申请/专利权人：郑州天迈科技股份有限公司

申请日：2021-12-22

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114264486B

主分类号：G01M17/007

分类号：G01M17/007

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2024.02.06#著录事项变更;2022.04.19#实质审查的生效;2022.04.01#公开

摘要：本发明公开了一种基于低成本传感器的车辆三急检测方法，通过将采集的数据与标准重力加速度进行比较，从而确定线加速传感器三轴中具体哪一轴为竖轴，并结合车载设备顶面、正面的特定关系，对可能出现的24种情形进行简化和分类，确定车载设备的安装方位，然后对车辆的急加速、急减速和急转弯状态进行检测，具有平衡预测能力、反馈修正机制，自适应能力强，鲁棒性好；同时还能通过波形准确识别车辆三急状态，具备传消抖能力，识别更加准确支持车辆设备任意正方向安装；算法支持的设备成本低，适用范围广，无需增加额外设备，不仅适用于高端传感器也适用于中低端传感器且不需根据车型进行标定即可使用，适用于各种车辆。

主权项：1.一种基于低成本传感器的车辆三急检测方法，其特征在于：包括如下步骤；步骤一、获取竖轴方向首先获取车载设备中加速度传感器的三轴数据，即x、y、z数据并表示为：Lx,y,z；并定义车载设备顶壳朝车顶、顶壳朝车底、顶壳朝车右侧、顶壳朝车左侧、顶壳朝车尾、顶壳朝车头6个方向数值标识为DInstall，对应的标识值为1、2、3、4、5、6；定义车载设备的正面朝向为Dface；将Lx,y,z与重力加速度进行比较，重力加速度取值为9.8；ABSx＝|9.8-|Lx||ABSy＝|9.8-|Ly||ABSz＝|9.8-|Lz||取三者最小值：α＝minABSx,ABSy,ABSz；步骤2，确定车载设备正面朝向以及其安装方向；首先定义正面朝车头、正面朝车尾、正面朝左侧、正面朝右侧的Dface值分别为1、2、3、4；若α为z轴，此时车载设备安装方向为上顶朝车顶或车底，则该种情况下无法通过传感器确定Dface的值，需要根据车载设备实际安装方向进行一次设定，设定值如下所示；1若车载设备正面朝车头，则Dface为1；2若车载设备正面朝车尾，则Dface为2；3若车载设备正面朝车左侧，则Dface为3；4若车载设备正面朝车右侧，则Dface为4；若α为y轴数据且Ly0，则输出Dface为4；若Ly0，则输出Dface为3；若α为x轴数据且Lx0，则输出Dface为1；若Lx0，则输出Dface为2；通过上述方式即可确定Dface值；步骤3；由线性加速度坐标轴获取陀螺仪坐标轴定义陀螺仪坐标轴表达为Gx,-x,y,-y,z,-z，线性加速度坐标轴表达为Lx,-x,y,-y,z,-z，二者根据车载设备中陀螺仪及线性加速度传感器安装的相对轴向关系，可通过6X6阶转置矩阵T运算获得对应关系；Gx,-x,y,-y,z,-z＝Lx,-x,y,-y,z,-zT；即通过Dface值的轴向标识获得陀螺仪有效轴向标识值Gindex；通过以上算法即可获得设备安装方向及陀螺仪参数有效轴向数据；步骤4，车辆急转弯状态探测基于陀螺仪传感器数据探测车辆角运动，并获取车辆偏转角度；定义陀螺仪传感器数据表达为Gx,y,z，GGindex为指定Gindex下标对应传感器数据；同时定义陀螺仪传感器的周期为Δt毫秒；选取2秒数据作为均值计算；则2秒数据个数N： 车辆上电后，即获取陀螺仪传感器数组数据中下标为index的数据，index计算为： 车辆上电后，获取N个下标为index的陀螺仪传感器数据G1、G2……GN，计算均值Gavg为： 设车辆陀螺仪抖动阈值为Tgyro，则抖动处理方式为：△G＝|GGindex-Gavg|若ΔG≤Tgyro，则陀螺仪传感器数据在抖动范围内，则将输入传感器数值GGindex设为Gavg；若ΔG＞Tgyro，则陀螺仪传感器数值GGindex不做处理；设车辆急转弯阈值为Tturn，则当|GGindex|≥Tturn即为急转弯；此时，左右急转弯判定方式如下：1若GGindex为正值：若modGindex,2非0且Dinstall＞2，则为左急转弯；若modGindex,2非0且Dinstall≤2，则为右急转弯；若modGindex,2为0且Dinstall＞2，则为右急转弯；若modGindex,2为0且Dinstall≤2，则为左急转弯；2若GGindex为负值：若modGindex,2非0且Dinstall＞2，则为右急转弯；若modGindex,2非0且Dinstall≤2，则为左急转弯；若modGindex,2为0且Dinstall＞2，则为左急转弯；若modGindex,2为0且Dinstall≤2，则为右急转弯；从而确定车辆左右急转弯状态；步骤5，车辆急加速急减速状态探测定义线性加速度传感器数据表达为Ax,y,z，AAindex为指定Aindex下标对应传感器数据；根据坐标轴约定的坐标关系，Aindex下标获取规则如下：1若Dinstall≤3，则：若Dface为1或者2，则Aindex为1；若Dface为3或者4，则Aindex为0；2若Dinstall＞3，则Aindex为2；利用数据预测算法对线性加速度传感器数值漂移及传感器数值的有效性进行预测；数值预测算法具体做法为：取加速度评估时长取值为1秒，线性加速度传感器数值上传间隔为ΔT，则1秒数值计算个数M为： 设定速度突发变化标记Flag，当探测到车辆状态发生急加速、急减速时该标记设置为True，否则设置为False，默认为False值；步骤6平衡值数值预测平衡值预测原理为根据M个传感器数据的斜率与前一预测值数据计算获得，定义设备抖动阈值为Tacc，急加速急减速阈值为T；设备上电后，获取M个线性加速度传感器数据X＝[A1A2……AM]，其中，获取A1时设置预测值Abalance及实际传感器值Aact为A1，获取M个数据过程中，计算数据的差值，共计M-1个，为D1D2……DM-1，差值计算方式为：Di＝Ai+1-Ai对以上差值进行均值平滑计算，均值平滑计算数据个数为实际差值个数，此处以M-1个差值作为描述： 获取A1之后数据时，预测值计算方式如下，APre-banalce为前一预测值，用以保存上一个预测平衡值；Abalance＝APre-balance+DavgAPre-balance＝Abalance以上计算中，传入当前传感器值Aact时，若速度突变即Flag为True时，进行反馈校正，此时对平稳性Cdiff计数操作：①若|Aact-APre-balance|＞Tacc，则Cdiff＝0，APre-balance＝Aact②否则直接对Cdiff计数加1；此时，若|Aact-APre-balance|＞Tacc，则平衡值为Abalance＝Aact+Davg，平衡值预测完毕；否则，将Aact值插入队列X中，若X队列个数大于M，则移除最老元素，然后进行队列差值Di计算及均值Davg计算，设置APre-balance＝Aact，平衡值为Abalance＝Aact+Davg，此时平衡值预测完毕，返回该平衡值；步骤7车辆急加速急减速状态获取当线性加速度传感器数值获取后，通过步骤5中流程获取线性加速度传感器数值的Aindex有效下标，通过步骤6中方式获取平衡值Abalance，此时的当前有效数值Aact为AAindex；首先进行抖动去除：若|Aact-Abalance|＞Tacc，则继续进行运算；若|Aact-APre-balance|≤Tacc，此时为抖动数据，不影响车辆状态，直接跳过；抖动去除后，根据设备朝向进行判断：若Dface为1、3且Aact-Abalance0，若|Aact-Abalance|≥T，则为急减速，Flag设置为True；若Dface为1、3且Aact-Abalance0，若|Aact-Abalance|≥T，则为急加速，Flag设置为True；若Dface为2、4且Aact-Abalance0，若|Aact-Abalance|≥T，则为急加速，Flag设置为True；若Dface为2、4且Aact-Abalance0，若|Aact-Abalance|≥T，则为急减速，Flag设置为True。

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