CN102442314A

CN102442314A - 一种感知、记录汽车运动特性的方法和记录、警示装置

Info

Publication number: CN102442314A
Application number: CN2011103437577A
Authority: CN
Inventors: 宋超; 刘明; 龚海刚
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2031-11-02
Also published as: CN102442314B

Abstract

本发明提供了一种感知、记录汽车运动特性的方法和记录、警示装置，本发明提供的感知、记录汽车运动特性的方法，通过智能手机的加速度传感器和方向传感器获取汽车的运动特性信息和汽车的行驶异常信息，并记录汽车的运动特性信息和行驶异常信息。本发明提供的汽车运动特性记录装置和汽车安全警示装置，通过从智能手机的加速度传感器和方向传感器获取的数据判断汽车的运动特性，还可通过这些数据确定汽车的行驶异常，将汽车运动特性信息和汽车行驶异常信息记录下来，记录的信息为驾驶员提供安全警示。由于智能手机非常普及，因此用智能手机的传感器感知汽车运动特性，成本较低，安装便捷。

Description

一种感知、记录汽车运动特性的方法和记录、警示装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种感知、记录汽车运动特性的方法和记录、警示装置。

背景技术

近年来，对于安全的需求成为汽车产业最主要的驱动力，随着对汽车行车安全需求的增加，车用传感器的需求大幅提升。所谓的传感器，就是能够感测到外在环境中物理状态变换的电子组件，而其中的物理变化包括速度、温度、电量等，车用传感器即是安装于汽车上，并用于感测行车过程中外在变换的传感器。最早的车用传感器是应用在感测引擎或驱动系统的状态，如氧气、流体、温度、地压、电流等。然而，受到行车安全与操控性要求的提升，这些传感器的应用渐渐向制动器或马达方向延伸，其中包括ABS刹车系统及感应式电动窗马达、座椅等，当然，已经是车上基本配备的安全气囊也是汽车安全的一项主要应用领域。

目前，对汽车进行安全性分析所需要的数据，如汽车行驶异常的位置、汽车行驶过程中的运动特性主要是从车用传感器记录的汽车行驶数据中提取出来的，然而，车用传感设备的安装费用昂贵、安装难度较高。此外，车用传感器在汽车的行驶过程中容易受到沙尘、温度、湿度、盐分、燃油添加剂、震动、剧烈冲击等影响，因此感知汽车行驶数据的准确度不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种感知、记录汽车运动特性的方法和记录、警示装置，用以解决车用传感器安装费用昂贵、安装难度高的问题，技术方案如下：

一种感知汽车运动特性的方法，在汽车内平放一包括加速度传感器和方向传感器的智能手机，加速度传感器和方向传感器的Y轴指向汽车的行驶方向，X轴指向汽车水平方向，Z轴指向汽车垂直方向，该方法包括：

当汽车行驶方向不变时：

通过所述智能手机的加速度传感器的Y轴数据获得汽车的加速或减速信息；通过所述智能手机的加速度传感器的X轴数据获得汽车水平的横向运动信息；通过所述智能手机加速度传感器的Z轴数据获得汽车垂直方向的运动信息；

当汽车行驶方向改变时：

通过所述智能手机的方向传感器的方位角数据的变化获得其汽车的转弯角度；通过所述智能手机的方向传感器的倾斜角数据和/或方位角数据的变化获得汽车上下坡时的坡的倾斜角度。

根据所述智能手机的加速度传感器和方向传感器采集的数据确定汽车的行驶异常。

所述确定汽车的行驶异常包括：

在汽车行驶方向不变时，如果智能手机的加速度传感器的Y轴加速度值为负值，则确定汽车发生类型为汽车减速的行驶异常，如果智能手机的加速度传感器的Y轴加速度值超过设定的阈值，则确定汽车发生类型为汽车急刹的行驶异常，如果智能手机的加速度传感器的Y轴加速度值为正值，则确定汽车发生类型为汽车加速的行驶异常，如果智能手机的加速度传感器的Y轴加速度值超过设定的阈值，则确定汽车发生类型为汽车加速过快的行驶异常；如果智能手机的加速度传感器的X轴加速度值超过设定的阈值时，则确定汽车发生类型为汽车侧滑的行驶异常；如果智能手机的加速度传感器的Z轴加速度值超过设定的阈值时，则确定汽车发生类型为汽车急剧震动的行驶异常；

在汽车行驶方向改变时，如果智能手机的方向传感器的方位角数据变化，汽车水平方向角速度大于设定阈值时，则确定汽车发生类型为汽车急转弯的行驶异常；如果智能手机的方向传感器的倾斜角数据和/或方位角数据发生变化，则确定汽车发生汽车行驶在陡坡的行驶异常。

通过智能手机上的GPS记录汽车行驶过程中出现行驶异常的位置信息。

一种记录汽车运动特性的方法，记录汽车运动特性信息、汽车行驶异常信息和/或汽车行驶异常的位置信息。

一种汽车运动特性记录装置，包括：加速度信息获取模块、方向信息获取模块、判断模块和记录模块；

所述加速度信息获取模块，用于获取智能手机的加速度传感器探测的汽车行驶的加速度数据；

所述方向信息获取模块，用于获取智能手机的方向传感器探测的汽车行驶的方向数据；

所述判断模块，用于根据加速度信息获取模块获取的加速度信息、根据方向信息获取模块获取的方向信息判断汽车的运动特性；

所述记录模块，用于记录汽车行驶过程中的运动特性信息。

所述装置还包括汽车行驶异常确定模块，用于根据加速度信息获取模块和方向信息获取模块获取的数据确定汽车的行驶异常；

所述记录模块，还用于记录汽车的行驶异常信息。

所述记录模块，还用于记录通过智能手机GPS获取的汽车行驶异常的位置信息。

一种汽车安全警示装置，其特征在于，包括汽车运动特性记录装置，还包括警示模块；

所述警示模块，用于向驾驶员提供安全警示。

所述警示装置还包括：发送模块和接收模块；

所述发送模块，用于将记录模块记录的信息发送到服务器中心；

所述接收模块，用于从服务器中心接受安全警示信息，所述安全警示信息提供给警示模块。

本发明提供的感知汽车运动特性的方法和记录汽车运动特性的方法，将智能手机平放于汽车中，通过智能手机的加速度传感器和方向传感器不但可以获取汽车的运动特性信息，还可确定汽车的行驶异常信息，并记录汽车的运动特性信息和行驶异常信息，由于智能手机非常普及，因此用智能手机的传感器感知汽车运动特性，不再需要单独为汽车加装专门的传感设备，实现成本较低，安装便捷。此外，由于智能手机放置于汽车中，其受沙尘、温度、湿度、盐分、燃油添加剂、震动、剧烈冲击等的影响小，因此感知汽车行驶数据的准确度较高。本发明提供的汽车运动特性记录装置和汽车安全警示装置，可以通过从智能手机的加速度传感器和方向传感器获取的数据判断汽车的运动特性，还可通过这些数据确定汽车的行驶异常，将汽车运动特性信息和汽车行驶异常信息记录下来，记录的信息为驾驶员提供安全警示。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的智能手机的加速度传感器的坐标系示意图；

图2为本发明实施例一提供的汽车的坐标系示意图；

图3为本发明实施例三提供的汽车运动特性记录装置结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的汽车安全警示装置结构示意图；

图5为本发明实施例五提供的汽车安全警示装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例一提供了一种感应汽车运动特性的方法，该方法通过使用智能手机的加速度传感器和方向传感器感应汽车的运动特性。在本实施例中以安装Android操作系统的智能手机为例，介绍感应汽车运动特性的方法。

智能手机的加速度传感器是利用三维微加速度感应在物体运动过程中产生的三维加速度变化信息，该传感器捕获三个参数，分别为accelerometer X、accelerometer Y和accelerometer Z，三个参数分别表示X轴方向的加速度减去加速度在X轴上的分量、Y轴方向的加速度减去加速度在Y轴上的分量和Z轴方向的加速度减去加速度在Z轴上的分量。传感器的坐标系与手机屏幕的坐标系不同，如图1所示，通常，传感器坐标系是以智能手机屏幕的左下角为原点，X轴沿智能手机的屏幕向右，Y轴沿智能手机的屏幕向上，Z轴垂直于智能手机屏幕向上。

方向传感器用于检测物体处于何种方向状态，其同样返回三个值，返回值的单位为角度，三个返回值分别为方位角values[0]、倾斜角values[1]和旋转角values[2]，三个值分别表示Y轴在水平面上的投影与正北方向的夹角、Y轴与水平面的夹角、X轴与水平面的夹角。

采用智能手机感知汽车运动，首先将智能手机平放于汽车中，调整智能手机，使智能手机的屏幕向上，以屏幕左下角为原点，X轴沿智能手机屏幕向右，该方向对应于汽车的水平方向，Y轴沿智能手机的屏幕向上，该方向对应于汽车的行驶方向，Z轴垂直于手机屏幕向上，该方向对应于汽车的垂直方向。如图2所示，通过对智能手机屏幕方向的调整，使智能手机的加速度传感器和方向传感器的Y轴指向汽车的行驶方向，X轴指向汽车水平方向，Z轴指向的汽车垂直方向。

通常，汽车的运动形态分为两类，一是汽车的行驶方向保持不变的运动，二是汽车的行驶方向变化的运动。其中，汽车的行驶方向保持不变的运动包括：水平沿汽车行驶方向，如行驶方向的加速或减速；水平横向并垂直于汽车行驶方向，如汽车侧滑；汽车垂直方向，如汽车震动等。汽车的行驶方向变化的运动包括：水平方向，如转弯；垂直方向，如上坡或下坡。

当汽车行驶方向不变时，通过智能手机的加速度传感器的Y轴数据accelerometer Y获得汽车的加速和减速信息；通过智能手机的加速度传感器的X轴数据accelerometer X获得汽车水平的横向运动信息；通过智能手机加速度传感器的Z轴数据accelerometer Z获得汽车垂直方向的运动信息。

当汽车行驶方向改变时，通过智能手机的方向传感器的方位角数据values[0]的变化获得其汽车的转弯角度；通过智能手机的方向传感器的倾斜角数据values[1]和/或方位角数据values[2]的变化获得汽车上下坡时的坡的倾斜角度。

根据智能手机的加速度传感器和方向传感器采集的数据还可以确定汽车的行驶异常。在汽车行驶方向不变时，如果智能手机的加速度传感器的Y轴加速度值accelerometer Y为负值，则确定汽车发生类型为汽车减速的行驶异常，如果智能手机的加速度传感器的Y轴加速度accelerometer Y值超过设定的阈值，则确定汽车发生类型为汽车急刹的行驶异常，如果智能手机的加速度传感器的Y轴加速度值accelerometer Y为正值，则确定汽车发生类型为汽车加速的行驶异常，如果智能手机的加速度传感器的Y轴加速度值accelerometer Y超过设定的阈值，则确定汽车发生类型为汽车加速过快的行驶异常；如果智能手机的加速度传感器的X轴加速度值accelerometer X超过设定的阈值时，则确定汽车发生类型为汽车侧滑的行驶异常；如果智能手机的加速度传感器的Z轴加速度值accelerometer Z超过设定的阈值时，则确定汽车发生类型为汽车急剧震动的行驶异常。

在汽车行驶方向改变时，如果智能手机的方向传感器的方位角数据values[0]变化，汽车水平方向角速度大于设定阈值时，则确定汽车发生类型为汽车急转弯的行驶异常；如果智能手机的方向传感器的倾斜角数据values[1]和/或方位角数据values[2]发生变化，则确定汽车发生汽车行驶在陡坡的行驶异常。

智能手机上的GPS配合智能手机的加速度传感器和方向传感器就可记录汽车行驶过程中出现行驶异常的位置信息。

本实施例并不限定智能手机所安装的操作系统为Android，也可为IOS、Palm OS、Blackberry OS、Symbian等，只要智能手机所安装的操作系统支持加速度传感器和方向传感器即可。

在本实施例并不限定加速度传感器和方向传感器以智能手机屏幕的左下角为原点，X轴沿智能手机的屏幕向右，Y轴沿智能手机的屏幕向上，Z轴垂直于智能手机屏幕向上，只要用智能手机感应汽车运动特性时，传感器的Y轴指向汽车运动的方向、X轴指向汽车水平方向，Z轴指向的汽车垂直方向即可。

本发明提供的感知汽车运动特性的方法，将智能手机平放于汽车中，通过智能手机加速度传感器的捕获参数accelerometer X、accelerometer Y、accelerometer Z和方向传感器的返回值values[0]、values[1]、values[2]获取汽车的运动状态信息，由于智能手机非常普及，因此用智能手机的传感器感知汽车运动特性，成本较低，安装便捷。此外，由于智能手机放置于汽车中，其受沙尘、温度、湿度、盐分、燃油添加剂、震动、剧烈冲击等的影响小，因此感知汽车行驶数据的准确度较高。

实施例二

本发明实施例二提供了一种记录汽车运动特性的方法，将通过实施例一的方法得到的汽车运动特性信息、汽车行驶异常信息和/或汽车行驶异常的位置信息记录下来。

实施例三

本发明实施例三提供了一种汽车运动特性记录装置，如图3所示，该装置包括：加速度信息获取模块31、方向信息获取模块32、判断模块33和记录模块34。

加速度信息获取模块31，用于获取智能手机的加速度传感器探测的汽车行驶的加速度数据，该数据包括了加速度传感器获取的accelerometer X、accelerometer Y和accelerometer Z；方向信息获取模块32，用于获取智能手机的方向传感器探测的汽车行驶的方向数据，该数据包括了智能手机的方向传感器的返回值values[0]、values[1]和values[2]；判断模块33，用于根据加速度信息获取模块31获取的加速度信息判断汽车在行驶方向不变时的运动特性，包括了加速和减速、侧滑和震动，判断模块33还用于根据方向信息获取模块31获取的方向信息判断汽车在行驶方向改变时的运动特性，包括有转弯、上坡和下坡；记录模块34，用于记录汽车行驶过程中的运动特性信息。

上述汽车运动特性记录装置还包括汽车行驶异常确定模块，该模块用于根据加速度信息获取模块31和方向信息获取模块32获取的数据确定汽车的行驶异常。如果加速度信息获取模块31获取的加速度传感器的Y轴加速度值accelerometer Y为负值，则确定汽车发生类型为汽车减速的行驶异常，如果获取的加速度传感器的Y轴加速度accelerometer Y值超过设定的阈值，则确定汽车发生类型为汽车急刹的行驶异常，如果获取的Y轴加速度值accelerometerY为正值，则确定汽车发生类型为汽车加速的行驶异常，如果获取的Y轴加速度值accelerometer Y超过设定的阈值，则确定汽车发生类型为汽车加速过快的行驶异常；如果加速度信息获取模块31获取的加速度传感器的accelerometer Y超过设定的阈值，则汽车行驶异常确定模块确定汽车发生类型为汽车急刹的行驶异常，如果加速度信息获取模块31获取的加速度传感器的accelerometer X超过设定的阈值时，则确定汽车发生类型为汽车侧滑的行驶异常；如果加速度信息获取模块31获取的加速度传感器的accelerometer Z超过设定的阈值时，则确定汽车发生类型为汽车急剧震动的行驶异常。如果方向信息获取模块32获取的方向传感器的values[0]变化，汽车水平方向角速度大于设定阈值时，则汽车行驶异常确定模块确定汽车发生类型为汽车急转弯的行驶异常；如果方向信息获取模块32获取的方向传感器的values[1]和/或values[2]发生变化，则汽车行驶异常确定模块确定汽车发生汽车行驶在陡坡的行驶异常。记录模块34，还用于记录汽车行驶的异常信息，同时还可记录通过智能手机上的GPS确定的异常发生的位置信息。上述汽车运动特性记录装置可由智能手机实现。

本发明实施例提供的汽车运动特性记录装置，可实现对汽车动特性以及汽车的行驶异常信息的记录，通过加速度信息获取模块31和方向信息获取模块32获取智能手机的加速度传感器和方向传感器探测的数据，判断模块33根据这些数据判断汽车的运动特性，汽车行驶异常确定模块还可通过这些数据确定汽车的行驶异常，记录模块34记录汽车的运动特性和汽车的行驶异常信息。

实施例四

本发明实施例四提供了一种汽车安全警示装置，如图4所示，该装置除了包括加速度信息获取模块41、方向信息获取模块42、判断模块43和记录模块44，还包括警示模块45，警示模块45用于根据记录模块44记录的信息向驾驶员提供安全警示。此外，上述汽车警示装置还包括汽车行驶异常确定模块，该模块用于根据加速度信息获取模块41和方向信息获取模块42获取的数据确定汽车的行驶异常。

对于一个驾驶员来说，有一些路段是他会经常行驶的，例如他会经常往返与住家和公司之间，本发明实施例提供的安全警示装置可为经常行驶在同路段的驾驶员提供安全警示。下面举例说明当汽车发生行驶异常时，汽车安全警示装置向驾驶员自己提供安全警示的具体过程。

当汽车发生行驶异常时，加速度信息获取模块41从智能手机的加速度传感器获取汽车运动加速度数据，方向信息获取模块42从智能手机的方向传感器获取汽车运动的方向数据，判断模块43根据汽车运动的方向数据和加速度数据判断汽车的运动特性，汽车行驶异常确定模块根据汽车运动的方向数据和加速度数据确定汽车的行驶异常，记录模块44会记录下在这些路段上行驶过程中出现的异常，并统计出哪些出现概率较高，从而在今后驾驶员行驶在该路段上时，警示模块45根据记录能够警示驾驶员可能会出现的异常。

本发明实施例提供的汽车安全警示装置，通过获取智能手机的加速度传感器和方向传感器探测的数据判断汽车的行驶状态，还可通过这些数据确定汽车的行驶异常，这些信息被记录下来，从而在今后驾驶员行驶在该路段时通过警示模块向驾驶员提供安全警示。

实施例五

本发明实施例五提供了一种汽车安全警示装置，如图5所示，该装置包括加速度信息获取模块51、方向信息获取模块52、判断模块53和记录模块54、发送模块55、接收模块56和警示模块57。发送模块56，用于将记录模块54记录的信息发送至服务器中心；接收模块56，用于从服务器中心接收安全警示信息；警示模块57，用于根据警示信息和车辆行驶的位置信息向驾驶员提供安全警示。

在本实施例中，汽车安全警示装置可通过智能手机实现，汽车警示装置与服务器中心之间的数据传输可采用GPRS、GSM、CDMA等无线通信网络实现，由于汽车警示装置通过智能手机实现，因此也可利用智能手机的WiFi模块通过周围的AP(Access Point)连接到服务器中心，从而实现数据的传输。

下面举例说明当汽车发生行驶异常时，本发明实施例提供的汽车安全警示装置向驾驶员提供安全警示的具体过程。当汽车发生行驶异常时，汽车安全警示装置加速度信息获取模块51从智能手机的加速度传感器获取汽车运动加速度数据，方向信息获取模块52从智能手机的方向传感器获取汽车运动的方向数据，判断模块53根据汽车运动的方向数据和加速度数据判断汽车的运动特性，汽车行驶异常确定模块根据汽车运动的方向数据和加速度数据确定汽车的行驶异常，记录模块54记录该异常；汽车安全警示装置的发送模块55通过无线通信网络将记录模块54记录的汽车行驶异常信息发送至远程的服务器中心；服务器对收集来的所有数据进行统计和分析，并给予数据挖掘抽象出高概率异常点；当汽车行驶在该路段时，通过汽车安全警示装置的接收模块56通过无线通信网络从服务器上下载高概率异常点，警示模块57根据高概率异常点为驾驶员行驶入前方路段提供安全警示。

本发明实施例提供的汽车安全警示装置，通过获取智能手机的加速度传感器和方向传感器探测的数据判断汽车的行驶状态，还可通过这些数据确定汽车的行驶异常，这些信息被记录下来后传送至服务器中心，服务器对数据进行一定的处理，驾驶员可以利用智能手机通过无线网络下载这些数据从而通过警示模块提供安全警示。

本说明书中方法实施例和装置实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种感知汽车运动特性的方法，其特征在于，在汽车内平放一包括加速度传感器和方向传感器的智能手机，加速度传感器和方向传感器的Y轴指向汽车的行驶方向，X轴指向汽车水平方向，Z轴指向汽车垂直方向，该方法包括：

当汽车行驶方向不变时：

通过所述智能手机的加速度传感器的Y轴数据获得汽车行驶方向上的加速或减速信息；通过所述智能手机的加速度传感器的X轴数据获得汽车水平方向的横向运动信息；通过所述智能手机加速度传感器的Z轴数据获得汽车垂直方向的运动信息；

当汽车行驶方向改变时：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述智能手机的加速度传感器和方向传感器采集的数据确定汽车的行驶异常。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定汽车的行驶异常包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括通过智能手机上的GPS记录汽车行驶过程中出现行驶异常的位置信息。

5.一种记录汽车运动特性的方法，其特征在于，记录采用权利要求1-4中任意一项所述的方法获取的汽车运动特性信息、汽车行驶异常信息和/或汽车行驶异常的位置信息。

6.一种汽车运动特性记录装置，其特征在于，包括：加速度信息获取模块、方向信息获取模块、判断模块和记录模块；

所述判断模块，用于根据所述加速度数据和所述方向数据判断汽车的运动特性；

所述记录模块，用于记录汽车行驶过程中的运动特性信息。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括汽车行驶异常确定模块，用于根据加速度信息获取模块和方向信息获取模块获取的数据确定汽车的行驶异常；

所述记录模块，还用于记录汽车的行驶异常信息。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述记录模块，还用于记录通过智能手机GPS获取的汽车行驶异常的位置信息。

9.一种汽车安全警示装置，其特征在于，包括如权利要求6-8中任意一项所述的汽车运动特性记录装置，还包括警示模块；

所述警示模块，用于根据所述记录模块记录的信息向驾驶员提供安全警示。

10.根据权利要求9所述的警示装置，其特征在于，该警示装置还包括：

发送模块和接收模块；

所述接收模块，用于从所述服务器中心接收安全警示信息；

所述警示模块，用于根据所述安全警示信息向驾驶员提供安全警示。