CN112829703B - 一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，包括以下步骤：S1、设备校准；S2、根据三轴的权重计算合加速度的变化值；S3、计算碰撞特征量；S4、碰撞判断。本发明还提供了一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测系统。本发明的有益效果是：降低了误报及漏报的概率，既可以检测正常路况行驶的碰撞情况，也能检测停车静止时碰撞的情况。

Description

一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法与系统
技术领域
本发明涉及汽车碰撞检测方法，尤其涉及一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法与系统。
背景技术
传统的车辆碰撞检测技术主要是通过车辆行驶速度、三轴加速度等车辆行驶信息来判断车辆是否发生碰撞，容易产生误报或者漏报，准确度不高；并且，需要结合速度信息判断，只能检测行驶中的车辆，而不能检测处于静止时的车辆，例如停车时被撞事件。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法与系统。
本发明提供了一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，包括以下步骤：
S1、设备校准，通过三轴加速度传感器连续采集多组加速度值，计算出三轴平均值，根据三轴平均值计算出三轴的权重；
S2、根据三轴的权重计算合加速度的变化值；
S3、计算碰撞特征量，用滑动窗口维护连续(2N-1)个合加速度的变化值，并将第一个至第N个合加速度的变化值采用最小二乘法拟合为左边直线，获得左边的直线斜率kl，将第N个至第(2N-1)个合加速度的变化值采用最小二乘法拟合为右边直线，获得右边的直线斜率kr，其中N为特征量个数；
S4、碰撞判断，用直线斜率判断是否满足碰撞特征峰的条件，假设设置的斜率阈值为K，则满足以下条件
Figure BDA0002903548840000021
为检测到一个碰撞事件。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，在车辆静止时，连续采集多组加速度值，计算出三轴平均值(x0,y0,z0)；
根据三轴平均值计算三轴的权重(px,py,pz)，计算公式如下：
Figure BDA0002903548840000022
Figure BDA0002903548840000023
Figure BDA0002903548840000024
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，完成校准后，后续采集的每组三轴数据(xi,yi,zi),根据权重计算三轴数据变化量(Δx,Δy,Δz),最后变化量的矢量和为合加速度的变化值ΔA，输入到判断模块，合加速度的变化值ΔA采用如下公式计算：
Δx＝px(xi-x0)
Δy＝py(yi-y0)
Δz＝pz(zi-z0)
Figure BDA0002903548840000031
作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，用最小二乘法直接计算n个点的斜率k：
Figure BDA0002903548840000032
作为本发明的进一步改进，N∈[3,9]。
本发明还提供了一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测系统，
用于实现如上述中任一项所述的方法。
本发明的有益效果是：降低了误报及漏报的概率，既可以检测正常路况行驶的碰撞情况，也能检测停车静止时碰撞的情况。
附图说明
图1是本发明一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法的直线拟合示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，包括以下具体过程：
(1)设备安装与参数：
检测设备可以任意角度固定安装；三轴加速度传感器数据的采集频率固定为50Hz。
(2)设备校准：
设备上电开机后，进行安装校准，尽量保证汽车在水平路面上；
在车辆静止时，连续采集50组加速度值，计算出三轴平均值(x0,y0,z0)；
根据平均值计算三个轴的权重(px,py,pz)；
Figure BDA0002903548840000041
Figure BDA0002903548840000042
Figure BDA0002903548840000043
(3)计算合加速度的变化值：
完成校准后，后续采集的每组三轴数据(xi,yi,zi),根据权重计算三轴数据变化量(Δx,Δy,Δz),最后变化量的矢量和为合加速度的变化值ΔA，输入到判断模块；
Δx＝px(xi-x0)
Δy＝py(yi-y0)
Δz＝pz(zi-z0)
Figure BDA0002903548840000044
(4)计算碰撞特征量：
用滑动窗口维护连续(2N-1)个合加速度的变化值ΔA，最小二乘法拟合[1,N]与[N,2N-1]的直线，获得左右两个直线斜率(kl,kr)；其中N为左边或右边的特征量个数，范围N∈[3,9]。
斜率是用直线拟合的方法，可以用最小二乘法直接计算n个点的斜率k：
Figure BDA0002903548840000051
(5)判断结果：
用斜率判断是否满足碰撞特征峰的条件，假设设置的斜率阈值为K，则满足以下条件
Figure BDA0002903548840000052
为检测到一个碰撞事件。
本发明提供的一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法与系统，降低了误报及漏报的概率，既可以检测正常路况行驶的碰撞情况，也能检测停车静止时碰撞的情况。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设备校准，通过三轴加速度传感器连续采集多组加速度值，计算出三轴平均值，根据三轴平均值计算出三轴的权重；
S2、根据三轴的权重计算合加速度的变化值；
S3、计算碰撞特征量，用滑动窗口维护连续2N-1个合加速度的变化值，并将第一个至第N个合加速度的变化值采用最小二乘法拟合为左边直线，获得左边的直线斜率kl，将第N个至第2N-1个合加速度的变化值采用最小二乘法拟合为右边直线，获得右边的直线斜率kr，其中N为特征量个数；
S4、碰撞判断，用直线斜率判断是否满足碰撞特征峰的条件，假设设置的斜率阈值为K，则满足以下条件
Figure FDA0003585824250000011
为检测到一个碰撞事件。
2.根据权利要求1所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于：在步骤S1中，在车辆静止时，连续采集多组加速度值，计算出三轴平均值(x0,y0,z0)；
根据三轴平均值计算三轴的权重(px,py,pz)，计算公式如下：
Figure FDA0003585824250000021
Figure FDA0003585824250000022
Figure FDA0003585824250000023
3.根据权利要求2所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于：在步骤S2中，完成校准后，后续采集的每组三轴数据(xi,yi,zi),根据权重计算三轴数据变化量(Δx,Δy,Δz),最后变化量的矢量和为合加速度的变化值ΔA，输入到判断模块，合加速度的变化值ΔA采用如下公式计算：
Δx＝px(xi-x0)
Δy＝py(yi-y0)
Δz＝pz(zi-z0)
Figure FDA0003585824250000024
4.根据权利要求1所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于：在步骤S4中，用最小二乘法直接计算n个点的斜率k：
Figure FDA0003585824250000025
5.根据权利要求1所述的基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测方法，其特征在于：N∈[3,9]。
6.一种基于三轴加速度传感器的汽车碰撞检测系统，其特征在于：用于实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
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