專利名稱：一種基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法。
背景技術(shù)：
目前，在持續(xù)增長的交通事故和交通堵塞壓力下，以駕駛員/乘客為中心的智能汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)以及相關(guān)的新型駕駛傳感器/控制器，正在美國、歐洲、日本以及世界范圍內(nèi)受到越來越多汽車及汽車附屬產(chǎn)品制造商和大眾消費(fèi)者的關(guān)注。不斷深入的研究和試驗(yàn)表明實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能評(píng)估駕駛員的駕駛行為和駕駛狀態(tài)，有助于及早發(fā)現(xiàn)可能的操作失誤，避免交通事故的發(fā)生；同時(shí)提醒駕駛員采取更為合理的駕駛方案以提高車輛的行駛速度，提高交通效率.。不僅如此，對(duì)于大量不同駕駛員的駕駛行為記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，也有助于制定更為合理的交通法規(guī)。而掌握車輛在行駛過程中的各種狀態(tài)信息，就可以了解駕駛員的駕駛行為和駕駛狀態(tài)，進(jìn)而進(jìn)行綜合分析和智能評(píng)估。車輛行駛狀態(tài)的獲取可以通過車輛的狀態(tài)信號(hào)，如剎車信號(hào)、轉(zhuǎn)向燈信號(hào)等，但所能獲取的狀態(tài)有限；也可通過圖像處理技術(shù)，分析路面圖像，如通過分析車道分割線判斷車輛變道情況，但容易產(chǎn)生誤判，尤其是在夜晚等光線較暗的環(huán)境。。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例要解決的問題是通過采集和分析車輛加速度的相關(guān)信息，提供一種基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案提供一種基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，所述方法包括以下步驟A、利用三軸加速度傳感器采集車輛的縱向加速度、橫向加速度和垂直加速度；B、計(jì)算汽車坐標(biāo)系和加速度傳感器坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，獲取加速度傳感器的初始姿態(tài)即加速度傳感器與汽車的初始角度，對(duì)采集的加速度進(jìn)行慮零偏處理，獲取汽車坐標(biāo)系的加速度值；C、根據(jù)連續(xù)的數(shù)個(gè)汽車坐標(biāo)系的加速度值，判定車輛的行駛狀態(tài)。進(jìn)一步，在所述步驟B中，包括Bi、根據(jù)加速度傳感器初始值測(cè)量^ ;B2、在加速度二⑴中去除S成分，得到
VνUV
am{t) = a,{t)-g，1⑴在三個(gè)軸向上都在零附近振動(dòng)；B3、對(duì)二W進(jìn)行平滑處理；B4、根據(jù)加
速度第一個(gè)非零值測(cè)量初始加速度^ ；B5、利用$和,確定加速度傳感器參考系(χ’， y’，z’)和汽車參考系(x，y，z)的初始坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣A0，其中χ為車頭方向，y為相對(duì)車輛右側(cè)水平方向，ζ為相對(duì)車輛垂直向下方向；B6、利用AO計(jì)算汽車參考系中的加速度(ax，
ay, az)，對(duì)ax進(jìn)行二重積分得到行駛距離，根據(jù)所述行駛距離判斷車頭方向i 二 ±L ； B7、利用g和二最終確定加速度傳感器參考系(X’，y’，z’ )和汽車參考系(X，y, ζ)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣A ；Β8、根據(jù)所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣Α，計(jì)算汽車參考系中的加速度矢量= Aam(O . B9、 濾去偏離零點(diǎn)值。進(jìn)一步，在所述步驟B9中，包括B91、對(duì)于每個(gè)軸向加速度，對(duì)于任意一時(shí)刻，計(jì)算該時(shí)刻前30000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值；B92、用該時(shí)刻的加速度減去所述平均值作為該時(shí)刻的加速度。進(jìn)一步，在所述步驟C中，包括Cl、獲取汽車坐標(biāo)系中各軸向加速度圖像上的關(guān)鍵點(diǎn)以及所述關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，所述關(guān)鍵點(diǎn)包括極小、極大、啟動(dòng)、歸零；C2、將各軸向加速度圖像上的關(guān)鍵點(diǎn)分別按照發(fā)生時(shí)刻進(jìn)行排列；C3、根據(jù)各軸向加速度圖像上連續(xù)的數(shù)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，判定車輛的行駛狀態(tài)。進(jìn)一步，當(dāng)采用χ軸向加速度圖像上連續(xù)的數(shù)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)，在所述步驟C3中，包括當(dāng)連續(xù)的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極大、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為加速；當(dāng)連續(xù)的 3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極小、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為減速或剎車；所述χ軸向?yàn)檐囶^方向。進(jìn)一步，當(dāng)采用y軸向加速度圖像上連續(xù)的數(shù)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)，在所述步驟C3中，包括當(dāng)連續(xù)的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極大、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為右轉(zhuǎn)；當(dāng)連續(xù)的 3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極小、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為左轉(zhuǎn)；當(dāng)連續(xù)的4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極小、極大、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為向左變道；當(dāng)連續(xù)的4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極大、極小、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為向右變道；所述y軸向?yàn)橄鄬?duì)車輛右側(cè)水平方向。進(jìn)一步，所述加速度傳感器安裝在車載設(shè)備或智能手機(jī)中，無需限定加速度傳感器的姿態(tài)，只要置于車輛中即可。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，利用了加速度傳感器采集原始數(shù)據(jù)，通過對(duì)三個(gè)軸向的加速度的分析和處理，進(jìn)而判定車輛的行駛狀態(tài)，從而了解駕駛員的駕駛行為和駕駛狀態(tài)，有助于車輛管理者規(guī)范駕駛行為，預(yù)防危險(xiǎn)駕駛行為，確保行車安全。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中加速度傳感器坐標(biāo)系與汽車坐標(biāo)系的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中加速度傳感器與汽車角度的處理流程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中車輛具體行駛狀態(tài)的判定流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明實(shí)施例的一種基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法的流程如圖1 所示，包括以下步驟步驟101、利用三軸加速度傳感器采集縱向加速度、橫向加速度和垂直加速度。步驟102、計(jì)算汽車坐標(biāo)系和加速度傳感器坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，獲取加速度傳感器的初始姿態(tài)即加速度傳感器與汽車的初始角度，對(duì)采集的加速度做慮零偏處理。步驟103、針對(duì)以上兩個(gè)步驟的結(jié)果進(jìn)行分析處理，根據(jù)連續(xù)的數(shù)個(gè)汽車坐標(biāo)系的加速度值，判定車輛的行駛狀態(tài)。為了更清楚的說明本具體實(shí)施方式
提供的技術(shù)方案，現(xiàn)結(jié)合圖2、圖3、圖4對(duì)該方法進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中加速度傳感器坐標(biāo)系與汽車坐標(biāo)系的示意圖。汽車使用如圖所示坐標(biāo)(X，y,z),x為車頭方向，y為相對(duì)車輛右側(cè)水平方向，Z為相對(duì)車輛垂直向下方向。假設(shè)加速度傳感器使用垂直坐標(biāo)(χ’，y’，ζ’)，生成方式為(x, y，x)沿ζ軸正方向旋轉(zhuǎn)角度Ψ — (xl, yl, zl)(xl, yl, zl)沿 yl 軸正方向旋轉(zhuǎn)角度 θ — (χ2, y2, z2)(x2, y2, z2)沿 x2 軸正方向旋轉(zhuǎn)角度 Φ — (χ，，y，，ζ，)圖3為本發(fā)明實(shí)施例中加速度傳感器與汽車角度的處理流程圖，具體過程描述如下步驟301、根據(jù)加速度傳感器初始值測(cè)量^
ο步驟302、在加速度⑴中去除^成分，得到=，^⑴在三個(gè)軸向上都
在零附近振動(dòng)。步驟303、對(duì)⑴進(jìn)行初步處理，使它變得比較平滑。步驟304、根據(jù)加速度第一個(gè)非零值測(cè)量初始加速度丄。步驟305、利用兩個(gè)矢量來初步確定加速度傳感器參考系(x’，y’，z’ )和汽車參考系(x，y，z)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣六0:0^’，7’，2’)一(x，y，z)。步驟306、利用AO計(jì)算汽車參考系中加速度(ax，ay, az)，對(duì)ax進(jìn)行二重積分得到行駛距離，用它判斷車頭方向丄二±二
ο步驟307、利用$和&兩個(gè)矢量來最終確定加速度傳感器參考系(χ’，y’，z’)和汽車參考系(x，y，z)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣六0^’，7’，2’ ) — (x，y，z)。步驟308、使用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，計(jì)算出汽車參考系中的加速度矢量⑴=Aam (0。步驟309、濾去偏離零點(diǎn)值。具體做法是對(duì)于每個(gè)軸向加速度，對(duì)于任意一時(shí)刻， 計(jì)算這個(gè)時(shí)刻前30000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值，用這個(gè)時(shí)刻的加速度減去這個(gè)平均值作為這一時(shí)刻的加速度。完成數(shù)據(jù)的前期處理后，以下進(jìn)入數(shù)據(jù)分析階段，圖4為本發(fā)明實(shí)施例中車輛具體行駛狀態(tài)的判定流程圖，具體過程描述如下步驟401、三個(gè)軸向加速度分開處理，這里以y方向加速度ary(t)為例，其他兩軸處理方式類似。步驟402、找出ary(t)圖像上的關(guān)鍵點(diǎn)，如極小(L)、極大(M)、啟動(dòng)⑶、歸零(E)， 以及它們對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。步驟403、將所有關(guān)鍵點(diǎn)按照它們發(fā)生的時(shí)刻排列，得到一連串動(dòng)作，如 SLMESLESME。步驟404、3_4個(gè)連續(xù)動(dòng)作會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)駕駛行為。這里僅考慮y方向加速度有4種駕駛行為左轉(zhuǎn)(L 一 SLE)、右轉(zhuǎn)(R — SME)、向左變道(N — SLME)、向右變道(M — SMLE)。 根據(jù)上一步得到的一連串動(dòng)作可以檢索出一連串的駕駛行為，例如NLR。步驟405、對(duì)χ方向加速度進(jìn)行類似處理，可以判斷2種駕駛行為加速(A —SME)、 減速或剎車(D — SLE)。步驟406、ζ方向加速度主要反映路況信息，需要與速度信息一同處理來判斷路面情況。本發(fā)明的基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，利用了加速度傳感器采集原始數(shù)據(jù)，通過對(duì)三個(gè)軸向的加速度的分析和處理，進(jìn)而判定車輛的行駛狀態(tài)，從而了解駕駛員的駕駛行為和駕駛狀態(tài)，有助于車輛管理者規(guī)范駕駛行為，預(yù)防危險(xiǎn)駕駛行為，確保行車安全。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟A、利用三軸加速度傳感器采集車輛的縱向加速度、橫向加速度和垂直加速度；B、計(jì)算汽車坐標(biāo)系和加速度傳感器坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，獲取加速度傳感器的初始姿態(tài)即加速度傳感器與汽車的初始角度，對(duì)采集的加速度進(jìn)行慮零偏處理，獲取汽車坐標(biāo)系的加速度值；C、 根據(jù)連續(xù)的數(shù)個(gè)汽車坐標(biāo)系的加速度值，判定車輛的行駛狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，其特征在于， 在所述步驟B中，包括Bi、根據(jù)加速度傳感器初始值測(cè)量I ;B2、在加速度二⑴中去除I成分，得到VV^vVam(t) = a0(t)-g，在三個(gè)軸向上都在零附近振動(dòng)；B3、對(duì)^進(jìn)行平滑處理；B4、根據(jù)加速度第一個(gè)非零值測(cè)量初始加速度^" ； B5、利用$和U角定加速度傳感器參考系(χ’，y’，z’)和汽車參考系(x，y，z)的初始坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣A0，其中χ為車頭方向，y為相對(duì)車輛右側(cè)水平方向，ζ為相對(duì)車輛垂直向下方向；B6、利用AO計(jì)算汽車參考系中的加速度(ax，ay, az)，對(duì)ax進(jìn)行二重積分得到行駛距離，根據(jù)所述行駛距離判斷車頭方向二 = ±aM ； B7、 利用i和i最終確定加速度傳感器參考系U’，y’，z’ )和汽車參考系(X，y, ζ)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣A ；Β8、根據(jù)所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣Α，計(jì)算汽車參考系中的加速度矢量= Aam(t) . B9、 濾去偏離零點(diǎn)值。
3.如權(quán)利要求2所述的基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，其特征在于， 在所述步驟B9中，包括B91、對(duì)于每個(gè)軸向加速度，對(duì)于任意一時(shí)刻，計(jì)算該時(shí)刻前30000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值； B92、用該時(shí)刻的加速度減去所述平均值作為該時(shí)刻的加速度。
4.如權(quán)利要求1所述的基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，其特征在于， 在所述步驟C中，包括Cl、獲取汽車坐標(biāo)系中各軸向加速度圖像上的關(guān)鍵點(diǎn)以及所述關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，所述關(guān)鍵點(diǎn)包括極小、極大、啟動(dòng)、歸零；C2、將各軸向加速度圖像上的關(guān)鍵點(diǎn)分別按照發(fā)生時(shí)刻進(jìn)行排列；C3、根據(jù)各軸向加速度圖像上連續(xù)的數(shù)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，判定車輛的行駛狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求4所述的基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，其特征在于， 當(dāng)采用χ軸向加速度圖像上連續(xù)的數(shù)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)，在所述步驟C3中，包括當(dāng)連續(xù)的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極大、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為加速；當(dāng)連續(xù)的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極小、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為減速或剎車；所述χ軸向?yàn)檐囶^方向。
6.如權(quán)利要求4所述的基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，其特征在于， 當(dāng)采用y軸向加速度圖像上連續(xù)的數(shù)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)，在所述步驟C3中，包括當(dāng)連續(xù)的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極大、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為右轉(zhuǎn)；當(dāng)連續(xù)的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極小、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為左轉(zhuǎn)；當(dāng)連續(xù)的4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極小、極大、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為向左變道；當(dāng)連續(xù)的4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)依次為啟動(dòng)、極大、極小、歸零時(shí)，所述車輛的行駛狀態(tài)為向右變道；所述y軸向?yàn)橄鄬?duì)車輛右側(cè)水平方向。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，其特征在于，所述加速度傳感器安裝在車載設(shè)備或智能手機(jī)中，無需限定加速度傳感器的姿態(tài)，只要置于車輛中即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，包括A、利用三軸加速度傳感器采集車輛的縱向加速度、橫向加速度和垂直加速度；B、計(jì)算汽車坐標(biāo)系和加速度傳感器坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，獲取加速度傳感器的初始姿態(tài)即加速度傳感器與汽車的初始角度，對(duì)采集的加速度進(jìn)行慮零偏處理，獲取汽車坐標(biāo)系的加速度值；C、根據(jù)連續(xù)的數(shù)個(gè)汽車坐標(biāo)系的加速度值，判定車輛的行駛狀態(tài)。本發(fā)明的基于加速度傳感器的車輛行駛狀態(tài)的判定方法，利用了加速度傳感器采集原始數(shù)據(jù)，通過對(duì)三個(gè)軸向的加速度的分析和處理，進(jìn)而判定車輛的行駛狀態(tài)，從而了解駕駛員的駕駛行為和駕駛狀態(tài)，有助于車輛管理者規(guī)范駕駛行為，預(yù)防危險(xiǎn)駕駛行為，確保行車安全。
文檔編號(hào)B60W40/12GK102167041SQ201110003310
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者何勇, 元光七, 王曉東 申請(qǐng)人:深圳市航天星網(wǎng)通訊有限公司