CN109168141A - 一种车辆姿态检测设备及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆姿态检测技术领域，公开了一种车辆姿态检测设备及系统，包括车辆姿态检测设备、终端应用程序和服务器后台软件，车辆姿态检测设备分别与终端应用程序和服务器后台软件连接，终端应用程序和服务器后台软件相连接，所述车辆姿态检测设备由处理器、传感器、位置信息获取模块、通信模块、供电模块和接口电路组成。本发明的车辆姿态检测设备的传感器检测到数据，通过车辆姿态检测设备上的通信模块将相关信息通过终端应用程序将信息转发上报给服务器后台软件，服务器后台软件收到消息后，第一时间主动联系使用者，使用者在给定的时间内没有应答后再主动联系其他相关联系人，从而给当事人诸如救治等方面带来极大的方便。

Description

一种车辆姿态检测设备及系统
技术领域
本发明涉及车辆姿态检测技术领域，特别涉及一种车辆姿态检测设备及系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们购买车辆已经变得越来越普及。同时随着信息技术的快速发展，给人们生活也带来更大的快捷和方便。能随时监测车辆的状态是车辆拥有者的真实迫切需求。目前的车辆在出现意外后，不能够将信息及时反馈给当事人或相关联系人，联系起来有诸多麻烦，给当事人诸如救治等方面带来极大的困难。
发明内容
发明的目的在于提供一种车辆姿态检测设备及系统，本发明能够在第一时间联系当事人相关联系人，从而给当事人诸如救治等方面带来极大的方便，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种车辆姿态检测设备及系统，包括车辆姿态检测设备、终端应用程序和服务器后台软件，车辆姿态检测设备分别与终端应用程序和服务器后台软件连接，终端应用程序和服务器后台软件相连接；
终端应用程序为安装在客户手持终端上的应用软件，可以为一个专门的应用软件，也可以为微信小程序，可实时展现客户车辆的地理位置信息、车辆姿态、回播车辆运行轨迹；
服务器后台软件为软件平台，用于对设备维护管理、鉴权管理、信息保存和备份、呼叫中心处理；
所述车辆姿态检测设备由处理器、传感器、位置信息获取模块、通信模块、供电模块和接口电路组成，其中，
处理器用于进行设备信号控制；
传感器检测车辆数据，用于相关原始信息采集；
位置信息获取模块用于获取设备当时的地理位置信息；
通信模块用于同网络之间的信息交流；
供电模块用于给设备进行供电以及电平转换，可以采用电池供电，也可以采用外接电源供电；
接口电路用于各电路之间信号匹配。
进一步地，所述车辆姿态检测设备通过运营商基站2G/3G/4G/5G/IOT通信接口、WIFI/WiMax接口或蓝牙与终端应用程序建立连接并通过网络上报给服务器后台软件，服务器后台软件收到消息后，第一时间主动联系使用者，使用者在给定的时间内没有应答后再主动联系其他相关联系人。
进一步地，所述处理器可以为单片机、多功能微处理芯片、SoC系统级芯片、CPU或具有CPU功能的芯片中的一种。
进一步地，所述传感器可以为加速度传感器、陀螺仪传感器、角度传感器、速度检测器或霍尔运动检测传感器中的一种。
进一步地，所述位置信息获取模块可以为GPS芯片、北斗导航定位系统芯片、格洛纳斯卫星导航系统芯片中的一种。
进一步地，与使用者或相关联系人的联系方式不限于电话、短信、彩信。
进一步地，车辆姿态检测设备安装在车辆上，车辆不限于两轮车、三轮车，同时也可应用于四轮车，也不限于自行车和摩托车，也可应用于汽车。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的车辆姿态检测设备及系统，当车辆出现事故时(比如翻车)，本发明的车辆姿态检测设备的传感器检测到数据，消除相关诸如背景噪音等干扰因素，根据一定的算法计算车辆姿态，当车辆姿态发生变化达到一定阈值后，通过车辆姿态检测设备上的通信模块将相关信息通过运营商基站2G/3G/4G/5G/IOT通信接口、WIFI/WiMax接口或蓝牙与终端应用程序建立连接，终端应用程序将信息转发，通过网络上报给服务器后台软件，服务器后台软件收到消息后，第一时间主动联系使用者，使用者在给定的时间内没有应答后再主动联系其他相关联系人，从而给当事人诸如救治等方面带来极大的方便。
附图说明
图1为本发明的系统网络连接图；
图2为本发明的系统功能模块图；
图3为本发明的车辆姿态检测设备模块图；
图4为本发明的车辆姿态获取图；
图5为本发明的卡尔曼滤波原理图；
图6为本发明的计算静止状态下姿态角示意图；
图7为本发明的低通滤波和卡尔曼融合滤波图；
图8为本发明的车辆姿态检测流程一示意图；
图9为本发明的车辆姿态检测流程二示意图。
图中：1、车辆姿态检测设备；11、处理器；12、传感器；13、位置信息获取模块；14、通信模块；15、供电模块；16、接口电路；2、终端应用程序；3、服务器后台软件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种车辆姿态检测设备及系统，包括车辆姿态检测设备1、终端应用程序2和服务器后台软件3，车辆姿态检测设备1分别与终端应用程序2和服务器后台软件3连接，车辆姿态检测设备1安装在车辆上，车辆不仅仅限于两轮车、三轮车，同时也可应用于四轮车，不仅仅限于自行车(电动自行车、人力自行车等)和摩托车(两轮摩托车、三轮摩托车以及其它种类摩托车)，也可应用于汽车等，以两轮车辆为例，车辆姿态检测设备1的传感器12检测到数据，消除相关诸如背景噪音等干扰因素，根据一定的算法计算车辆姿态，当车辆姿态发生变化达到一定阈值后，通过车辆姿态检测设备1上的通信模块14将相关信息(姿态信息，位置信息等)通过运营商基站2G/3G/4G/5G/IOT通信接口、WIFI/WiMax接口或蓝牙与终端应用程序2建立连接，消息接口不仅仅限于上述列举方式，还包括其他未列出的接口方式，终端应用程序2和服务器后台软件3相连接，终端应用程序2将信息转发，通过网络上报给服务器后台软件3，服务器后台软件3收到消息后，第一时间主动联系使用者，使用者在给定的时间内没有应答后再主动联系其他相关联系人，联系方式包括不限于电话，短信，彩信等联系方式，也可以采用邮件、QQ、微信及其他联系方式。本发明中车辆状态姿势，主要是正常状态姿势和异常状态姿势。正常状态姿势指人们公认的正常姿势，比如车辆立式姿势。异常姿势指非正常姿势，比如车辆翻到、横卧等姿势，本发明可以用作车辆的撞车倒地报警，也可用作车辆存放时被外力异常作用倒地报警。
请参阅图3，车辆姿态检测设备1为一个硬件设备，车辆姿态检测设备1由处理器11、传感器12、位置信息获取模块13、通信模块14、供电模块15和接口电路16组成，其中，处理器11可以为单片机(MCU，Microcontroller Unit)、多功能微处理芯片(MPU，MicroProcessor Unit)、SoC(System On Chip)系统级芯片、CPU(Central Processing Unit，中央处理器单元)或具有CPU功能的芯片(例如FPGA：Field Prograrmmable Gate Array现场可编程逻辑门阵列、CPLD：Complex Programmable Logic Device复杂可编程逻辑器件等)中的一种，用于进行设备信号控制；传感器12可以为加速度传感器、陀螺仪传感器、角度传感器、速度检测器或霍尔运动检测传感器中的一种，检测车辆数据，用于相关原始信息采集；位置信息获取模块13可以为GPS(Global Positioning System全球定位系统)芯片、北斗导航定位系统芯片、格洛纳斯卫星导航系统芯片中的一种，用于获取设备当时的地理位置信息；通信模块14用于同网络之间的信息交流；供电模块15用于给设备进行供电以及电平转换，可以采用电池供电，也可以采用外接电源供电；接口电路16用于各电路之间信号匹配。
终端应用程序2为安装在客户手持终端上的应用软件，可以为一个专门的应用软件，也可以为微信小程序，可实时展现客户车辆的地理位置信息、车辆姿态、回播车辆运行轨迹等等；
服务器后台软件3为软件平台，用于对设备维护管理、鉴权管理、信息保存和备份、呼叫中心处理等等。
本发明的车辆姿势状态获取及滤波算法
对于车辆姿势状态，有两种情况下进行获取。一种是初始静止状态下姿势获取，用于参数调整和对比参照。另外一种是实时状态下姿势获取，用于与识别车辆的实时状态。
从图4可知，左侧为初始状态姿势获取，右侧为实时状态姿势获取图。两图的差别在于时机不一样。初始状态可以设备安装或上电，也可以是使用者在服务器后台发送指令。实时状态获取在于设备上电后随时都获取。两种获取方法具体流程如下：
从传感器12获取原始数据，比如三轴加速度计三轴的加速度采样值、陀螺仪获取的角速度值等等，由于这些原始数据存在环境噪声、随机噪声等的干扰，需要对这些原始数据进行滤波加工处理。比较常见的滤波方法有：移动平均滤波，五点三次平滑滤波，卡尔曼滤波等以及各种滤波算法的融合。
移动平均滤波：其中Xi为原始数据，Yi为经过滤波处理后的数据。
五点三次平滑滤波：其中Xi为原始数据，Hi为对应权重，Yi为经过滤波处理后的数据。
卡尔曼滤波：主要分为两个步骤，预测过程和更新过程。其大致原理如图5所示，经过滤波后的数据，进一步处理算出车辆的姿态。一般车辆的姿态，常常以空间中姿态角度作为指标来进行描述。
以三轴加速计三轴X/Y/Z值为例，计算静止状态下姿态角如图6所示，
其中(X，Y，Z)为三轴加速度计在三轴方向的加速度值，角度如图6所示，为了获得更加准确的数据，尽可能的消除外接的干扰，常常融合多种滤波算法。比如先进行移动平均滤波，然后进行卡尔曼滤波等等。
移动平均滤波和五点三次平滑滤波都属于低通滤波，融合卡尔曼滤波后其原理如图7所示，其中(ax，ay，az)为X/Y/Z轴的加速度原始数值，(ωx，(ωy，ωz)为陀螺仪对应的角速度原始数值，(Ax，Ay，Az)和(Wx，Wy，Wz)为上述两类经过低通滤波器处理后的值，(θx，θy，θz)为X/Y/Z轴与重力方向轴的夹角。
实时车辆姿势状态检测包括两个流程
实时车辆姿势状态检测流程一：
如图8所示，通过上述方法进行车辆状态姿势获取，设备上电后，实时获取的姿势数据与前一段时间内的姿势数据进行比较，判断是否超出了设定的阈值1。这个阈值1可以是根据经验或实际情况算出的固定数据，也可以是根据车辆实际情况动态调整的数据。当此刻获取的数据没有超出预定阈值1后，返回重新进行实时姿势数据获取；当获取数据超出预定阈值1后，进行下一步的与初始静态时状态姿势比较操作。同时，将此被比较的数据进行保留备份作为下次的初步比较判断数据基础(即图中的定期保存流程)。另外，也可根据实际需要选择是否向服务器后台发送车辆状态姿势信息。当超出了预定阈值1后，进行与初始状态姿势进行比较，再一次与预设阈值2进行比较。同理，这个预设阈值2与阈值1可以是一样的，也可以不一样；可以是固定的也可以是动态调整的。当没有超过阈值2后，返回到实时获取姿势状态，进行下一轮的操作；当超过阈值2后，可以触发后续相应的操作，这些操作不限于向服务器触发报警、告知车辆位置信息以及服务器后台主动联系相关联系人等操作。
实时车辆姿势状态检测流程二：
如图9所示，该流程分左右两部分，左图用于产生触发姿势检测流程，右图用于与预设阈值进行比较从而得出姿势是否产生异常变化。
首先，进行周期性的车辆运动状态检测，判断是否处于运动状态还是静止状态。当车辆处于运动状态时，此时车辆的姿态处于正常姿态，将车辆连续静止时间清零。若车辆处于静止状态，累计车辆处于静止状态时间。其中判断车辆是否处于静止状态手段较多，比如判断车辆是否有速度、判断车辆的轮子是否在转动等。当车辆处于静止状态超出一定时间T1后，获取车辆T1时间前的姿势并保存，同时启动后续姿态检测定时器，用于后续检测；若没有达到预设时间T1值，重新进行检测。当姿态检测定时器启动后，计算从触发定时器启动到现阶段的姿势，与原先触发启动定时器前计算的姿势进行比较。若比较后的差异超出了预定阈值1，则进行后续的与初始状态姿势比较流程；若差异没有超出阈值1，则结束本轮检测。当与初始状态姿势进行比较的差异没有超出预定阈值2，则结束本轮检测；若差异超出了预定阈值2后，进行后续的触发响应操作，这些操作不限于向服务器触发报警、告知车辆位置信息以及服务器后台主动联系相关联系人等操作。其中获取预定的阈值1和阈值2与流程一中相似，故在此不做赘述。
综上所述，本发明提出的车辆姿态检测设备及系统，当车辆出现事故时(比如翻车)，本发明的车辆姿态检测设备1的传感器12检测到数据，消除相关诸如背景噪音等干扰因素，根据一定的算法计算车辆姿态，当车辆姿态发生变化达到一定阈值后，通过车辆姿态检测设备1上的通信模块14将相关信息通过运营商基站2G/3G/4G/5G/IOT通信接口、WIFI/WiMax接口或蓝牙与终端应用程序2建立连接，终端应用程序2将信息转发，通过网络上报给服务器后台软件3，服务器后台软件3收到消息后，第一时间主动联系使用者，使用者在给定的时间内没有应答后再主动联系其他相关联系人，从而给当事人诸如救治等方面带来极大的方便。
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 (7)

1.一种车辆姿态检测设备及系统，其特征在于，包括车辆姿态检测设备(1)、终端应用程序(2)和服务器后台软件(3)，车辆姿态检测设备(1)分别与终端应用程序(2)和服务器后台软件(3)连接，终端应用程序(2)和服务器后台软件(3)相连接；
终端应用程序(2)为安装在客户手持终端上的应用软件，可以为一个专门的应用软件，也可以为微信小程序，可实时展现客户车辆的地理位置信息、车辆姿态、回播车辆运行轨迹；
服务器后台软件(3)为软件平台，用于对设备维护管理、鉴权管理、信息保存和备份、呼叫中心处理；
所述车辆姿态检测设备(1)由处理器(11)、传感器(12)、位置信息获取模块(13)、通信模块(14)、供电模块(15)和接口电路(16)组成，其中，
处理器(11)用于进行设备信号控制；
传感器(12)检测车辆数据，用于相关原始信息采集；
位置信息获取模块(13)用于获取设备当时的地理位置信息；
通信模块(14)用于同网络之间的信息交流；
供电模块(15)用于给设备进行供电以及电平转换，可以采用电池供电，也可以采用外接电源供电；
接口电路(16)用于各电路之间信号匹配。
2.根据权利要求1所述的一种车辆姿态检测设备及系统，其特征在于，所述车辆姿态检测设备(1)通过运营商基站2G/3G/4G/5G/IOT通信接口、WIFI/WiMax接口或蓝牙与终端应用程序(2)建立连接并通过网络上报给服务器后台软件(3)，服务器后台软件(3)收到消息后，第一时间主动联系使用者，使用者在给定的时间内没有应答后再主动联系其他相关联系人。
3.根据权利要求1所述的一种车辆姿态检测设备及系统，其特征在于，所述处理器(11)可以为单片机、多功能微处理芯片、SoC系统级芯片、CPU或具有CPU功能的芯片中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种车辆姿态检测设备及系统，其特征在于，所述传感器(12)可以为加速度传感器、陀螺仪传感器、角度传感器、速度检测器或霍尔运动检测传感器中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种车辆姿态检测设备及系统，其特征在于，所述位置信息获取模块(13)可以为GPS芯片、北斗导航定位系统芯片、格洛纳斯卫星导航系统芯片中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种车辆姿态检测设备及系统，其特征在于，使用者或相关联系人的联系方式不限于电话、短信、彩信。
7.根据权利要求1所述的一种车辆姿态检测设备及系统，其特征在于，车辆姿态检测设备(1)安装在车辆上，车辆不限于两轮车、三轮车，同时也可应用于四轮车，也不限于自行车和摩托车，也可应用于汽车。
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