專利名稱：模擬指示儀表的自動監(jiān)視的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)視一模擬儀表的監(jiān)視裝置和方法，該模擬儀表采用一圖像傳 感器，所述裝置和方法用于響應(yīng)于該圖像傳感器提供警示。
背景技術(shù)：
模擬指示儀表也稱之為"計"或"鐘"，其具有一指針，根據(jù)被監(jiān)視的參數(shù) 值，該指針掃過一定扇面。在時鐘上，模擬時鐘的時針繞著時鐘盤面走，就像 地球繞其軸線旋轉(zhuǎn)，或者對于站在地球上的觀察者來說，就像太陽穿過天體。例如在車輛上的鐘狀模擬儀表包括燃油和溫度儀、轉(zhuǎn)數(shù)儀、速度儀和類似 物。在這種模擬儀表中， 一表針或尖狀物穿過一第一極點與一第二極點之間的 線性刻度范圍，該第一極點指示零，表示被測參數(shù)為零，可能是油箱空了，發(fā) 動機冷的，零轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)數(shù)，即，曲軸的轉(zhuǎn)動循環(huán))或零速度，所述第二極點也稱 之為滿表盤偏轉(zhuǎn)，這是指示滿油箱、過熱、危險的高轉(zhuǎn)數(shù)等等。模擬儀表也用于飛機和船上，還廣泛地用于工業(yè)，用來指示溫度、壓力、 流量等。就車輛上的模擬速度表而言，采用這樣的儀表來視覺地監(jiān)視車輛的速度可 能會有許多缺點。例如，如果駕駛員看速度表來監(jiān)視速度，而不是集中精力于 路面上發(fā)生的事情，他至少暫時心煩意亂，不能將全部注意力集中于到路上發(fā) 生的事情。由此會增加事故的可能性。反復(fù)向下看各種儀表的過程，即使只是 間歇地，也會使人身心疲憊，導(dǎo)致出錯，尤其是在長時間駕駛的情況下。然而，
不頻頻查看車速的司機可能會超速。司機在駕駛時漫不經(jīng)心地懈怠可能會把油 門踏板踩得過重，或者過輕，導(dǎo)致車速的增加或降低，這時卻不能啟動任何警 告。所以，對于超過限速時的警示，例如聽覺的聲音警示或其它的指示是非常 重要的。因此可以理解的是，自動地監(jiān)視這種儀器儀表并提供聽覺的或視覺的 警示可以改善駕駛安全。這將有助于駕駛員保持警覺，提高安全性，并使駕駛 員將注意力集中在路面上。因此在實踐中需要實現(xiàn)一種監(jiān)視儀表(例如速度表)的裝置或系統(tǒng)。這種 裝置應(yīng)該是可后配的，而且應(yīng)該避免干擾車輛的機械部件，即要避免損害又要 防止影響車輛的包養(yǎng)和/或保險。現(xiàn)有技術(shù)中的裝置顯然不能滿意地解決這種系統(tǒng)中所涉及的問題。例如授予費爾南德斯的題為"機動車輛的速度監(jiān)視裝置"的美國專利US6748322 涉及一種用于在一個特定的地區(qū)監(jiān)視車輛的速度和位置的系統(tǒng)，其采用全球定 位系統(tǒng)，將位置及速度與一計算機地圖比較，該計算機地圖包含在預(yù)定的時期 和周天(星期幾)里的預(yù)定的速度極限和版圖。如果超過極限，則將定位和速 度信息與當(dāng)時的時間一起儲存。所儲存的信息可以選擇性地傳遞給遠(yuǎn)處進(jìn)行進(jìn) 一步處理。還可以在車輛內(nèi)提供警示電路，以便警告擁有者已經(jīng)超速。授予拉士等人的題為"車速監(jiān)視系統(tǒng)和方法"的美國專利US6728605涉及 一種車速監(jiān)視裝置，其使駕駛員能夠進(jìn)入其個人偏愛的速度允許輪廓，而當(dāng)車 速在該速度允許輪廓之外時則提醒駕駛員。具體地說，該速度允許輪廓由若干 速度允許范圍構(gòu)成，各速度允許范圍都與特定的速度極限有關(guān)。隨著車輛穿過 不同的地圖區(qū)，利用一種定制的GPS地圖來確定適合的加速極限。這種裝置確 定車輛的位置、速度和加速度極限，然后利用跑車平均值來比較車速，看看車
速是否在駕駛員的速度允許輪廓范圍內(nèi)，如果不是，該裝置根據(jù)駕駛員的操作 偏愛來提供視覺和/或聽覺警示。授予阿瓦韃的題為"車輛限速顯示器"的美國專利US6515596涉及一種用 于向駕駛員報告加速極限的方法和裝置。采用GPS接收器或蜂窩式電話信號的 三角測量來確定車輛的位置。該位置被用于從數(shù)據(jù)庫獲得速度極限或其它信息。 然后將該信息報告給駕駛員。還公開了一種用于將車輛的實際速度與加速度極 限比較并當(dāng)超過加速度極限時向駕駛員警示的技術(shù)。上述所有系統(tǒng)都依賴于 GPS技術(shù)，所以只有得到GPS支持時才工作。授予歐瑙等的題為"具有超速警示裝置的速度表"的美國專利US4095553 描述了一種固定于一速度表的一金屬帽或速度帽上的桿，當(dāng)可隨金屬帽選轉(zhuǎn)的 速度指針的偏轉(zhuǎn)超過一預(yù)定的最大指標(biāo)時，該桿可震動地與一旋轉(zhuǎn)環(huán)件上的凸 起接合，從而使速度指針震動，對車輛駕駛員給予警示。所述裝置為一種速度 表，其可以隨車輛一起提供，也可以由熟練的機械師配裝在現(xiàn)成的車輛上，以 替換原車上的速度表。這種裝置不容易由司機自己配裝，而且蓋專利沒有指向 這種儀表分散駕駛員注意力的問題。授予埃文斯的美國專利US3980041題為"具有速度警示指示器的速度表及 安裝方法"，該專利描述了一種改進(jìn)了的用于速度表的警示指示器，該速度表包 括一透明板，例如玻璃板，該速度警示指示器具有例如一塊連接透明塑料片這 樣的部件，該塑料片帶有粘合層，用于將其連接于包括速度表盤在內(nèi)的速度表 透明面板。所述透明板上帶有標(biāo)記，例如顏色和/或若干彼此隔開的線等，以將 透明板與透過透明板看到的速度表盤區(qū)別開來，從而在盤上指示速度警示，同 時仍可以不妨礙觀察整個盤面。優(yōu)選的是，透明板的結(jié)構(gòu)和尺寸適合于僅僅覆
蓋一部分表盤和面板，這樣可以更加清楚地提供警示。按照該專利中的方法， 透明板可以粘貼于一個完全組裝好的速度表的面板上，從而提供非常簡便而又 有效的該發(fā)明的改善了的速度表。雖然這樣也許會使速度表容易讀，但這種裝 置仍然具有通常的速度表的上述局限性。馬塔魯?shù)?384603號英國專利申請題為"速度警示裝置"，其描述了一種棒 狀速度警示裝置，該裝置可以通過吸盤聯(lián)接于速度表的表盤玻璃上。該裝置包 括一電池(干電池)、 一接近傳感器和一蜂鳴器，當(dāng)速度表的指針經(jīng)過其下面時 其發(fā)出蜂鳴聲。這種裝置缺乏可行性，因為該專利文獻(xiàn)中沒有解釋接近傳感器 如何檢測速度表指針的接近。此外，從速度表上延伸出這樣高的一個凸起，這 本身會使司機分心，特別是由于其不在表的中心，所以必然有損儀表盤的對稱 性。授予帕克的美國專利US6094615題為"車輛的速度極限控制系統(tǒng)和方法"。 該專利描述了一種用于車輛的速度極限控制系統(tǒng)和方法，其可以控制發(fā)動機的 噴油量和點火時刻，因此，說其限制了速度比說調(diào)節(jié)了速度要確切。這種系統(tǒng) 包括一車輛速度傳感器，其根據(jù)實際車速產(chǎn)生電子信號； 一控制裝置，用于根 據(jù)來自車輛速度傳感器的信號判斷實際車速，并輸出用于根據(jù)速度的變化來控 制發(fā)動機的點火時刻和噴油量以保證不超過預(yù)定限速的控制信號； 一點火裝置， 用于根據(jù)從發(fā)動機控制裝置轉(zhuǎn)移過來的信號在一個預(yù)定的時刻點火； 一噴油裝 置，用于根據(jù)從發(fā)動機控制裝置傳來的信號噴射預(yù)定量的燃油。所述系統(tǒng)利用 一個磁性傳感器裝置來監(jiān)視車輪的轉(zhuǎn)數(shù)，并直接控制速度。這樣的一個系統(tǒng)非 常昂貴，并且使司機受到限制，而且還很難跨越。授予喬治等的專利號為NL1008348C的荷蘭專利題為"車輛速度表附件"。
該專利文件中描述了一種可后配的附件，其可借助于一吸盤安裝于速度表的透 明面板上。該附件位于速度表指針的旋轉(zhuǎn)軸線上。傳感器放置在一與所需速度 刻度對正的鉸接徑向載體的端部，然后將其夾緊。當(dāng)指針走到傳感器之下時， 傳感器輸出啟動了一產(chǎn)生聽覺信號的電路，該聽覺信號可以是語言信息，例如 "太快"。傳感器可以從一個位置移動到另一個位置，但必須手動進(jìn)行。這樣的 系統(tǒng)對于在上高速公路前設(shè)定速度極限是很好的。授予黑芮的美國專利US5659290題為"速度看守器"。該專利涉及一種通用 的車輛裝置，其測量車輛的速度，并且在位于車輛儀表盤附近的一數(shù)據(jù)讀出顯 示器上連續(xù)地顯示速度。在該裝置的電路中集成了一單獨的數(shù)據(jù)表，其用來將 一基準(zhǔn)速度預(yù)設(shè)為一理想值。當(dāng)車輛的實際速度超過該預(yù)設(shè)參考值時， 一蜂鳴 器蜂鳴并/或速度顯示器閃亮，以告誡司機已經(jīng)超過預(yù)設(shè)速度。當(dāng)車輛速度低于 該預(yù)設(shè)極限時，蜂鳴器和閃光燈停止，該裝置用作通常的數(shù)據(jù)速度表。所述裝 置是可調(diào)的，所以可以用于很大范圍的車輛上。黑芮的傳感裝置是一種磁性接近傳感器，其包括一簧片開關(guān)傳感器， 一非 磁性金屬套筒圍繞著該簧片開關(guān)傳感器，該套筒例如由銅、鋁等制成。這種傳 感器需要速度表的指針為鐵磁的。但是，為了將重量最小化，指針通常是塑料 或鋁的。授予布儒赫的專利號為9504565的法國專利題為"Avertisseur de vitesse"， 授予咆蘭的專利號為8913871的法國專利題為"Procede de detection du positionnement relative d，un -indicateur a aiguille, et disspositif electronique permettant de la mettre en oeuvre"。此兩專利都描述了用于檢測速度表的指針的傳 感器。顯然提供了一光源，用于照亮其下面的一個點，通過信號的變化來檢測指針的通過。黑芮、布儒赫和咆蘭所描述的傳感器就像前面許多其他人描述過的那樣，能夠?qū)χ羔樖欠裨谄湎旅嫱ㄟ^提供簡單的yes/no信息，并不能跟蹤指針，或例 如在兩個速度上監(jiān)視。授予莫塔赫德的美國專利US5554970題為"汽車速度警示系統(tǒng)"，其描述了 一種汽車速度警示系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一第一圓板，該圓板具有一半圓的電子指 示格柵，該指示格柵圍繞第一圓板的外周形成。第一圓板可旋轉(zhuǎn)地定位在一汽 車速度表繼電器上，并可借助于一球形凸起部連接在其上。 一第二圓板具有一 圓形凹槽，該凹槽在其外周邊上向內(nèi)形成。該第二圓板可穿過球形凸起部的上 部定位，從而使第一圓板的半園電子格柵選擇性地與第二圓板的圓形凹槽對正。 一指針具有一可旋轉(zhuǎn)地與球形凸起部的上部連接的第一端。 一第二端具有一穿 過第二圓板的圓形凹槽向下延伸的磁性部。 一擴音器具有從其向上延伸的線圈， 其用于與汽車的一現(xiàn)有的速度表繼電器聯(lián)接，并與第一圓板的半圓形電子格柵聯(lián)接。授予莫塔德的這種裝置似乎是對傳統(tǒng)的速度表的一種替換，需要熟練的 機械師來安裝。授予赫爾令頓的英國專利GB2360582題為"車輛超速監(jiān)視器"，其描述了 一種用于警告駕駛員超速或超轉(zhuǎn)的監(jiān)視器。該監(jiān)視器具有一光源，該光源裝在 一殼體上，該殼體借助于粘合劑或吸盤連接于車輛儀表盤上方的清潔的屏幕上。 光源后是監(jiān)視器線路、電池和音頻警示裝置，當(dāng)光束被速度表或轉(zhuǎn)數(shù)表的指針 遮擋住時，該音頻警示器發(fā)出可以聽到的聲音來提醒駕駛員。這種監(jiān)視器可以 卸下，并且可以根據(jù)特定的速度極限(例如30mph)定位。授予考恨的美國專利US6600409題為"用于模擬測速裝置(例如速度表和 秒表)的內(nèi)含信號器的加裝式附件"。該專利涉及一種用于模擬式計量裝置的整 裝的附件，所述計量裝置例如為速度表或轉(zhuǎn)數(shù)表。該附件包括一傳感器，可選 擇性地調(diào)節(jié)該傳感器，使其對正計量裝置的輸出指針的運動范圍內(nèi)的若干位置。 在優(yōu)選的實施例中，該傳感器可對正刻度標(biāo)記，例如在一速度表上顯示的每小 時英里數(shù)，當(dāng)指針達(dá)到一選定的刻度時，附件發(fā)出一信號。該信號被送到一第 二裝置，例如一雷達(dá)監(jiān)測器或一中心監(jiān)視系統(tǒng)。也可以將該信號用做一種指示， 提醒使用者模擬計量裝置的輸出指針已經(jīng)達(dá)到了一個選定的刻度。附件裝載在 模擬計量裝置的一個蓋上，并且不用將附件從傳感器上卸下就可以調(diào)節(jié)傳感器 的位置。優(yōu)選這樣的雷達(dá)監(jiān)測器，當(dāng)其一些功能對所述附件的信號響應(yīng)時，該 雷達(dá)監(jiān)測器利用該信號產(chǎn)生改進(jìn)的操作。所述裝置基本上是模擬計量裝置的整 裝附加附件，該附件的指針帶有一傳感器，該傳感器檢測附件的指針與計量裝 置的指針的對正。授予考恨的美國專利US6310544題為"用于諸如速度表或轉(zhuǎn)數(shù)表的模擬計 量裝置的整裝的附加附件"。該專利涉及用于模擬計量裝置的整裝附加附件，該 模擬計量裝置具有一運動的指針作為被測輸出參數(shù)的指示器。所述附件包括 一殼體，其尺寸適合于裝在模擬計量裝置的蓋子的一部分上，而不會阻擋模擬 計量裝置的盤面上的刻度； 一從所述殼體上延伸出來的可選擇性地調(diào)節(jié)的部件， 其可對正模擬計量裝置的盤面上的若干不同的刻度； 一傳感器，其安裝成與所 述可選擇性地調(diào)節(jié)的部件相關(guān)聯(lián)，以檢測模擬計量裝置的輸出指針達(dá)到該模擬 計量裝置的盤面上一刻度的時刻，該刻度即為所述可選擇性地調(diào)節(jié)的部件已經(jīng) 對正的那個刻度；在所述殼體內(nèi)的一電源，用于向所述傳感器供電。盡管現(xiàn)有技術(shù)如此眾多，仍需要一種自動地讀取諸如速度表的模擬式儀表
的裝置。本發(fā)明旨在提供這種需求。 發(fā)明概述本發(fā)明提供一種用于監(jiān)視一帶指針的模擬式儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置，該數(shù) 字式監(jiān)視裝置包括 一恍惚像光學(xué)傳感器陣，安裝在模擬式儀表的上方，以響 應(yīng)于指針的位置產(chǎn)生一個數(shù)字信號； 一處理裝置，用于根據(jù)來自恍惚陣的電信 號讀出模擬式儀表的指針的位置， 一警示輸出裝置，用于響應(yīng)于指針超過可接 受的邊界來輸出警示。典型的是，數(shù)字式監(jiān)視裝置還包括一電源，用于向恍惚像光學(xué)傳感器陣、 處理裝置和警示裝置供電。典型的是，數(shù)字式監(jiān)視裝置還包括一連接部件，用于將數(shù)字式監(jiān)視裝置連 接于模擬式儀表的窗口。這種連接部件可以選自吸盤、膠水、膠帶、螺紋連接 件、栓、鉚釘或類似物。典型的是，數(shù)字式監(jiān)視裝置還包括一用于使光學(xué)恍惚陣反映儀表的指針的 指引部件。典型的是，數(shù)字式監(jiān)視裝置還包括一用于改變恍惚陣相對于模擬式儀表的 指針的傾角的指引部件。典型的數(shù)字式監(jiān)視裝置還包括用于將數(shù)字式監(jiān)視裝置定位在模擬式儀表的 指針的樞軸上方的部件?？蛇x擇的是，數(shù)字式監(jiān)視裝置還包括幫助安裝、調(diào)節(jié)和查看數(shù)字式監(jiān)視裝置的刻度的指引部件和顯示器；用于提供對正指示的選自音頻和視頻指示的顯不器o可選擇的是，所述恍惚陣為一矩形像素陣?？商娲氖牵龌秀标嚢?分布在至少一個彎曲的排上的像素。典型的是，恍惚陣包括一 CMOS (互補型 金屬氧物半導(dǎo)體晶體管)裝置。優(yōu)選的是，監(jiān)視裝置還包括一光學(xué)透鏡，用于聚焦或至少將來自模擬式儀 表的光學(xué)信號投射到恍惚陣上?？蛇x并優(yōu)選的是，所述圖像處理裝置包括一DSP。可選并優(yōu)選的是，所述圖像處理裝置包括一閾值存儲裝置和一用于響應(yīng)于 所述指針的運動產(chǎn)生一輸出的決策裝置。可選并優(yōu)選的是，處理裝置包括用于存儲若干閾值的存儲裝置和用于響應(yīng) 于指針激活一輸出的決策裝置。可選的是，數(shù)字式監(jiān)視裝置還包括一光源，在此，通過來自所述光源并被 模擬式儀表反射的光的定位使得數(shù)字式監(jiān)視裝置易于査看刻度和對正。優(yōu)選的是，數(shù)字式監(jiān)視裝置還包括一輸入裝置，用于通過輸入閾值來對其 查看刻度?？蛇x擇的是，可利用數(shù)字式監(jiān)視裝置上的按鍵來設(shè)定。 一種替代方 案是，將閾值設(shè)定為等于指針的位置。在一個實施例中，通過將一光點投射到模擬式儀表上來設(shè)定閾值。優(yōu)選實施例還包括一聯(lián)接于一數(shù)據(jù)傳輸器的收發(fā)器，閾值經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸器遙 控輸入。數(shù)字式監(jiān)視裝置還可以包括一麥克風(fēng)，以便通過一音頻啟動系統(tǒng)啟動。 數(shù)字式監(jiān)視裝置還可以包括開/關(guān)控制件。數(shù)字式監(jiān)視裝置還可以包括可旋轉(zhuǎn)LED,用于照亮模擬式儀表，以便察看 刻度和設(shè)定區(qū)域極限。數(shù)字式監(jiān)視裝置還可以包括用于響應(yīng)于被監(jiān)視的參數(shù)的允許范圍利用一通
訊通道來更新指針極限的裝置。數(shù)字式監(jiān)視裝置還可以包括選自音頻警示、視頻指示和語音詞匯的輸出信號。在各實施例中，數(shù)字式監(jiān)視裝置的輸出信號可以由選自LED、 LCD和蜂鳴 器的電子信號發(fā)生器來輸出。在一實施例中，數(shù)字式監(jiān)視裝置可以聯(lián)接于車輛的自動系統(tǒng)，用作被動式 行駛控制系統(tǒng)。在一實施例中，所述數(shù)字式監(jiān)視裝置還包括一收發(fā)器和一數(shù)據(jù)傳輸器。 在一實施例中，所述數(shù)字式監(jiān)視裝置還包括用于作出涉及啟動所述收發(fā)器 的決策的裝置。所述數(shù)字式監(jiān)視裝置還可以包括一存儲器和一用于作出一涉及將數(shù)據(jù)存儲 到所述存儲器的決策的裝置。所述數(shù)字式監(jiān)視裝置的警示輸出可以啟動預(yù)定的一段時間，或者只要指針 在最小閾值之上時，該警示就不停。所述數(shù)字式監(jiān)視裝置可以監(jiān)視指針的運動速度，以監(jiān)視被監(jiān)視參數(shù)相對于 時間的導(dǎo)數(shù)，例如用來根據(jù)速度表計算加速度數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實施例中，所述數(shù)字式監(jiān)視裝置還可以包括一溫度計，并且可以包 括一終止裝置，用于當(dāng)溫度超過由預(yù)設(shè)的極限規(guī)定的允許范圍時，終止所述裝 置的運轉(zhuǎn)。所述數(shù)字式監(jiān)視裝置可以包括一裝置識別碼，例如關(guān)于主人車輛的登記號。 識別碼可以是加密的。所述數(shù)字式監(jiān)視裝置可以包括一用于監(jiān)視其相對于模擬式儀表的位置的裝置。當(dāng)被監(jiān)視的模擬式儀表的指針經(jīng)過一預(yù)定點時，可以引起數(shù)字式監(jiān)視裝置 進(jìn)行自測試程序，該自測試包括電池測試。所述數(shù)字式監(jiān)視裝置可以包括節(jié)能裝置?？蛇x擇的是，該節(jié)能裝置包括至 少下列中的一項(a)當(dāng)指針指示所監(jiān)視的參數(shù)離預(yù)設(shè)的閾值相差一定距離時將掃描率降低到一個較低的速率的裝置；(b)圖像掃描和信號處理的速率可變； (C)當(dāng)模擬式儀表的指針不可監(jiān)視時進(jìn)入車輛低耗電模式的裝置；(d)當(dāng)環(huán)境光低于一最小閾值時進(jìn)入一種低耗電模式；(e) —用于幵關(guān)監(jiān)視裝置的震動式、運動式或加速式傳感器。縱觀本發(fā)明所公開的技術(shù)方案，雖然本發(fā)明可以作為舉例參照一速度表或 其它特定的裝置來提出，但應(yīng)該理解，本發(fā)明應(yīng)用到各種模擬式儀表上都是等 同的。


為了更好地理解本發(fā)明及其事實方式，現(xiàn)在(僅僅作為例子)參見附圖。 現(xiàn)在具體地參見附圖，首先要強調(diào)圖中示出的特別之處都是舉例，其僅僅 用于對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行圖示討論，提出這些特征是因為相信它們是最 有用的，而且有益于最容易地理解本發(fā)明的原理和概念。在此并沒有試圖比對于本發(fā)明的基本的理解更加詳細(xì)地展示結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)；參照附圖所作的描述使得熟 悉本領(lǐng)域的人對于本發(fā)明如何以不同的形式在實踐中實施一目了然。圖1為一幅側(cè)視圖，示出了本發(fā)明的模擬式儀表監(jiān)視裝置安裝在一速度表 前的情形。圖2為模擬式儀表監(jiān)視裝置的功能框圖。
圖3示出安裝在速度表前的模擬式儀表監(jiān)視裝置。圖4示出可能的警示程式和啟動事件。圖5詳細(xì)地示出了對于可變的取樣速率裝置的運行。圖6為一流程圖，示出利用本發(fā)明的模擬儀表監(jiān)視裝置監(jiān)視一模擬儀表的 方法。圖7詳細(xì)地示出了一種儀表監(jiān)視方法的狀態(tài)框圖。 圖8詳細(xì)地示出了數(shù)字式監(jiān)視裝置的前板的一實施例。 圖9示出了一雙向傳感器的圖像傳感器資源的動態(tài)定位。 圖IO示出了一系列圖像傳感器的扇形的光強讀取數(shù)據(jù)。 圖11詳細(xì)地示出了扇區(qū)徑向傳感器的--實施例，該傳感器設(shè)計成讀取各扇 形的光強。圖12詳細(xì)地示出了一具有節(jié)能結(jié)構(gòu)的數(shù)字式監(jiān)視裝置的框圖。 圖13詳細(xì)地示出了扇區(qū)傳感器的另一種結(jié)構(gòu)，這些傳感器適合于跨越實際 的速度表盤。圖14詳細(xì)地示出了扇區(qū)傳感器的另一種結(jié)構(gòu)，其具有用于差分地讀出光強 的裝置。圖15詳細(xì)地示出了扇區(qū)傳感器的另一種結(jié)構(gòu)，其具有一致的徑向靈敏度。 圖16詳細(xì)地示出了扇區(qū)傳感器的另一種結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)具有一致的徑向靈敏 度和光強的差分讀出。圖n詳細(xì)地示出了扇區(qū)傳感器的另一種結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有錐形的徑向靈敏度。圖18詳細(xì)地示出了扇區(qū)傳感器的另一種結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)具有一致的徑向靈敏度。圖19詳細(xì)地示出了數(shù)字式監(jiān)視裝置的定位和/或?qū)φD20詳細(xì)地示出用于數(shù)字式監(jiān)視裝置定位和/或?qū)φ臄?shù)字式監(jiān)視裝置的 另一實施例。
具體實施方式
現(xiàn)在參照附圖以舉例的方式描述本發(fā)明的一優(yōu)選實施例。雖然具體地參照 車輛速度表來描述本發(fā)明，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明適用于運輸、工業(yè)等各種 其它的模擬式儀表。本發(fā)明提供一種用于監(jiān)視模擬式儀表的裝置和方法。雖然特定的例子可能 涉及車輛的速度表，本發(fā)明同樣適合于其它類型的模擬式儀表，例如車輛的轉(zhuǎn) 數(shù)表、燃油表等等。而且這種裝置還可以用來在工廠、醫(yī)院、電廠等場合監(jiān)視 其它模擬式儀表或鐘表。所述裝置包括一個電版光圖像傳感器，即， 一個光學(xué)傳感器的恍惚陣，用 于產(chǎn)生指示模擬式儀表的指針的可視圖像的電信號，還包括用于響應(yīng)于指針的 位置作出不同的動作來指示所監(jiān)視的參數(shù)的大小的裝置。來自恍惚陣的電信號提供響應(yīng)于模擬式儀表的模擬輸出(即，其指針的位 置)的數(shù)字信號。這樣就可以對模擬式儀表進(jìn)行連續(xù)的電子實時監(jiān)視。指針超過預(yù)定的極限(也就是說，值大于或小于可接受的閾)導(dǎo)致來自恍 惚陣中那些落到一定范圍之外的像素的信號，可以有不同的動作響應(yīng)于由此啟 動的電信號。模擬式儀表的那些指針設(shè)計成相對于其背景可視的，這樣，由這 種電版光學(xué)圖像傳感器所接收的信號自然具有高的對比度，并且容易處理。可 以為啟動警示所需的選定像素限定幾個最小/最大閾值。相信，'將固態(tài)圖像傳感器裝置用于監(jiān)視模擬式儀表的數(shù)字式裝置中是新穎 的?？色@得數(shù)據(jù)的適應(yīng)性、容易地處理這些數(shù)據(jù)并/或?qū)⑵鋬Υ娴目赡苄?、就?或遙控校準(zhǔn)的可能性，這些在一定程度上提供了迄今未獲得的靈活性。本發(fā)明的數(shù)字式監(jiān)視裝置是一種典型的無源裝置，其在沒有任何傳遞的情 況下讀取速度表或其它模擬式儀表。這種監(jiān)視裝置幾乎不消耗能量，只要用一 節(jié)小電池充電即可。在優(yōu)選實施例中，數(shù)字式監(jiān)視裝置采用智能式能量和資源 管理，這樣就進(jìn)一步減少了耗電。甚至可以通過閱讀低采樣率來進(jìn)一步地耗電。這種裝置是可以進(jìn)行適應(yīng)性改裝的。各實施例都可以采用智能算法，各種 情況下都可以可靠地閱讀，例如在白天或夜晚，無論周圍的光線條件如何變化。容易察看本發(fā)明的數(shù)字式監(jiān)視裝置的刻度并校準(zhǔn)。當(dāng)用于跟蹤車輛的速度 表時，各實施例均可以很高的精確性來監(jiān)視一個或多個速度極限。很容易就可 對這種裝置的速度極限和操作方法進(jìn)行改進(jìn)，而不需要物理地移動該裝置。這種數(shù)字式監(jiān)視裝置可以改裝到任何實際的車輛上，并不需要改變車輛。 這種數(shù)字式監(jiān)視裝置小巧輕靈，成本低，特別容易安裝，并且很容易改裝到速 度表和其它模擬式儀表上，操作成本也低。優(yōu)選的實施例包括將數(shù)據(jù)紀(jì)錄在一個閃存或其它裝置中，以便后來處理。因此，這種數(shù)字式監(jiān)視裝置提供了對各種涉及監(jiān)視速度表和其它模擬式儀 表的問題的實際解決方案的獨特的組合?，F(xiàn)在參見圖1。此圖為按照本發(fā)明的一實施例的數(shù)字式監(jiān)視裝置的一幅側(cè)視 圖，該裝置安裝在一模擬式儀表前，具體地說，安裝在車輛的速度表前。車輛的速度表包括一運動指針，后面稱為指針32。該指針指示其后的儀表盤上的當(dāng) 時的速度。該指針饒著一軸銷31旋轉(zhuǎn)。 速度表通常提供在一透明的儀表盤蓋20后面。這種蓋可能不是平的，也許 多少帶有一些彎曲。這種蓋通常是向下傾斜的，以防止塵土在其上積累，并且 防止反光。所以，表盤的蓋通常不平行于速度表的指針旋轉(zhuǎn)的平面。 一個用于 監(jiān)視速度表的指針的數(shù)字式監(jiān)視裝置100通過一支撐裝置連接在一基座107上。數(shù)字式監(jiān)視裝置100包括一連接部件，例如一膠粘帶或真空吸盤，用于將 數(shù)字式監(jiān)視裝置100定位在模擬式儀表的中心。這樣，數(shù)字式監(jiān)視裝置100就 被部件101或其它部件連接到儀表盤的蓋上。只需要將數(shù)字式監(jiān)視裝置100物理地連接于儀表盤上一次。無須在儀表盤 上重新定位數(shù)字式監(jiān)視裝置100來將其從新構(gòu)成或重新組裝。數(shù)字式監(jiān)視裝置100優(yōu)選沿著垂直于指針32的旋轉(zhuǎn)平面的直線112安裝在 指針32的軸線31的上方，并在其旋轉(zhuǎn)軸線的上方。下面描述正確安裝數(shù)字式 監(jiān)視裝置100的光學(xué)裝置。在安裝了數(shù)字式監(jiān)視裝置100后，可以通過物理的方法將數(shù)字式監(jiān)視裝置 100對正，以便對準(zhǔn)模擬式儀表的相關(guān)區(qū)域。這種對正可以通過在豎直的平面上 使數(shù)字式監(jiān)視裝置100向上/向下傾斜來進(jìn)行。在連接后還可以將數(shù)字式監(jiān)視裝置IOO進(jìn)一步傾斜，以調(diào)整其定向，從而 允許電版光學(xué)傳感器(后面稱為恍惚陣)的基座有效地監(jiān)視模擬式儀表的指針 32。這種對正由使用者來進(jìn)行。在此，數(shù)字式儀表監(jiān)視裝置100可以選擇性地 提供音頻/視頻對正信息，這將在下面參照圖8、 19和20予以描述。因此，數(shù)字 式儀表監(jiān)視裝置100可以包括用于引導(dǎo)使用者對正定向的顯示部件。可以利用該顯示部件來引導(dǎo)使用者在豎直平面內(nèi)調(diào)整數(shù)字式監(jiān)視裝置100 的定向。
可以采用音頻和/或視頻指示器部件來引導(dǎo)使用者正確地對正數(shù)字式監(jiān)視裝 置亂數(shù)字式監(jiān)視裝置IOO可以包括一透鏡組件IIO，其具有一個或多個透鏡，這些透鏡定位在裝置的指向模擬式儀表(速度表)的一側(cè)。該透鏡系統(tǒng)將來自模擬式儀表的光線指向數(shù)字式監(jiān)視裝置的恍惚陣上?；秀标?20包括一固態(tài)圖像 傳感器的雙向陣，以便利用透鏡組件來獲得速度表和指針31的圖像。因此，透 鏡組件將所接收的圖像施加并投射到圖像傳感器裝置上。下面利用一種替換類型的徑向傳感器來詳細(xì)說明另 一指針位置指示器。一個或多個鍵130允許駕駛員設(shè)置裝置。第一發(fā)光二極管(LED) 142通知駕駛員裝置的運行狀態(tài)。 一個LED和/或 一個LCD和/或一個蜂鳴器141或其它電子裝置提供與速度相關(guān)的警示。駕駛員可以設(shè)定并再設(shè)定幾種警示狀態(tài)和模式。可以利用第二 LED181并 借助于鏡片182和183來投射一個光點到儀表盤上，以設(shè)定一警示閾值(即圖2 中的LED和光陣146)。圖3中詳細(xì)地示出了光點108。電池160用來對模擬式 儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100供電。在這一新穎的實施形式中，通過使用這里描 述的各種節(jié)能裝置， 一節(jié)較小的電池就可使用很久，例如一至三年或更長。透鏡組件110形成包括速度表的相關(guān)部分并且被虛線111界定的儀表盤區(qū) 域的一部分的圖像，并將此圖像投射到圖像傳感裝置120的電版光學(xué)像素區(qū)域 上。線lll限定視場的范圍，即，傳感區(qū)域的突起部分U3。圖2示出模擬儀表監(jiān)視裝置100的監(jiān)視框圖。光學(xué)透鏡110將模擬儀表/速 度表及其指針的圖像投射到CMOS圖像傳感器和ADC120上?？梢詫鞲衅鞯?輸出施加到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)上，接著進(jìn)行在數(shù)字信號處理器(DSP) 150上
進(jìn)行圖像識別處理。CMOS圖像傳感器是固態(tài)圖像傳感器組件的一個實施例。 圖像傳感器120包括一恍惚陣，例如像素的雙向陣。可以采用一種矩形像素陣或矩陣(笛卡兒的)，或極像素陣。參見圖ll、 13至18，在另一實施例中，圖像傳感器包括一雙向陣，像素以固定的角節(jié)距定位在其間的一極平面內(nèi)。圖像傳感器可以包括一 CMOS裝置。該傳感器裝置可以包括一透鏡系統(tǒng)110。當(dāng)車輛使用時， 一麥克風(fēng)148可以激活數(shù)字式監(jiān)視裝置。ADC優(yōu)選集成在圖像傳感器組件內(nèi)。在框120中也可以包括其它可選擇的 光電裝置，例如濾色器、放大器等。CMOS圖像傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器優(yōu)選由DSP控制。這可以包括在框120中 改變數(shù)字式監(jiān)視裝置操作參數(shù)或模式，例如1. 設(shè)定所接收的信號的放大，以使所接收的信號大小與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的范圍 相匹配，例如在夜間增大放大。選擇性地控制圖像的各區(qū)域的放大也是可以的，例如響應(yīng)于圖像的局部亮 度施加一可變的適應(yīng)性增益。其它手段可以包括暴光時間控制。象素暴露時間提供了用于控制數(shù)字式監(jiān) 視裝置的靈敏度的有效的電子手段。可以采用上述手段的組合。2. 控制放大率，因此，只有當(dāng)需要制作一個新的圖像樣品時才使用圖像傳 感器，以節(jié)省電流。3. 只讀取所需圖像區(qū)域的一部分，這樣，由于忽略了圖像的不相關(guān)部分， 所以節(jié)省了能量。這可通過只讀取相關(guān)象素來實現(xiàn)。在一系列讀取的情況下， 可以忽略一些時間周期，這樣，只讀取和分配圖像相關(guān)部分的硬件和電源。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從ADC轉(zhuǎn)移到框150內(nèi)的DSP，以便在DSP中識別圖像。 框150還可以包括一個控制器和一個閃存?？刂破骺梢钥刂破渌b置(例 如框120中的裝置)和其它硬件，以將耗電減至最小。DSP不需要連續(xù)運行-控制器可以根據(jù)需要打開DSP(或改變其運行模式)， 例如當(dāng)使用者按壓一個鍵或當(dāng)需要圖像時?？刂破骺梢园ㄒ粋€或多個可以由 DSP設(shè)置的計時器，以便使DSP能夠確定何時應(yīng)該提取下一個圖像樣品。 一種 替換形式是，可以為此采用一個DSP內(nèi)的內(nèi)部定時器。圖像處理裝置可以包括 一個DSPo圖像處理裝置可以包括閾值存儲裝置和用于響應(yīng)于指針經(jīng)過一閾值而激活 一警示的決策裝置。它們還可以包括用于存儲若干閾值的存儲裝置和用于響應(yīng) 于指針經(jīng)過一閾值而激活一警示的決策裝置。各種輸入手段可以用來設(shè)置扇區(qū)閾值的極限最小、最大、窗口閾值或多 個閾值。閾值設(shè)定可以采用各種手段，例如將光點投射到儀表盤上以指示被作為閾 值設(shè)定的指針位置/角度的光源裝置(即，LED)?？梢圆捎靡粋€可旋轉(zhuǎn)LED來 照明模擬儀表盤。該LED可以用來查看刻度或設(shè)定扇區(qū)極限。在一個實施例中，數(shù)字式監(jiān)視裝置采用三個光源(LED): —個用于設(shè)定閾 值，第二個用于為數(shù)字式監(jiān)視裝置定位，第三個用于警示或其它顯示功能。數(shù)字式監(jiān)視裝置100可以包括利用一通訊通道按照允許的速度范圍來更新 扇區(qū)極限的輸入裝置。閃存可以容納最后的指針角度的樣品、隨后的圖像的樣品和/或附加數(shù)據(jù)的 樣品。
計算的其它數(shù)據(jù)可以包括速度值。這對于各種任務(wù)通常是有用的，例如 (a)將指針當(dāng)前的角度與上一次的角度進(jìn)行比較以計算車輛的加速度或其它導(dǎo) 變量。當(dāng)可以并實際進(jìn)行查看刻度時，這種值可以是絕對值，當(dāng)不進(jìn)行査看刻 度時，可以采用相對值/定性值。刻度查看過程將數(shù)字式監(jiān)視裝置100測得的指 針角度/位置與顯示給模擬儀表的操作人員的實際值相聯(lián)，(b)易于利用先前樣 品的一致的信息以加快的速率識別模式，(C)將上一樣品儲存在閃存中，識別 圖像太亮或太暗的圖像區(qū)域，用于對所接收信號放大進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)節(jié)和控制，從而使傳給ADC的信號最佳化并且適合于其動態(tài)范圍。象素曝光的時間也可以用于這種調(diào)節(jié)。這也是有用的，例如當(dāng)進(jìn)入一個通道，或光線條件總體上改變 時，例如當(dāng)夜冪降臨時自動地檢測亮度的降低?？梢詫⒏鞣N數(shù)據(jù)存入閃存，例 如初始參數(shù)、隨后的附加數(shù)據(jù)、計算結(jié)果等，在不使用時這不需要提供電能。因此，即使DSP切斷供電Z重要數(shù)據(jù)也儲存著。5.儲存車輛駕駛數(shù)據(jù)，例如用于隨后檢查/重新查看的速度駕駛冊?？梢詫?該速度歷史轉(zhuǎn)移到另一個裝置中，例如供駕駛員的父母檢查。DSP是選擇性的。 一個簡便的實施例在本說明書的其它部分詳細(xì)地給予了 描述，例如參見圖10至18。可以使用輸入裝置，例如一個或多個鍵130來使駕駛員設(shè)定數(shù)字式監(jiān)視裝 置并操作該裝置，包括例如(i)設(shè)定一個或多個供駕駛員監(jiān)視并據(jù)此來提醒駕 駛員的時間極限，(ii)限定相對于當(dāng)前速度的或相對于初始限定的時間極限， 當(dāng)超過各速度極限時啟動的警示類型，(iii)對模擬儀表監(jiān)視裝置100的校驗正 常地進(jìn)行，并對其測試，(iv)對模擬儀表監(jiān)視裝置IOO開和關(guān)。可以包括輸入裝置來提示使用者模擬儀表監(jiān)視裝置100和速度表的狀態(tài)。
這些裝置可以包括一個液晶顯示器LCD143，用以通知駕駛員操作并監(jiān)視模擬儀 表監(jiān)視裝置100的狀況。 一種替代形式是，顯示器可以使用LED或其它顯示裝 置。利用一個收發(fā)器144可以通過外部裝置來控制和監(jiān)視數(shù)字式監(jiān)視裝置?？?以使用一個籃牙芯片，例如，以便容易地控制模擬儀表監(jiān)視裝置100。例如，可 以用便攜式電話、籃牙兼容的掌上或其它移動裝置來初始設(shè)定監(jiān)視模擬儀表的 數(shù)字式監(jiān)視裝置100。在這種情況下，用于監(jiān)視模擬儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100 具有很少輸入裝置，例如只有一個開關(guān)鈕。另一個例子是利用紅外裝置(IR) 來控制模擬儀表監(jiān)視裝置100。收發(fā)器也可以使得用于監(jiān)視模擬儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100易于測試和安 裝，例如用于初始機械調(diào)整和后面的測試。所述外部裝置也可以是例如膝上電 腦。當(dāng)達(dá)到或經(jīng)過某一速度時，可以用LED、 LCD和/或蜂鳴器141或其它適合 的裝置來指示警示。可以使用各種原電池或二級(可充電)電池裝置160?？梢?采用任意一種太陽能電池162來輔助所述電池裝置或為其充電。為用于監(jiān)視模 擬儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100的各部件通過供電單元164供電。供電單元控制向各部件提供的電壓和/或電流，其由一電源管理單元163管 理。這兩個單元都是可選擇的。在另一實施例中，也可以將供電單元直接聯(lián)接 于各部件，已經(jīng)被接受的工程實踐中正是這樣做的。電源管理單元的運行參數(shù)由DSP.控制。DSP可以決策各部件使用的時間和 方式。DSP本身可以被斷開，與供電單元脫離一段時間聯(lián)接，例如在兩個樣品 之間。這一時間間隔可以由DSP本身設(shè)置，作為電源管理的一部分。然而應(yīng)該 理解，DSP是選擇性的。作為舉例，參照圖IO至18詳細(xì)地描述了一種簡單的 低成本和低耗電的替代結(jié)構(gòu)。在所有相關(guān)的數(shù)據(jù)保留在閃存內(nèi)之后，也可以從DSP向電源管理單元傳送一個關(guān)閉DSP的指令。然后也可以將閃存關(guān)閉，因為數(shù)據(jù)已經(jīng)保留在里面，即 使其與電源斷開聯(lián)接。電源管理單元也可以核實電池正常工作并且是充有電的。如果電池需要充 電或替換，電源管理單元會通知DSP， DSP又通知使用者。如果是可充電的， 則提供一充電器161為電池充電。模擬儀表監(jiān)視裝置100中可以包括一個選擇性的運動傳感器147以節(jié)省電 能。當(dāng)車輛運動時，用于監(jiān)視一模擬儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100自動激活，當(dāng) 車輛停止了相當(dāng)長的一段時間后，該裝置關(guān)閉。傳感器147可以為一個物理傳 感器，用來監(jiān)視加速度變化、震動或任何其它表示運動的變量?？梢詾槟M儀 表監(jiān)視裝置100配置車架外傳感器。這種運動傳感器可以是不需要電能的無源 傳感器。為了節(jié)電，當(dāng)車輛停放和/或不運動時或根據(jù)任何適當(dāng)?shù)闹甘?，例如?dāng)速度 表的指針指向零一段時間，用于監(jiān)視模擬儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100自動關(guān)斷 或進(jìn)入休眠模式。在用于監(jiān)視模擬儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100處于休眠模式時， 一個簡單的 電路或任何其它的硬件和/或軟件都可以監(jiān)視運動傳感器147，而不是監(jiān)視速度 表的指針，那樣會需要更多的資源和耗電。當(dāng)運動傳感器147或其它裝置指示車輛開始運動時，用于監(jiān)視模擬式儀表 的數(shù)字式監(jiān)視裝置100開啟或從休眠模式轉(zhuǎn)換成積極模式。也可以由使用者對用于監(jiān)視模擬式儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100設(shè)置開或關(guān)， 因此運動傳感器是可選擇的?？梢赃x擇性地省去手動地開關(guān)用于監(jiān)視模擬式儀 表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100的需要。根據(jù)另一實施例，可以使用運動傳感器來節(jié)省資源，例如在交通堵塞以至于車輛不動或緩慢運動的情況下，或者當(dāng)使用者忘記關(guān)斷模擬儀表監(jiān)視裝置100時。 ^可選擇的是，在模擬式儀表監(jiān)視裝置100中采用涉及操作模式的選擇性的 指示，其可以包括音頻的和/或視頻的通知，例如發(fā)出嗶嗶聲或開啟一個LED指 示車輛處于休眠狀態(tài)?？蛇x擇的是，使用者可以廢棄這種機構(gòu)，或者使其失效?？蛇x擇的是，采用光束發(fā)生裝置146，例如通過一個或多個LED或一個激 光裝置。光束發(fā)生裝置可以在速度表盤上形成一個或多個光點108。這可以用于 兩個目的(i) 當(dāng)初始安裝模擬式儀表監(jiān)視裝置100時，光標(biāo)記有助于將用于模擬式 儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100放置在儀表盤上最好的位置上或最好的位置附近， 參見圖19、 20。重要的是，用于監(jiān)視模擬式儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100放置在 模擬儀表的軸線的上方。光點108 (圖3)有助于為模擬式儀表監(jiān)視裝置100設(shè) 置一個使用者限定的閾值。有時，將閾值設(shè)置為目前的指示的值是不明智的， 例如當(dāng)該值屬于危險的溫度范圍或危險的發(fā)動機RPM時。見圖1中的LED181 和鏡子182、 183。.(ii) 在初始安裝模擬儀表監(jiān)視裝置100 (優(yōu)選如圖1、 19和20所示，在指 針軸線的上方)時，光標(biāo)記有助于將用于監(jiān)視模擬式儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100 放置在儀表盤上最好的位置上。例如，光束發(fā)生裝置146可以直指前方，使使用者能夠借助于將光點指向
速度表指針的軸線來安裝用于監(jiān)視模擬式儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100。.一種替換形式是，光束可以投射一照明區(qū)域，該區(qū)域具有另一個形狀，例如細(xì)長的點，以幫助將數(shù)字式監(jiān)視裝置100定位在一個相對于模擬儀表正確的位置上?？赡軙胁恢挂粋€光點，以易于觀察光點并安裝數(shù)字式監(jiān)視裝置100。光點 還輔助或替代在安裝用于監(jiān)視模擬式儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置100安裝完后響應(yīng) 于數(shù)字式儀表監(jiān)視裝置100的豎直對正在顯示器上的符號。所述對正可以包括 在一個豎直平面內(nèi)向上/向下傾斜用于監(jiān)視模擬式儀表的監(jiān)視裝置100。對正由 使用者來完成，而數(shù)字式監(jiān)視裝置100可以顯示對正信息，見例如圖8。在數(shù)字式監(jiān)視裝置100內(nèi)，光點可以代替一個對正監(jiān)視機構(gòu)，因此，由于使用者只要將一個或多個光點對準(zhǔn)速度表上所需的位置就可進(jìn)行對正，所以省去了關(guān)于對正的顯示數(shù)據(jù)，如圖19、 20所示。在本實施例中可以不需要對正的 圖像識別，因為使用者直接監(jiān)視對正，而不是通過數(shù)字式監(jiān)視裝置100。光點可 以輔助或替換數(shù)字式監(jiān)視裝置100的顯示器上響應(yīng)于提供由使用者限定的閾值 的部分。利用光束發(fā)生裝置146，使用者通過在速度表上形成一個或多個光束直接就 可設(shè)定和識別閾值。利用數(shù)字式監(jiān)視裝置100上的任何輸入裝置，使用者可以 移動閾值，使用者還可以校驗閾值是否正常設(shè)定。對于上述兩種應(yīng)用中的任何 一種，都可以省去顯示資源和硬件資源。對于上述兩種應(yīng)用中的任何一種，只 有當(dāng)使用者需要(例如為了識別閾值)時才產(chǎn)生所需的光束和光點，以對正模 擬儀表監(jiān)視裝置100或改變閾值等。數(shù)字式監(jiān)視裝置100可以包括作出涉及激活警示的決策的裝置。所述警示
可以是音頻的和/或音頻/視頻和/或語音的。警示可以采用例如LED、 LCD或蜂 鳴器。系統(tǒng)可以用于一無源駕駛控制(PCC)系統(tǒng)，以在長時間內(nèi)監(jiān)視駕駛員的 衡定車速。模擬式儀表監(jiān)視裝置100包括用于作出一涉及激活數(shù)據(jù)傳送的傳送/接收的 決策的裝置，和/或用于作出涉及數(shù)據(jù)在存儲裝置中的存儲的決策的裝置?？梢詫⒕炯せ钜粋€固定的預(yù)定時間段。在另一實施例中，或另一操作模 式中，只要指針位于一警示發(fā)生區(qū)段內(nèi)，警示就可以處于激活狀態(tài)。而在另一 實施例中，只要指針位于一速度閾值之上，警示就處于激活狀態(tài)?？梢允褂酶鞣N節(jié)電裝置，例如可以使用改變掃描率的裝置來節(jié)電，即，當(dāng) 指針離閾值或警示激活扇區(qū)比較遠(yuǎn)時采用較低的掃描率。這意味著可以包括可 變的圖像掃描和信號處理速率。數(shù)字式監(jiān)視裝置100可以包括用于當(dāng)不能監(jiān)視 到模擬式儀表的指針時數(shù)字式監(jiān)視裝置100進(jìn)入低耗電模式的裝置。例如可以 在夜間，當(dāng)黑暗的時候進(jìn)入這種模式。低耗電模式可以采用非常慢的掃描模式。 模擬式儀表的監(jiān)視裝置100可以包括有助于獲得低耗電運轉(zhuǎn)的震動/運動傳感 器。這種結(jié)構(gòu)和方法節(jié)省能量消耗，因為光束發(fā)生裝置只使用很短的時間，而 且所有這些操作只要做一次，以備后來迅速使用。其它輸入裝置可以包括保持跟蹤時間和日期的裝置。例如這種信息用在數(shù) 字式監(jiān)視裝置100中是有利的。數(shù)字式監(jiān)視裝置IOO還可以包括溫度測量裝置。 數(shù)字式監(jiān)視裝置100還可以包括用于當(dāng)溫度超過預(yù)定值時停止運行的裝置。數(shù)字式監(jiān)視裝置100還可以包括當(dāng)溫度低于預(yù)定值時停止運行的裝置。
數(shù)字式監(jiān)視裝置100還可以包括一個獨特的識別號碼。該識別號碼可以與車輛的登記號相關(guān)。該號碼可以是加密的。數(shù)字式監(jiān)視裝置100還可以包括檢測數(shù)字式監(jiān)視裝置100從其安裝位置上卸下的裝置。在開始行程的時刻，如果速度超過了預(yù)定值，監(jiān)視裝置ioo可以作一個自 測試，包括電池測試。閾值設(shè)定方法和裝置正如在本文始終詳細(xì)描述的，可以用下面的任何裝置或其組合來設(shè)置閾值1. 數(shù)字式監(jiān)視裝置100本身帶有的按鈕。使用者可以利用上/下鈕來改 變顯示的值。于是將所需的值輸入到數(shù)字式監(jiān)視裝置100的存儲器中，在那里作為一個閾值。2. 輸入當(dāng)前的指針的位置或定位作為一個閾值。數(shù)字式監(jiān)視裝置100可以帶有一個按壓即可將當(dāng)前指針的位置作為閾值輸入的鈕。3. 將一光束指向表盤，將一光點投射到閾值應(yīng)該被設(shè)定處的指針位置/ 角度上。4. 在數(shù)字式監(jiān)視裝置100中使用一個接收器，其聯(lián)接于外部通訊裝置， 例如借助于RF、紅外線的或其它裝置，以便輸入一個閾值。圖3示出了數(shù)字式監(jiān)視裝置100，其放置或加裝在速度表前，速度表指針 32的軸線的上方。此圖詳細(xì)示出了速度表上哪些區(qū)域駕駛員看不到。如圖所示，數(shù)字式監(jiān)視裝置100不妨礙駕駛員讀表，因為其明顯與速度表 表盤33分開?？梢韵薅ㄒ粋€或多個閾值水平。如果指針經(jīng)過這些閾值中的任何一個，數(shù)
字式監(jiān)視裝置100會激活一次警示，這是由運行方法限定的，并且按照該運行方法的。參見圖3，可以為駕駛員所限定的每兩個閾值設(shè)置不同的警示 一個是在速度50Km/h: "TH1"，另一個是在速度100Km/h: "TH2"。應(yīng)該理解的是， 為便利起見，這些閾值可以僅僅標(biāo)示在圖上，無需將它們實際標(biāo)注在速度表或 車輛上。光束發(fā)生裝置可以在速度表的儀表盤上產(chǎn)生一個或多個光點108。在一個實 施例中，為下面的各項任務(wù)使用一個單獨的光束-1. 當(dāng)最初安裝數(shù)字式監(jiān)視裝置(優(yōu)選在指針的軸線上方，如圖1所示) 時，光標(biāo)記有助于將裝置放置和/或?qū)φ趦x表盤的最佳位置上。這一 步驟也在圖19和20中示出。2. 光點可以輔助或替代數(shù)字式監(jiān)視裝置的顯示器的負(fù)責(zé)提供由駕駛員 限定的速度閾值的那部分。通過利用光束發(fā)生裝置在速度表上形成一 條或多條光束08可以直接設(shè)定和識別閾值。使用者可以通過數(shù)字式 監(jiān)視裝置的任何輸入手段(例如機械地旋轉(zhuǎn)帶有LED181和鏡子182 和183的表盤，見圖l)移動閾值，并核實閾值的正常設(shè)置。圖4示出了可能出現(xiàn)的警示計劃或引發(fā)事件。在圖4中示出了相對于時間 210的速度和警示。當(dāng)速度200經(jīng)過由使用者限定的某一速度極限或閾值(例如 TH1或TH2)時，警示被激活。當(dāng)車輛可能經(jīng)過一速度極限和/或當(dāng)車輛接近一速度極限時可以發(fā)出警示 220。只要車輛在速度極限之上就可以激活警示，也許持續(xù)固定的一段時間，也 許直到使用者將其停止。對于各警示類型，可以使用不同形式的輸出裝置，例 如，當(dāng)車輛速度經(jīng)過值TH1時， 一種類型的警示221可以是兩秒的嗶嗶聲和LED 的閃爍，直到使用者按壓一鍵。當(dāng)車輛速度經(jīng)過TH2時可以是另一種警示222，例如語音宣告和/或衡定的 照明LED，激活一段固定的時間。圖5示出了如何改變駕駛員的取樣速率來節(jié)省能量。圖5中詳細(xì)地示出了 相對于時間210的速度200和取樣速率230。當(dāng)速度200經(jīng)過由使用者限定的某 一速度極限或閾值(例如TH)時，發(fā)出警示。數(shù)字式監(jiān)視裝置100設(shè)計成低能耗的。例如，如果速度遠(yuǎn)離任何閾值，并 且裝置發(fā)現(xiàn)，基于目前的速度和所計算出來的加速度，車輛沒有接近任何閾值， 于是可以降低取樣速率。數(shù)字式監(jiān)視裝置的資源，例如DSP和圖像裝置可以休 眠很長時間，例如Tl秒。這一變量可以被固定或重新限定，并且可以由DSP 或數(shù)字式監(jiān)視裝置100上的其它裝置計算。在車輛超過一預(yù)定的速度(即，VI)的情況下或當(dāng)速度較接近閾值TH時， 取樣速率提高，樣品T2之間的周期小于Tl。也可以通過加速度來影響取樣速率，因此，當(dāng)速度迅速提升時，即使當(dāng)時 的速度很低，仍然可以提高取樣速率，因為估計車輛的速度會在很短的時間內(nèi) 接近閾值極限TH。所以，DSP可以基于當(dāng)時的速度和計算出來的加速度來決策最佳的取樣速 率。數(shù)字式監(jiān)視裝置100可以在若干固定的取樣速率之間轉(zhuǎn)換，或者采用可變 的速率。數(shù)字式監(jiān)視裝置100通過圖像取樣和處理的智能控制來節(jié)電。通過在實用 中降低圖像獲悉和DSP處理辟率，減小了適時周期，從而減小了平均電流消耗， 延長了電池的壽命。
例如假設(shè)如下情況車遂.'％《m/7i,欺川mA f每教夢人顧澄，9M:"W,欺, 25mA, ^好》/7遂度7m,。如果車輛的最大的可能加速度是4ms—2，則3.5秒后 最大的可能速度會是10+l+4#3.5=25m/s，于是例如在3.2秒后可以進(jìn)行下次 取樣。實際上推薦最快的速率，因為加速度會改變。上述計算假設(shè)數(shù)字式監(jiān)視 裝置100是刻度讀取的，因此，數(shù)^式監(jiān)視裝置100測量速度表上指示的實際 值。這樣的一種取樣計算可以節(jié)電?？蛇x擇的是，數(shù)字式監(jiān)視裝置100可以探 測駕駛員正在入睡。如果加速度太大，數(shù)字式監(jiān)視裝置可以激活警示，無論速 度是否超過了閾值。這有助于防止當(dāng)司機放松而且其腳下意識地壓到油門踏板 時無意超速的危險。圖6示出了一種可以的操作方法的流程圖。 一種監(jiān)視速度表的方法可以包括1. 調(diào)節(jié)靈敏度300-信號或部分信號的放大，這些信號可以通過設(shè)置 傳感器來讀取。這是選擇性的，可以在讀取圖像傳感器前考慮。這 種調(diào)節(jié)可以通過控制傳感器曝光時間來進(jìn)行。2. 讀取圖像傳感器-讀取速度表的圖像，并用數(shù)字式電子裝置將其轉(zhuǎn)變 成電子信號或可讀數(shù)據(jù)。3. 方式識別320-圖像識別可以聚焦在指示器的角度上，或者也可以包 括速度表表盤，以進(jìn)行絕對速度的讀取。在后者的情況下，表盤只要 讀取一次，然后將其保存在存儲器中以備后面讀取和處理。可以采用 其它裝置來讀取裝置的刻度。速度表的指針的位置和取向在一個常規(guī) 的基礎(chǔ)上閱讀?？梢砸暂^低的頻率更新屬于總體圖像的相關(guān)數(shù)據(jù)，例
如校核照明度，以計算對于后面的樣品所需的靈敏度300。4. 計算速度和加速度330-基于包括速度表的指針和指定表盤上的數(shù)字 的位置的初始數(shù)據(jù)，可以計算速度V?；谒俣入S時間的變化，可以 計算加速度，其暈速度對時間的導(dǎo)數(shù)(dV/dt)。5. 針對閾值340校核速度-如果速度經(jīng)過一由使用者設(shè)定的預(yù)定閾值 TH1，則根據(jù)所限定的TH1發(fā)出警示350，該警示被視為為警示l。 速度可能會經(jīng)過某一閾值，或如前面詳細(xì)描述的，可以校核關(guān)于速度 的條件以及關(guān)于加速度的條件。于是，在一種優(yōu)選的運行方法中，當(dāng)基于當(dāng)前加速度存在速度很快 ,就有超過閾值的危險時，數(shù)字式監(jiān)視裝置可以指示警示，哪怕速度目 前小于閾值。6. 顯而易見，如果已經(jīng)給出了警示或警報，并且速度降了下來，就不再 需要警示，所以，當(dāng)車輛減慢時不需要發(fā)出警示，即使速度經(jīng)過預(yù)定 的閾值。在激活警示時可以施加一種滯后。上述裝置可以有利地用來 防止頻繁的擾民的無理警示，尤其是當(dāng)儀表處于一閾值附近時。7. 校核速度是否經(jīng)過了附加閾值水平342-以類似的方法可以限定更多 的閾值水平，例如TH2。該閾值可以與另一警示模式352相關(guān)，在此 被視為警示2。 一個警示可能與模擬式儀表的一個最小值/最大值或窗 口或區(qū)域有關(guān)。只設(shè)兩個閾值是有道理的，即， 一個用于城市區(qū)域， 另一個用于公路，然而，對于本發(fā)明來說，可以根據(jù)需要設(shè)置任意數(shù) 量的閾值。8. 設(shè)定取樣速率360-基于速度和加速度的狀態(tài)、運行模式以及閾值
達(dá)到的可能性來決策取樣速率。因此，在下一次取樣之前使用很少的 資源，例如斷開閃存并將DSP設(shè)置在休眠模式，同時一個控制器可 以操作裝置，例如校核使用者輸入，以節(jié)省能源。9. 休眠模式/延遲370-使用DSP或硬件可以進(jìn)行各種計算。在前一個步驟中限定下一次取樣時刻，并且將控制器中的一個定時器設(shè)定為懸置 下一個樣品之后，數(shù)字式監(jiān)視裝置可以處于休眠/延遲模式，在此，DSP和其它資源都處于未激活狀態(tài)。在此時間周期內(nèi)需要最少的電 能，這樣就得到較低的平均耗電。10. 用初始數(shù)據(jù)重復(fù)上述步驟。可以只針對相關(guān)信息取樣和計算，因此節(jié) 省電能、資源和處理時間。圖7示出了上述方法的框圖。當(dāng)速度相對遠(yuǎn)離閾值時，數(shù)字式監(jiān)視裝置100 處于速度粗算和估計的模式381，因此可以使用很少的資源，例如取樣較少、使 用較低分辨率的圖像，這些都可以使用較少的資源。速度可以粗算，但是當(dāng)節(jié) 省電能和資源利用時，精確的速度并不是重要的。這樣，在處理和圖像獲得的 過程中都可以節(jié)約能量。在進(jìn)行了所需計算后可以設(shè)置一延遲382。這時使用了最少的資源。當(dāng)速度 在短期內(nèi)的任何時候都不大可能經(jīng)過閾值時可以將延遲設(shè)置得比較長。延遲的長度可以由數(shù)字式監(jiān)視裝置100設(shè)置，或者可以是固定的。381的速 度計算可以更精確，使得能夠較好地估計進(jìn)一步的速度并在382使用較長的延 遲。當(dāng)按照預(yù)定的準(zhǔn)則估計數(shù)字式監(jiān)視裝置100正在接近一個特定的閾值時， 例如在381估計速度會在五個樣品內(nèi)達(dá)到TH1，這時在本例中數(shù)字式監(jiān)視裝置
會將其模式改變?yōu)?83。在此模式下做較精確的速度計算，來按照限定在需要時 盡早激活一次警示。如果速度經(jīng)過TH1，則發(fā)出一次警示385，在本例中為警示 1。這是為此閾值限定的一種警示裝置。后面的速度和加速度估算比在模式381中要精確，以便能夠較作出智能化 的決策并可以選擇性地較好地調(diào)節(jié)一次延遲384。在所需的計算完成后及下一次取樣前，使用一次較小的延遲384，還是為了 節(jié)電。這次延遲比較短，因為速度比較接近于閾值，而且比較可能經(jīng)過閾值， 但是，如果在一段時間內(nèi)加速度小，也可以選擇性地增大延遲，以節(jié)電。以一種類似的方式可以限定更多的閾值，例如TH2，模式386適合于TH2， 其功能類似于模式385對TH1，但是可以使用各種參數(shù)和定義。TH2有一個小延遲387，其功能類似于TH1的小延遲384，但是可以使用各 種參數(shù)來定義。在TH2的388處激活警示2，功能類似于在TH1的385處激活警示1 ，但 是可以使用各種參數(shù)和定義。當(dāng)速度將要經(jīng)過一閾值時使用較多的資源。因此，數(shù)字式監(jiān)視裝置100處 于高資源利用模式。當(dāng)速度遠(yuǎn)離上述最接近閾值時，選擇較低的資源利用率。圖8示出了數(shù)字式監(jiān)視裝置100具有一個前面板，其上可以帶有鍵、LED 和按鈕。如下的結(jié)合被采用-物理對正指示器102-可以由LED實施，LED將通知使用者它是否可以繞 其軸線向上或向下傾斜。這可以包括數(shù)字式監(jiān)視裝置的另一種模式 并或可以在其正常運行時得到校驗-數(shù)字式監(jiān)視裝置看到并識別速 度表上一個相關(guān)的區(qū)域。 鎖定按鈕104-在物理對正完成之后，此按鈕鎖定數(shù)字式監(jiān)視裝置，防止其相對于安裝表面運動，將其鎖定在理想的角度。 閾值設(shè)定鍵130-兩按鈕TH1和TH2中的每一個都可以限定各閾值的運行 模式。例如，每按一下這些按鈕中的一個將改變閾值為[off]、 50、 60、 70、 80、 90、 100、 110、[相對于當(dāng)前]。附加的"+ "和"一" 鈕可以相對于由TH1或TH2限定的值改變上次修改的閾值1,在限 定為"相對于當(dāng)前"的情況下，將會相對于當(dāng)前的速度限定閾值。 一個顯示器(未示出)可以指示各閾值。兩種閾值也可以通過按壓 一下按鈕來設(shè)定，因此，按照通常的駕駛速度，例如模式h TH1=50， TH2=90模式2: TH1=60， TH2=100模式3: TH1 = 50， TH2=100其它LED103-可以指示一次警示、裝置正常運行、電池狀態(tài)(滿/空)、裝置 開著等。可以使用其它按鈕或鍵來限定各閾值的警示模式等。圖9示出了圖形傳感器資源的一種可能的動態(tài)分配?？梢院雎杂性磦鞲袇^(qū) 域113的無關(guān)部分。在此圖中，小方框表示可以以高分辨率和高頻率讀出的區(qū)域。這可以以硬 件和/或軟件實現(xiàn)。上面詳細(xì)描述的帶有一個DSP的結(jié)構(gòu)是選擇性的。下面詳細(xì)描述一個簡單 的實施例。其制作起來可能會便宜，并且可能消耗非常小的電?？梢圆捎酶鞣N圖像讀出實施例來測量指針?biāo)赶虻慕嵌龋缡褂媒?極可 選的傳感器裝置。
采用這種方法可以消除其它光點、干涉和各種錯誤源。指針不能"跳到" 一個新的位置，只能較慢地改變方向。因此，可以跟蹤指針，哪怕圖像讀出差， 并且可以有效地忽略錯誤。采用這種方法可以有助于以最少的資源較快地作出關(guān)于指針指向的方向和 速度表指針相對于預(yù)定的閾值的狀態(tài)的決策。因此，在某些實施例中，可以使 用DSP，而只需一個簡單的且成本低的控制器來操作裝置。圖10示出了對應(yīng)于速度表圖像的一個瞬間在新裝置圖像傳感器的扇區(qū)上的光強分布。該曲線圖表示出自探測器的象素電壓的作為時間或角度410的函數(shù) 的值420，這可能在連續(xù)地讀出象素時發(fā)生。 一個較大的值對應(yīng)于速度表的一個 角扇區(qū)的較大的光強。這是本發(fā)明的一個簡單且成本低的例子。可以在軟件中通過利用在幾個相鄰的扇區(qū)測得的光強并利用插補來加強儀 表角度讀出的精確性。因此，圖10示出了圖像傳感器上的扇區(qū)的光強的一系列 讀出。光強420可以是模擬電壓讀出對時間或角度410。此曲線表示探測器樣品 值連續(xù)地、接續(xù)地從圖像探測器的所有扇區(qū)取出的情況下的一個圖形樣品?？梢钥吹?，表示指針位置的峰值421很容易發(fā)現(xiàn)，但是也可能有其它的峰 值，甚至比峰值421的幅度更大，表示指針的實際位置。數(shù)字式監(jiān)視裝置100跟蹤指針的位置，從一個樣品到另一個，并且可以計 算出其最可能的未來位置，例如通過計算加速度。所以，既便很強的干涉和噪 音也可以忽略，因為指針先前的位置和趨向是知道的。利用轉(zhuǎn)移登記器或其它類型數(shù)字和/或模擬存儲裝置可以連續(xù)地讀取關(guān)于圖像的系列數(shù)據(jù)，或者也可以直接對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，而不需要存儲裝置。在 另一實施例中，可以并聯(lián)地讀取相關(guān)的數(shù)據(jù)。圖11詳細(xì)地示出了一個扇形化的徑向傳感器群的實施例，這些傳感器設(shè)計 成讀取各扇形的光強。各灰暗的區(qū)域表示一個傳感器元件的光強區(qū)域，能夠讀 取該區(qū)域的圖像。中心的圓形區(qū)域位于速度表指針的軸線的上方。在本收視率 中，利用少量的電版-光學(xué)傳感器，光強區(qū)域很容易就能夠決策指針的位置。利 用這種徑向極傳感器區(qū)域構(gòu)造，而不是更通常的矩形傳感器矩陣，可以獲得更
有效的實施，因為這種結(jié)構(gòu)與各個可能的位置上的指針的形狀相匹配。圖12詳細(xì)地示出了一個具有節(jié)能結(jié)構(gòu)的數(shù)字式監(jiān)視裝置的框圖。 只要使用一個不帶DSP的控制器就可實現(xiàn)單元152，因此進(jìn)一步減小了能量消耗。此實施方式可以有效地用來代替扇形化的光敏區(qū)域，例如在圖12-14中示出的?？梢杂靡环N方法比較容易地發(fā)現(xiàn)指針的位置，而不是用復(fù)雜的算法，所述 方法包括簡單地比較相關(guān)的傳感器光強區(qū)域的光強。新的徑向光敏區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了 一種光學(xué)校正方法，其取代了以前的在控制器內(nèi)進(jìn)行的數(shù)字校正。光敏區(qū)域的 數(shù)量可以減少，上述比較直接由模擬信號實現(xiàn)，完全摒棄了對數(shù)字資源的需要， 例如ADC和DSP。單元122可以包括一個或幾個樣品模擬比較器，其可以是便宜的且高效的， 而且是低耗電的。單元152可以包括一個或幾個簡單的控制器，其可以是便宜 且高效的，而且是低耗電的?？梢允褂靡还?jié)小號電池160來提供全部所需的電 能。圖13詳細(xì)地示出了扇形化傳感器群的另一種結(jié)構(gòu)，該傳感器跨越實際的傳 感器的表盤。扇形化傳感器的光敏區(qū)域類似于圖11中示出的那種。然而，由于 在低于指針軸線的底部有一個非相關(guān)區(qū)域，所以在那個區(qū)域不需要傳感器孔。一種替換形式是，可以采用其它的非相關(guān)區(qū)域的上方不包括傳感器孔的傳 感器光敏區(qū)域結(jié)構(gòu)。這樣也節(jié)省了圖像取樣資源和電能。非相關(guān)區(qū)域可以包括 指針不能達(dá)到的區(qū)域和不實用的區(qū)域，例如速度表盤上包括速度200+Km/h的區(qū) 域等。圖14示出了扇區(qū)化傳感器群的另一種結(jié)構(gòu)，其帶有用于微分地讀出光強的
裝置。圖14中的各扇形化傳感器的光強區(qū)域由若干傳感器區(qū)域構(gòu)成，這些區(qū)域 距離結(jié)構(gòu)的中間隔開固定的距離。這種光敏區(qū)域結(jié)構(gòu)的中間也是指針軸線的位置。這種新的結(jié)構(gòu)比圖11所示 的光敏區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜。但它讀取圖像的能力更強可以讀取一定半徑的傳感器 圖像。當(dāng)存在干涉且指針的位置不能按需要確定時這是有用的。在按照更有限 的面積確定時可以作出一個比較好的決策。如果出現(xiàn)了干涉或不希望的照明，很容易就可刪除。因為通常并不是在這 個扇區(qū)內(nèi)的所有傳感器矩陣都接受同樣量的光?？偠灾?，通過使用這種新穎的傳感器光敏區(qū)域結(jié)構(gòu)可以更好地識別不同 形狀的照明，因此可以識別指針的照明形狀，也可以識別除指針之外的其它形 狀，從而能夠更好地作出決策?？梢院雎蕴囟ǖ纳葏^(qū)像素或特定的半徑，在這些半徑處很難作出關(guān)于指針 當(dāng)時指向的扇區(qū)的決策。可以實施很多不同的方法來確定指針指向的方向?？梢允寡b置的硬件最佳 化地適合所選的運行方法。圖15詳細(xì)地示出了扇區(qū)化傳感器的另一種結(jié)構(gòu)，其具有均勻的徑向靈敏度。 采用一個固定寬度的傳感器，光敏區(qū)域可以允許一個較好的決策，因為指針本 身常常具有固定的寬度， 一個固定寬度的傳感器光敏區(qū)域會更好地適合于對其測量。指針的位置可以通過考慮沿著幾個傳感器象素的照明分布的計算導(dǎo)出。制造或采用一個固定寬度的傳感器面積，而不是其它形狀的傳感器面積可 能更實際和簡單。使用少量的傳感器象素可以節(jié)省資源和硬件并減少硬件的復(fù) 雜性，但卻無論如何也還是可以獲得性能的滿意度。這種傳感器光敏區(qū)域結(jié)構(gòu)可以更好地拒絕干涉，因為面積較小的狹窄的區(qū) 域還可以接收較少的光強。這對于大多數(shù)類型的干涉都是有效的，只要該干涉 的形狀與傳感器面積不同，從而較小面積的干涉會影響到傳感器區(qū)域所接收的 照明。圖16詳細(xì)地示出了扇區(qū)化傳感器的另一種結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)具有均勻的徑向靈敏度和微分的照明強度讀出。圖15中的各固定寬度的傳感器光敏區(qū)域現(xiàn)在包括若干傳感器件，它們離開孔結(jié)構(gòu)的中間固定的距離。光敏區(qū)域結(jié)構(gòu)的中間也是指針軸線的位置。這種新的結(jié)構(gòu)比圖15所示的光敏區(qū)域結(jié)構(gòu)要復(fù)雜，但是卻提供了更多的閱讀圖像的可能性可以讀取某一半徑的傳感器象素，當(dāng)存在干涉而且不能按需要計算指針的 位置時這是有用的，由更有限的面積來確定指針的位置，可以作出更好的決策。如果存在著干涉或不希望出現(xiàn)的照明，很容易就可將其刪除，因為很可能 不是該扇區(qū)的所有傳感器都接收相同量的照明?？偠灾褂眠@種新穎的傳感器矩陣結(jié)構(gòu)，可以更好地識別不同的照明 形狀，所以可以識別指針的照明形狀，也可以識別除了指針以外的其它形狀， 從而可以作出更好的決策。可以忽略那些難以決策指針?biāo)干刃蔚奶囟ǖ膫鞲?器象素或特定半徑?？梢圆捎迷S多不同的途徑來決策指針?biāo)傅姆较颍b置的硬件可以設(shè)計成 最適合于所選的途徑或操作方法。圖17示出了傳感器群的一種可能的位置，在此，各傳感器讀取寬度下降的帶上的光強。這種傳感器光敏區(qū)域結(jié)構(gòu)使得接近指針軸線的區(qū)域的重量較大， 這可能在光強的讀出在離指針的軸線比較近處被認(rèn)為更可靠時是有用的。在指 針被認(rèn)為較短或針尖照明不夠的情況下也可能是有用的。表盤可能在離指針軸 線較遠(yuǎn)處有干涉。在夜間或一般情況下，速度表通常具有一定的照明，因此， 數(shù)字式監(jiān)視裝置可能在儀表盤的某些位置讀取指針更好，對于以最少的干涉從 指針接收最強的照明，傳感器光敏區(qū)域會理想地具有最匹配的形狀。在本實施 例中，離指針軸線越近，照明就越好。圖18示出了固定區(qū)域傳感器的一種可能的布置，在此，傳感器群在離中心不同距離處具有幾種不同的分布。這種傳感器光敏區(qū)域結(jié)構(gòu)具有一種可能性，那就是，在離開指針軸線或結(jié) 構(gòu)中心的幾個距離處傳感器光敏區(qū)域具有不同的形狀。傳感器光敏區(qū)域可以選擇為矩形，以容易實現(xiàn)照明或與照明更好地匹配。 傳感器光敏區(qū)域也可以具有不同的形狀，不一定是矩形。利用本實施例，可以采用較窄且較短的光敏區(qū)域接近指針軸線，以更好地 識別指針的細(xì)長形狀，而在離指針軸向距離較大處，在傳感器光敏區(qū)域之間有 更多的場地，這樣就可以允許較寬的傳感器光敏區(qū)域，該區(qū)域也可以從兩側(cè)接 收更多的照明。通過這種不同光敏區(qū)域的組合，可以有無限的可能性，例如可以比較不同半徑處的照明強度，且只根據(jù)一個半徑處的傳感器光敏區(qū)域 組來決策；可以忽略具有非邏輯讀出的傳感器光敏區(qū)域，且根據(jù)在一個半徑處的其它 傳感器象素決策；在總體計算中，可以使不同半徑處的傳感器光敏區(qū)域具有不同的重量，這 可以通過數(shù)字式監(jiān)視裝置中的軟件和/或硬件實現(xiàn)。在總體計算中，可以使不同扇區(qū)的傳感器光敏區(qū)域具有不同的重量，這可 以通過數(shù)字式監(jiān)視裝置中的軟件和/或硬件實現(xiàn)。圖19示出了定位/對正數(shù)字式監(jiān)視裝置的可能的手段。如圖1所示，速度表通常是放置在一塊透明的儀表盤蓋的后面，此蓋可能多少有些彎曲。由于儀 表盤的蓋通常不平行于速度表的指針旋轉(zhuǎn)的平面，所以不容易將其沿著一直線連接于指針軸線31上方的新的裝置100上，所述直線垂直于指針旋轉(zhuǎn)的平面， 位于指針旋轉(zhuǎn)軸線上方。所需的第一步驟是借助于膠粘帶或其它手段將數(shù)字式監(jiān)視裝置的基座連接 在儀表盤的蓋上的正確的位置上。在一個實施例中，為了用膠粘帶正確地放置數(shù)字式監(jiān)視裝置基座，可以采用一些或全部下列步驟1. 揭掉基座上的膠粘帶的覆蓋面。2. 打開用光在數(shù)字式監(jiān)視裝置上產(chǎn)生標(biāo)記的機構(gòu)，這有助于將裝置放置在儀表盤上最好的位置上。3. 基于速度表上被照明的光線(使用者將其指向指針軸線)，使用者慢慢地將數(shù)字式監(jiān)視裝置朝儀表盤移動。4. 使用者調(diào)整基座相對于數(shù)字式監(jiān)視裝置的角度，使得數(shù)字式監(jiān)視裝置按
需要垂直于指針的旋轉(zhuǎn)平面，然后將裝置粘在速度表指針軸線的上方；或者將 基座松開，從而使其可以自由移動，把數(shù)字式監(jiān)視裝置慢慢地移向儀表盤指針 上方的相同的點，然后移動基座，使其按要求粘在儀表盤上，同時數(shù)字式監(jiān)視 裝置指向指針的軸線，如上所述。只需將數(shù)字式監(jiān)視裝置物理地連接于儀表盤一次。無需在儀表盤上重新定 位裝置，以重新構(gòu)成或設(shè)置裝置。5.現(xiàn)在數(shù)字式監(jiān)視裝置被放置在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，而且還可以垂直地對正。結(jié)束。如圖1所示，光束發(fā)生裝置可以向前發(fā)光，如圖19示出。 一種替換形式是， 光束可以表現(xiàn)出被照明區(qū)域的任何其它形狀，例如細(xì)長的點，以幫助將數(shù)字式 監(jiān)視裝置放置在正確的水平角度上。圖20示出了定位對正數(shù)字式監(jiān)視裝置的一種可能的實施例。如圖20所示， 可要有不止一個點，可以更容易注意到點，并且較容易地安裝數(shù)字式監(jiān)視裝置。 光束發(fā)生裝置也有助于測試數(shù)字式監(jiān)視裝置并由數(shù)字式監(jiān)視裝置或使用者聚焦 在速度表的相關(guān)區(qū)域。應(yīng)該承認(rèn)，上述僅僅是本發(fā)明的范圍內(nèi)的數(shù)字式監(jiān)視裝置和方法的一個例 子，對于熟悉本領(lǐng)域的人員來說，在閱讀了前面的公開后可以作出各種改進(jìn)。因此，熟悉本領(lǐng)域的人員將會理解，本發(fā)明不限于前面特別具體地示出并 描述的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書所限定，包括上面描述的各種特征的 組合和子組合及其變異和改進(jìn)，這些在熟悉本領(lǐng)域的人員閱讀上面的描述后都 可能作出。在權(quán)利要求書中，詞匯"包括"及其演變，例如"(第三人稱單數(shù)的)包括"、 "(現(xiàn)在分詞的)包括"等指示包括所列的部件，但是通常不排除其它部件。
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)視模擬式儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置，該儀表包括一指針，所述數(shù)字式監(jiān)視裝置包括一恍惚光學(xué)傳感器陣，安裝在模擬式儀表的上方，以響應(yīng)于指針的位置而產(chǎn)生數(shù)字信號；一處理裝置，用于根據(jù)來自所述恍惚陣的電信號讀取模擬式儀表的指針的位置；一警示輸出裝置，用于響應(yīng)于指針超過可接受的界限而輸出一警示。
2. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一電源，用于向 所述恍惚光學(xué)傳感器陣、處理裝置和警示裝置供電。
3. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一連接裝置，用 于將數(shù)字式監(jiān)視裝置連接于模擬式儀表的窗口。
4. 如權(quán)利要求3的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于所述連接裝置選自吸盤、 膠水、膠帶、螺紋連接部件、栓、鉚釘?shù)取?br> 5. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一指引部件，用 于使恍惚光學(xué)傳感器陣成像儀表的指針。
6. 如權(quán)利要求5的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于所述指引部件用于改變 恍惚陣相對于模擬式儀表的指針的角度。
7. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括用于將數(shù)字式監(jiān) 視裝置定位在模擬式儀表的指針的數(shù)軸的上方的部件。
8. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一顯示器，用于 使數(shù)字式監(jiān)視裝置易于安裝、調(diào)節(jié)和察看刻度盤。
9. 如權(quán)利要求8的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于所述顯示器提供關(guān)于對 正的指示，該指示選自音頻和視頻指示。
10. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于恍惚陣為一矩形像素 矩陣。 、
11. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于恍惚陣包括分布在一 曲面陣?yán)锏南袼厝海浒ㄖ辽僖粋€彎曲排的像素。
12. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于恍惚陣包括一CMOS裝置。
13. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括光學(xué)透鏡，用 于將來自模擬式儀表的光信號投射到恍惚陣上。
14. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于圖像處理裝置包括一DSP。
15. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于圖像處理裝置包括一 閾值存儲裝置和一決策裝置，該決策裝置用于響應(yīng)于所述指針的運動產(chǎn)生一輸 出。
16. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于圖像處理裝置包括用 于存儲若干閾值的存儲裝置和響應(yīng)于指針激活一輸出的決策裝置。
17. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一光源，通過 來自該光源并被所述模擬式儀表反射的光的定位，使得易于査看數(shù)字式監(jiān)視裝 置的刻度并對正數(shù)字式監(jiān)視裝置。
18. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一輸入裝置， 用于在輸入閾值時査看刻度。
19. 如權(quán)利要求18的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于閾值通過裝置上的按 鈕設(shè)置。
20. 如權(quán)利要求18的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于閾值設(shè)置得等于指針 的位置。
21. 如權(quán)利要求18的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于閾值通過在模擬式儀 表上投射一光點來設(shè)置。
22. 如權(quán)利要求18的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一收發(fā)器，其聯(lián)接于一數(shù)據(jù)傳輸器，閾值通過該數(shù)據(jù)傳輸器遙輸。
23. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一麥克風(fēng)，用于以一音頻激活系統(tǒng)實現(xiàn)激活。
24. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括開/關(guān)控制器。
25. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一可旋轉(zhuǎn)LED，用于照明模擬式儀表，p査看刻度以及設(shè)置扇區(qū)極限。
26. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括響應(yīng)于被監(jiān)視的參數(shù)的允許范圍并利用一通訊通道更新指針極限的裝置。
27. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括用于作出涉及 激活一輸出信號的決策的裝置。
28. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于所述輸出信號選自音 頻警示、視頻指示和語音詞匯。
29. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于所述輸出信號由一電子信號器輸出，該電子信號器選自LED、 LCD和蜂鳴器。
30. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于其用于連接于至少一 個車輛模擬式儀表，用作一無源駕駛控制系統(tǒng)。
31. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一收發(fā)器和一數(shù)據(jù)傳輸器。
32. 如權(quán)利要求28的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一用于作出涉及收發(fā)器的激活的決策的裝置。
33. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一存儲器和一用于作出涉及將數(shù)據(jù)存儲到所述存儲器中的決策的裝置。
34. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于所述警示被激活一固定的預(yù)定時間段。
35. 如權(quán)利要求34的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于只要指針在最小閾值之上警示就發(fā)出著。
36. 如權(quán)利要求34的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于其用于監(jiān)視指針的速度，以監(jiān)視所監(jiān)視的參數(shù)相對于時間的導(dǎo)數(shù)。
37. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一溫度計。
38. 如權(quán)利要求37的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一關(guān)斷器，用于當(dāng)溫度計所記錄的溫度超過預(yù)設(shè)的極限所限定的范圍時關(guān)斷裝置。
39. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于包括一裝置識別碼。
40. 如權(quán)利要求39的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于所述裝置識別碼與寄主車輛的登記號相關(guān)。
41. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括一用于監(jiān)視其相對于模擬式儀表的位置的部件。
42. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于當(dāng)指針的運動經(jīng)過一 個設(shè)定的點時，引起數(shù)字式監(jiān)視裝置進(jìn)行一個自測試程序，該自測試程序包括 電池測試。
43. 如權(quán)利要求42的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括涉及電池狀態(tài) 的警示部件。
44. 如權(quán)利要求1的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于還包括節(jié)電裝置。
45. 如權(quán)利要求44的數(shù)字式監(jiān)視裝置，其特征在于所述節(jié)電裝置至少包 括下列之一(a) 改變掃描速率的裝置，當(dāng)指針指示所監(jiān)視的參數(shù)遠(yuǎn)離設(shè)定的閾值時使 用較低的速率；(b) 圖像掃描和信號處理的速率可變；(c) 當(dāng)模擬儀表的指針不可監(jiān)視時使數(shù)字式監(jiān)視裝置進(jìn)入低能耗模式的裝(d) 當(dāng)環(huán)境光低于一最小閾值時進(jìn)入低耗電模式；(e) 用于開關(guān)裝置的開和關(guān)的震動或運動傳感器。
46. 模擬式儀表的監(jiān)視裝置，包括用于產(chǎn)生指示儀表的一視頻圖像的電信 號的圖像傳感器裝置；圖像處理裝置，用于根據(jù)所述電信號讀取模擬式儀表的 一移動指針的位置并且當(dāng)指針處于一預(yù)定的位置(閾值)時激活一輸出值；支 撐裝置，其將所述峰視裝置固定在模擬式儀表前并使所述圖像傳感器裝置指向 儀表；供電裝置，其集成在數(shù)字式監(jiān)視裝置內(nèi)，為數(shù)字式監(jiān)視裝置供電。
47. 模擬式儀表的監(jiān)視裝置，包括指針位置光學(xué)傳感器裝置，用于產(chǎn)生指 示儀表的一移動指針的角度的電信號；控制器裝置，用于發(fā)現(xiàn)指針的角度并且 當(dāng)指針處于一預(yù)定的角度(閾值)時激活一輸出；支撐裝置，其將數(shù)字式監(jiān)視 裝置固定在模擬式儀表前，并使所述傳感器裝置指向儀表；供電裝置，其集成 在數(shù)字式監(jiān)視裝置內(nèi)，為數(shù)字式監(jiān)視裝置供電。
全文摘要
用于監(jiān)視模擬式儀表的數(shù)字式監(jiān)視裝置，該儀表包括一指針，所述數(shù)字式監(jiān)視裝置包括一恍惚光學(xué)傳感器陣，安裝在模擬式儀表的上方，以響應(yīng)于指針的運動而產(chǎn)生數(shù)字信號；一圖像處理裝置，用于根據(jù)來自所述恍惚陣的電信號讀取模擬式儀表的指針；一警示輸出裝置，用于響應(yīng)于指針超過可接受的界限而輸出一警示。
文檔編號G08B21/00GK101116118SQ200580045296
公開日2008年1月30日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者阿哈龍·李曼 申請人:利普曼科技股份有限公司