CN107564280B - 基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统和方法 - Google Patents

基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统和方法,所述分析系统包括云端服务器、单车、数据融合分析单元、数据存储单元;所述单车包括电子控制单元、车载传感器,所述电子控制单元设有无线通讯模块,单车通过无线通讯模块与云端服务器建立连接关系,电子控制单元与所述车载传感器连接,电子控制单元获取车载传感器的传感信息并通过无线通讯模块上传到云端服务器;所述数据融合分析单元对上传到云端服务器的传感信息进行融合处理获取车辆驾驶行为信息;所述数据存储单元用于存储融合处理后的车辆驾驶行为信息。本发明可实现交通数据的低成本采集,易实施,多维度的数据可信度高,数据分析处理效率高。

Description

基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统和方法
技术领域
本发明涉及交通数据处理技术领域,具体涉及一种基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统和方法。
背景技术
随着社会的进步,汽车成为人们出行必不可少的交通工具,车辆堵塞、交通事故等问题也日益显现。汽车数量的快速增长造成了公共交通效率低下、交通事故频发,建立起现代化的智能交通系统便被提到日程上来。
现代化的智能交通系统建立离不开驾驶行为大数据的支撑,驾驶行为大数据分析是基于国家交通运输部发布的标准终端接口数据,即:速度、经纬度、方向为研究对象,研究驾驶行为模式识别过程中的相关算法,实现安全驾驶行为和违规驾驶行为的有效判别。同时,基于分析得出的驾驶行为模式,建立基于Hadoop等大数据分析技术的车辆驾驶行为分析平台,为车辆全程监控、相关管理单位规章制度制定实施、车险费率厘定等提供数据来源。目前,车辆交通安全领域缺乏便捷、低成本的交通事故及驾驶行为的数据采集方式,导致缺乏大量可靠的交通事故及驾驶行为数据,造成大量的人力,金钱及时间资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统和方法,可以实现通过车辆行驶和环境感知的数据来复现交通事故现场,并且分析交通事故发生的环境结构和原因,通过对所收集的各种交通数据及驾驶行为数据来进行大数据的分析和归纳,应用于各领域的数据支撑。
为实现上述目的,本发明提供一种基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,所述分析系统包括云端服务器、单车、数据融合分析单元、数据存储单元;所述单车包括电子控制单元、车载传感器,所述电子控制单元设有无线通讯模块,单车通过无线通讯模块与云端服务器建立连接关系,电子控制单元与所述车载传感器连接,电子控制单元获取车载传感器的传感信息并通过无线通讯模块上传到云端服务器;所述数据融合分析单元对上传到云端服务器的传感信息进行融合处理获取车辆驾驶行为信息;所述数据存储单元用于存储融合处理后的车辆驾驶行为信息。
如上所述的基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,所述车载传感器包括轮速传感器,所述轮速传感器与电子控制单元连接,轮速传感器用于获取单车的速度信息,轮速传感器是用来测量汽车车轮转速的传感器,可采用磁电式轮速传感器、霍尔式轮速传感器,轮速传感器安装在车辆四个车轮处。
所述车载传感器包括转向角传感器,所述转向角传感器与电子控制单元连接,转向角传感器用于获取单车方向盘的转动信息;转向角传感器安装在单车方向盘下方的方向柱内,通过CAN总线和PCM相连。
所述车载传感器包括横摆角角速度传感器,所述横摆角角速度传感器与电子控制单元连接,横摆角角速度传感器用于获取单车的横摆信息;横摆角角速度传感器可以检测汽车沿垂直轴的偏转,该偏转的大小代表汽车的稳定程度。如果偏转角速度达到一个阈值,说明汽车发生测滑或者甩尾的危险工况,则触发ESP控制。当车绕垂直方向轴线偏转时,传感器内的微音叉的振动平面发生变化,通过输出信号的变化计算横摆角速度。实现通过横摆角角速度传感器获取单车的横摆信息。
所述车载传感器包括纵向加速度传感器,所述纵向加速度传感器与电子控制单元连接,纵向加速度传感器用于获取单车的纵向加速度信息;所述车载传感器包括横向加速度传感器,所述横向加速度传感器与电子控制单元连接,横向加速度传感器用于获取单车的横向加速度信息。沿汽车前进方向的纵向加速度传感器和垂直于前进方向的横向加速度传感器,基本原理相同,二者呈90°夹角安装。在传感器内部,一小片致密物质连接在一个可以移动的悬臂上,可以反映出汽车的纵向/横向加速度的大小,其输出在静态时为2.5V左右,正的加速度对应正的电压变化,负的加速度对应负的电压变化,每1.0~1.4V对应1g的加速度变化。通过纵向加速度传感器和横向加速度传感器将获取单车的加速度信息上传到云端服务器,为驾驶行为分析提供数据支撑。
如上所述的基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,所述车载传感器还包括油门踏板位置传感器,所述油门踏板位置传感器与电子控制单元连接,油门踏板位置传感器用于获取单车油门的踩踏幅度与速度信息。油门踏板位置传感器安装在油门踏板内部,随时监测油门踏板的位置,通过油门踏板位置传感器获取单车油门的踩踏幅度与速度信息上传到云端服务器,为驾驶行为分析提供数据支撑。
如上所述的基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,所述车载传感器还包括雷达传感器,所述雷达传感器与电子控制单元连接,雷达传感器用于获取单车的周围的环境感知信息。雷达传感器将单车停车或行驶状态下的周围环境感知信息上传到云端服务器,为驾驶行为分析提供数据支撑。
如上所述的基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,所述无线通讯模块采用3G模块、4G模块。无线通讯模块用于实现单车和云端服务器之间的数据通信。
如上所述的基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,所述数据融合分析单元对按时序获得的单车数据信息通过数据融合算法进行分析、综合获取驾驶行为信息,从而为其他相关领域如自动驾驶、交通事故处理提供数据支撑。数据融合算法可采用贝叶斯推理算法、决策树算法或D-S证据推理算法等。
贝叶斯推理算法的用途在于通过己知三个概率来推测第四个概率。它的内容是:在B出现的前提下,A出现的概率等于A出现的前提下B出现的概率乘以A出现的概率再除以B出现的概率。通过联系A与B,计算从一个事件发生的情况下另一事件发生的概率,即从结果上溯到源头(也即逆向概率)。通俗地讲就是当你不能确定某一个事件发生的概率时,你可以依靠与该事件本质属性相关的事件发生的概率去推测该事件发生的概率。用数学语言表达就是:支持某项属性的事件发生得愈多,则该事件发生的的可能性就愈大。
决策树算法是一种逼近离散函数值的方法。首先对数据进行处理,利用归纳算法生成可读的规则和决策树,然后使用决策对新数据进行分析。本质上决策树是通过一系列规则对数据进行分类的过程。决策树构造可以分两步进行。第一步,决策树的生成:由训练样本集生成决策树的过程。一般情况下,训练样本数据集是根据实际需要有历史的、有一定综合程度的,用于数据分析处理的数据集。第二步,决策树的剪枝:决策树的剪枝是对上一阶段生成的决策树进行检验、校正和修下的过程,主要是用新的样本数据集(称为测试数据集)中的数据校验决策树生成过程中产生的初步规则,将那些影响预衡准确性的分枝剪除。
D-S证据推理算法中,由互不相容的基本命题(假定)组成的完备集合称为识别框架,表示对某一问题的所有可能答案,但其中只有一个答案是正确的,该框架的子集称为命题。分配给各命题的信任程度称为基本概率分配(BPA,也称m函数),m(A)为基本可信数,反映着对A的信度大小。信任函数Bel(A)表示对命题A的信任程度,似然函数Pl(A)表示对命题A非假的信任程度,也即对A似乎可能成立的不确定性度量,实际上,[Bel(A),Pl(A)]表示A的不确定区间,[0,Bel(A)]表示命题A支持证据区间,[0,Pl(A)]表示命题A的拟信区间,[Pl(A),1]表示命题A的拒绝证据区间。设m1和m2是由两个独立的证据源(传感器)导出的基本概率分配函数,则D-S证据推理算法可以计算这两个证据共同作用产生的反映融合信息的新的基本概率分配函数。通过数据融合分析单元对按时序获得的单车数据信息进行分析、综合,获取驾驶行为信息,从而为其他相关领域如无人驾驶、交通事故处理提供数据支撑。
本发明还提供基于环境感知的驾驶行为数据采集分析方法,所述分析方法采用上述的分析系统,所述分析方法包括:
利用车载传感器采集车辆行驶和环境感知的单车数据信息;
车载处理器对车载传感器获取的单车数据信息进行处理,并上传到云端服务器;
通过对采集的单车数据信息进行融合处理分析,获取驾驶行为数据信息;
对获取的驾驶行为数据信息进行分析判断,获取多维度交通数据信息。
基于环境感知的驾驶行为数据采集分析方法中,所述多维度是指选择不同的分析角度对驾驶行为数据信息进行分析处理,不同的分析角度包括交通事故处理角度或无人驾驶角度。
本发明具有如下优点:交通事故数据的采集可实现低成本,易实施,多维度的数据可信度高,数据分析处理效率高,有利于培养良好的驾驶习惯,减少财产损失,有利于全面掌握车辆驾驶情况,及时采取措施防患于未然,提高车队总体管理水平,有利于提升监管效率和监管能力,有效规避交通事故、强化道路安全,构建和谐社会。
附图说明
图1基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统示意图;
图2基于环境感知的驾驶行为数据采集分析方法流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1所示,基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,分析系统包括云端服务器1、单车2、数据融合分析单元3、数据存储单元4;单车2包括电子控制单元5、车载传感器,电子控制单元5设有无线通讯模块6,单车2通过无线通讯模块6与云端服务器1建立连接关系,电子控制单元5与车载传感器连接,电子控制单元5获取车载传感器的传感信息并通过无线通讯模块6上传到云端服务器1;数据融合分析单元3对上传到云端服务器1的传感信息进行融合处理获取车辆驾驶行为信息;数据存储单元4用于存储融合处理后的车辆驾驶行为信息。
基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统一个实施例中,车载传感器包括轮速传感器7,轮速传感器7与电子控制单元5连接,轮速传感器7用于获取单车2的速度信息,轮速传感器7是用来测量汽车车轮转速的传感器,可采用磁电式轮速传感器7、霍尔式轮速传感器7,轮速传感器7安装在车辆四个车轮处。
车载传感器包括转向角传感器8,转向角传感器8与电子控制单元5连接,转向角传感器8用于获取单车2方向盘的转动信息;转向角传感器8安装在单车2方向盘下方的方向柱内,通过CAN总线和PCM相连。
车载传感器包括横摆角角速度传感器9,横摆角角速度传感器9与电子控制单元5连接,横摆角角速度传感器9用于获取单车2的横摆信息;横摆角角速度传感器可以检测汽车沿垂直轴的偏转,该偏转的大小代表汽车的稳定程度。如果偏转角速度达到一个阈值,说明汽车发生测滑或者甩尾的危险工况,则触发ESP控制。当车绕垂直方向轴线偏转时,传感器内的微音叉的振动平面发生变化,通过输出信号的变化计算横摆角速度。实现通过横摆角角速度传感器9获取单车2的横摆信息。
车载传感器包括纵向加速度传感器10,纵向加速度传感器10与电子控制单元5连接,纵向加速度传感器10用于获取单车2的纵向加速度信息;车载传感器包括横向加速度传感器11,横向加速度传感器11与电子控制单元5连接,横向加速度传感器11用于获取单车2的横向加速度信息。沿汽车前进方向的纵向加速度传感器10和垂直于前进方向的横向加速度传感器11,基本原理相同,二者呈90°夹角安装。在传感器内部,一小片致密物质连接在一个可以移动的悬臂上,可以反映出汽车的纵向/横向加速度的大小,其输出在静态时为2.5V左右,正的加速度对应正的电压变化,负的加速度对应负的电压变化,每1.0~1.4V对应1g的加速度变化。通过纵向加速度传感器10和横向加速度传感器11将获取单车2的加速度信息上传到云端服务器1,为驾驶行为分析提供数据支撑。
车载传感器还包括油门踏板位置传感器12,油门踏板位置传感器12与电子控制单元5连接,油门踏板位置传感器12用于获取单车2油门的踩踏幅度与速度信息。油门踏板位置传感器12安装在油门踏板内部,随时监测油门踏板的位置,通过油门踏板位置传感器12获取单车2油门的踩踏幅度与速度信息上传到云端服务器1,为驾驶行为分析提供数据支撑。
基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统一个实施例中,车载传感器还包括雷达传感器13,雷达传感器13与电子控制单元5连接,雷达传感器13用于获取单车2的周围的环境感知信息。雷达传感器13将单车2停车或行驶状态下的周围环境感知信息上传到云端服务器1,为驾驶行为分析提供数据支撑。
基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统一个实施例中,无线通讯模块6采用3G模块、4G模块。无线通讯模块6用于实现单车2和云端服务器1之间的数据通信。
基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统一个实施例中,数据融合分析单元3对按时序获得的单车2数据信息通过数据融合算法进行分析、综合获取驾驶行为信息,从而为其他相关领域如自动驾驶、交通事故处理提供数据支撑。数据融合算法可采用贝叶斯推理算法、决策树算法或D-S证据推理算法等。
贝叶斯推理算法的用途在于通过己知三个概率来推测第四个概率。它的内容是:在B出现的前提下,A出现的概率等于A出现的前提下B出现的概率乘以A出现的概率再除以B出现的概率。通过联系A与B,计算从一个事件发生的情况下另一事件发生的概率,即从结果上溯到源头(也即逆向概率)。通俗地讲就是当你不能确定某一个事件发生的概率时,你可以依靠与该事件本质属性相关的事件发生的概率去推测该事件发生的概率。用数学语言表达就是:支持某项属性的事件发生得愈多,则该事件发生的的可能性就愈大。
决策树算法是一种逼近离散函数值的方法。首先对数据进行处理,利用归纳算法生成可读的规则和决策树,然后使用决策对新数据进行分析。本质上决策树是通过一系列规则对数据进行分类的过程。决策树构造可以分两步进行。第一步,决策树的生成:由训练样本集生成决策树的过程。一般情况下,训练样本数据集是根据实际需要有历史的、有一定综合程度的,用于数据分析处理的数据集。第二步,决策树的剪枝:决策树的剪枝是对上一阶段生成的决策树进行检验、校正和修下的过程,主要是用新的样本数据集(称为测试数据集)中的数据校验决策树生成过程中产生的初步规则,将那些影响预衡准确性的分枝剪除。
D-S证据推理算法中,由互不相容的基本命题(假定)组成的完备集合称为识别框架,表示对某一问题的所有可能答案,但其中只有一个答案是正确的,该框架的子集称为命题。分配给各命题的信任程度称为基本概率分配(BPA,也称m函数),m(A)为基本可信数,反映着对A的信度大小。信任函数Bel(A)表示对命题A的信任程度,似然函数Pl(A)表示对命题A非假的信任程度,也即对A似乎可能成立的不确定性度量,实际上,[Bel(A),Pl(A)]表示A的不确定区间,[0,Bel(A)]表示命题A支持证据区间,[0,Pl(A)]表示命题A的拟信区间,[Pl(A),1]表示命题A的拒绝证据区间。设m1和m2是由两个独立的证据源(传感器)导出的基本概率分配函数,则D-S证据推理算法可以计算这两个证据共同作用产生的反映融合信息的新的基本概率分配函数。通过数据融合分析单元3对按时序获得的单车2数据信息进行分析、综合,获取驾驶行为信息,从而为其他相关领域如无人驾驶、交通事故处理提供数据支撑。
如图2所述,采用上述分析系统的基于环境感知的驾驶行为数据采集分析方法,包括:
S1:利用车载传感器采集车辆行驶和环境感知的单车数据信息;
S2:车载处理器对车载传感器获取的单车数据信息进行处理,并上传到云端服务器;
S3:通过对采集的单车数据信息进行融合处理分析,获取驾驶行为数据信息;
S4:对获取的驾驶行为数据信息进行分析判断,获取多维度交通数据信息。
基于环境感知的驾驶行为数据采集分析方法中,多维度是指选择不同的分析角度对驾驶行为数据信息进行分析处理,不同的分析角度包括交通事故处理角度或无人驾驶角度。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,其特征在于:所述分析系统包括云端服务器、单车、数据融合分析单元、数据存储单元;所述单车包括电子控制单元、车载传感器,所述电子控制单元设有无线通讯模块,单车通过无线通讯模块与云端服务器建立连接关系,电子控制单元与所述车载传感器连接,电子控制单元获取车载传感器的传感信息并通过无线通讯模块上传到云端服务器;所述数据融合分析单元对上传到云端服务器的传感信息进行融合处理获取车辆驾驶行为信息;所述数据存储单元用于存储融合处理后的车辆驾驶行为信息;
所述车载传感器包括轮速传感器,所述轮速传感器与电子控制单元连接,轮速传感器用于获取单车的速度信息;所述车载传感器包括转向角传感器,所述转向角传感器与电子控制单元连接,转向角传感器用于获取单车方向盘的转动信息;所述车载传感器包括横摆角角速度传感器,所述横摆角角速度传感器与电子控制单元连接,横摆角角速度传感用于获取单车的横摆信息;所述车载传感器包括纵向加速度传感器,所述纵向加速度传感器与电子控制单元连接,纵向加速度传感器用于获取单车的纵向加速度信息;所述车载传感器包括横向加速度传感器,所述横向加速度传感器与电子控制单元连接,横向加速度传感器用于获取单车的横向加速度信息;
所述数据融合分析单元对按时序获得的单车数据信息通过数据融合算法进行分析、综合获取驾驶行为信息,数据融合算法采用贝叶斯推理算法、决策树算法或D-S证据推理算法;
所述驾驶行为信息应用于无人驾驶或交通事故处理;
利用车载传感器采集车辆行驶和环境感知的单车数据信息;
车载处理器对车载传感器获取的单车数据信息进行处理,并上传到云端服务器;
通过对采集的单车数据信息进行融合处理分析,获取驾驶行为数据信息;
将获取的驾驶行为数据信息进行分析判断,获取多维度交通数据信息。
2.根据权利要求1所述的基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,其特征在于:所述车载传感器还包括油门踏板位置传感器,所述油门踏板位置传感器与电子控制单元连接,油门踏板位置传感器用于获取单车油门的踩踏幅度与速度信息。
3.根据权利要求1所述的基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,其特征在于:所述车载传感器还包括雷达传感器,所述雷达传感器与电子控制单元连接,雷达传感器用于获取单车的周围的环境感知信息。
4.根据权利要求1所述的基于环境感知的驾驶行为数据采集分析系统,其特征在于:所述无线通讯模块采用3G模块、4G模块。
5.基于环境感知的驾驶行为数据采集分析方法,所述分析方法采用权利要求1至4任意一项所述的分析系统,其特征在于:所述分析方法包括:
利用车载传感器采集车辆行驶和环境感知的单车数据信息;
车载处理器对车载传感器获取的单车数据信息进行处理,并上传到云端服务器;
通过对采集的单车数据信息进行融合处理分析,获取驾驶行为数据信息;
对获取的驾驶行为数据信息进行分析判断,获取多维度交通数据信息。
6.根据权利要求5所述的基于环境感知的驾驶行为数据采集分析方法,其特征在于:所述多维度是指选择不同的分析角度对驾驶行为数据信息进行分析处理,不同的分析角度包括交通事故处理角度或无人驾驶角度。
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