CN105677310A - 一种标定车辆方向的方法及其软件算法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种标定车辆方向的方法及其软件算法，具体地说是一种基于加速度传感器检测的标定车辆方向的方法及其软件算法，应用于汽车驾驶行为分析技术领域。由于目前汽车驾驶行为分析技术方案大多数是采用基于加速度传感器检测的技术方案，但在很多应用中无法预先确定加速度传感器以何种姿态和角度安装固定在车辆上，因此无法将加速度传感器的三个轴方向与车辆方向一一对应，导致无法实现具有车辆方向的驾驶行为分析功能。本发明提供了一种基于加速度传感器检测的标定车辆方向的方法及其软件算法，其目的是将加速度传感器以任意角度直接或间接的安装固定在车辆上都能够实现标定车辆的方向，从而实现具有车辆方向的驾驶行为分析功能。

Description

一种标定车辆方向的方法及其软件算法

【技术领域】

本发明涉及一种标定车辆方向的方法及其软件算法，具体地说是一种基于加速度传感器检测的标定车辆方向的方法及其软件算法，应用于汽车驾驶行为分析技术领域。

【背景技术】

目前汽车驾驶行为分析技术方案大多数是采用基于加速度传感器检测的技术方案，但该技术方案要求加速度传感器安装固定在车辆上时必须是加速度传感器的某一个轴固定指向车辆的某个方向，或者是加速度传感器的某一个轴或两个轴必须与水平面平行等限制条件，只有这样才能实现具有车辆方向的驾驶行为分析功能。但是在很多应用中无法预先确定加速度传感器以何种姿态和角度安装固定在车辆上，因此无法将加速度传感器的三个轴方向与车辆方向一一对应，导致无法实现具有车辆方向的驾驶行为分析功能。如果要解决这个问题，首先需要软件标定车辆的方向，即先要确立加速度传感器的三个轴方向与车辆方向之间的关系，然后才能实现具有车辆方向的驾驶行为分析功能。

【发明内容】

本发明提供了一种基于加速度传感器检测的标定车辆方向的方法及其软件算法，其目的是将加速度传感器以任意角度直接或间接的安装固定在车辆上都能够实现标定车辆的方向，从而实现上述的具有车辆方向的驾驶行为分析功能。本发明的目的主要通过下述两个步骤得以实现的：

步骤一：车辆停放在平坦地面上，将加速度传感器以任意角度直接或间接的安装固定在车辆上，然后通过软件采集加速度传感器三个轴在重力作用下分别产生的加速度值，所述重力为地球引力而产生的重力，根据力学原理和几何学将加速度值垂直分解到水平面上，得到水平面上的加速度值分量的大小和方向，同时确立加速度传感器的三个轴分别在水平面上的垂直投影轴，再根据三角形余弦定理和加速度传感器三个轴互相垂直的条件，计算得水平面上垂直投影轴的每两轴之间的夹角的角度值。

步骤二：车辆在平坦地面上朝前进方向\后退方向直线加速移动，然后通过软件采集加速度传感器三个轴分别产生的加速度值，将加速度值垂直分解到水平面上，根据力学原理、三角形余弦定理、水平面上垂直投影轴的每两轴之间的夹角的角度值，计算得在水平面上的一个合加速度的大小和方向，这个合加速度的方向就是车辆的后退方向\前进方向，再根据前、后、左、右方向之间的角度关系标定出车辆的前进方向\后退方向、左侧方向、右侧方向。

通过以上两个步骤实现了将加速度传感器以任意角度直接或间接的安装在车辆上都能标定车辆的方向，从而能实现具有车辆方向的驾驶行为分析功能。

【附图说明】

附图1是加速度传感器以任意角度安装固定后在重力g作用下的三个轴的加速度值力学分解侧视图。

附图2是加速度传感器以任意角度安装固定后在重力g作用下的三个轴的加速度值垂直分解到水平面上的平面俯视图。

附图3是车辆直线加速移动后加速度传感器三个轴的加速度值垂直分解到水平面上的平面俯视图，图中标明了合加速度的计算方式。

【具体实施方式】

以下结合附图详细描述本发明的目的的具体实施方式：

将车辆停放在平坦地面上，并将加速度传感器以任意角度直接或间接的安装固定在车辆上，此时加速度传感器的X轴、Y轴、Z轴分别与水平面之间的角度就确定了；通过软件采集加速度传感器的X、Y、Z三个轴在重力作用下分别产生的加速度值(x0，y0，z0)，根据力学原理和几何学将加速度值(x0，y0，z0)垂直分解到水平面上，见图1，得到水平面上的加速度值分量(x1，y1，z1)的大小和方向，即水平面上三角形边长|OA|＝x1、|OB|＝y1、|OC|＝z1，见图2，同时确立了加速度传感器的三个轴分别在水平面上的垂直投影轴；根据加速度传感器的X轴、Y轴、Z轴在三维空间互相垂直的条件，可以计算得水平面上三角形边长|AB|、|BC|、|AC|的大小，再根据三角形余弦定理和以上条件，计算得加速度传感器在水平面上的垂直投影轴X轴、Y轴、Z轴之间的夹角∠AOB、∠BOC、∠AOC的大小，即∠XOY＝∠AOB、∠YOZ＝∠BOC、∠XOZ＝∠AOC。

由于车辆的方向可以在水平面上表示，为了将车辆的方向标定在水平面上，将车辆在平坦地面上朝前进方向\后退方向直线加速移动，下述是以车辆朝前进方向直线加速移动进行描述；通过软件采集加速度传感器三个轴分别产生的加速度值(x2，y2，z2)，减去由重力g产生的加速度值(x0，y0，z0)得(x3，y3，z3)，将加速度值(x3，y3，z3)垂直分解到水平面上得三个轴的加速度值分量(x4，y4，z4)，见图3，根据力的合成原理、三角形余弦定理，以及水平面上垂直投影轴的每两轴之间的夹角∠XOY、∠YOZ、∠XOZ的大小，计算得在水平面上的一个合加速度R1的大小和方向，再计算R1和Z轴加速度值的合加速度R2的大小和方向，合加速度R2的方向就是车辆的后退方向，所述后退方向是通过合加速度R2分别与水平面上垂直投影轴X轴、Y轴、Z轴之间的角度之差来表述的，这样车辆的后退方向就表达出来了，再根据前、后、左、右方向之间的角度关系，分别标定出车辆的前进方向、左侧方向、右侧方向。

Claims (2)

1.一种标定车辆方向的方法及其软件算法，具体地说是一种基于加速度传感器检测的标定车辆方向的方法及其软件算法，该方法及其软件算法的目的是将加速度传感器以任意角度直接或间接的安装固定在车辆上后能够实现标定车辆的方向。

2.权利要求1中所述的方法及其软件算法包含以下两个步骤：

步骤一：车辆停放在平坦地面上，将加速度传感器以任意角度直接或间接的安装固定在车辆上，然后通过软件采集加速度传感器三个轴在重力作用下分别产生的加速度值，根据力学原理和几何学将加速度值垂直分解到水平面上，得到水平面上的加速度值分量的大小和方向，同时确立了加速度传感器的三个轴分别在水平面上的垂直投影轴，再根据三角形余弦定理和加速度传感器三个轴互相垂直的条件，计算得水平面上垂直投影轴的每两轴之间的夹角的角度值；

步骤二：车辆在平坦地面上朝前进方向\后退方向直线加速移动，然后通过软件采集加速度传感器三个轴分别产生的加速度值，将加速度值垂直分解到水平面上，根据力学原理、三角形余弦定理、水平面上垂直投影轴的每两轴之间的夹角的角度值，计算得在水平面上的一个合加速度的大小和方向，这个合加速度的方向就是车辆的后退方向\前进方向，再根据前、后、左、右方向之间的角度关系标定出车辆的前进方向\后退方向、左侧方向、右侧方向。