CN106864461A - 一种基于加速度传感器判断车辆运动行为的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于加速度传感器判断车辆运动行为的方法，包括以下步骤：1)将三轴加速度传感器固定在车辆上；2)计算出三轴加速度传感器坐标系与整车坐标系之间的关系；3)采集三轴加速度传感器获取到的加速度值；4)根据步骤2)获得的标定参数将三轴加速度传感器获取的值投影到整车坐标系；5)根据步骤4)的计算结果，结合车辆工程中对车辆运动的相关标准实现车辆运动判定。本发明根据物理学原理与车辆工程实际，提出一套简单高效算法，仅依靠三轴加速度传感器便可判别车辆运动状况。再结合位置信息，可对驾驶员行为做出判定，为纠正驾驶员不良驾驶习惯提供依据。

Description

一种基于加速度传感器判断车辆运动行为的方法

技术领域

本发明涉及车辆运动状态检测技术，尤其涉及一种基于加速度传感器判断车辆运动行为的方法。

背景技术

车辆运动行为是驾驶员驾驶习惯的直观反映。随着GPS技术的成熟，应用于车辆上，可以较准确获得车辆运行时的速度和位置信息。配合加速度传感器和陀螺仪所实现的惯性导航功能也日趋完善。但仅凭速度和位置信息判别不到车辆的运动行为，如是否加速、减速还是转向。

现有技术对于车辆纵向、侧向、垂向及横摆、侧倾、俯仰等运动状态是由不同的传感器分别测量而不是同时由同一传感器同时完成的，需要进行相应的车辆运动状态的信号进行较大幅度的调理及信息融合处理，从而会降低车辆运动状态测量的实时性，并且还会使测量系统的误差增大。同时，很多目前所应用的检测方案仍需要搭配A/D信号转换模块，对信号进行转换之后才能进行下一步的融合处理计算，进一步加大了系统的复杂性，耗费了处理的时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于加速度传感器判断车辆运动行为的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于加速度传感器判断车辆运动行为的方法，包括以下步骤：

1)将三轴加速度传感器固定在车辆上；

2)使车辆静态位于平坦路面，且固联安装完成后，此时传感器获取的三轴数据为重力在传感器坐标系各轴上分量，通过以下方法计算出三轴加速度传感器坐标系与整车坐标系之间的关系；其中，整车坐标系如下：以整车质心为原点，车头指向车尾为x正方向，垂直地面向上为z正方向，根据笛卡尔坐标系确定y正方向；

设整车坐标系为xyz，加速度传感器坐标系为x′y′z′,计算过程如下：

通过标定计算，得到5个标定参数sb，cb，sa，ca和flag；

3)采集三轴加速度传感器获取到的加速度值；

4)根据步骤2)获得的标定参数将三轴加速度传感器获取的值投影到整车坐标系；

实时计算通过三轴传感器获取的数据(X,Y,Z)投影到整车坐标系下的加速度值；计算如下：

front＝x·ca+YZ·sa

side＝y·cb+flag·z·sb

上式中，YZ为一中间变量，front值为三轴传感器获取的数据经过转化计算得到的整车坐标系x轴向加速度值，side为整车坐标系y轴向加速度值；

5)front值与side值即为车辆正向加速度值和侧向加速度值，结合车辆工程中对车辆运动的相关标准实现车辆运动判定；具体如下：

当front值为负且绝对值大于某阈值并持续一定时间，则可认为车辆处于加速状态；同理，front值为正且大于某阈值并持续一定时间，则可认为车辆处于减速状态；

由于路面激励等外部激励将作为噪声出现在数据中，故此设置一个阈值以排除外部激励的影响，此阈值是根据路测试验与车辆工程相关规定得到的一个经验值。

若side绝对值大于某阈值并持续一定时间，则可认为车辆处于转向状态，通过side值的正负可判定转向方向：负右正左。

本发明产生的有益效果是：本发明根据物理学原理与车辆工程实际，提出一套简单高效算法，仅依靠三轴加速度传感器便可判别车辆运动状况。再结合位置信息，可对驾驶员行为做出判定，为纠正驾驶员不良驾驶习惯提供依据。

附图说明

下面将结合附图及实施例/对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种基于加速度传感器判断车辆运动行为的方法，包括以下步骤：

1)将三轴加速度传感器固定在车辆上；

2)使车辆静态位于平坦路面，且固联安装完成后，此时传感器获取的三轴数据为重力在传感器坐标系各轴上分量，通过以下方法计算出三轴加速度传感器坐标系与整车坐标系之间的关系；其中，整车坐标系如下：以整车质心为原点，车头指向车尾为x正方向，垂直地面向上为z正方向，根据笛卡尔坐标系确定y正方向；

设整车坐标系为xyz，加速度传感器坐标系为x′y′z′,计算过程如下：

通过标定计算，得到5个标定参数sb，cb，sa，ca和flag；

3)采集三轴加速度传感器获取到的加速度值；

4)根据步骤2)获得的标定参数将三轴加速度传感器获取的值投影到整车坐标系；

实时计算通过三轴传感器获取的数据(X,Y,Z)投影到整车坐标系下的加速度值；计算如下：

front＝x·ca+YZ·sa

side＝y·cb+flag·z·sb

上式中，上式中，YZ为一中间变量，front值为三轴传感器获取的数据经过转化计算得到的整车坐标系x轴向加速度值，side为整车坐标系y轴向加速度值；

5)front值与side值即为车辆正向加速度值和侧向加速度值，结合车辆工程中对车辆运动的相关标准可实现车辆运动判定；具体如下：

当front值为负且绝对值大于某阈值并持续一定时间，则可认为车辆处于加速状态；同理，front值为正且大于某阈值并持续一定时间，则可认为车辆处于减速状态；

由于路面激励等外部激励将作为噪声出现在数据中，故此设置一个阈值以排除外部激励的影响，此阈值是根据路测试验与车辆工程相关规定得到的一个经验值。

若side绝对值大于某阈值并持续一定时间，则可认为车辆处于转向状态，通过side值的正负可判定转向方向：负右正左。

应当理解的是，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，而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 (3)

1.一种基于加速度传感器判断车辆运动行为的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将三轴加速度传感器固定在车辆上；

2)使车辆静态位于平坦路面，且固联安装完成后，此时传感器获取的三轴数据为重力在传感器坐标系各轴上分量，通过以下方法计算出三轴加速度传感器坐标系与整车坐标系之间的关系；其中，整车坐标系如下：以整车质心为原点，车头指向车尾为x正方向，垂直地面向上为z正方向，根据笛卡尔坐标系确定y正方向；

设整车坐标系为xyz，加速度传感器坐标系为x′y′z′,计算过程如下：

$yz=\sqrt[2]{y^2+z^2}$

$sb=\frac{\left|y\right|}{yz}$

$cb=\frac{\left|z\right|}{yz}$

$sa=\frac{\left|x\right|}{\sqrt[2]{x^2+{\mathrm{yz}}^2}}$

$ca=\frac{\left|yz\right|}{\sqrt[2]{x^2+{\mathrm{yz}}^2}}$

$flag=\left\{\begin{array}{c}-1,ify\≤0\\ 1,ify>0\end{array}\right.$

通过标定计算，得到5个标定参数sb，cb，sa，ca和flag；

3)采集三轴加速度传感器获取到的加速度值；

4)根据步骤2)获得的标定参数将三轴加速度传感器获取的值投影到整车坐标系；

5)front值与side值即为车辆正向加速度值和侧向加速度值，结合车辆工程中对车辆运动的相关标准可实现车辆运动判定。

2.根据权利要求1所述的基于加速度传感器判断车辆运动行为的方法，其特征在于，所述步骤4)中将三轴加速度传感器获取的值投影到整车坐标系具体如下：

实时计算通过三轴传感器获取的数据(X,Y,Z)投影到整车坐标系下的加速度值；计算如下：

$YZ=\frac{z}{\left|z\right|}\·\sqrt[2]{y^2+z^2}$

front＝x·ca+YZ·sa

side＝y·cb+flag·z·sb

上式中，YZ为一中间变量，front值为三轴传感器获取的数据经过转化计算得到的整车坐标系x轴向加速度值，side为整车坐标系y轴向加速度值。

3.根据权利要求1所述的基于加速度传感器判断车辆运动行为的方法，其特征在于，所述步骤5)中车辆运动判定具体如下：

当front值为负且绝对值大于某阈值并持续一定时间，则可认为车辆处于加速状态；同理，front值为正且大于某阈值并持续一定时间，则可认为车辆处于减速状态；

若side绝对值大于某阈值并持续一定时间，则可认为车辆处于转向状态，通过side值的正负可判定转向方向。