在汽车中时对环境情况的识别评估和响应的制作方法

专利名称：在汽车中时对环境情况的识别评估和响应的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于识别汽车乘员可能会遇到的环境情况的方法；用于评估该情况是 否对车辆乘员引起危险和不便的方法；和用于消除或减轻任何这样的危险或不便的方法。
背景技术：
行驶中的机动车辆将必然遇到多种可能导致车辆乘员的不便或危险的环境情况。 这些环境情况中的某些可能是持久的并位于固定的位置，例如散发有害气味的垃圾，或散 发污染物的连续运行的工厂；某些可能是暂时的并位于固定的位置，例如在有限的时间内 运行的散发气味的工厂，或在耕地的耕作或庄稼的收割时引起的灰尘或花粉；并且某些可 能是暂时的并且在变化的位置中发生，例如与交通堵塞相关的车辆排放。
许多这些情况和其它情况，例如
建筑位置周围的高浓度灰尘或其它建筑材料碎片；
自然气候情况，例如沙尘暴、酸雨、雹暴、火山尘等；
沼泽地附近的气味等；
例如在炸弹有效杀伤区中的高噪音；
昆虫群，例如蚊子、蜜蜂、蝗虫、鱼蛉等对于汽车的乘员可能是不便的，或者可能与 医学情况(例如气喘、气肿或昆虫过敏)结合引起车辆乘员的危险。
因此，期望识别并优选地预期这样的情况；如果有的话，评估它们引起的关注水 平；并采取适当的补救措施。一种适用于车辆已经进入环境复杂的区域的补救措施包括对 车上设置的调节，以修改车辆内部环境。例如，关闭车窗、设置空调以使内部空气再循环而 不是吸入外部空气等。当车辆进入环境复杂的区域之前可利用该区域的信息时另一种最有 效的补救措施将包括改变车辆路线，优选地在出行时间最小损失的情况下。
一种识别这样的区域的方法可以包括在车辆上装备能够检测这些环境复杂的情 况的至少一个子集的传感器，和足够的计算“智能”以解释传感器信号。计算装置将通过向 车辆乘员发出警报或通过对车辆控制进行自动调节而适当地响应于任何威胁或感知的威 胁。但是，上面的情况的列表的考虑表明，这样的方法将需要非常大量的传感器、显著的计 算能力和能够综合处理来自多个传感器的同时的输入的复杂算法。如果期望任何水平的冗 余，并且如果多个化学传感器被选择以实现对特殊的化学物种的响应特性，那么该问题变 得至少更棘手并且可能更复杂。
进一步的车上传感器不能提供能够预期环境复杂的情况的数据。传感器将仅响应 于已经存在的情况，因此，基于传感器的方法将缩小可允许的响应范围。例如，如果仅在传 感器检测到车辆已经进入环境复杂区域时进行选择，那么选择替换的路线以避开特定情况 变得更加复杂并且相应地不那么灵活。
因此，需要一种采用足够的预期识别环境复杂的区域的性质和位置，以提供最大 的响应灵活度的装置。
发明内容
GPS单元通常可以向车辆操作者提供信息当前位置、关注点、朝向目的地的方向 和计划的路线上的实时或接近实时的交通危险。
在第一实施例中，本发明试图通过警报车辆乘员将暴露于可能引起车辆乘员不适 或危险的环境情况而扩展该能力。环境效果可能引起不适或危险的区域将被指定为环境复 杂区域，在下文中被简称为ECZ，并且在后面将进行更详细的描述，以GPS为基础的系统将 被提供关于ECZ的性质、边界和严重程度的全面信息的资源。因此，通过以GPS为基础的系 统确定的当前车辆位置可以与ECZ的边界进行比较。如果车辆的位置以一定预定距离位于 ECZ的外部，那么不会采取任何措施。如果车辆位于ECZ的边界以内，那么暴露的持续时间 将基于ECZ的边界、车辆的路线和车辆的速度的信息计算。然后，将通过听觉和/或视觉向 车辆乘员警报环境情况。该警报可以是非特定的，例如重复的声音或闪烁的光，但是更优选 的是关于环境复杂情况的性质、严重程度和暴露该情况的持续时间的信息采用已知的显示 器或声音技术通信至车辆乘员。
在第二实施例中，在第一实施例中确定的来自GPS系统的环境情况的性质、严重 程度和暴露于环境情况的持续时间的信息可以被用于引起自动响应。例如，环境情况、持续 时间和严重程度的每个组合将与可以存储在例如计算机中的查询表中的情况和响应的预 定的列表进行比较。响应策略可以由车辆操作者或乘客预设或定制，以反映他们对特定环 境情况的灵敏性。某些非限制的示例响应可以是关闭车窗和使车辆中的空气再循环；或使 车辆改道。如果期望的话，这些自动的响应也可以被操作者忽视。
在第三实施例中，由于以GPS为基础的系统的许多使用者将使用该系统计划路 线，因此该路线可以与ECZ的列表进行比较。如果遵循预设的路线而车辆不会通过ECZJP 么将不采取任何措施。如果该路线通过一个或多个ECZ，那么所预望的暴露持续时间可以基 于在该路线的特定部分上的平均车速，和所确定的暴露的性质、持续时间和严重程度计算。 这些数据，和在第二实施例中一样将与预先存在的情况和响应的列表(可以由车辆操作者 或乘客预设或定制，以反映他们对特定环境情况的灵敏性)进行比较。基于该比较和响应 列表，可以选择适当的响应，该响应可由车辆操作者忽视。
本发明需要将于于ECZ的信息存储到以GPS为基础的装置单元中。对于连续地活 跃的固定ECZ，可以使用与当前用来存储关注点或POI的信息类似的方法。示例可以是恶臭 的垃圾或沼泽地。由于以GPS为基础的装置“知道”当前的时间，因此对于在已知的时间内 活跃的固定ECZ，例如每天工作一个或两个班次的散发气味或污染物的工厂，或仅在工作日 发生爆破的采石场，可以遵循相似的方法。这些ECZ的信息，例如它们的性质、边界和严重 程度将基于当前位置或基于由GPS单元产生的计划目标和路线被通信至驾驶员。车辆操作 者将可以选择禁止通告和使得仅在期望的时候能自动响应。选择性地，用户到公司提供请 求路由服务，例如OMter 可以选择与在呼叫中心中的服务代表进行现场对话。
暂时的或移动的ECZ的位置的以GPS为基础的系统信息将基于来自通讯中心的广 播，其方式与当前用于向车辆操作者警报交通延迟的实时或接近实时交通信息广播类似。 由于高于由交通延迟引起的交通密集带来的废气的平均浓度，因此ECZ的通告无疑是可行 的。但是在本发明的说明书中，该数据可能通过结合天气数据进一步加强，以进一步改进环 境评估。例如，无风天气的交通堵塞的严重等级将与更适于废气的消散的有风天气的相同4的交通堵塞的严重等级不同。
致力于暂时的或可变的位置ECZ的本发明的扩展仅需要使该信息对于接近实时 的数据源是可获得的。最好的和最实时的这样的数据源无疑是正遭遇这样的情况的其他车 辆操作者采用适当的声音或数据传递技术将该信息通讯到数据中心，用于收集、分析和广播。
因此，本发明的要素是使用GPS以通知车辆操作者和乘员环境复杂区域靠近他 们的当前位置或在其期望的路线上；选择对环境复杂情况的优选的和可定制的响应的方 法；使该响应自动化的方法；和如果期望的话，手动忽视该响应的方法。


图1是表示在本发明的实施中的决定步骤和所需的输入和输出的流程图。
具体实施方式
使用中的车辆通常会遇到不同于理想环境的环境。这些环境情况中的许多是暂时 的并且仅对车辆乘员造成很小的不便。但是，还有可能持续较长时间并可能对车辆乘员造 成较大的不便、危险或威胁的情况，特别地是对于具有特定的医学情况和过敏的乘员。使这 样的环境复杂的区域的信息与车辆当前的和预计的位置的信息结合无疑是有益的，以使某 些及时的补救措施能够减轻任何对这样的环境的暴露的潜在不良影响。
本发明的实施需要车辆位置的接近连续的实时信息。这可能采用以下获得独立 的GPS单元；与另一个电子装置(例如手机或其它移动通讯系统或个人数字助理集成并能 够在车辆操作过程中接收或提供信息的GPS单元；或与全特征通讯系统(例如OMter )集 成的 GPS 能力(GPS capability)。
为了保持这些技术的性能范围，建议的补救响应可能被通信至车辆乘员，以提供 给乘员执行或忽视建议的措施的机会。对于能够接入车辆数据总线的系统，例如OMter ， 可能自动地采取该措施，或仅在提供手动忽视的机会后自动采取该措施。该列表仅仅是说 明性的，并且未试图限定、排除或限制任何响应或未描述的响应的组合。
本发明的实施还需要某些有限的计算能力。这可能是固有的或被连接至车辆位置 检测装置，或者可以是独立的计算机。也可以是通用的或低使用率的能够任务共享的车上 计算机，以使它可以基本上实时地、在不损害其它功能的情况下支持当前发明的实施。
本发明的实施还需要可通过计算装置读取的数据存储的有效性。该能力可能是 固有的或被连接至车辆位置检测装置，或者可以是独立的存储装置。该存储能力可以适于 成批数据的更新，例如可以通过连接至计算机而更新或可以与计算装置集成并能够在连续 的基础接受和整合无线更新的可取出的闪存卡。存储的数据将通常包括已知的ECZ的位置 和范围。但是，对于由ECZ造成的任何危险的完整评估，ECZ的性质(例如气味、噪音、污染 物)也应当被包括，其严重程度的某些指示也应当被包括。
本发明的实施可以在旅程过程中实时发生或实际上可以在旅程计划中进行。将变 得显而易见的是，当本发明实时地实施时，可用的选择范围将被缩小，但是本发明的基本实 施不受本发明是在真实的还是虚拟的旅程中实施的影响。
虽然利用每一种位置定位系统可取得的详细能力将会变化，但是本发明的主要特征可以采用所列举的任何能力实施。但是，可以理解的是，当ECZ的信息最详尽时，本发明 的用途将是最大的。因此，具有连接通讯能力以接收暂时的事件(例如交通堵塞、火灾或昆 虫群)的及时信息，以使得当前精确的ECZ信息能够实现的位置检测系统在旅程过程中本 发明的实施中将是最有用的。但是，在旅程进行之前很久就已完成的旅程计划中，将仅考虑 稳定的ECZ，并且当前的而不是过去的ECZ数据的有效性或无效性将是不重要的。
本发明及其能力可以参照图1最佳地理解，其是示出本发明的实施中遵循的步骤 顺序的流程图。
总体的过程被表示为100。在真实的或虚拟的旅程的开始，GPS将“开始” 10，并在 20立即计算车辆位置(“计算位置”)。关于已知的环境复杂区域(ECZ)的位置和范围、性 质和严重程度的存储的信息将容易地至少到达GPS单元。该信息将优选地在200作为结构 性的、适当分类的查询表被存储在电子存储装置中，从而使搜索仅在与紧邻车辆的位置相 对应的数据库的那部分上执行以使搜索时间最小化。
在步骤30，“位置是否在ECZ内？ ”，车辆位置信息被传送至计算装置并与存储的 ECZ信息(特别是ECZ位置，在输入32其也已被传送至计算装置)进行比较。这能够确定 车辆是否位于ECZ内。选择性地和优选地，确定包括车辆是否位于使用者可选择的ECZ的 一定距离内。一个进一步的改进是基于预先计划的路线或限定的路线选择(例如限定的入 口高速公路)，评估车辆的路径是否将使其穿过ECZ。这些预期的策略能够实现更宽范围的 选择考虑，并为这些选择的执行提供更长的响应时间。
如果车辆位置不位于ECZ中或位于使用者可选择的预定ECZ距离内，(“不”响 应)，过程返回到步骤20。车辆位置再一次被计算并再一次被传送至计算装置；如果需要的 话，可到达计算装置的存储的ECZ信息被更新，并且更新的车辆位置再一次与已知的ECZ的 位置的存储数据进行比较。
该过程继续，直到实时GPS数据和存储的ECZ位置数据的比较表明车辆位于ECZ 内或靠近ECZ。在步骤30的“是”响应之后，该过程前进到步骤40 ( "ECZ的性质和/或严 重程度可能产生危险吗？ ”)，并且计算装置进一步询问数据库200以提取在输入42提供的 ECZ的性质和严重程度的信息。在步骤40，ECZ的性质和严重程度对乘员产生危险的可能性 基于能够使ECZ的性质和严重程度与健康状态相关的适当的算法被评审。这可能基于ECZ 性质和严重程度对一般个体的影响的一般信息完成，或者可以通过车辆乘员的特定的医学 属性(在输入44提供到计算装置)被通告。如果评估暴露于ECZ的不会导致危险，那么发 生“否”响应，该过程返回到步骤20，以重新确定车辆位置并继续该过程。
如果评估将导致危险，那么发生“是”响应，过程前进到步骤50 ( “预期的暴露时间 是多少？ ”)。然后在步骤50，计算装置利用输入52提供的当前方向和速度计算值并结合从 数据库200提取的输入M提供的ECZ的边界信息计算预期的暴露时间或穿过ECZ的时间。 可以理解的是，当该确定在采用确定车辆是否位于距离ECZ的一定预定的距离内的步骤30 的选择下被触发时，将存在某些将使车辆避开ECZ的路径。
如果暴露时间是“没有”，那么不需要进一步的措施，并且过程将返回到步骤20“计 算位置”。如果暴露时间是“长”，53，那么将确定一系列的响应(“确定响应1”，60)。如果 暴露时间是“短”，51，那么将确定第二系列的响应(“确定响应2”，70)。在确定任一系列响 应之后，过程返回到步骤20，并且再一次计算车辆位置。优选的是，潜在响应的范围根据情况存在的“长”或“短”的持续时间而被编制目录和存储，以作为输入64或62通信到计算直ο
采用该方法，暴露的特定情况、严重程度和持续时间的组合可以与特定的响应相 关联，并通过简单的计算策略(例如表格查询)识别，以便于响应的快速确定。除了速度， 暗示响应被预先产生和估计的这样的方法具有可以被测试和其效率可以在使用之前被估 计的进一步的优点。这样的方法具有进一步的优点是通过将响应的数量限制为有限集，如 果期望的话，具有接入车辆数据总线的能力的车辆可以被预先编程以快速地和自动地执行 任何期望的响应。
可以提出宽范围的响应，但是它们将具有一个共同特征使车辆乘员暴露于环境 情况最小化的方法。
某些响应可以通过修改车辆的通风设置而实施并且可以包括关闭车窗和顶蓬； 关闭通风扇以减小外部空气通过HVAC单元的流动；如果HVAC源空气例如由通过活性木炭 过滤器的通道被可靠地过滤和/或调节，那么提高HVAC风扇的速度以增加车辆内部的压 力；或者甚至通过使用便携式氧气浓缩器(也被与连接有良好的过滤和调节)向乘客舱供 给附加的氧气。
可以断定改变车辆操作的其它的响应。最明显的是使用GPS单元的能力确定受到 适当的约束的替换路线，该限制通常是使时间损失最小。
无疑地，这些响应的效果将根据环境变化。当替换的路线选择最多时，时间损失最 小的路线改变将被期望在旅程计划中是最有效的。当真正进入ECZ时，改变的车辆通风无 疑是最佳策略。
响应可以通过操作者执行或自动地执行。自动执行可以仅通过这些既具有进入车 辆数据总线能力又被允许进入车辆数据总线的位置定位装置实现。但是，即使当自动执行 是可行的时候，许多操作者也将优选地保留接受或拒绝自动响应的选择。因此，本发明将包 括向车辆乘员，特别地驾驶员警报紧急的或正在发生的环境复杂事件的方法。
警报是可听见的或是采用适当的显示装置可见的，或者其组合。可听见的警报优 选地获得车辆乘员的注意，但是可见的显示在传送将被采取的措施的详细信息方面更有 效。
建议的补救措施中没有一个可以立即见效。因此，警报应当尽快发出，也就是在步 骤30，即使环境问题的性质、严重程度和范围在该过程的该步骤中是未知的。因此，优选的 是，一旦车辆与ECZ的靠近程度降到预选值以下，该系统就触发警报以警报驾驶员和乘员。 这可以被选择为例如1英里的距离。但是，优选的是，该靠近程度是基于根据当前车辆速度 和方向的进入ECZ的预望的旅程时间，例如1分钟。这将提供不考虑车辆的速度或方向的 恒定的行动周期。
因此在步骤30，每当车辆与ECZ具有适当的距离时，“没有ECZ危险”的可见的通 告可以在39显示。选择性地，可以使用符号，例如绿色圆点。相似地通告37 “潜在的ECZ 危险”也可以被显示或通过符号可见地传送，例如借助于红色圆点或闪烁的红色圆点，或对 于本领域的技术人员显而易见的任何其它图象。但是，优选地，这样的可见的显示通过可听 见的警报补充，以更好地吸引乘员的注意。可以理解的是，任何可听见的警报应当在软件控 制下操作，以使在变得使乘员烦躁之前可以方便地终止和重置。例如，可听见的警报可以仅在与步骤50的一定预定执行数量相对应的周期启动，并在操作60未被执行期间经过预定 时间段被重置。
当进一步的信息在步骤40、50和60可用时，其可以被发送至显示器，并向乘员传 送环境复杂的细节和推荐采取的预定措施。例如，通信47应当继续清楚地或象征性地显示 通信37的信息，原因是在这个阶段没有附加的有用信息可以被传送至乘员。在通信57，当 估计到将不会遇到ECZ时，应当显示该效果的清楚的消息“ECZ危险被避开”。
当将遇到ECZ时，乘员应当知道所有的相关信息。因此在通信77，“短持续时间的ECZ危险。细节.....建议的措施......”，所提供的信息应当包括危险的性质、暴露的预望持续时间和乘员应当采取以减轻其影响的措施。相似的考虑适用于通信67，“长持续时 间的ECZ危险。细节……建议的措施......”。
应当理解的是，简单更新显示与位置信息的更新一致，IHz的速率(虽然在专用的 设备上可以达到高达20Hz)，将产生闪烁的显示。因此，将需要执行不需要更新的信息的继 续显示，同时仅更新随时间变化的信息的适当的电路。例如，在通信77，只要车辆位于ECZ 中，危险的性质和建议的补救措施就应当连续地显示，但是暴露的持续时间可以被连续地 更新。这些和其它考虑对于本领眼的技术人员来说是已知的。
因此，乘员将在输出端逐渐知道的危险的性质和严重程度。然后，乘员将负责执行 响应。由于操作20，“计算位置”被连续地执行，因此除了通信39之外看不到任何可见显示 可以被用于指示已经退出了 ECZ，并且现在不存在环境复杂的情况或可以使用单独的通讯， 例如“退出ECZ”(未示出)。
最后对于这些有能力的系统，“建议的措施”可以被显示持续预选的时间段，并且 可以从乘员请求是否执行“建议的措施”的响应。通常，缺乏及时响应的缺省将是实施“建 议的措施”。因此，乘员可以仅在“建议的措施”不应被执行的情况下需要响应。
通信按照可见的显示进行了描述。但是，文本到语言技术是公知的，并且通信可以 通过听觉传送。大多数具有GPS能力的单元具有可见的和可听见的通信，以及文本到语言 能力，并且因此，也可以在不损失有效性的情况下使用可听见的通讯。
因此，可以看到，本发明的目标可以有效地获得，但是对本发明的修改和改变对于 本领域的技术人员来说是显而易见的，并且这些修改在所要求保护的本发明的精神和范围 内。
权利要求
1.一种警报机动车辆的乘员其靠近具有已知的边界的区域的方法，边界内的区域的特 征在于，环境情况的性质和严重程度是已知的，环境情况能够在车辆的至少一个乘员中至 少引起不适，该方法包括；识别车辆的当前位置；将当前车辆位置和具有已知环境情况的区域的已知位置进行比较；确定当前车辆位置是否位于环境情况的边界的预选距离内；警报乘员其靠近环境情况。
2.如权利要求1所述的方法，其中，警报是可听见的警报。
3.如权利要求1所述的方法，还包括基于当前车辆速度和路线的信息以及环境情况的边界的信息估计暴露于环境情况的 持续时间。
4.如权利要求3所述的方法，还包括向乘员提供环境情况的性质和严重程度的视觉显示和预期的暴露时间的估计。
5.一种当车辆被确定要处于区域的已知边界的预选距离内时将预定的补救措施通信 至机动车辆的乘员的方法；边界内的区域的特征在于，环境情况的性质和严重程度是已知 的；环境情况能够在车辆的至少一个乘员中至少引起不适，该方法包括；识别车辆的当前位置；将当前车辆位置和具有已知环境情况的区域的已知位置进行比较；确定当前车辆位置是否位于环境情况的边界的预选距离内；基于当前车辆速度和路线的信息和环境情况的边界的信息估计暴露于环境情况的持 续时间；将环境情况的性质、持续时间和严重程度和环境情况的存储列表进行比较，环境情况 列表的每个性质、持续时间和严重程度与至少一项补救措施相关；和当发现所列出的环境情况具有基本相同的性质、持续时间和严重程度参数时，将用于 环境情况的相关的补救措施通信至车辆乘员。
6.如权利要求5所述的方法，还包括自动执行相关的补救措施。
7.如权利要求5所述的方法，包括在自动执行相关的补救措施之前请求乘员的授权。
全文摘要
公开了在汽车中时对环境情况的识别评估和响应。一种用于估计车辆乘员暴露于能够引起至少不适的环境情况的的方法。乘员被警报他们靠近环境复杂情况存在的区域，在第一实施例中，环境情况的细节和任何暴露的估计持续时间被通信至乘员；在第二实施例中，通信一系列建议的措施，通过该措施乘员可以减轻环境事件的影响；以及在第三实施例中，所提出的一系列措施被乘员的忽视时自动执行。
文档编号B60R16/037GK102039896SQ20101054947
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月9日 优先权日2009年10月9日
发明者A·K·萨奇德夫, A·特瓦里 申请人:通用汽车环球科技运作公司