CN104021601A - 基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法和装置，所述方法通过三轴加速度传感器每隔预定时间采集一次三个轴的加速度值；读取汽车当前的三轴加速度值，对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出所述预定次数的三轴加速度值在各个轴的平均值；计算所述汽车当前的三个轴的加速度值与对应各个轴的平均值的差值，根据所述差值和阈值判断所述汽车是否发生了碰撞；有效地抑制了传感器采样时的异常突发跳动带来的影响；有效地避免因设备安装角度差异所造成的检测误判；有效地抑制汽车正常加速与减速时对碰撞检测造成的误判，准确率高，误判率低。

Description

基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法和装置

技术领域

 本发明涉及汽车碰撞检测技术领域，尤其涉及的是一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法和装置。

背景技术

目前市场上的行车记录仪一般都是将录制的视频保存到存储卡中，为了能够持续进行录制，当存储卡空间被用完的时候都需要将卡中最早录制的视频删除，从而释放出新的存储空间出来。这样的处理可以保证录制能够持续进行，但这会导致存储卡中已经存储的重要视频文件（如：碰撞发生时的视频）也被删掉。为了解决这一问题，就必须对重要的视频进行特殊处理防止被自动删除，因此需要对行车时发生碰撞事故进行检测，从而对事故发生时的视频进行特殊处理，为碰撞事故的责任划分等提供依据。

而现有的基于加速度传感器的汽车碰撞检测技术仅仅是通过实时读取加速度传感器所检测到的三个轴的加速度值来进行碰撞判断，而没有对加速度值进行加工处理，直接用读取到的加速度值与设定的阈值进行对比然后做出判断，通过这种方式实现的碰撞检测存在误判率高、易受干扰、易受器件安装角度影响等缺点。三轴的加速度传感器能够实时检测相互垂直的三个轴（X、Y、Z）的加速度值，而这三个轴的方向对于传感器来说是固定的，随着装配位置与倾斜角度的不同，在静止状态下传感器所输出的这三个轴的加速度值也会发生比较大的变化，因此直接使用这三个加速度值来进行碰撞检测就不可避免地会受到装配位置与倾斜角度的影响。究其原因，现有技术主要是由于没有对从传感器所获取到的数据进行滤波，使得碰撞检测的准确率不高，精度低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法和装置，旨在解决现有的汽车碰撞检测的准确率不高，精度低的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其中，包括以下步骤：

A、通过三轴加速度传感器每隔预定时间采集一次三个轴的加速度值；

B、读取汽车当前的三轴加速度值，对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出所述预定次数的三轴加速度值在各个轴的平均值；

C、计算所述汽车当前的三个轴的加速度值与对应各个轴的平均值的差值，根据所述差值和阈值判断所述汽车是否发生了碰撞。

所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其中，所述步骤B中预定次数为2的幂次方。

所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其中，所述步骤B具体包括：

B1、对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出三个轴的加速度平均值，分别记为                                               、、；

B2、通过三轴加速度传感器读取所述汽车当前的三轴加速度值，分别记为X、Y、Z。

所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其中，所述步骤C具体包括：

C1、计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，；

C2、当三个轴中至少一个的加速度值的差值大于第一阈值时，记第一阈值为，即当、、中只要有任一个大于，则所述汽车发生了碰撞。

所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其中，所述步骤C具体包括：

C1、计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，； 

C3、计算三轴的加速度差值的平方和后开平方的值，并将开平方后的值与第二阈值进行比较，若大于第二阈值，则所述汽车发生了碰撞，记第二阈值为，即当时，则所述汽车发生了碰撞。

所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其中，在所述步骤C之后还包括：

D、当所述汽车发生了碰撞时，将汽车碰撞时间的前10秒和后20秒之间的行车记录仪的视频进行保存处理。

一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，其中，包括：

加速度获取模块，用于通过三轴加速度传感器每隔预定时间采集一次三个轴的加速度值；还用于读取汽车当前的三轴加速度值；

加速度平均值计算模块，用于对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出所述预定次数的三轴加速度值在各个轴的平均值；

差值计算及判断模块，用于计算所述汽车当前的三个轴的加速度值与对应各个轴的平均值的差值，根据所述差值和阈值判断所述汽车是否发生了碰撞。

所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述加速度平均值计算模块具体包括：平均值计算单元，用于对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出三个轴的加速度平均值，分别记为、、；

所述加速度获取模块还用于通过三轴加速度传感器读取所述汽车当前的三轴加速度值，分别记为X、Y、Z。

所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，其中，所述差值计算及判断模块具体包括：

差值计算单元，用于计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，；

第一碰撞判断单元，用于当三个轴中至少一个的加速度值的差值大于第一阈值时，记第一阈值为，即当、、中只要有任一个大于，则所述汽车发生了碰撞。

所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，其中，所述差值计算及判断模块具体包括：

差值计算单元，用于计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，；

第二碰撞判断单元，用于计算三轴的加速度差值的平方和后开平方的值，并将开平方后的值与第二阈值进行比较，若大于第二阈值，则所述汽车发生了碰撞，记第二阈值为，即当时，则所述汽车发生了碰撞。

本发明所提供的一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法和装置，有效地解决了现有的汽车碰撞检测的准确率不高，精度低的问题，其方法通过三轴加速度传感器每隔预定时间采集一次三个轴的加速度值；读取汽车当前的三轴加速度值，对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出所述预定次数的三轴加速度值在各个轴的平均值；计算所述汽车当前的三个轴的加速度值与对应各个轴的平均值的差值，根据所述差值和阈值判断所述汽车是否发生了碰撞；很好的解决了因三轴加速度传感器的位置及角度不同造成加速度值不准确，进而导致汽车碰撞检测误判率高的问题；采用三轴加速度的平均值可以有效地抑制传感器采样时的异常突发跳动带来的影响；用当前加速度与此前加速度平均值的差值来判断是否发生碰撞可以有效地避免因设备安装角度差异所造成的检测误判；用当前加速度与此前加速度平均值的差值来判断是否发生碰撞可以有效地抑制汽车正常加速与减速时对碰撞检测造成的误判；并且本发明计算效率高，其实现方法简单，成本较低。

附图说明

图1为本发明提供的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法较佳实施例的流程图。

图2为本发明提供的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置较佳实施例的结构框图。

具体实施方式

本发明提供一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法和装置，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明提供的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法较佳实施例的流程图，所述汽车碰撞检测方法包括以下步骤：

步骤S100、通过三轴加速度传感器每隔预定时间采集一次三个轴的加速度值；

步骤S200、读取汽车当前的三轴加速度值，对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出所述预定次数的三轴加速度值在各个轴的平均值；

步骤S300、计算所述汽车当前的三个轴的加速度值与对应各个轴的平均值的差值，根据所述差值和阈值判断所述汽车是否发生了碰撞。

以下结合具体的实施例对上述步骤进行详细的描述。

在步骤S100中，通过三轴加速度传感器每隔预定时间采集一次三个轴的加速度值。具体来说，现有技术中，可在汽车上安装行车记录仪，而行车记录仪里面内置有三轴加速度传感器，因为在汽车上一般安装有车载行车视频记录仪，也就是通过三轴加速度传感器来检测汽车在相互垂直的X、Y和Z轴上的加速度值。一般来说，三轴加速度传感器会每隔预定时间就采集一次三个轴上的加速度值，而行车记录仪每隔5ms就会读取三轴加速度传感器测量的三轴加速度值，也就是说行车记录仪每隔5ms就会检测一次汽车在三个方向上的加速度值。

在步骤S200中、读取汽车当前的三轴加速度值，对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出所述预定次数的三轴加速度值在各个轴的平均值。具体来说，由步骤S100知，三轴加速度传感器持续（譬如每隔5ms）检测汽车的三个轴的加速度值。本发明通过持续读取三轴加速度传感器的三轴加速度值，将所采集到的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出三个轴的加速度平均值，分别记为、、，然后用当前采集到的三轴加速度值，分别记为X、Y、Z。在实际应用时，所述步骤S200具体包括：S210、对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出三个轴的加速度平均值，分别记为、、；S220、通过三轴加速度传感器读取所述汽车当前的三轴加速度值，分别记为X、Y、Z。

在步骤S300中，计算所述汽车当前的三个轴的加速度值与对应各个轴的平均值的差值，根据所述差值和阈值判断所述汽车是否发生了碰撞。具体来说，用采集到的当前汽车的三轴加速度值，分别为X、Y和Z，来计算与前面所计算的三轴加速度的算术平均值的差值，即、和，每个轴上的当前加速度值与算术平均值对应，即，，。最后根据所述差值和阈值，便可判断所述汽车是否发生了碰撞。

进一步地，通过所述差值和阈值来判断汽车是否发生了碰撞，可采用如下两种方式来进行判断。第一种方式具体为，所述步骤S300具体包括：

S310、计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，；

S320、当三个轴中至少一个的加速度值的差值大于第一阈值时，记第一阈值为，即当、、中只要有一个大于，则所述汽车发生了碰撞。

具体来说，就是将汽车当前三轴加速度值与算术平均值的差值是否超过设定的第一阈值（记为）来判断是否发生了碰撞事故。由于在x,y,z三个轴方向上，有三个对应的差值、、，只要其中任一个差值大于第一阈值，那么则表明汽车发生了碰撞。也就是说，只有三个差值都不大于第一阈值时，才表明汽车没有发生碰撞。其中，第一阈值为设置的值，该值可以为汽车在碰撞时候的加速度值变化的经验值，这个可根据实际进行设置。

第二种方式具体为，所述步骤S300具体包括：

S310、计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，； 

S330、计算三轴的加速度差值的平方和后开平方的值，并将开平方后的值与第二阈值进行比较，若大于第二阈值，则所述汽车发生了碰撞，记第二阈值为，即当时，则所述汽车发生了碰撞。

具体来说，计算出汽车当前三轴加速度值与算术平均值的差值、、后，为了进一步地提高检测精度，采用三轴的加速度差值的平方和后开平方的值与第二阈值进行对比，来判定汽车是否发生碰撞，也就是当时，则表明汽车发生了碰撞。第二阈值与第一阈值同理，均是根据实际进行设置的。

需要说明的是，第一种方式通过直接计算当前三轴加速度值与三轴加速度的算术平均值的差值，再将差值与阈值对比，这样的计算量小，计算效率高，已经能很好的检测汽车是否发生碰撞。第二种方式虽然进一步提高了检测精度，但会大大增加CPU计算时的负担，因此在CPU资源相对紧张的情况下并不建议采用。需要说明的是，本发明进一步地，还可以同时采用两种方式来进行碰撞判断。

进一步地，在所述步骤S300之后还包括：

S400、当所述汽车发生了碰撞时，将汽车碰撞时间的前10秒和后20秒内的行车记录仪的视频进行保存处理。当检测到汽车发生了碰撞时，控制行车记录仪将发生碰撞时刻的前10秒和后20秒之间的视频进行保存，这样，就会防止重要视频被自动删除，而使用本发明即可实现对行车时碰撞事故的检测，并对事故发生时的视频进行保存处理，为后续碰撞事故的处理提供依据。

进一步地，所述步骤S200中预定次数为2的幂次方。在所述步骤S200中，不仅读取所述汽车当前的三轴加速度值，还要将之前的预定次数的三轴加速度值进行求平均，为了计算的方便，可设置预定次数为2的幂次方。这是由于计算机是二进制的计算，步骤S200中在每个轴上，需要将预定次数的加速度值求和然后再除以预定次数来求平均，也就是求算术平均值，如果预定次数为128，那么只需将求和后的二进制数值向右移动7位便可得到平均值，从而大大减少了计算量。若预定次数为256，那么则求和后的值右移8位。若预定次数为200次，那么则计算就会相比起来比较复杂，耗时长。

以下以一具体的应用实施例来对本发明提供的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法进行详细说明。在实际应用时，设置一缓冲区来存储从三轴加速度传感器读取的三轴加速度值，缓冲区中可放置预定次数的三轴加速度值，当缓冲区中的数据已满时，则计算预定次数的三个轴的加速度平均值、、。然后将三轴加速度传感器读取的当前三轴加速度值X，Y，Z与加速度平均值、、对应求差值。再将差值、、分别与第一阈值进行比较，只有当三个差值都不大于第一阈值时，才表明汽车没有发生碰撞，否则，汽车发生了碰撞。由于汽车发生碰撞是较少发生的情况，在一般情况下，汽车是不会发生碰撞的，也就是说当前三轴的差值均不大于第一阈值时，进一步地，将当前三轴加速度值X，Y，Z保存到缓冲区中，替换掉缓冲区中时间上最早的三轴加速度值，也就是依时间顺序向缓冲区中添加三轴加速度值，先入先出。然后继续检测下一所述预定时间之后的汽车的加速度值，那么所述缓冲区内保存的则是下一预定时间后的三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值。

本发明提供的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，采用三轴加速度的平均值可以有效地抑制传感器采样时的异常突发跳动带来的影响；用当前加速度与此前加速度平均值的差值来判断是否发生碰撞可以有效地避免因设备安装角度差异所造成的检测误判（譬如、汽车上坡与下坡时对加速度传感器的影响属于此类影响）；用当前加速度与此前加速度平均值的差值来判断是否发生碰撞可以有效地抑制汽车正常加速与减速时对碰撞检测造成的误判；该方案每次将采集到的加速度值保存到缓冲区时系统都会实时计算更新当前缓冲区内加速度的平均值，计算效率高。

基于上述基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，本发明还提供了一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，请参阅图2，图2为本发明提供的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置较佳实施例的结构框图，如图2所示，所述汽车碰撞检测装置包括：

加速度获取模块10，用于通过三轴加速度传感器每隔预定时间采集一次三个轴的加速度值；还用于读取汽车当前的三轴加速度值；具体如步骤S100所述。

加速度平均值计算模块20，用于对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出所述预定次数的三轴加速度值在各个轴的平均值；具体如步骤S200所述。

差值计算及判断模块30，用于计算所述汽车当前的三个轴的加速度值与对应各个轴的平均值的差值，根据所述差值和阈值判断所述汽车是否发生了碰撞；具体如步骤S300所述。

所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，所述加速度平均值计算模块20具体包括：平均值计算单元，用于对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出三个轴的加速度平均值，分别记为、、；

所述加速度获取模块20还用于通过三轴加速度传感器读取所述汽车当前的三轴加速度值，分别记为X、Y、Z。

优选地，所述差值计算及判断模块30具体包括：

差值计算单元，用于计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，；

第一碰撞判断单元，用于当三个轴中至少一个的加速度值的差值大于第一阈值时，记第一阈值为，即当、、中只要有任一个大于，则所述汽车发生了碰撞。

优选地，所述差值计算及判断模块30具体包括：

差值计算单元，用于计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，；

第二碰撞判断单元，用于计算三轴的加速度差值的平方和后开平方的值，并将开平方后的值与第二阈值进行比较，若大于第二阈值，则所述汽车发生了碰撞，记第二阈值为，即当时，则所述汽车发生了碰撞。

所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，还包括：

视频保存模块，用于当所述汽车发生了碰撞时，将汽车碰撞时间的前10秒和后20秒之间的行车记录仪的视频进行保存处理。

综上所述，本发明提供的一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法和装置，所述方法通过三轴加速度传感器每隔预定时间采集一次三个轴的加速度值；读取汽车当前的三轴加速度值，对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出所述预定次数的三轴加速度值在各个轴的平均值；计算所述汽车当前的三个轴的加速度值与对应各个轴的平均值的差值，根据所述差值和阈值判断所述汽车是否发生了碰撞；采用三轴加速度的平均值可以有效地抑制传感器采样时的异常突发跳动带来的影响；用当前加速度与此前加速度平均值的差值来判断是否发生碰撞可以有效地避免因设备安装角度差异所造成的检测误判；用当前加速度与此前加速度平均值的差值来判断是否发生碰撞可以有效地抑制汽车正常加速与减速时对碰撞检测造成的误判；并且本发明计算效率高，碰撞检测准确度高、误判率低，可广泛应用于其它领域。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1. 一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、通过三轴加速度传感器每隔预定时间采集一次三个轴的加速度值；

B、读取汽车当前的三轴加速度值，对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出所述预定次数的三轴加速度值在各个轴的平均值；

C、计算所述汽车当前的三个轴的加速度值与对应各个轴的平均值的差值，根据所述差值和阈值判断所述汽车是否发生了碰撞。

2.根据权利要求1所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于，所述步骤B中预定次数为2的幂次方。

3.根据权利要求1所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出三个轴的加速度平均值，分别记为                                               、、；

B2、通过三轴加速度传感器读取所述汽车当前的三轴加速度值，分别记为X、Y、Z。

4.根据权利要求3所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，；

C2、当三个轴中至少一个的加速度值的差值大于第一阈值时，记第一阈值为，即当、、中只要有任一个大于，则所述汽车发生了碰撞。

5.根据权利要求3所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，； 

C3、计算三轴的加速度差值的平方和后开平方的值，并将开平方后的值与第二阈值进行比较，若大于第二阈值，则所述汽车发生了碰撞，记第二阈值为，即当时，则所述汽车发生了碰撞。

6.根据权利要求1所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于，在所述步骤C之后还包括：

D、当所述汽车发生了碰撞时，将汽车碰撞时间的前10秒和后20秒之间的行车记录仪的视频进行保存处理。

7.一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，其特征在于，包括：

加速度获取模块，用于通过三轴加速度传感器每隔预定时间采集一次三个轴的加速度值；还用于读取汽车当前的三轴加速度值；

加速度平均值计算模块，用于对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出所述预定次数的三轴加速度值在各个轴的平均值；

差值计算及判断模块，用于计算所述汽车当前的三个轴的加速度值与对应各个轴的平均值的差值，根据所述差值和阈值判断所述汽车是否发生了碰撞。

8.根据权利要求7所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述加速度平均值计算模块具体包括：平均值计算单元，用于对所述汽车当前三轴加速度值之前的预定次数的三轴加速度值进行算术平均处理，计算出三个轴的加速度平均值，分别记为、、；

所述加速度获取模块还用于通过三轴加速度传感器读取所述汽车当前的三轴加速度值，分别记为X、Y、Z。

9.根据权利要求8所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述差值计算及判断模块具体包括：

差值计算单元，用于计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，；

第一碰撞判断单元，用于当三个轴中至少一个的加速度值的差值大于第一阈值时，记第一阈值为，即当、、中只要有任一个大于，则所述汽车发生了碰撞。

10.根据权利要求8所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述差值计算及判断模块具体包括：

差值计算单元，用于计算所述汽车当前的三轴加速度值与对应三个轴的加速度算术平均值的差值，分别记为、、；其中，，，；

第二碰撞判断单元，用于计算三轴的加速度差值的平方和后开平方的值，并将开平方后的值与第二阈值进行比较，若大于第二阈值，则所述汽车发生了碰撞，记第二阈值为，即当时，则所述汽车发生了碰撞。