CN111310125A - 一种车辆急加速急减速和急转弯的判断装置及其判断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车辆急加速急减速和急转弯的判断装置及其判断方法，本发明集处理器、加速度传感器为一体，且处理器设有传感器车速输入接口和车辆是否处于急加速、急减速和急转弯的状态输出接口，通过将加速度传感器、车速输入的数据进行融合判断，得到车辆加速、减速和转弯等信息，判断并输出车辆是否处于急加速、急减速和急转弯的状态。本发明可用于规范驾驶人员驾驶行为，从而使车辆安全行驶、降低磨损、降低油耗，也可用于无人驾驶车辆的车辆行为纠错处理和事故预防。

Description

一种车辆急加速急减速和急转弯的判断装置及其判断方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体地说，是一种车辆急加速急减速和急转弯的判断装置及 其判断方法。
背景技术
随着科学技术的发展，车辆作为代步工具，也越来越受到人们关注。车辆的急加速、急 减速以及急转弯不仅影响车辆寿命，而且容易引发交通事故，造成人民生命和财产的重大损 失。
发明内容
本发明的目的就是根据汽车技术原理，提出一种车辆急加速急减速和急转弯的判断装置 及其判断方法，可以提供车辆急加速急减速和急转弯的状态信息。本发明可用于规范驾驶人 员驾驶行为，从而使车辆安全行驶、降低磨损、降低油耗，也可用于无人驾驶车辆的车辆行 为纠错处理和事故预防。
为实现上述目的，本发明可通过以下技术方案予以实现:
本发明的一种车辆急加速急减速和急转弯的判断装置，包括处理器，和所述处理器连接 的加速度传感器，且所述处理器设有传感器车速输入接口和车辆是否处于急加速、急减速和 急转弯的状态输出接口。
本发明还提出一种通过以上所述的判断装置实现的判断方法，包括以下步骤：
1)设备开机时默认加速度数据为<X0，Y0，Z0>＝<0，0，G>，其中G为重力加速度，则此时 的<X0，Y0，Z0>的矢量和为G，矢量方向垂直向下；设备开机时默认速度数据为<S0>＝<0>，速度和加速度数据合并为<S0，X0，Y0，Z0>＝<0，0，0，G>；
2)处理器同时从车速输入接口获取速度数据和从加速度传感器获取加速度数据，每A毫 秒获取一组，共获取N组，其中A为获取每组速度和加速度数据的间隔，N为获取速 度和加速度数据的组数，即共A×N毫秒，每组数据标号为<S1，X1，Y1，Z1>，<S2，X2， Y2，Z2>，……<SN-1，XN-1，YN-1，ZN-1>，<SN，XN，YN，ZN>，当前速度和加速度数据组<S， X，Y，Z>，其中S为S1，S2，……SN-1，SN的算术平均值，X为X1，X2，……XN-1，XN的算 术平均值，Y为Y1，Y2，……YN-1，YN的算术平均值，Z为Z1，Z2，……ZN-1，ZN的算术平 均值，表述公式如下
Figure BDA0002384195960000021
3)对于2)获得的数据，由设备开机时默认参数<S0，X0，Y0，Z0>作为原点，对当前速度 和加速度参数组<S，X，Y，Z>进行坐标轴平移转换得到<S’，X’，Y’，Z’>，其中 S’＝S+S0，X’＝X+X0，Y’＝Y+Y0，Z’＝Z+Z0，这样就能在A×N毫秒计 算出一组数据<S’，X’，Y’，Z’>，表述公式如下
Figure BDA0002384195960000022
4)对于3)获得的数据，再通过A×N毫秒又可以计算出另外一组<S’，X’，Y’，Z’>，将第一组<S’，X’，Y’，Z’>记为<SL’，XL’，YL’，ZL’>，第二组<S’，X’，Y’， Z’>记为<SC’，XC’，YC’，ZC’>，根据两组数据，可以得到速度差△S’为第二组数 据中速度SC’与第一组数据中速度SL’的速度差，加速度矢量和L’记为<XC’，YC’， ZC’>的矢量和，表述公式如下
ΔS’＝Sc’-SL’
Figure BDA0002384195960000031
5)因为在车速越高的时候，车辆急加速、急减速和急转弯带来的危险越大，所以对于不 同的车速范围，车辆急加速、急减速和急转弯阈值各不相同，那么将阈值划分为M组 <V1，A1，D1，R1>，<V2，A2，D2，R2>，……<VM-1，AM-1，DM-1，RM-1>，<VM，AM，DM，RM>，其 中V1，V2，……VM-1，VM，为各个速度范围阈值，设置0KM/H＝V1<V2<……<VM-1<VM＝该 车辆最大速度；A1，A2，……AM-1，AM，为各个速度范围内的急加速阈值；D1，D2，……DM-1， DM，为各个速度范围内的急减速阈值；R1，R2，……RM-1，RM，为各个速度范围内的急转 弯阈值；
6)根据4)获得的数据和5)阈值划分情况，当
VM1≤Sc’<VM2(VM1，VM2∈{V1，V2，……VM-1，VM})
时，对应的急加速、急减速和急转弯阈值组为<VM1，AM1，DM1，RM1>，
那么当
|ΔS’|<|L’|并且|L’|-|ΔS’|>RM1
时，判断为车辆急转弯；否则当
ΔS’>0并且|L’|>AM1
时，判断为车辆急加速；否则当
ΔS’<0并且|L’|>DM1
时，判断为车辆急减速。
进一步地，将所述车辆是否处于急加速、急减速和急转弯的状态通过所述车辆是否处于 急加速、急减速和急转弯的状态输出接口输出。
本发明的有益效果
1.本发明集处理器、加速度传感器为一体，且处理器设有传感器车速输入接口和车辆是否处 于急加速、急减速和急转弯的状态输出接口，通过将加速度传感器、车速输入的数据进行 融合判断，得到车辆加速、减速和转弯等信息，判断并输出车辆是否处于急加速、急减速 和急转弯的状态；
2.可以通过本发明的结果产生声光报警，提醒驾驶人员，约束和规范驾驶人员驾驶行为，从 而使车辆安全行驶、降低磨损、降低油耗；
3.可以通过本发明的结果通过协议传输给无人驾驶车辆的车辆管理器，可以对无人驾驶车辆 的行为进行纠错处理和事故预防处理。
附图说明
图1为本发明的系统结构图
图2为本发明的总体流程图
图3为本发明总体流程图中提到的获取车速和加速度数据过程流程图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1，本发明的一种车辆急加速急减速和急转弯的判断装置，包括处理器、加速度传 感器，且处理器一端设有传感器车速输入接口，处理器另一端设有车辆是否处于急加速、急 减速和急转弯的状态输出接口。
参见图2，本发明的一种车辆急加速急减速和急转弯的判断方法，
1)设备开机时默认加速度数据为<X0，Y0，Z0>＝<0，0，G>，其中G为重力加速度，则此时 的<X0，Y0，Z0>的矢量和为G，矢量方向垂直向下。设备开机时默认速度数据为<S0>＝<0>。速度和加速度数据合并为<S0，X0，Y0，Z0>＝<0，0，0，G>；
2)处理器获取车速和加速度数据<S’，X’，Y’，Z’>，其具体流程参见图3，对于处 理器获取车速和加速度数据，再通过处理器获取另外一组车速和加速度数据<S’，X’， Y’，Z’>。将第一组<S’，X’，Y’，Z’>记为<SL’，XL’，YL’，ZL’>，第二组<S’， X’，Y’，Z’>记为<SC’，XC’，YC’，ZC’>。根据两组数据，可以得到速度差△S’ 为第二组数据中速度SC’与第一组数据中速度SL’的速度差，加速度矢量和L’记为 <XC’，YC’，ZC’>的矢量和。表述公式如下
ΔS’＝Sc’-SL’
Figure BDA0002384195960000051
3)车速所对应的急加速阈值、急减速阈值和急转弯阈值，其具体经验数据参见文末表格。
根据2)获得的数据和车速所对应的急加速阈值、急减速阈值和急转弯阈值划分情况，当
VM1≤Sc’<VM2(VM1，VM2∈{V1，V2，……V8，V9})
时，对应的急加速、急减速和急转弯阈值组为<VM1，AM1，DM1，RM1>，
那么当
|ΔS’|<|L’|并且|L’|-|ΔS’|>RM1
时，判断为车辆急转弯；否则当
ΔS’>0并且|L’|>AM1
时，判断为车辆急加速；否则当
ΔS’<0并且|L’|>DM1
时，判断为车辆急减速。
4)将车辆是否处于急加速、急减速和急转弯的状态通过所述车辆是否处于急加速、急减 速和急转弯的状态输出接口输出。
参见图3，
1)处理器同时从车速输入接口获取速度数据和从加速度传感器获取加速度数据，每10 毫秒获取一组，共获取20组，其中10毫秒为获取每组速度和加速度数据的间隔，20 组为获取速度和加速度数据的组数，即共200毫秒，每组数据标号为<S1，X1，Y1，Z1>， <S2，X2，Y2，Z2>，……<S19，X19，Y19，Z19>，<S20，X20，Y20，Z20>，当前速度和加速度数 据组<S，X，Y，Z>，其中S为S1，S2，……S19，S20的算术平均值，X为X1，X2，……X19， X20的算术平均值，Y为Y1，Y2，……Y19，Y20的算术平均值，Z为Z1，Z2，……Z19，Z20的算术平均值，表述公式如下
Figure BDA0002384195960000061
2)对于1)获得的数据，由设备开机时默认参数<S0，X0，Y0，Z0>作为原点，对当前速度 和加速度参数组<S，X，Y，Z>进行坐标轴平移转换得到<S’，X’，Y’，Z’>，其中 S’＝S+S0，X’＝X+X0，Y’＝Y+Y0，Z’＝Z+Z0。这样就能在A×N毫秒计 算出一组数据<S’，X’，Y’，Z’>。表述公式如下
Figure BDA0002384195960000062
3)输出结果<S’，X’，Y’，Z’>。
因为在车速越高的时候，车辆急加速、急减速和急转弯带来的危险越大，所以对于不同 的车速范围，车辆急加速、急减速和急转弯阈值各不相同，一般认为车速最高值为240KM/H， 那么将阈值划分为9组<V1，A1，D1，R1>，<V2，A2，D2，R2>，……<V8，A8，D8，R8>， <V9，A9，D9，R9>，其中V1，V2，……V8，V9，为各个速度范围阈值，设置0KM/H＝ V1<V2<……<V8<V9＝240KM/H；A1，A2，……A8，A9，为各个速度范围内的急加速阈值；D1，D2，……D8，D9，为各个速度范围内的急减速阈值；R1，R2，……R8，R9，为各个速度 范围内的急转弯阈值。
车速所对应的急加速阈值、急减速阈值和急转弯阈值，其具体经验数据如下：
<V1，A1，D1，R1>＝<0KM/H，3.15M/S2，5.56M/S2，5.21M/S2>
<V2，A2，D2，R2>＝<30KM/H，3.15M/S2，2.78M/S2，2.94M/S2>
<V3，A3，D3，R3>＝<60KM/H，2.17M/S2，1.80M/S2，1.16M/S2>
<V4，A4，D4，R4>＝<90KM/H，2.17M/S2，1.58M/S2，0.48M/S2>
<V5，A5，D5，R5>＝<120KM/H，1.22M/S2，1.00M/S2，0.32M/S2>
<V6，A6，D6，R6>＝<150KM/H，1.22M/S2，0.83M/S2，0.17M/S2>
<V7，A7，D7，R7>＝<180KM/H，0.58M/S2，0.75M/S2，0.03M/S2>
<V8，A8，D8，R8>＝<210KM/H，0.58M/S2，0.75M/S2，0.03M/S2>
<V9，A9，D9，R9>＝<240KM/H，0.58M/S2，0.75M/S2，0.03M/S2>
下表所示，为本发明总体流程图中提到的车速所对应的急加速阈值、急减速阈值和急转 弯阈值经验数据表：
车速VKM/H 急加速阈值AM/S<sup>2</sup> 急减速阈值DM/S<sup>2</sup> 急转弯阈值RM/S<sup>2</sup>
0 3.15 5.56 5.21
30 3.15 2.78 2.94
60 2.17 1.80 1.16
90 2.17 1.58 0.48
120 1.22 1.00 0.32
150 1.22 0.83 0.17
180 0.58 0.75 0.03
210 0.58 0.75 0.03
240 0.58 0.75 0.03
但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本 专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何 等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (3)

1.一种车辆急加速急减速和急转弯的判断装置，其特征在于，包括处理器、加速度传感器，且所述处理器一端设有传感器车速输入接口，所述处理器另一端设有车辆是否处于急加速、急减速和急转弯的状态输出接口。
2.根据权利要求1所述的车辆急加速急减速和急转弯的判断装置实现的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)设备开机时默认加速度数据为<X0，Y0，Z0>＝<0，0，G>，其中G为重力加速度，则此时的<X0，Y0，Z0>的矢量和为G，矢量方向垂直向下；设备开机时默认速度数据为<S0>＝<0>，速度和加速度数据合并为<S0，X0，Y0，Z0>＝<0，0，0，G>；
2)处理器同时从车速输入接口获取速度数据和从加速度传感器获取加速度数据，每A毫秒获取一组，共获取N组，其中A为获取每组速度和加速度数据的间隔，N为获取速度和加速度数据的组数，即共A×N毫秒，每组数据标号为<S1，X1，Y1，Z1>，<S2，X2，Y2，Z2>，……<SN-1，XN-1，YN-1，ZN-1>，<SN，XN，YN，ZN>，当前速度和加速度数据组<S，X，Y，Z>，其中S为S1，S2，……SN-1，SN的算术平均值，X为X1，X2，……XN-1，XN的算术平均值，Y为Y1，Y2，……YN-1，YN的算术平均值，Z为Z1，Z2，……ZN-1，ZN的算术平均值，表述公式如下
Figure FDA0002384195950000011
3)对于2)获得的数据，由设备开机时默认参数<S0，X0，Y0，Z0>作为原点，对当前速度和加速度参数组<S，X，Y，Z>进行坐标轴平移转换得到<S’，X’，Y’，Z’>，其中S’＝S+S0，X’＝X+X0，Y’＝Y+Y0，Z’＝Z+Z0，这样就能在A×N毫秒计算出一组数据<S’，X’，Y’，Z’>，表述公式如下
Figure FDA0002384195950000021
4)对于3)获得的数据，再通过A×N毫秒又可以计算出另外一组<S’，X’，Y’，Z’>，将第一组<S’，X’，Y’，Z’>记为<SL’，XL’，YL’，ZL’>，第二组<S’，X’，Y’，Z’>记为<SC’，XC’，YC’，ZC’>，根据两组数据，可以得到速度差△S’为第二组数据中速度SC’与第一组数据中速度SL’的速度差，加速度矢量和L’记为<XC’，YC’，ZC’>的矢量和，表述公式如下
ΔS’＝Sc’-SL’
Figure FDA0002384195950000022
5)因为在车速越高的时候，车辆急加速、急减速和急转弯带来的危险越大，所以对于不同的车速范围，车辆急加速、急减速和急转弯阈值各不相同，那么将阈值划分为M组<V1，A1，D1，R1>，<V2，A2，D2，R2>，……<VM-1，AM-1，DM-1，RM-1>，<VM，AM，DM，RM>，其中V1，V2，……VM-1，VM，为各个速度范围阈值，设置0KM/H＝V1<V2<……<VM-1<V M＝该车辆最大速度；A1，A2，……AM-1，AM，为各个速度范围内的急加速阈值；D1，D2，……DM-1，DM，为各个速度范围内的急减速阈值；R1，R2，……RM-1，RM，为各个速度范围内的急转弯阈值；
6)根据4)获得的数据和5)阈值划分情况，当
VM1≤Sc’<VM2(VM1，VM2∈{V1，V2，……VM-1，VM})
时，对应的急加速、急减速和急转弯阈值组为<VM1，AM1，DM1，RM1>，
那么当
|ΔS’|<|L’|并且|L’|-|ΔS’|＞RM1时，判断为车辆急转弯；否则当
ΔS’>0并且|L’|>AM1时，判断为车辆急加速；否则当
ΔS’<0并且|L’|>DM1时，判断为车辆急减速。
3.根据权利要求2所述的判断方法，其特征在于，将所述车辆是否处于急加速、急减速和急转弯的状态通过所述车辆是否处于急加速、急减速和急转弯的状态输出接口输出。
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