一种基于三轴加速度传感器的汽车急变速检测方法与系统与流程

本发明涉及汽车检测方法，尤其涉及一种基于三轴加速度传感器的汽车急变速检测方法与系统。

背景技术：

目前汽车保险/租赁等行业加装的检测设备主要有两种实现方式，1是通过gps定位信息来计算车辆行驶速度，2是连接汽车obd(车载自诊断系统)模块获取车辆行驶速度。最后都是用速度变化来判断车辆是否发生急变速行为。

通过gps信息来获取速度的方式受定位效果影响，误差较大，且实时性差，很容易误报；通过obd模块来获取速度的方式，安装位置受限，且占用了接口，极不方便。

技术实现要素：

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急变速检测方法与系统。

本发明提供了一种基于三轴加速度传感器的汽车急变速检测方法，

包括以下步骤：

s1、校准三轴加速度传感器；

s2、计算旋转矩阵；

s3、计算水平方向上的合加速度值；

s4、急变速波峰判断；

s5、判断是否为急变速行为。

作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，在车辆静止时，连续采集至少两组加速度值，计算出三轴平均值(x0，y0，z0)。

作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，假设车体系n，以y轴向前，即汽车前进方向，z轴竖直向下，x轴向右，即垂直车门，设备系b，以三轴加速度传感器定义的三个方向为准；

则从设备系b旋转到车体系n对应的三个旋转角度为(φ，θ，ψ)，旋转矩阵为：

静止时候的三轴平均值(x0，y0，z0)做归一化处理得到(xm，ym，zm)，计算其中两个旋转角度；

初始化时，无法知道第三个旋转角，先固定为；

ψ＝0

这样计算出旋转矩阵：

。

作为本发明的进一步改进，在步骤s3中，后续的三轴输入值(xbi，ybi，zbi)在车体坐标系的投影值为(xni，yni，zni)：

那么，车体上水平方向上的合加速度值axy：

作为本发明的进一步改进，在步骤s4中，急变速行为的合加速度-时间曲线有一个波峰，对波峰定义如下特征量：

阈值vt：进入和退出波峰的合加速度值门限值；

峰值vp：波峰里的最大值；

持续时间t：进入和退出的数据个数；

峰值偏移量vo：峰值到退出波峰的时间与持续时间的比值；

右斜率kr：右边红线的斜率，峰值减去阈值与峰值到退出波峰的时间的比值；

通过阈值/峰值和持续时间筛选合适的波峰，当出现以下两种情况时，其中vod，voa，kra，krd为测试经验值：

vo＜＝vod&&kr＞＝krd，判断为急减速行为

vo＞＝voa&&kr＜＝kra，判断为急加速行为此时，进一步计算出第三个旋转角，峰值位置对应的三轴数据为(xp，yp，zp)，则：

重新计算设备系b旋转到车体系n旋转矩阵后续急加速和急减速的区分主要是：

yni＝dcm[3]·xbi+dcm[4]·ybi+dcm[5]·zbi。

作为本发明的进一步改进，在步骤s5中，

需要完成第三个旋转角的估算才进入结果判断；

先满足急加速或急减速波峰条件，然后根据车体坐标系的yni区分出急变速类型，用峰值对应的第三个旋转角ψp剔除误报情况；

波峰峰值计算的第三个旋转角ψm与之前记录的第三个旋转角ψ的差值为：

δψ＝|ψp-ψ|

判断逻辑如下两种情况；

yni＜＝-vt&&(δψ＞＝170&&δψ＜＝190)，检测到急减速行为

yni＞＝vt&&(δψ＜＝10||δψ＞＝350)，检测到急加速行为。

作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，保持车辆在水平面上。

本发明还提供了一种基于三轴加速度传感器的汽车急变速检测系统，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：通过上述方案，只需要通过三轴加速度传感器即可实现汽车急变速检测，误差小，安装方便。

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急变速检测方法的合加速度-时间曲线图。

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。

如图1所示，一种基于三轴加速度传感器的汽车急变速检测方法，具体包括以下过程：

(1)设备安装：

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5hz；

(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100组加速度值，计算出三轴平均值(x0，y0，z0)。

(3)计算旋转矩阵：

假设车体系n，以y轴向前(汽车前进方向)，z轴竖直向下，x轴向右(垂直车门)。设备系b，以三轴传感器定义的三个方向为准；

则从设备系b旋转到车体系n对应的三个旋转角度为(φ，θ，ψ)，旋转矩阵为：

静止时候的平均值(x0，y0，z0)做归一化处理得到(xm，ym，zm)，可以计算其中两个旋转角度；

初始化时，无法知道第三个旋转角，先固定为；

ψ＝0

这样就能计算出旋转矩阵：

(4)计算水平方向上的合加速度值：

后续的三轴输入值(xbi，ybi，zbi)在车体坐标系的投影值为(xni，yni，zni)：

那么，车体上水平方向上的合加速度值axy：

(5)急变速波峰判断

急变速行为的合加速度-时间曲线会有一个波峰，我们对波峰定义如下特征量：

阈值vt：进入和退出波峰的合加速度值门限值

峰值vp：波峰里的最大值

持续时间t：进入和退出的数据个数

峰值偏移量vo：峰值到退出波峰的时间与持续时间的比值

右斜率kr：右边红线的斜率，峰值减去阈值与峰值到退出波峰的时间的比值

通过阈值/峰值和持续时间筛选合适的波峰，当出现以下两种情况时，

其中vod，voa，kra，krd为测试经验值：

vo＜＝vod&&kr＞＝krd，判断为急减速行为

vo＞＝voa&&kr＜＝kra，判断为急加速行为

此时可以进一步计算出第三个旋转角，峰值位置对应的三轴数据为(xp，yp，zp)，则：

重新计算设备系b旋转到车体系n旋转矩阵后续急加速和急减速的区分主要是：

yni＝dcm[3]·xbi+dcm[4]·ybi+dcm[5]·zbi

(6)判断结果：

需要完成第三个旋转角的估算才进入结果判断；

先满足急加速或急减速波峰条件，然后根据车体坐标系的yni区分出急变速类型，用峰值对应的第三个旋转角ψp剔除上下坡等误报情况。

波峰峰值计算的第三个旋转角ψm与之前记录的第三个旋转角ψ的差值为：

δψ＝|ψp-ψ|

判断逻辑如下两种情况；

yni＜＝-vt&&(δψ＞＝170&&δψ＜＝190)，检测到急减速行为

yni＞＝vt&&(δψ＜＝10||δψ＞＝350)，检测到急加速行为。

本发明提供的一种基于三轴加速度传感器的汽车急变速检测方法与系统，具有以下优点：

1.成本低廉，只需普通的三轴传感器即可完成检测。

2.安装方便，更符合大多数应用场景。

3.准确度高，有主动学习机制，获取到安装角度后，能做出非常精确的判断，剔除误报情况。

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。