CN105109490B - 一种基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法 - Google Patents

一种基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法，包括如下步骤：首先，将三轴加速度传感器固定安装在车辆上，并获取三轴加速度传感器的三轴加速度读数，算出合加速度的模；接着，根据合加速度的模算出水平面上的加速度分量；然后，获取车辆在前进方向上的加速度分量，算出在垂直车辆前进方向的侧向加速度；最后，将侧向加速度与设定的阈值进行比较，如果侧向加速度大于阈值，则判定为一次急转弯事件。本发明计算过程简单，计算量小，成本低，且三轴加速度传感器的安装位置无限制，三轴初始朝向可任意，方便安装，使用简便。

Description

一种基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法
技术领域
本发明属于车辆监控领域，具体地涉及一种基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法。
背景技术
随着社会的发展，人们生活水平的提高，越来越多的人拥有汽车，而汽车数量的增多也导致交通事故增多，在交通事故处理过程中，发生事故时的行车状态则是一种非常重要的分析手段，可以用于分析驾驶行为是否违规，行车状态包括急加速、急减速、急转弯等。另一方面，随着车联网行业的发展，基于车辆OBD(车载诊断系统)接口的车载终端在车辆UBI(Usage Based Insurance)方面的应用日益广泛，其主要的功能就是采集车况数据，分析驾驶行为，包括急加速、急减速、急转弯等。
其中急转弯的检测实现起来相对比较复杂一些，现有的急转弯检测有的是通过陀螺仪器件来实现拐弯角速度检测，如公开专利：CN102211612A，虽然实现起来较简单，但成本较高；也有通过三轴加速度传感器来检测的，如公开专利：CN101743574B，但一般采用矢量运算，计算过程复杂，计算量较大，且通常都需要安装后进行初始状态标定。
发明内容
本发明目的在于为解决上述问题而提供一种计算过程简单，计算量小，成本低，且加速度传感器的安装位置无限制，三轴初始朝向可任意，无需进行初始状态标定的基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法。
为此，本发明公开了一种基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法，包括如下步骤：
A1：将三轴加速度传感器固定安装在车辆上；
A2：获取三轴加速度传感器某一时刻的三轴加速度读数X、Y、Z，算出合加速度的模A，A的计算公式为
A2＝X2+Y2+Z2
A3：根据合加速度的模A算出水平面上的加速度分量a1，a1的计算公式为
a1 2＝A2-g2
其中，g为重力加速度；
A4：获取车辆在前进方向上的加速度分量a2，算出在垂直车辆前进方向的侧向加速度a3，a3的计算公式为
a3 2＝a1 2-a2 2
A5：将侧向加速度a3与设定的阈值进行比较，如果侧向加速度a3大于阈值，则判定为一次急转弯事件。
进一步的，还包括步骤A6：将急转弯信息存储起来和/或传送给中心平台进行记录和分析处理。
进一步的，所述步骤A4中，车辆在前进方向上的加速度分量a2的获取方法为：由OBD总线获取或里程脉冲计数测得车辆相隔t秒的两个速度V1、V2，则为该t秒内的平均加速度。
进一步的，所述t取值为1，则
进一步的，所述步骤A3中，可每隔计算一次a1，则t秒内可计算得到n个a1，去掉其中极大极小值，其余取算术平均，得到t秒内a1的平均值则有：得到最近t秒内车辆侧向加速度平均值
进一步的，所述t取值为1，n为10。
进一步的，所述步骤A5为每秒计算一次a3，若5秒内有3次超过阀值，则判断为检测到一次急转弯事件。
本发明的有益技术效果：
1.本发明采用三轴加速传感器判断急转弯，相比采用陀螺仪等装置，大大降低了成本；
2.对三轴加速传感器的安装位置无限制，三轴初始朝向可任意，方便安装，且安装后无需标定初始方向向量；
3.简化了计算模型，采用纯标量运算，简化了计算过程，减少了计算量，使急转弯的判断在处理能力较低的MCU上也能够实现，降低成本。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图；
图2为本发明合加速度的三轴分解图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，一种基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法，包括如下步骤：
A1：将三轴加速度传感器固定安装在车辆上。
本具体实施例中，三轴加速度传感器可以是压阻式三轴加速度传感器、压电式三轴加速度传感器或电容式三轴加速度传感器，三轴加速度传感器内置在车载终端上，车载终端通过插接在车载OBD接口固定安装在车辆上，当然，在其它实施例中，三轴加速度传感器也可以不内置在车载终端上，而是直接固定安装在车辆任意位置上。三轴加速度传感器的三轴的初始朝向可以任意，且安装后不用标定初始方向向量。
A2：获取三轴加速度传感器的三轴加速度读数X、Y、Z，算出合加速度的模A，A的计算公式为
A2＝X2+Y2+Z2
具体的，三轴加速度传感器的输出数据为合加速度在三轴方向上的读数X、Y、Z，处理单元(本具体实施例中为MCU处理器)获取到三轴的加速度读数X、Y、Z后，算出合加速度的模A，其计算公式为：A2＝X2+Y2+Z2。
A3：根据合加速度的模A算出水平面上的加速度分量a1，a1的计算公式为
a1 2＝A2-g2
其中，g为重力加速度。
本发明对车辆行驶状态进行抽象和近似简化，忽略了路面颠簸以及轻微坡度对计算结果的影响，因此，该合加速度的模A总存在一个与重力加速度方向相反、大小相等的垂直加速度分量，如图2所示，则水平面上的加速度分量a1为a1 2＝A2-g2。所以，本发明适用于大部分时间在较为平整的城市道路行驶的乘用车辆。
A4：获取车辆在前进方向上的加速度分量a2，算出在垂直车辆前进方向的侧向加速度a3，侧向加速度a3的计算公式为
a3 2＝a1 2-a2 2
具体的，车辆在前进方向上的加速度分量a2的获取方法为：由OBD总线获取或里程脉冲计数测得车辆相隔t秒的两个速度V1、V2，则为该t秒内的平均加速度。t的取值越小，越接近于实际瞬时加速度，但考虑到实际情况，t太小的话，获取相隔t秒的两个速度V1、V2非常困难，所以本具体实施例中，t取值为1，则
相应的，为了得到更准确的水平面上的加速度分量a1，步骤A3中可每隔100ms(当然，在其它实施例中，此时间可由由设计人员自己根据实际需要进行设定)计算一次a1，1秒内可计算得到10个a1，去掉其中极大极小值，其余取算术平均，得到一秒内a1的平均值得到最近一秒内车辆侧向加速度平均值
A5：将侧向加速度平均值与设定的阈值进行比较，如果侧向加速度平均值大于阈值，则判定为一次急转弯事件。
具体的，为了防止干扰造成误判，每秒计算一次若5秒内有3次(当然，在其它实施例中，可由设计人员根据实际需要进行设定)超过阀值，则判断为检测到一次急转弯事件。
A6：将急转弯事件信息存储起来和/或传送给中心平台进行记录和分析处理。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A1：将三轴加速度传感器固定安装在车辆上；
A2：获取三轴加速度传感器的三轴加速度读数X、Y、Z，算出合加速度的模A，A的计算公式为
A2＝X2+Y2+Z2
A3：根据合加速度的模A算出水平面上的加速度分量a1，a1的计算公式为
a1 2＝A2-g2
其中，g为重力加速度；
A4：获取车辆在前进方向上的加速度分量a2，算出在垂直车辆前进方向的侧向加速度a3，a3的计算公式为
a3 2＝a1 2-a2 2
A5：将侧向加速度a3与设定的阈值进行比较，如果侧向加速度a3大于阈值，则判定为一次急转弯事件。
2.根据权利要求1所述的基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法，其特征在于，还包括步骤A6：将急转弯信息存储起来和/或传送给中心平台进行记录和分析处理。
3.根据权利要求1所述的基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法，其特征在于，所述步骤A4中，车辆在前进方向上的加速度分量a2的获取方法为：由OBD总线获取或里程脉冲计数测得车辆相隔t秒的两个速度V1、V2，则为该t秒内的平均加速度。
4.根据权利要求3所述的基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法，其特征在于：所述t取值为1，则
5.根据权利要求3所述的基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法，其特征在于：所述步骤A3中，可每隔计算一次a1，则t秒内可计算得到n个a1，去掉其中极大极小值，其余取算术平均，得到t秒内a1的平均值则有：得到最近t秒内车辆侧向加速度平均值
6.根据权利要求5所述的基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法，其特征在于：所述t取值为1，n为10。
7.根据权利要求1所述的基于三轴加速度传感器判断车辆急转弯的方法，其特征在于：所述步骤A5为每秒计算一次a3，若5秒内有3次超过阀值，则判断为检测到一次急转弯事件。
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