CN106384515B - 一种结合obd和传感设备的车载速度拟合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能车载系统的实现方法，具体是指一种通过obd和传感设备的车载速度结合进行拟合的方法。本发明是通过车辆上安装有通信模块、传感模块、Gps定位模块、obd模块，采集车辆速度信息、时间信息等，通过对所采集信息进行加工处理的方法。本发明的优点是能够测量出速度，结合了obd、gps和传感数据的拟合方案，降低了gps模块能耗，obd通信压力。

Description

一种结合obd和传感设备的车载速度拟合方法

技术领域

本发明涉及一种智能车载系统的实现方法，具体是指一种通过obd和传感设备的车载速度结合进行拟合的方法。

背景技术

传感器技术是现代信息技术中主要技术之一，用来感知外在环境信息。传感器是摄取信息的关键器件，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集方法。在本专利中，使用到的是感知环境运动情况的加速度传感器，和感知运动角度的陀螺仪传感器。加速度传感器是通过将加速度这一物理信号转变为便于测量的电信号的仪器。MPU6050集成了加速度传感器和陀螺仪，速度拟合。Obd技术：On-Board Diagnostic车载诊断系统。这个系统随时监控发动机的运行状况和尾气后处理系统的工作状态，当系统出现故障时，故障信息存入obd存储器，通过标准的诊断仪器和诊断接口可以以故障码的形式读取相关信息。根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。Obd能够读取到汽车的信息如发动机转速、车辆速度、油耗等信息。

利用惯性元件(加速度计)来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。通过惯导技术获得飞行棋瞬时速度和位置信息。同理，将惯导技术应用在车载系统，计算车辆的瞬时速度是一种计算车辆速度的方法。

那狗设备是杭州好好开车科技有限公司开发的一款汽车安全云终端设备。包含了一块快速处理信息的cpu，一路专业的用于ADAS信息处理的摄像头，一路记录行车过程的摄像头，以及通信模块等。传感器模块和ADAS摄像头固定在同一个模块上，采用了mpu6050芯片，该芯片具有加速传感器和陀螺仪等传感设备，obd模块和车载obd接口连接。

现有技术方案1：采用全球定位系统。

现有技术方案2：外接车辆传感数据作为数据来源，分析处理。

现有技术的缺点：

从目前的方案来看，方案1的使用率高点。比如用手机等智能终端，gps定位等可以得到车载速度。这种方法简便有效，但同时精度偏低，比如用gps作为数据来源，速度的频率为1hz左右，还无法做到实时的数据监测。方案2的正确率是比较高的一种得到速度的方法。但是这种方法要求对车辆的接口方式和接口协议较熟悉。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种高效、方便操作的方法，通过对车载速度的拟合，实现车载速度数据的高效、准确应用。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种结合obd和传感设备的车载速度拟合方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)在车辆上安装有通信模块、传感模块、Gps定位模块、obd模块，其中通信模块能够和互联网通信、与obd通信；传感模块包含有加速度传感器和角度传感器的信息采集模块；Gps定位模块是提供位置信息和速度信息的模块；Obd模块包括了采集车辆速度信息、时间的模块；

(2)通过Gps定位模块测定车辆的速度gpsv和时间gpst，Obd模块测定车辆的速度obdv和时间obdt；传感模块测定车辆的加速度ax、ay和az，以及时间at；

(3)数据处理：

如果Obd模块测定车辆的速度obdv在相同的obdt内变化小于10km/h，则这秒内的obdv速度为这秒所采集的obdv速度数据的平均值，表示为：obdV＝mean(obdv1,obdv2,obdv3,…)；

如果Obd模块测定车辆的速度obdv在相同的obdt内变化大于或等于10km/h,则这个速度数据视为无效数据；

(4)根据传感模块测定车辆的加速度ax、ay和az，以及时间at；

如果，at-t＝0s，则V(n)＝v，T(n)＝t，v＝a1*gpsv+a2*obdV，

其中a1和a2分别是obd速度和gps速度的线性系数；

N＝n+1

如果，0s<at-t<4s，则V(n+1)＝V(n)+az*(at-T(n))*3.6，T(n)＝at；所测得的数值作为下一时间段进行对比的比较数据；

如果，at-t>4s，则所产生的速度v视为无效，等待下一速度值v。

在本申请中，硬件端有那狗设备，含有通信、传感、gps、obd模块。其中通信模块能够和互联网通信也可以和obd通信。传感模块是包含了MPU6050芯片，实现空间加速度和角度是信息采集。Gps定位信息提供位置信息和速度信息。Obd模块是安装在车辆obd接口上的一个硬件，采集车辆信息，包含了车辆速度信息。数据处理端：坐标对应方法。确认传感器的坐标系统和车辆的坐标系统相关的信息。通过开启照相机的功能，拍摄一张图片，将加速度的一个轴对准水平线，另一个轴沿车前进方向，还有一个轴根据右手螺旋定理确定位置。

数据端：gps信号和obd信号采集的频率各有不同，通常gps的频率为1hz，那狗的gps模块采集时间间隔为4秒左右采集一个gps数据，obd模块采集时间间隔为0.2～1秒左右采集一个数据。由于gps数据和obd数据都是较低频次的数据，考虑到使用obd和gps数据进行数据融合，融合后的数据结合传感数据进行速度拟合。如果obd速度数据在相同的obdt内也就是1秒内变化小于10km/h，则这秒内的obd速度为这秒所采集的obd速度数据的平均值。

obdV＝mean(obdv1,obdv2,obdv3,…)

v＝a1*gpsv+a2*obdV，这里的v就是和加速度拟合前的速度，先有了这个初始速度，后面V(n+1)＝V(n)+az*(at-T(n))*3.6才能计算，v是V每次计算中V(n)的第一个数据。t＝obdt，t是最后拟合的速度对应的时间点，用来确定V(n+1)＝V(n)+az*(at-T(n))*3.6的初始时间点，可以认为是T计算中T(n)的第一个数据，a1和a2分别是obd速度和gps速度的线性系数，是常数，是一个经验值。

当at＝＝t的时候，速度V(n)的值直接赋值为gps和obd的融合速度。当4秒>at-t>0时，传感器等待gps数据的过程中，根据传感器数据转换的方法，z轴对应车前进的方向。V(n+1)＝V(n)+az*(at-T(n))*3.6，V(n+1)表示当前的速度值，V(n)表示前一次计算速度值，当来了一个加速度数据，就进行V(n)的变更，这个间隔是根据加速度更新的速度来确定的，通常可以在安卓系统中自动选择时间间隔。考虑到gps和obd速度是km/h，传感数据的值是m/s.^2，转换后是m/s，需要转换1m/s＝3.6km/h，所以V(n+1)＝V(n)+az*(at-T(n))*3.6。当at-t>4秒，拟合暂停，因为加速度传感器会存在累加误差，仅用4s内的数据进行拟合。如果拟合的V(n+1)小于等于0，拟合暂停，因为这里V是数值负值的时候表示已经拟合误差过大了。

有益效果：本申请提出一种基于车辆obd接口的结合gps的传感器数据拟合车辆速度的方法，这种方法能够弥补gps速度频率低的速度数据不准确，减少obd数据和那狗设备的通信压力，结合了gps、obd和传感器的速度拟合，提高速度精度。gps需要占用的能耗较大，obd的速度精度较高但是需要通过和那狗通信，综合这两者的优缺点，融合gps速度和obd速度，传感数据在此基础上细节化速度数据。此方法是一种综合了gps、obd和传感器的速度拟合方法。

附图说明

图1本发明的流程示意图

具体实施方式

下面结合附图，对发明的实施作具体说明：

实施例1

在车辆上安装那狗设备，其中含有通信、传感、gps、obd模块。其中通信模块能够和互联网通信也可以和obd通信。传感模块是包含了MPU6050芯片，实现空间加速度和角度是信息采集。Gps定位信息提供位置信息和速度信息。Obd模块是安装在车辆obd接口上的一个硬件，采集车辆信息，包含了车辆速度信息。

其中的步骤如下：

(1)在车辆上安装有通信模块、传感模块、Gps定位模块、obd模块，其中通信模块能够和互联网通信、与obd通信；传感模块包含有加速度传感器和角度传感器的信息采集模块；Gps定位模块是提供位置信息和速度信息的模块；Obd模块包括了采集车辆速度信息、时间的模块；

(2)通过Gps定位模块测定车辆的速度gpsv和时间gpst，Obd模块测定车辆的速度obdv和时间obdt；传感模块测定车辆的加速度ax、ay和az，以及时间at；

确认传感器的坐标系统和车辆的坐标系统相关的信息。通过开启照相机的功能，拍摄一张图片，将加速度的一个轴对准水平线，另一个轴沿车前进方向，还有一个轴根据右手螺旋定理确定位置。

(3)数据处理：

如果Obd模块测定车辆的速度obdv在相同的obdt内变化小于10km/h，则这秒内的obdv速度为这秒所采集的obdv速度数据的平均值，表示为：

obdV＝mean(obdv1,obdv2,obdv3,…)；

数据端：gps信号和obd信号采集的频率各有不同，通常gps的频率为1hz，那狗的gps模块采集时间间隔为4秒左右采集一个gps数据，obd模块采集时间间隔为0.2～1秒左右采集一个数据。由于gps数据和obd数据都是较低频次的数据，考虑到使用obd和gps数据进行数据融合，融合后的数据结合传感数据进行速度拟合；

如果Obd模块测定车辆的速度obdv在相同的obdt内变化大于或等于10km/h,则这个速度数据视为无效数据；

(4)根据传感模块测定车辆的加速度ax、ay和az，以及时间at；

如果，at-t＝0s，则V(n)＝v，T(n)＝t，v＝a1*gpsv+a2*obdV，

其中a1和a2分别是obd速度和gps速度的线性系数；

N＝n+1

如果，0s<at-t<4s，则V(n+1)＝V(n)+az*(at-T(n))*3.6，T(n)＝at；所测得的数值作为下一时间段进行对比的比较数据；

如果，at-t>4s，则所产生的速度v视为无效，等待下一速度值v。

总结：

结合gps、obd和传感器的速度拟合方案，需要使用obd硬件模块和那狗设备。拟合中gps数据和obd数据融合，和传感器数据进行拟合，拟合的结果作为输出结果。具体操作可以简化为如下：

第一步，Obd模块和车辆obd接口对接；

第二步，开启那狗设备obd通信模块；

第三步，连接那狗和obd模块；

第四步，开启那狗gps模块；

第五步，点击相关app数据收集，拟合速度，输出结果。

通过以上的步骤，能够得到拟合的速度信息。

通过本发明的实施，相比于其他技术方案，能够测量出速度，结合了obd、gps和传感数据的拟合方案，降低了gps模块能耗，obd通信压力。本专利在专用设备那狗上检测相关性能和参数调整，为之提供速度服务。

Claims (1)

1.一种结合obd和传感设备的车载速度拟合方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)在车辆上安装有通信模块、传感模块、Gps定位模块、obd模块，其中通信模块能够和互联网通信、与obd通信；传感模块包含有加速度传感器和角度传感器的信息采集模块；Gps定位模块是提供位置信息和速度信息的模块；Obd模块包括了采集车辆速度信息、时间的模块；

(2)通过Gps定位模块测定车辆的速度gpsv和时间gpst，Obd模块测定车辆的速度obdv和时间obdt；传感模块测定车辆的加速度ax、ay和az，以及时间at；

(3)数据处理：

如果Obd模块测定车辆的速度obdv在相同的obdt内变化小于10km/h，则这秒内的obdv速度为这秒所采集的obdv速度数据的平均值，表示为：

obdV＝mean(obdv1,obdv2,obdv3,…)；

如果Obd模块测定车辆的速度obdv在相同的obdt内变化大于或等于10km/h,则这个速度数据视为无效数据；

上述这秒是指：如果obd速度数据在相同的obdt内也就是1秒内变化小于10km/h，则这秒内的obd速度为这秒所采集的obd速度数据的平均值；

(4)根据传感模块测定车辆的加速度ax、ay和az，以及时间at；

如果，at-t＝0s，则V(n)＝v，T(n)＝t，v＝a1*gpsv+a2*obdV，

其中a1和a2分别是obd速度和gps速度的线性系数；t＝obdt，N＝n+1

如果，0s<at-t<4s，则V(n+1)＝V(n)+az*(at-T(n))*3.6，T(n)＝at；所测得的数值作为下一时间段进行对比的比较数据；

如果，at-t>4s，则所产生的速度v视为无效，等待下一速度值v；

上述确认传感器的坐标系统和车辆的坐标系统相关的信息，通过开启照相机的功能，拍摄一张图片，将加速度的一个轴对准水平线，另一个轴沿车前进方向，还有一个轴根据右手螺旋定理确定位置，以及z轴对应车前进的方向。