一种用于共享汽车的磕碰状况自动采集与检测系统及方法

1.本发明涉及共享汽车技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于共享汽车磕碰状况的自动采集与检测系统及方法。


背景技术：

2.随着我国汽车保有量和使用成本的升高，越来越多的人开始选择使用共享汽车作为出行工具。随着电动化、网联化、智能化、共享化的不断推进，汽车共享化在很大程度上为人们的生活提供了便利，但由于共享汽车的公有性，在其使用和管理过程中也存在诸多问题。对于用户而言，为了避免非己责任被错误划归，驾驶员一般谨慎起见需要在每次使用前后记录共享汽车的车辆情况以备将来佐证之需，这大大降低了共享汽车使用的便利性；对于共享汽车运营商而言，也需要经常派专门管理人员到停驶共享车现场检查和确认共享汽车在用户使用或停驶期间受损的情况，以明确是否为用户造成的损失，这大大增加了运营公司因大量人力投入造成的人工成本，以及因非第一现场的定损方式带来的责任划定困难和后续经济损失。因此如何在用户用车前后交接时能够自动采集和检测汽车使用期间和停驶期间磕碰受损车况，大大减少现有共享汽车运营和使用的管理成本和经济纠纷是非常值得研究的问题。
3.共享汽车运营商为了克服需要人工记录所属汽车在用户使用期间的磕碰状况带来的定责不准确、高成本投入问题，目前出现了一些车况自动监测的装置。
4.譬如，实用新型专利“共享汽车车况自动监测及上传系统”(授权公开号：cn209000079u)公开了一种共享汽车车况自动监测及上传系统，该系统通过磁致伸缩位移传感器和摄像头采集车身碰撞信号和汽车车况。上述车况自动监测系统，一方面因为传感器的检测精度低并且摄像头布置存在死角的问题，导致无法完整采集整车车况并且无法识别车体剐蹭情况；另一方面因为需要采用全车车身贴敷的磁致伸缩位移传感器来检测车身表面受损问题，存在传感器数目过多、成本高昂，以及不利于车身维护保养的问题，不具有实际应用意义。
5.另外，发明专利“一种共享无人驾驶汽车租用时车况验证方法”(授权公开号：cn1707813775u)公开了一种共享无人驾驶汽车验车平台，利用多组摄像头对汽车内外车况进行采集，再将无人共享汽车派至用户使用地点，最后由用户拍照再次确认车况。该专利提出的解决方案是一种通过验车平台检验共享汽车车况的方法。由于需要共享汽车到达指定位置才能检验车况，无法达到车况检测要求的实时性和便捷性，无法解决用户用车车损责任的准确划分问题。
6.上述验车平台，一方面因为其无法做到实时的车况检测导致需要用户过多地介入检测过程；另一方面，这些方法只涉及用户租赁前的车况检测，无法涵盖用户租车全流程的责任判断，不具有较高的应用价值。


技术实现要素：

7.本发明目的是提供一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测系统及方法，其利用安装在车体上的摄像头和定向声音传感器自动采集和判断共享汽车车况信息，自动检测与识别车体上存在的包括剐蹭、碰撞及损坏等在内的各种磕碰情况，为驾驶员在使用过程中提供方便并减少运营商和用户间因事故定损和责任划分带来的不必要的经济纠纷问题，同时提高共享汽车公司运营和管理的效率、降低成本。
8.本发明有益效果：
9.1.本发明能最大化地降低共享车运营公司和保险公司的资产损失，减少运营公司和用户因共享车使用受损造成的经济纠纷。本发明采取的技术方案采用车载全方位自检车身磕碰受损系统，能够在用户驾车使用期间以及停泊期间准确地进行车况损失检测，既可以取缔用户自己拍摄图像留以佐证的繁琐用车体验，也可以结合共享车的车载自动检测与上传平台云端进行受损情况的比对，更加准确的进行车损责任划分，避免用户对损伤车况漏报、瞒报以及张冠李戴的错误定责问题的出现。
10.2.本发明自动采集车况信息且采集结果无死角。本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测系统及方法能够通过识别用户租车/还车信号，触发安装在前后保险杠中间位置带有自动伸缩杆装置的摄像头和左右两侧后视镜下方的摄像头工作，在交接过程中实现对汽车磕碰受损状况的自动采集。
11.3.本发明采用的检测车况的技术手段多样。本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法通过图像比对结合定向声音传感器信号，可以在汽车行驶期间有效的识别车体某特定方位的包括剐蹭、碰撞及损坏等在内的各种磕碰情况，并引入相似度方法参数量化汽车交接前后车况图像的相似程度。
12.4.本发明所述检测装置装车成本不高，可靠性较强。本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测系统采用的检测设备为现有车辆上普遍使用的摄像头和定向声音传感器，制造成本低，对原车改装工作量不高，且采用伸缩结构可以在行车时收纳进入车体，不改变汽车外型，提高了安装固定可靠性。
附图说明：
13.图1为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测系统组成框图；
14.图2为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测系统各部件布置位置图；
15.图3为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的总控制流程图；
16.图4为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的租车查验程序流程图；
17.图5为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的定向声音传感器实时监控程序流程图；
18.图6为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的交车复验程序流程图；
19.图7为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的车况照片
相似度比对程序流程图；
20.图8为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的车身定向声音相似度对比程序流程图；
21.图9为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的底盘定向声音相似度对比程序流程图；
22.图10为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测系统的自动伸缩装置启动程序流程图；
23.图11为本发明所述的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测系统的自动伸缩装置工作简图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
25.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
26.如图1所示，本发明所示的一种用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测系统包含六个定向声音传感器、四个车载摄像头、车况信息识别控制器、自动伸缩装置、超声波雷达以及5g运营后台的输入端与接收端。六个定向声音传感器包括前端定向声音传感器、后端定向声音传感器、左侧定向声音传感器、右侧定向声音传感器、底盘前端定向声音传感器、底盘后端定向声音传感器。四个车载摄像头包括前置摄像头、后置摄像头、左侧车载摄像头、右侧车载摄像头。超声波雷达、定向声音传感器和车载摄像头分别与车况信息识别控制器自带的a/d转换器的输入端相连，将采集到的前后端距离信息、声音传感器信号和汽车照片信息以模拟信号的形式传递给车况信息识别控制器自带的a/d转换器，a/d转换器将模拟信号转变为数字信号，以便控制器主芯片进行车况信息比对。车况信息识别控制器主芯片与车况信息识别控制器自带的d/a转换器的输入端相连，在车况信息比对程序运行之前控制器会发出数字控制信号，经由d/a转换器转变为模拟控制信号，进而控制自动伸缩装置执行相应运动并激活摄像头。除此之外，车况信息识别控制器还会通过5g网络与运营后台沟通，从5g运营后台发送端调取初始传感器信号和汽车照片信息，在比对程序完成后，将更新后的传感器信号和汽车照片信息以及比对结果上传至5g运营后台接收端。车况信息识别控制器还可以通过can总线从车身控制器中调取汽车车速、发动机转速、制动踏板开度等反映当前汽车的使用状况的汽车状态信息，用于判断汽车使用状况是否与当前程序运行阶段相符合。
27.如图2布置位置图所示，共享汽车主要布置有自动伸缩装置及前置摄像头1、车况信息识别控制器2、车身控制器3、左侧车载摄像头4、右侧车载摄像头5、自动伸缩装置及后置摄像头6、前端定向声音传感器7、后端定向声音传感器8、左侧定向声音传感器9、右侧定向声音传感器10、底盘前端定向声音传感器11、底盘后端定向声音传感器12。
28.其中：自动伸缩装置设计在汽车前后各设置一套，并分别固定连接前置摄像头和后置摄像头，其中自动伸缩装置及前置摄像头1布置于汽车前保险杠底端中间位置，自动伸缩装置及后置摄像头6布置于汽车后保险杠底端中间位置；自动伸缩装置具体包括：伸缩
杆，伸缩控制电机，旋转控制电机；所述伸缩杆的端部转台固定所述前置摄像头或所述后置摄像头，所述伸缩控制电机可以控制伸缩杆的伸缩以改变所述端部转台与车身的间距，从而确保所述前置摄像头或所述后置摄像头相对车身的距离，以保证在伸出时不与周围障碍物发生磕碰的同时还能有效拍摄前后车身表面受损情况；所述旋转控制电机可以控制所述端部转台回转以确保所述前置摄像头或所述后置摄像头正对车身，便于完整清晰拍摄前后车身表面受损情况。车况信息识别控制器2位于仪表台内；车身控制器3布置在汽车操纵面板内部；左侧车载摄像头4布置于汽车左侧后视镜下端；右侧车载摄像头5布置于汽车右侧后视镜下端；前端定向声音传感器7布置于前保险杠内侧；后端定向声音传感器8布置于后保险杠内侧；左侧定向声音传感器9布置于汽车后排座左侧门板内侧下缘；右侧定向声音传感器10布置于汽车后排座右侧门板内侧下缘；底盘前端定向声音传感器11位于底盘前悬架副车架附近；底盘后端定向声音传感器12位于底盘后悬架副车架附近。
29.本发明所述的车况信息识别控制器内部存储有用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测的方法，如图3所示，本发明所述的用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的总体控制流程具体执行步骤如下：
30.步骤一：车况信息识别控制器持续与云端进行沟通，检测是否传入云端信号；
31.步骤二：若云端传入信号为阶段信号(阶段信号包括停车熄火阶段信号，行车监控阶段信号，租车查验阶段信号，交车复验阶段信号)将该阶段信号暂时存储于车况信息识别控制器中；
32.步骤三：若该阶段信号为停车熄火阶段或者行车监控阶段信号，车况信息识别控制器将调用车身和底盘定向声音相似度对比程序。
33.步骤四：若该阶段信号为租车查验阶段信号，车况信息识别控制器将调用租车查验程序并将结果反馈云端；
34.步骤五：根据租车查验程序的返回值判断当前车况是否为高差异车况。若当前车况为高差异车况，则向云端反馈受损车况信息，再由云端向用户手机app端发送车辆受损信息，并询问用户是否继续租车。若不为高差异车况，则继续执行下一步骤；
35.步骤六：根据程序返回值判断当前车况是否为中差异车况。若当前车况为中差异车况，则执行下一步骤。若当前车况不为中差异车况，则判定当前车辆处于低差异车况，车况良好，符合租赁条件，从而向云端发送允许租赁信号；
36.步骤七：判断定向声音传感器实时监控程序结果是否为高相似度。若为高相似度，则判定车辆存在磕碰和剐蹭状况，并反馈云端，由云端向用户询问是否继续租车。若不为高相似度，则执行下一步骤；
37.步骤八：判断定向声音传感器实时监控程序结果是否为中等相似度。若为中等相似度，则将摄像头在前一次交车复验阶段拍到的图片上传至云端，请求人工判断。若不为中等相似度，则判定为良好车况，符合租赁条件，从而向云端发送允许租赁信号；
38.步骤九：若该阶段信号为交车复验阶段信号，车况信息识别控制器将调用交车复验程序并将结果反馈云端；
39.步骤十：根据程序的返回值判断当前车况是否为高差异车况。若当前车况为高差异车况，则向云端反馈受损车况信息，再由云端向用户手机app发送车辆受损信息，并进行相应追责。若不为高差异车况，则继续执行下一步骤；
40.步骤十一：根据程序返回值判断当前车况是否为中差异车况。若当前车况为中差异车况，则执行下一步骤。若当前车况不为中差异车况，则判定当前车辆处于低差异车况，车况良好，符合还车条件，从而向云端发送允许还车信号；
41.步骤十二：判断所述定向声音传感器实时监控程序返回结果是否为高相似度。若为高相似度，则判定车辆存在磕碰和剐蹭状况，并反馈云端，进行相应追责。若不为高相似度，则执行下一步骤；
42.步骤十三：判断所述定向声音传感器实时监控程序返回结果是否为中等相似度。若为中等相似度，则将摄像头在前一次交车复验阶段拍到的图片上传至云端，请求人工判断。若不为中等相似度，则判定为良好车况，符合租赁条件，从而向云端发送允许还车信号；
43.步骤十四：程序返回步骤一。
44.如图4所示，本发明所述的用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的租车查验程序具体执行步骤如下：
45.步骤一：开始，用户通过手机客户端扫码解锁租车，控制器识别到租车信号；
46.步骤二：判断车身控制器所存储的车辆状态是否与云端反馈的阶段信号状态一致；
47.步骤三：若二者一致，云端平台通过5g网络信号发送前次租赁结束时上传云端的车辆状态信息，即由摄像头采集到的汽车图像；
48.步骤四：车况信息识别控制器读取云端平台发送的车辆状态信息并将其暂时储存在控制器内部。同时，控制器调取自动伸缩装置启动程序；
49.步骤五：自动伸缩装置启动程序结束后，调用车况照片相似度比对程序，对该组图像进行相似度对比，确定用户驾驶过程是否对车辆造成损伤；
50.步骤六：将结果返回给主程序。
51.如图5所示，本发明所述的用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的定向声音传感器实时监控程序具体执行步骤如下：
52.步骤一：读取车身控制器中存储的车辆状态信息；
53.步骤二：判断车辆状态信息是否符合程序阶段信息。若判断结果为否，则结束程序，返回对应结果。若判断结果为是，则继续执行下一步骤；
54.步骤三：接收六个定向声音传感器信号并分别调用车身定向声音相似度对比程序和底盘定向声音传感器对比程序进行实时判断；
55.步骤四：判断对比结果是否为异常。若为是，则将异常声音信号对应传感器所在的方位以及对比程序计算得到的相似度存储到车况信息识别控制器中，并继续执行下一步骤。若为否，则直接执行下一步骤；
56.步骤五：检测车况信息识别控制器中存储的程序阶段信息是否变化。若为否，则继续执行步骤三。若为是，则结束程序。
57.如图6所示，本发明所述的用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的交车复验程序具体执行步骤如下：
58.步骤一：开始，用户通过手机客户端向云端发送还车命令，车况信息识别控制器识别到还车信号；
59.步骤二：判断车身控制器所存储的车辆状态是否与云端反馈的阶段信号状态一
致；
60.步骤三：若二者一致，云端平台通过5g网络信号发送此次租赁开始时上传云端的车辆状态信息，即由摄像头采集到的汽车图像；
61.步骤四：车况信息识别控制器读取云端平台发送的车辆状态信息并将其暂时储存在其内部。同时，控制器调取自动伸缩装置启动程序；
62.步骤五：自动检测程序结束后，调用车况照片相似度比对程序，对该组图像进行相似度对比，确定用户驾驶过程是否对车况造成损伤；
63.步骤六：将结果返回给主程序。
64.如图7所示，本发明所述的用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的车况照片相似度比对程序具体执行步骤如下：
65.步骤一：车况信息识别控制器将存储在控制器内部最近两次更新的车况照片调出，形成对照组，便于后续进图像对比；
66.步骤二：利用对比程序确定该组照片相似度参数，并记录在控制器中；
67.步骤三：对比程序设有相似度上限s
上
和相似度下限s
下
两个数值；
68.1.当相似度介于0和s
下
之间时，将此时车况定义为高差异车况。确定此时车辆在前一阶段存在磕碰或剐蹭状况；
69.2.当相似度介于s
下
和s
上
之间时，将此时车况定义为中等差异车况，需要进一步依据定向声音传感器得到的结果，对此时车况进行综合分析；
70.3.当相似度大于s
上
的时候，则定义该车无受损；
71.步骤四：若出现中等差异和高差异车况，将图像信息通过5g网络反馈给云端，告知平台人员车辆受损情况，后续由云端平台通过用户手机客户端app告知用户或与用户进行赔损事宜协商。
72.如图8所示，本发明所述的用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的车身定向声音相似度对比程序具体执行步骤如下：
73.步骤一：接收四个车身定向声音传感器信号；
74.步骤二：将实时接收到的汽车前端、后端、左侧、右侧的定向声音传感器信号的声音强度sn，n＝1,2,3,4分别与预先存储的车身发生磕碰时的定向声音传感器信号的声音强度s0进行对比得到对应相似度mn，n＝1,2,3,4，即
75.步骤三：将对比得到对应相似度mn，n＝1,2,3,4分别与m
下
进行比较，判断mn》m
下
是否成立。其中m
下
为未发生剐蹭和磕碰的相似度阈值，其具体值可由实验确定。若某一传感器对应相似度的判断结果为否，则判断此相似度为低相似度，该传感器对应方位上汽车未发生剐蹭和磕碰，并继续执行步骤六。若判断结果为是，则该相似度继续参与下一步程序；
76.步骤四：将符合步骤三中判断式mn》m
下
的相似度mn，分别与m
上
进行比较，判断mn》m
上
是否成立。其中m
上
为汽车只发生剐蹭的相似度阈值，其具体值可由实验确定。若某一传感器对应相似度的判断结果为否，则判断此相似度为中等相似度，该传感器对应方位汽车只发生剐蹭。若判断结果为是，则判断此相似度为高相似度，该传感器对应方位汽车发生剐蹭和磕碰；
77.步骤五：返回步骤四中定向声音传感器对应的位置；
78.步骤六：返回对应结果，本程序结束。
79.如图9所示，本发明所述的用于共享汽车磕碰状况自动采集与检测方法的底盘定向声音相似度对比程序具体执行步骤如下：
80.步骤一：接收两个底盘定向声音传感器信号；
81.步骤二：将实时接收到的汽车底盘前端、底盘后端定向声音传感器信号的声音强度sn，n＝5,6分别与预先存储的底盘发生磕碰时的定向声音传感器信号的声音强度s
′0进行对比得到对应相似度mn，n＝5,6，即
82.步骤三：将对比得到对应相似度mn，n＝5,6分别与m
安全
进行比较，判断mn》m
安全
是否成立。其中m
安全
为底盘未发生严重剐蹭和磕碰的相似度阈值，其具体值可由实验确定。若某一传感器对应相似度的判断结果为否，则判断此相似度为安全相似度，该传感器对应方位汽车底盘未发生严重的剐蹭和磕碰。若某一定向声音传感器对应相似度的判断结果为是，则判断此相似度为危险相似度，该定向声音传感器对应方位汽车底盘发生严重的剐蹭和磕碰，并返回该定向声音传感器对应位置给云端；
83.步骤四：返回步骤三对应结果给云端，云端记录危险相似度时租车用户信息便于后续维修与追责，本程序结束。
84.如图10所示，本发明所述的车况信息识别控制器内部同样存储有自动伸缩装置在租车和交车时的自动伸缩装置启动程序，其程序具体步骤如下：
85.步骤一：该装置壳体配有的超声波雷达测量该装置与前方障碍物的直线距离记为l1，和该装置与后方障碍物的直线距离记为l2并将该数据存于车况信息识别控制器中；
86.步骤二：根据直线距离l1、l2，控制器可分别计算出前后自动伸缩装置中各自伸缩杆的伸缩距离d1、d2，判断d1、d2是否均达到最小距离，未达到最小距离则反馈给用户调整车辆位置请求，用户调整后重新触发启动程序，用户若无法找到合适位置，可以选择手动拍照上传选项。超过最小距离则依据d1、d2分别传递给电机t1、t2相应的控制信号；
87.步骤三：电机t1、t2接收信号后分别带动各自伸缩杆达到伸缩距离d1、d2；
88.步骤四：根据直线距离l1、l2和其余已知量，控制器可以计算出前端伸缩摄像头和后端伸缩摄像头第一次转动的角度γ1、γ2，将相应的控制信号传递给电机t
′1、t
′2，电机t
′1、t
′2转动相应角度带动各自摄像头达到合理位置，同时启动前端伸缩摄像头、后端伸缩摄像头、左侧摄像头以及右侧摄像头进行第一次拍摄，并将采集的车况照片储存于控制器中；
89.步骤五：根据直线距离l1、l2和其余已知量，控制器可以计算出前端摄像头和后端伸缩摄像头第二次转动的角度γ
′1、γ
′2，将相应的控制信号传递给电机t
′1、t
′2，电机t
′1、t
′2转动相应角度带动各自摄像头达到合理位置，同时启动前端伸缩摄像头、后端伸缩摄像头、左侧摄像头以及右侧摄像头进行第二次拍摄，并将采集的车况照片储存于控制器中；
90.步骤六：成功完成上述步骤后，前端伸缩摄像头和后端伸缩摄像头分别反方向回转动γ
″1、γ
″2角度，回到各自初始位置；
91.步骤七：电机t1、t2驱动伸缩杆缩回至初始位置，程序结束。
92.所述自动伸缩装置的运动控制方法如下：自动伸缩装置在租车和交车时将触发自动伸缩装置启动程序。所述车况信息识别控制器中存储有前、后自动伸缩装置各自伸缩移动距离dn与端部固定的摄像头第一次向上转动角度γn和随后的第二次向下转动角度γ
′n的计算程序(其中n＝1,2，分别代表前后两套自动伸缩装置)。这里以后置的自动伸缩装置为例来介绍伸缩距离和摄像头两次转动角度的计算方法。
93.如图11所示，a点、f点分别为前后保险杠最低点，b点、e点为前后自动伸缩装置伸缩杆起点，c点、d点分别为前、后车窗顶点，g点为摄像头最后停止运动拍摄车身的空间位置点。
94.自动伸缩装置伸缩移动距离d计算公式如下：
[0095][0096]
上式中，l为超声波雷达距离传感器检测到的后置自动伸缩装置的伸缩杆的端部与后方障碍物的直线距离；α为伸缩杆与水平面所形成的固定角度，作为一种实施例本发明中取45
°
；s为为了安全起见预留的间距余量，一般取0.1～0.2m；
[0097]
h＝(l-s)
×
tanα
[0098]
式中，h为g点与b点的竖直距离。
[0099]
自动伸缩装置的端部的后置摄像头伸出后第一次向上转动角度γ2的计算公式如下：
[0100][0101]
第一次转动拍照后随即向下第二次转动，其转动角度γ
′2计算公式如下：
[0102][0103]
式中，β1为b、g两点连线与竖直方向夹角；β2为a、g两点连线与竖直方向夹角；β3为c、g两点连线与竖直方向夹角，为摄像头在竖直方向上的有效拍摄区间角度；m为c、g两点的水平距离；k为c、a两点的竖直距离；n为a、b两点的竖直距离。