CN102967728A - 利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法和装置，其中方法包括以下步骤：通过加速度传感器检测车辆的加速度值，其中，加速度值包括x轴加速度值、y轴加速度值和z轴加速度值；获得预定时间内的加速度值，并对预定时间内的加速度值进行统计和统计分析处理，以获得在预定时间内的统计信息；将统计信息与预设状态模型进行匹配；以及当统计信息与预设状态模型匹配时，预设状态模型所对应的状态为车辆的运动状态。在本发明的实施例中，根据加速度传感器输出数据的统计特征判断车辆状态，减少了误报或者漏报的可能，并且能够估算出车辆当前运行速度值或者识别出是否发生了开关车门等状态。

Description

利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法和装置

技术领域

本发明涉及车辆检测技术领域，特别涉及一种利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法和装置。

背景技术

目前车辆防盗装置多使用加速度计来判断车辆状态，发现车辆移动以后再进行定位及报警等处理。其原理主要描述如下：利用安装在车辆内的重力加速度计来检测车辆的重力加速度变化，当加速度传感器测得的加速度变化量超过预设的阈值时，则发出异常信号做出车辆状态发生变化的判断。这种方法在实际使用中存在两个问题：第一，预设的阈值选取存在一定的困难，如果选取过低，容易发生误报，即车辆实际未发生移动却触发了异常信号(如大风等状况引起车辆晃动)；如果选取过高，容易发生漏报，如车辆发生缓慢运动而未能触发异常信号。第二，这种方法只能判断出车辆由静止状态到发生运动的状态变化，不能判断车辆速度、开关车门或者突发碰撞等状态，因此使用比较有限。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法。该方法使得根据加速度传感器输出数据的统计特征判断车辆状态，减少了误报或者漏报的可能，并且能够估算出车辆当前运行速度值或者识别出是否发生了开关车门等状态。

本发明的第二个目的在于提出一种利用加速度传感器检测车辆运动状态的装置。

为了实现上述目的，根据本发明第一方面的实施例的利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法包括以下步骤：通过加速度传感器检测车辆的加速度值，其中，所述加速度值包括x轴加速度值、y轴加速度值和z轴加速度值；获得预定时间内的所述加速度值，并对所述预定时间内的所述加速度值进行统计和统计分析处理，以获得在所述预定时间内的统计信息；将所述统计信息与预设状态模型进行匹配；当所述统计信息与所述预设状态模型匹配时，所述预设状态模型所对应的状态为所述车辆的运动状态。

在本发明的一个实施例中，所述统计分析处理包括对所述加速度值进行均值、方差和协方差处理，并对处理结果进行统计。

在本发明的一个实施例中，所述预设状态模型包括车辆静止状态、开关一次车门状态、车辆启动状态、在第一预设速度范围内的匀速行驶状态、在第二预设速度范围内的匀速行驶状态和在第三预设速度范围内的匀速行驶状态。

在本发明的一个实施例中，所述预设时间约为5-20s。

在本发明的一个实施例中，所述第一预设速度范围约为5-10km/h、所述第二预设速度范围约为60-80km/h、所述第三预设速度范围约为80-100km/h。

在本发明的一个实施例中，对所述加速度值进行滤波处理。

在本发明的实施例中，根据加速度传感器输出数据的统计特征判断车辆状态，减少了误报或者漏报的可能，并且能够估算出车辆当前运行速度值或者识别出是否发生了开关车门等状态。

为了实现上述目的，根据本发明第二方面的实施例的提出一种利用加速度传感器检测车辆运动状态的装置，包括加速度传感器，用于检测车辆的加速度值，其中，所述加速度值包括x轴加速度值、y轴加速度值和z轴加速度值；统计模块，用于获得预定时间内的所述加速度值，并对所述预定时间内的所述加速度值进行统计和统计分析处理，以获得在所述预定时间内的统计信息；保存模块，用于保存预设状态模型；匹配模块，用于将所述统计信息与预设状态模型进行匹配，当所述统计信息与所述预设状态模型匹配时，所述预设状态模型所对应的状态为所述车辆的运动状态。

在本发明的一个实施例中，统计分析处理包括对所述加速度值进行均值、方差和协方差处理，并对处理结果进行统计。

在本发明的一个实施例中，所述预设状态模型包括车辆静止状态、开关一次车门状态、车辆启动状态、在第一预设速度范围内的匀速行驶状态、在第二预设速度范围内的匀速行驶状态和在第三预设速度范围内的匀速行驶状态。

在本发明的一个实施例中，所述预设时间约为5-20s。

在本发明的一个实施例中，所述第一预设速度范围约为5-10km/h、所述第二预设速度范围约为60-80km/h、所述第三预设速度范围约为80-100km/h。

在本发明的实施例中，根据加速度传感器输出数据的统计特征判断车辆状态，减少了误报或者漏报的可能，并且能够估算出车辆当前运行速度值或者识别出是否发生了开关车门等状态。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的x轴、y轴和z轴三个方向上的加速度值；

图3是根据本发明一个实施例的对每一秒的加速度值做统计并计算每秒的加速度读数的方差和；

图4是根据本发明一个实施例的根据加速度方差判断预设状态模型的流程图；以及

图5是根据本发明一个实施例的一种利用加速度传感器检测车辆运动状态的装置的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

本发明利用车载监控终端中加速度传感器获得车辆加速度数据，将一段时间的车辆加速度数据做统计分析，从而依据加速度数据的统计特征来判断车辆状态。

首先将检测车辆运动状态的装置在车辆中固定安放，该装置包括具有至少一个感应轴的加速度传感器，该加速度传感器感知的加速度就是车辆的加速度信息。加速度数据的瞬态值在不断变化，当发生短暂动作时(如开关车门等)，虽然此时车辆静止(相对于车辆行驶的运动状态)，但该动作时刻的加速度数值将远远大于未发生动作时车辆静止的加速度大小，此时便会触发出超过预设阈值的异常信号，这样就引发了误报的状况。但本发明对一段时间(如几秒)的加速度数据做统计分析，计算出加速度的均值、方差或协方差等统计特征，用这些统计特征不仅可以更为准确地判断车辆状态是否发生变动，而且可以实现对车辆速度范围的估算。对加速度数据的统计分析还能给出车辆的其他状态，比如原地摇晃、开关车门或者后备箱以及突发碰撞等。

如图1所示，为根据本发明一个实施例的利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法的流程图。

如图1所示，利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法包括下述步骤：

步骤S101，通过加速度传感器检测车辆的加速度值，其中，加速度值包括x轴加速度值、y轴加速度值和z轴加速度值。在本发明的实施例中，参阅图2所示，分别给出了x轴、y轴和z轴三个方向上的加速度值。图中的数据曲线描述了6种预设状态模型下对应的加速度数值，每种预设状态模型对应10s时间。此6种预设状态模型分别为：1s-10s为车辆静止状态；11s-20s为车辆开关一次车门状态；21s-30s为车辆启动状态；31s-40s为车辆在第一预设速度范围内的匀速行驶状态，第一预设速度范围为5-10km/h；41s-50s为在第二预设速度范围内的匀速行驶状态，第二预设速度范围为60-80km/h；51s-60s为在第三预设速度范围内的匀速行驶状态，第三预设速度范围为80-100km/h；参阅图2所示，在预设阈值的范围内，对未经处理的加速度数据进行判断，在车辆静止情况下，出现开关车门、后备箱或者刮风等情况，此时车辆出现晃动(如图2中11s-20s对应的情况)，某一时刻加速度值超过预设阈值，普通车载加速度传感器会出现误报的情况。而在车速很慢(如图2中31s-40s对应的每小时7公里行车速度)的情况下，汽车运行的速度低于预设阈值，此时车已经运动，但是普通车载加速度传感器没有报警，即存在漏报可能。

步骤S102，获得预定时间内的加速度值，并对预定时间内的加速度值进行统计和统计分析处理，以获得在预定时间内的统计信息。在获得预定时间内的加速度值后，首先对加速度值进行高通滤波处理，然后对预定时间内的加速度值进行统计和统计分析处理。统计分析处理包括对加速度值进行均值、方差或协方差处理，并对处理结果进行统计。在本发明的一个实施例中，预设时间可以为5-20s。参阅图3所示，在本发明的一个实施例中，取图2中的加速度数据对每一秒的值做统计，计算每秒的加速度读数的方差。采用加速度数据的统计分析的方法，根据计算出的每段时间的加速度方差大小及其之间的变化可以准确判断出预设状态模型，包括车辆静止状态、开关一次车门状态、车辆启动状态、在第一预设速度范围内的匀速行驶状态、在第二预设速度范围内的匀速行驶状态和在第三预设速度范围内的匀速行驶状态。

如图3所示，表示对上述加速度传感器的加速度值的统计分析结果，计算的是每一秒采集的N组x轴、y轴和z轴加速度值的方差之和。其计算公式如下式所述：

$T_r\left(t\right)=\frac{1}{N}\stackrel{i=(t-1)N}{\mathrm{\Σ}}(x_i^2+y_i^2+z_i^2)-\frac{1}{N^2}[{\left(\underset{i=(t-1)N}{\overset{\mathrm{tN}-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\right)}^2+{\left(\underset{i=(t-1)N}{\overset{\mathrm{tN}-1}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\right)}^2+{\left(\underset{i=(t-1)N}{\overset{\mathrm{tN}-1}{\mathrm{\Σ}}}{z}_i\right)}^2]$

式中Tr(t)表示第t秒时间内采集到的x轴，y轴和z轴加速度值的方差之和；{x_(t-1)N，…，x_tN-1}、{y_(t-1)N，…，y_tN-1}、{z_(t-1)N，…，z_tN-1}则分别是第t秒时间内x轴，y轴和z轴的加速度值。

步骤S103，将统计信息与预设状态模型进行匹配。根据加速度方差等判断车辆的预设状态模型，例如该模型包括车辆静止状态、开关一次车门状态、车辆启动状态、在第一预设速度范围内的匀速行驶状态、在第二预设速度范围内的匀速行驶状态和在第三预设速度范围内的匀速行驶状态。

步骤S104，当统计信息与预设状态模型匹配时，预设状态模型所对应的状态为车辆的运动状态。参阅图4所示，加速度传感器首先进行初始化操作，然后获得车辆实时的加速度数据，进而对加速度数据进行高通滤波处理，下一步计算每一秒钟加速度传感器读数的方差。根据加速度方差判断汽车的加速度是否均超过预设阈值。若判断加速度方差没有全部超过预设阈值，则判断是否有某个方差超过了预设阈值。若有某个方差超过了预设阈值，则报告车辆发生了原地摇晃、开关一次车门或撞击等状态发送给上层应用。若没有某个方差超过预设阈值，则将车辆静止未发生异常告知上层应用。若根据加速度方差判断方差均超过设定阈值，则估算车辆运动速度范围和加速度等信息(包括车辆启动状态、在第一预设速度范围内的匀速行驶状态、在第二预设速度范围内的匀速行驶状态和在第三预设速度范围内的匀速行驶状态。)给上层应用。上层应用根据获得的车辆状态信息，做出各种应用场景的处置，如报警、发起定位等响应。

在本发明的实施例中，根据加速度传感器输出数据的统计特征判断车辆状态，减少了误报或者漏报的可能，并且能够估算出车辆当前运行速度值或者识别出是否发生了开关车门等状态。

如图5所示，为根据本发明一个实施例的一种利用加速度传感器检测车辆运动状态的装置的结构框图。

如图5所示的利用加速度传感器检测车辆运动状态的装置包括下述结构：加速度传感器100、统计模块200、保存模块300和匹配模块400。

加速度传感器100用于检测车辆的加速度值，其中，加速度值包括x轴加速度值、y轴加速度值和z轴加速度值。在本发明的实施例中，参阅图2所示，分别给出了x轴、y轴和z轴三个方向上的加速度值。图中的数据曲线描述了6种预设状态模型下对应的加速度数值，每种预设状态模型对应10s时间。此6种预设状态模型分别为：1s-10s为车辆静止状态；11s-20s为车辆开关一次车门状态；21s-30s为车辆启动状态；31s-40s为车辆在第一预设速度范围内的匀速行驶状态，第一预设速度范围为5-10km/h；41s-50s为在第二预设速度范围内的匀速行驶状态，第二预设速度范围为60-80km/h；51s-60s为在第三预设速度范围内的匀速行驶状态，第三预设速度范围为80-100km/h；参阅图2所示，对未经处理的加速度数据预设阈值进行判断的方法在车辆静止情况下存在误报，而在车速很慢(如图2中31s-40s对应的每小时7公里行车速度)的情况下，存在漏报可能。

统计模块200用于获得预定时间内的加速度值，并对预定时间内的加速度值进行统计和统计分析处理，以获得在预定时间内的统计信息。在获得预定时间内的加速度值后，首先对加速度值进行高通滤波处理，然后对预定时间内的加速度值进行统计和统计分析处理。统计分析处理包括对加速度值进行均值、方差和协方差处理，并对处理结果进行统计。所述预设时间可以为5-20s。参阅图3所示，在本发明的一个实施例中，取图2中的加速度数据对每一秒的值做统计，计算每秒的加速度读数的方差。采用加速度数据的统计分析的方法，根据计算出的每段时间的加速度方差大小及其之间的变化可以准确判断出预设状态模型。

如图3所示，表示对上述加速度传感器100的加速度值的统计分析结果，计算的是每一秒采集的N组x轴、y轴和z轴加速度值的方差之和。其计算公式如下式所述：

$T_r\left(t\right)=\frac{1}{N}\stackrel{i=(t-1)N}{\mathrm{\Σ}}(x_i^2+y_i^2+z_i^2)-\frac{1}{N^2}[{\left(\underset{i=(t-1)N}{\overset{\mathrm{tN}-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\right)}^2+{\left(\underset{i=(t-1)N}{\overset{\mathrm{tN}-1}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\right)}^2+{\left(\underset{i=(t-1)N}{\overset{\mathrm{tN}-1}{\mathrm{\Σ}}}{z}_i\right)}^2]$

式中Tr(t)表示第t秒时间内采集到的x轴，y轴和z轴加速度值的方差之和；{x_(t-1)N，…，x_tN-1}、{y_(t-1)N，…，y_tN-1}、{z_(t-1)N，…，z_tN-1}则分别是第t秒时间内x轴、y轴和z轴的加速度值。

保存模块300用于保存预设状态模型。预设状态模型包括车辆静止状态、开关一次车门状态、车辆启动状态、在第一预设速度范围内的匀速行驶状态、在第二预设速度范围内的匀速行驶状态和在第三预设速度范围内的匀速行驶状态。

匹配模块400用于将统计信息与预设状态模型进行匹配，当统计信息与预设状态模型匹配时，预设状态模型所对应的状态为车辆的运动状态。

根据加速度方差等判断车辆的预设状态模型，包括车辆静止状态、开关一次车门状态、车辆启动状态、在第一预设速度范围内的匀速行驶状态、在第二预设速度范围内的匀速行驶状态和在第三预设速度范围内的匀速行驶状态。参阅图4所示，加速度传感器首先进行初始化操作，然后获得车辆实时的加速度数据，进而对加速度数据进行高通滤波处理，下一步计算每一秒钟加速度传感器读数的方差。根据加速度方差判断汽车的加速度是否均超过预设阈值。若判断加速度方差没有全部超过预设阈值，则判断是否有某个方差超过了预设阈值。若有某个方差超过了预设阈值，则报告车辆发生了原地摇晃、开关一次车门或撞击等状态发送给上层应用。若没有某个方差超过预设阈值，则将车辆静止未发生异常告知上层应用。若根据加速度方差判断方差均超过设定阈值，则估算车辆运动速度范围和加速度等信息(包括车辆启动状态、在第一预设速度范围内的匀速行驶状态、在第二预设速度范围内的匀速行驶状态和在第三预设速度范围内的匀速行驶状态。)给上层应用。上层应用根据获得的车辆状态信息，做出各种应用场景的处置，如报警、发起定位等响应。

在本发明的实施例中，根据加速度传感器输出数据的统计特征判断车辆状态，减少了误报或者漏报的可能，并且能够估算出车辆当前运行速度值或者识别出是否发生了开关车门等状态。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过加速度传感器检测车辆的加速度值，其中，所述加速度值包括x轴加速度值、y轴加速度值和z轴加速度值；

获得预定时间内的所述加速度值，并对所述预定时间内的所述加速度值进行统计和统计分析处理，以获得在所述预定时间内的统计信息；

将所述统计信息与预设状态模型进行匹配；以及

当所述统计信息与所述预设状态模型匹配时，所述预设状态模型所对应的状态为所述车辆的运动状态。

2.如权利要求1所述的利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法，其特征在于，所述统计分析处理包括对所述加速度值进行均值、方差和协方差处理，并对处理结果进行统计。

3.如权利要求1或2所述的利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法，其特征在于，所述预设状态模型包括车辆静止状态、开关一次车门状态、车辆启动状态、在第一预设速度范围内的匀速行驶状态、在第二预设速度范围内的匀速行驶状态和在第三预设速度范围内的匀速行驶状态。

4.如权利要求1-3任一项所述的利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法，其特征在于，所述预设时间约为5-20s。

5.如权利要求3所述的利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法，其特征在于，所述第一预设速度范围约为5-10km/h、所述第二预设速度范围约为60-80km/h、所述第三预设速度范围约为80-100km/h。

6.如权利要求1所述的利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法，其特征在于，还包括：

对所述加速度值进行滤波处理。

7.一种利用加速度传感器检测车辆运动状态的装置，其特征在于，包括：

加速度传感器，用于检测车辆的加速度值，其中，所述加速度值包括x轴加速度值、y轴加速度值和z轴加速度值；

统计模块，用于获得预定时间内的所述加速度值，并对所述预定时间内的所述加速度值进行统计和统计分析处理，以获得在所述预定时间内的统计信息；

保存模块，用于保存预设状态模型；以及

匹配模块，用于将所述统计信息与预设状态模型进行匹配，当所述统计信息与所述预设状态模型匹配时，所述预设状态模型所对应的状态为所述车辆的运动状态。

8.如权利要求7所述的利用加速度传感器检测车辆运动状态的装置，其特征在于，所述统计分析处理包括对所述加速度值进行均值、方差和协方差处理，并对处理结果进行统计。

9.如权利要求8所述的利用加速度传感器检测车辆运动状态的装置，其特征在于，所述预设状态模型包括车辆静止状态、开关一次车门状态、车辆启动状态、在第一预设速度范围内的匀速行驶状态、在第二预设速度范围内的匀速行驶状态和在第三预设速度范围内的匀速行驶状态。

10.如权利要求7所述的利用加速度传感器检测车辆运动状态的装置，其特征在于，所述预设时间为5-20s。

11.如权利要求9所述的利用加速度传感器检测车辆运动状态的装置，其特征在于，所述第一预设速度范围为5-10km/h、所述第二预设速度范围为60-80km/h、所述第三预设速度范围为80-100km/h。

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