CN105716617A - 基于车辆数据绘制驾驶轨迹的系统及方法 - Google Patents

Abstract

基于车辆数据绘制驾驶轨迹的系统及方法，包括：绘制轨迹模块、总线数据监听设备、OBD接口和内网CAN总线；所述总线数据监听设备接在车辆的OBD接口和内网CAN总线上，用于监听车辆总线并把数据传给绘制轨迹模块，所述绘制轨迹模块用来分析数据并实时绘制轨迹。本发明采用从车辆本身的行驶数据绘制驾驶轨迹的方法，无需外部信息可实现实时记录行驶轨迹，同时无需高精度惯性导航模块，降低了测量成本。

Description

基于车辆数据绘制驾驶轨迹的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种绘制驾驶轨迹的方法，具体说是一种基于车辆数据绘制驾驶轨迹的系统及方法。

背景技术

随着生活水平的提高，越来越多的人开始使用汽车，并且对车辆的要求也逐渐提高；所以，汽车生产商在生产完汽车后通常会检测汽车的各项性能以及运行工况，其中，与行驶轨迹有关的工况属于较为受关注的工况之一。目前实现驾驶轨迹的绘制大多采用传感器测量的方式，由于受传感器自身精度、传感器的安装误差、温度漂移等因素的影响，导致这种方案的轨迹绘制误差较大且成本较高。

发明内容

针对现有技术存在上述缺点或者不足，本发明提供了一种基于车辆数据绘制驾驶轨迹的系统及方法，采用从车辆本身的行驶数据绘制驾驶轨迹的方法，无需外部信息可实现实时记录行驶轨迹，同时无需高精度惯性导航模块，降低了测量成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案是，一种基于车辆数据绘制驾驶轨迹的系统，包括：绘制轨迹模块、总线数据监听设备、OBD接口和内网CAN总线；所述总线数据监听设备接在车辆的OBD接口和内网CAN总线上，用于监听车辆总线并把数据传给绘制轨迹模块，所述绘制轨迹模块用来分析数据并实时绘制轨迹。

进一步的，所述OBD接口和内网CAN总线提供了大量的车辆行驶信息，包括速度、转向角，横摆角速度、偏航角速度、方向盘角度、横向加速度、纵向加速度。

一种基于车辆数据绘制驾驶轨迹的方法，是在上述系统中实现的，具体步骤为：

S1.XvYvZv组成车辆坐标系，XgYgZg组成地球坐标系，车辆在地球坐标系中的驾驶轨迹为一条空间三维曲线；

S2.V是车辆沿Xv轴的车速，Xt为车辆坐标系Xv轴在地球坐标系XgYg平面的投影，θ为Xt与Xg的夹角即车辆在地球坐标系中的初始行驶方向；W为横摆角速度是车辆在XvYv平面的角速度，W对时间的积分为车辆的行驶角度变化量，转化到地球坐标系等于车辆的实时行驶方向；道路倾斜角度Φ为车辆行驶平面与地平面之间的夹角，即为空间曲线投影到地平面的投影角。

S3.从车辆内网CAN总线中读出档位信息gear,前进为正后退为负，进而计算出车辆驾驶轨迹的增量。

进一步的，步骤S3中单位时间内车辆驾驶轨迹的增量的公式为：

$X=gear*{\∫}_{t0}^{t1}vdt\×cos\mathrm{\Φ}\×cos(\mathrm{\θ}+{\∫}_{t0}^{t1}Wdt)$

$Y=gear*{\∫}_{t0}^{t1}vdt\×cos\mathrm{\Φ}\×sin(\mathrm{\θ}+{\∫}_{t0}^{t1}Wdt)$

X为车辆在x轴方向距原点的距离，Y为车辆在y轴方向距原点的距离。

进一步的，每隔1s从车辆读取偏航角速度，转向角，横向加速度，纵向加速度数据，对车辆行驶方向和轨迹进行修正。

作为更进一步的，车辆沿Xv轴的车速V从内网CAN总线中读出。

作为更进一步的，横摆角速度W从OBD接口中读出。

作为更进一步的，道路倾斜角度Φ从OBD接口中读出。

本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本发明提供一种仅通过车辆自身数据实时绘制车辆驾驶轨迹的方法，无需外部信息可实现实时记录行驶轨迹，同时无需高精度惯性导航模块，降低了测量成本，在已知行驶轨迹的基础上，可以逆向检测车辆传感器。无需设计复杂的电路，只需使用市面通用的CAN接口设备，完全依靠车辆自身的传感器系统，有较高的精度和稳定性。

本发明方便集成到车辆的车机或者其他车联网设备，在没有GPS的情况下，可以实现导航。

附图说明

本发明共有附图2幅：

图1为本发明的系统结构框图；

图2为轨迹绘制原理示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

一种基于车辆数据绘制驾驶轨迹的系统，包括：绘制轨迹模块、总线数据监听设备、OBD接口和内网CAN总线；所述总线数据监听设备接在车辆的OBD接口和内网CAN总线上，用于监听车辆总线并把数据传给绘制轨迹模块，所述绘制轨迹模块用来分析数据并实时绘制轨迹，整体结构如图1所示。

所述OBD接口和内网CAN总线提供了大量的车辆行驶信息，包括速度、转向角，横摆角速度、偏航角速度、方向盘角度、横向加速度、纵向加速度等；内网CAN总线数据的周期是100ms；OBD接口数据周期为300ms；高采样频率保证了轨迹的精确，轨迹绘制原理如图2所示。

一种基于车辆数据绘制驾驶轨迹的方法，是在上述系统中实现的，具体步骤为：

S1.XvYvZv组成车辆坐标系(VehicleCoordinates)，XgYgZg组成地球坐标系(GeographicCoordinates)，车辆在地球坐标系中的驾驶轨迹为一条空间三维曲线；

S2.V是车辆沿Xv轴的车速，Xt为车辆坐标系Xv轴在地球坐标系XgYg平面的投影，θ为Xt与Xg的夹角即车辆在地球坐标系中的初始行驶方向；车辆沿Xv轴的车速V从内网CAN总线中读出。

W为横摆角速度是车辆在XvYv平面的角速度，W对时间的积分为车辆的行驶角度变化量，转化到地球坐标系等于车辆的实时行驶方向；横摆角速度W从OBD接口中读出。

道路倾斜角度Φ为车辆行驶平面与地平面之间的夹角，由于最终画出的行驶轨迹是在地平面上，所以空间曲线要投影到地平面，投影的角度为Φ，道路倾斜角度Φ从OBD接口中读出。

S3.从车辆内网CAN总线中读出档位信息gear,前进为正后退为负，进而计算出车辆驾驶轨迹的增量为：

$X=gear*{\∫}_{t0}^{t1}vdt\×cos\mathrm{\Φ}\×cos(\mathrm{\θ}+{\∫}_{t0}^{t1}Wdt)$

$Y=gear*{\∫}_{t0}^{t1}vdt\×cos\mathrm{\Φ}\×sin(\mathrm{\θ}+{\∫}_{t0}^{t1}Wdt)$

X为车辆在x轴方向距原点的距离，Y为车辆在y轴方向距原点的距离。

由于累次积分会产生积分误差，每隔1s从车辆读取偏航角速度，转向角，横向加速度，纵向加速度等数据，对车辆行驶方向和轨迹进行修正。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于车辆数据绘制驾驶轨迹的系统，其特征在于，包括：绘制轨迹模块、总线数据监听设备、OBD接口和内网CAN总线；所述总线数据监听设备接在车辆的OBD接口和内网CAN总线上，用于监听车辆总线并把数据传给绘制轨迹模块，所述绘制轨迹模块用来分析数据并实时绘制轨迹。

2.根据权利要求1所述的基于车辆数据绘制驾驶轨迹的系统，其特征在于，所述OBD接口和内网CAN总线提供了大量的车辆行驶信息，包括速度、转向角，横摆角速度、偏航角速度、方向盘角度、横向加速度、纵向加速度。

3.一种基于车辆数据绘制驾驶轨迹的方法，其特征在于，是在上述系统中实现的，具体步骤为：

S1.XvYvZv组成车辆坐标系，XgYgZg组成地球坐标系，车辆在地球坐标系中的驾驶轨迹为一条空间三维曲线；

S2.V是车辆沿Xv轴的车速，Xt为车辆坐标系Xv轴在地球坐标系XgYg平面的投影，θ为Xt与Xg的夹角即车辆在地球坐标系中的初始行驶方向；W为横摆角速度是车辆在XvYv平面的角速度，W对时间的积分为车辆的行驶角度变化量，转化到地球坐标系等于车辆的实时行驶方向；道路倾斜角度Φ为车辆行驶平面与地平面之间的夹角，即为空间曲线投影到地平面的投影角；

S3.从车辆内网CAN总线中读出档位信息gear,前进为正后退为负，进而计算出车辆驾驶轨迹的增量。

4.根据权利要求3所述的基于车辆数据绘制驾驶轨迹的方法，其特征在于，步骤S3中单位时间内车辆驾驶轨迹的增量的公式为：

$X=gear*{\∫}_{t0}^{t1}vdt\×cos\mathrm{\Φ}\×cos(\mathrm{\θ}+{\∫}_{t0}^{t1}Wdt)$

$Y=gear*{\∫}_{t0}^{t1}vdt\×cos\mathrm{\Φ}\×\sin (\mathrm{\θ}+{\∫}_{t0}^{t1}Wdt)$

X为车辆在x轴方向距原点的距离，Y为车辆在y轴方向距原点的距离。

5.根据权利要求3所述的基于车辆数据绘制驾驶轨迹的方法，其特征在于，每隔1s从车辆读取偏航角速度，转向角，横向加速度，纵向加速度数据，对车辆行驶方向和轨迹进行修正。

6.根据权利要求3所述的基于车辆数据绘制驾驶轨迹的方法，其特征在于，车辆沿Xv轴的车速V从内网CAN总线中读出。

7.根据权利要求3所述的基于车辆数据绘制驾驶轨迹的方法，其特征在于，横摆角速度W从OBD接口中读出。

8.根据权利要求3所述的基于车辆数据绘制驾驶轨迹的方法，其特征在于，道路倾斜角度Φ从OBD接口中读出。