之充電機構。