CN106467059B - 一种基于三轴加速度传感器的侧翻报警方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于三轴加速度传感器的侧翻报警方法和装置，三轴加速度传感器固定安装于车辆上，所述侧翻报警方法包括以下步骤：预先获取侧翻倾斜角度阈值；分别计算三轴加速度传感器的x轴的x轴倾斜角度偏移值△x、y轴的y轴倾斜角度偏移值△y以及z轴的z轴倾斜角度偏移值△z；分别判断△x、△y和△z是否大于侧翻倾斜角度阈值，若△x、△y和△z中任何一个大于侧翻倾斜角度阈值，则判断车辆发生了侧翻；当判断车辆发生侧翻时，则发出报警信号。本发明通过利用侧翻后车辆的状态来确定车辆是否发生了车翻，判断方法准确简单，因此，本发明的侧翻报警方法和装置报警及时准确，实用性强。

Description

一种基于三轴加速度传感器的侧翻报警方法和装置

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种基于三轴加速度传感器的侧翻报警方法和装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，我国的车辆数量大幅增加，车辆的增加一方面给人们出行带来方便，同时也带来了一些安全隐患。及时地发现和处理行车事故，对保护人们生命财产安全有着重要意义。

随着科技的进步，现在的车辆上都安装有侧翻报警***，然而现有的侧翻报警***采用了过多的传感单元，安装和实现较困难，造价高；此外，市场上也有基于三轴加速度传感器的侧翻报警装置，其通过依靠检测故障发生时车辆所受加速度与正常加速度的变化量，并根据该变化量发生的持续时间、方向、大小和变化量的历史特征，来判断车辆是否侧翻，此种判断车辆侧翻的方法较为复杂。

发明内容

本发明针对现有车辆侧翻报警***和方法复杂，实施成本高的问题，提出了一种报警及时准确简单的基于三轴加速度传感器的侧翻报警方法和装置。

本发明就该技术问题提出的技术方案如下：

本发明提出了一种基于三轴加速度传感器的侧翻报警方法，三轴加速度传感器固定安装于车辆上，所述侧翻报警方法包括以下步骤：

步骤S1、预先获取在当车辆所有轮子均贴合于标准地面上，并且车辆的车身处于静止状态时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴初始倾斜角度Cx、y轴初始倾斜角度Cy以及z轴初始倾斜角度Cz；预先获取侧翻倾斜角度阈值；

步骤S2、在当车辆的车身处于静止状态时，通过三轴加速度传感器获取重力加速度g在该三轴加速度传感器的x轴上的x轴映射加速度值Bx、y轴上的y轴映射加速度值By以及z轴上的z轴映射加速度值Bz；然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴测试倾斜角度Dx、y轴测试倾斜角度Dy以及z轴测试倾斜角度Dz；

其中，cos(Dx)＝Bx/g；

cos(Dy)＝By/g；

cos(Dz)＝Bz/g；

然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴的x轴倾斜角度偏移值△x、y轴的y轴倾斜角度偏移值△y以及z轴的z轴倾斜角度偏移值△z；

其中，△x＝∣Dx-Cx∣；

△y＝∣Dy-Cy∣；

△z＝∣Dz-Cz∣；

步骤S3、分别判断△x、△y和△z是否大于侧翻倾斜角度阈值，若△x、△y和△z中任何一个大于侧翻倾斜角度阈值，则判断车辆发生了侧翻；当判断车辆发生侧翻时，则发出报警信号。

本发明上述的侧翻报警方法中，所述标准地面与水平方向的夹角小于10°。

本发明上述的侧翻报警方法中，侧翻倾斜角度阈值处于40°-60°之间。

本发明上述的侧翻报警方法中，所述步骤S1还包括预先设置侧翻持续时间阈值的步骤；

所述步骤S3还包括：在当△x、△y和△z中任何一个大于侧翻倾斜角度阈值时，判断车辆的车身保持静止状态的时间是否大于侧翻持续时间阈值，若是，则判断车辆发生了侧翻。

本发明上述的侧翻报警方法中，所述侧翻持续时间阈值大于15s。

本发明上述的侧翻报警方法中，所述报警信号包括声音信号和/或光线信号和/或者电子信号。

本发明上述的侧翻报警方法中，所述步骤S3还包括：

当判断车辆发生侧翻时，获取该车辆的位置信息；并将该车辆的信息和报警信号通过车联网***发送给车辆远程故障救援中心。

本发明上述的侧翻报警方法中，所述步骤S1还包括预先设置车辆静止时间阈值的步骤；所述步骤S2还包括以下步骤：

获取车辆的位置信息；

若车辆的位置信息保持不变的时间大于车辆静止时间阈值时，则判断该车辆的车身处于静止状态。

本发明上述的侧翻报警方法中，所述步骤S2还包括：

采用速度传感器检测汽车车轮的传动轴的转动速度；

若传动轴的转动速度为0时，则判断汽车的车身处于静止状态。

本发明还提出了一种基于三轴加速度传感器的侧翻报警装置，三轴加速度传感器固定安装于车辆上，所述侧翻报警装置包括：

侧翻参数设置模块，用于预先获取在当车辆所有轮子均贴合于标准地面上，并且车辆的车身处于静止状态时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴初始倾斜角度Cx、y轴初始倾斜角度Cy以及z轴初始倾斜角度Cz；还用于预先获取侧翻倾斜角度阈值；

计算模块，用于在当车辆的车身处于静止状态时，通过三轴加速度传感器获取重力加速度g在该三轴加速度传感器的x轴上的x轴映射加速度值Bx、y轴上的y轴映射加速度值By以及z轴上的z轴映射加速度值Bz；然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴测试倾斜角度Dx、y轴测试倾斜角度Dy以及z轴测试倾斜角度Dz；

其中，cos(Dx)＝Bx/g；

cos(Dy)＝By/g；

cos(Dz)＝Bz/g；

然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴的x轴倾斜角度偏移值△x、y轴的y轴倾斜角度偏移值△y以及z轴的z轴倾斜角度偏移值△z；

其中，△x＝∣Dx-Cx∣；

△y＝∣Dy-Cy∣；

△z＝∣Dz-Cz∣；

判断模块，用于分别判断△x、△y和△z是否大于侧翻倾斜角度阈值，若△x、△y和△z中任何一个大于侧翻倾斜角度阈值，则判断车辆发生了侧翻；

报警模块，用于当判断车辆发生侧翻时，发出报警信号。

本发明在车辆上设置三轴加速度传感器；然后在车辆处于静止状态时，通过采用三轴加速度传感器和计算机计算得到车辆的倾斜角度，从而确定车辆是否处于侧翻状态。本发明通过利用侧翻后车辆的状态来确定车辆是否发生了车翻，判断方法准确简单，因此，本发明的侧翻报警方法和装置报警及时准确，实用性强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例的侧翻报警装置的功能模块示意图。

具体实施方式

本发明要解决的技术问题是：现在的车辆上都安装有侧翻报警***，然而现有的侧翻报警***采用了过多的传感单元，安装和实现较困难，造价高；此外，市场上也有基于三轴加速度传感器的侧翻报警装置，其通过依靠检测故障发生时车辆所受加速度与正常加速度的变化量，并根据该变化量发生的持续时间、方向、大小和变化量的历史特征，来判断车辆是否侧翻，此种判断车辆侧翻的方法较为复杂。本发明提出的解决该技术问题的技术思路是：在车辆上设置三轴加速度传感器；然后在车辆处于静止状态时，通过采用三轴加速度传感器和计算机计算得到车辆的倾斜角度，从而确定车辆是否处于侧翻状态。

为了便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明的技术目的、技术方案进行详细说明。

本发明提出了一种基于三轴加速度传感器的侧翻报警方法，这里，三轴加速度传感器固定安装于车辆上；

所述侧翻报警方法包括以下步骤：

步骤S1、预先获取在当车辆所有轮子均贴合于标准地面上，并且车辆的车身处于静止状态时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴初始倾斜角度Cx、y轴初始倾斜角度Cy以及z轴初始倾斜角度Cz；预先获取侧翻倾斜角度阈值；

这里，车辆可以具有三个轮子、四个轮子或更多的轮子。标准地面与水平方向的夹角小于10°。优选地，标准地面为水平地面。

进一步地，由于摩擦力的作用，车辆在斜坡上也可以保持静止状态，为了避免将车辆处于斜坡上的情况误认为是车辆侧翻状态，本发明设置了侧翻倾斜角度阈值，侧翻倾斜角度阈值处于40°-60°之间。

步骤S2、在当车辆的车身处于静止状态时，通过三轴加速度传感器获取重力加速度g在该三轴加速度传感器的x轴上的x轴映射加速度值Bx、y轴上的y轴映射加速度值By以及z轴上的z轴映射加速度值Bz；然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴测试倾斜角度Dx、y轴测试倾斜角度Dy以及z轴测试倾斜角度Dz；

其中，cos(Dx)＝Bx/g；

cos(Dy)＝By/g；

cos(Dz)＝Bz/g；

然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴的x轴倾斜角度偏移值△x、y轴的y轴倾斜角度偏移值△y以及z轴的z轴倾斜角度偏移值△z；

其中，△x＝∣Dx-Cx∣；

△y＝∣Dy-Cy∣；

△z＝∣Dz-Cz∣；

这里，本发明提出了两种判断车辆的车身是否处于静止状态的方法。

第一种方法是通过GPS***确定车辆是否移动，若车辆不移动，则判断车辆处于静止状态。该方法主要应用于车辆远程故障救援中心通过车联网对车辆状态进行监控。

在该方法中，所述步骤S1还包括预先设置车辆静止时间阈值的步骤；所述步骤S2还包括以下步骤：

获取车辆的位置信息；

若车辆的位置信息保持不变的时间大于车辆静止时间阈值时，则判断该车辆的车身处于静止状态。这里，车辆静止时间阈值处于30min-1h之间。由于测绘误差问题，测量的车辆位置会发生漂移，为了避免这种问题，可以预先设置位置误差阈值，若车辆处于在以某一位置为圆心，位置误差阈值为半径的范围内，则判断该车辆处于该位置上。

这里，位置信息可通过车辆上的GPS装置获取。

上面这种方法对车辆远程故障救援中心比较方便，然而不够及时。为了能更迅速地判断车辆是否处于静止状态，本发明提出了第二种判断车辆的车身是否处于静止状态的方法。

第二种方法是通过检测车轮是否转动，来判断车辆是否处于静止状态。

在该方法中，所述步骤S2还包括：

采用速度传感器检测汽车车轮的传动轴的转动速度；

若传动轴的转动速度为0时，则判断汽车的车身处于静止状态。

步骤S3、分别判断△x、△y和△z是否大于侧翻倾斜角度阈值，若△x、△y和△z中任何一个大于侧翻倾斜角度阈值，则判断车辆发生了侧翻；当判断车辆发生侧翻时，则发出报警信号。

在本发明中，车辆在发生碰撞，尤其是在斜坡上发生碰撞时，车辆有可能会处于短期静止状态，之后，车辆的车身又会重新回到正常的车位。此外，车辆侧翻的检测还会受到电磁辐射或者传导导致的电脉冲干扰而引起的误判断。为了避免将这种情况误认为是车辆侧翻状态，所述步骤S1还包括预先设置侧翻持续时间阈值的步骤；

所述步骤S3还包括：在当△x、△y和△z中任何一个大于侧翻倾斜角度阈值时，判断车辆的车身保持静止状态的时间是否大于侧翻持续时间阈值，若是，则判断车辆发生了侧翻。

这里，侧翻持续时间阈值大于15s。

进一步地，所述报警信号包括声音信号和/或光线信号和/或者电子信号。这里，报警信号主要是吸引在车辆的事故发生地附近的人，从而能够快速救援。然而，若车辆发生侧翻的地点处于某些荒凉的位置，在此种情况下，可能长时间无人经过事故发生地，若车辆上的人因事故而发生人身伤害时，可能会因为救助不及时而死亡。为了避免这种情况的发生，所述步骤S3还包括：

当判断车辆发生侧翻时，获取该车辆的位置信息；并将该车辆的信息和报警信号通过车联网***发送给车辆远程故障救援中心。

此外，参照图1，本发明还提出了一种基于三轴加速度传感器的侧翻报警装置，三轴加速度传感器固定安装于车辆上，所述侧翻报警装置包括：

侧翻参数设置模块100，用于预先获取在当车辆所有轮子均贴合于标准地面上，并且车辆的车身处于静止状态时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴初始倾斜角度Cx、y轴初始倾斜角度Cy以及z轴初始倾斜角度Cz；还用于预先获取侧翻倾斜角度阈值；

这里，侧翻参数设置模块100可以是键盘、鼠标或触摸屏，利用侧翻参数设置模块100输入的参数均保存在存储器500中。

计算模块200，用于在当车辆的车身处于静止状态时，通过三轴加速度传感器获取重力加速度g在该三轴加速度传感器的x轴上的x轴映射加速度值Bx、y轴上的y轴映射加速度值By以及z轴上的z轴映射加速度值Bz；然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴测试倾斜角度Dx、y轴测试倾斜角度Dy以及z轴测试倾斜角度Dz；

其中，cos(Dx)＝Bx/g；

cos(Dy)＝By/g；

cos(Dz)＝Bz/g；

然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴的x轴倾斜角度偏移值△x、y轴的y轴倾斜角度偏移值△y以及z轴的z轴倾斜角度偏移值△z；

其中，△x＝∣Dx-Cx∣；

△y＝∣Dy-Cy∣；

△z＝∣Dz-Cz∣；

判断模块300，用于分别判断△x、△y和△z是否大于侧翻倾斜角度阈值，若△x、△y和△z中任何一个大于侧翻倾斜角度阈值，则判断车辆发生了侧翻；这里，计算模块200和判断模块300可为车辆的MCU或者车载电脑的两个模块。车辆的MCU或者车载电脑分别与侧翻参数设置模块100和存储器500电性连接。

报警模块400，用于当判断车辆发生侧翻时，发出报警信号。

这里，报警模块400可以包括蜂鸣喇叭和/或报警灯和/或者用于报警的通讯装置。

报警模块400也与车辆的MCU或者车载电脑电性连接。

若报警模块400包括通讯装置时，车辆通过通讯装置以及车联网与车辆远程故障救援中心通信连接。该车联网可由GSM、CDMA或无线广域网等无线通讯方式实现。

本发明在车辆上设置三轴加速度传感器；然后在车辆处于静止状态时，通过采用三轴加速度传感器和计算机计算得到车辆的倾斜角度，从而确定车辆是否处于侧翻状态。本发明通过利用侧翻后车辆的状态来确定车辆是否发生了车翻，判断方法准确简单，因此，本发明的侧翻报警方法和装置报警及时准确，实用性强。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于三轴加速度传感器的侧翻报警方法，其特征在于，三轴加速度传感器固定安装于车辆上，所述侧翻报警方法包括以下步骤：

步骤S1、预先获取在当车辆所有轮子均贴合于标准地面上，并且车辆的车身处于静止状态时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴初始倾斜角度Cx、y轴初始倾斜角度Cy以及z轴初始倾斜角度Cz；预先获取侧翻倾斜角度阈值；

步骤S2、在当车辆的车身处于静止状态时，通过三轴加速度传感器获取重力加速度g在该三轴加速度传感器的x轴上的x轴映射加速度值Bx、y轴上的y轴映射加速度值By以及z轴上的z轴映射加速度值Bz；然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴测试倾斜角度Dx、y轴测试倾斜角度Dy以及z轴测试倾斜角度Dz；

其中，cos(Dx)＝Bx/g；

cos(Dy)＝By/g；

cos(Dz)＝Bz/g；

然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴的x轴倾斜角度偏移值△x、y轴的y轴倾斜角度偏移值△y以及z轴的z轴倾斜角度偏移值△z；

其中，△x＝∣Dx-Cx∣；

△y＝∣Dy-Cy∣；

△z＝∣Dz-Cz∣；

步骤S3、分别判断△x、△y和△z是否大于侧翻倾斜角度阈值，若△x、△y和△z中任何一个大于侧翻倾斜角度阈值，则判断车辆发生了侧翻；当判断车辆发生侧翻时，则发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的侧翻报警方法，其特征在于，所述标准地面与水平方向的夹角小于10°。

3.根据权利要求1所述的侧翻报警方法，其特征在于，侧翻倾斜角度阈值处于40°-60°之间。

4.根据权利要求1所述的侧翻报警方法，其特征在于，所述步骤S1还包括预先设置侧翻持续时间阈值的步骤；

所述步骤S3还包括：在当△x、△y和△z中任何一个大于侧翻倾斜角度阈值时，判断车辆的车身保持静止状态的时间是否大于侧翻持续时间阈值，若是，则判断车辆发生了侧翻。

5.根据权利要求4所述的侧翻报警方法，其特征在于，所述侧翻持续时间阈值大于15s。

6.根据权利要求1-5任何一项所述的侧翻报警方法，其特征在于，所述报警信号包括声音信号和/或光线信号和/或者电子信号。

7.根据权利要求1-5任何一项所述的侧翻报警方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

当判断车辆发生侧翻时，获取该车辆的位置信息；并将该车辆的信息和报警信号通过车联网***发送给车辆远程故障救援中心。

8.根据权利要求1所述的侧翻报警方法，其特征在于，所述步骤S1还包括预先设置车辆静止时间阈值的步骤；所述步骤S2还包括以下步骤：

获取车辆的位置信息；

若车辆的位置信息保持不变的时间大于车辆静止时间阈值时，则判断该车辆的车身处于静止状态。

9.根据权利要求1所述的侧翻报警方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

采用速度传感器检测汽车车轮的传动轴的转动速度；

若传动轴的转动速度为0时，则判断汽车的车身处于静止状态。

10.一种基于三轴加速度传感器的侧翻报警装置，其特征在于，三轴加速度传感器固定安装于车辆上，所述侧翻报警装置包括：

侧翻参数设置模块(100)，用于预先获取在当车辆所有轮子均贴合于标准地面上，并且车辆的车身处于静止状态时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴初始倾斜角度Cx、y轴初始倾斜角度Cy以及z轴初始倾斜角度Cz；还用于预先获取侧翻倾斜角度阈值；

计算模块(200)，用于在当车辆的车身处于静止状态时，通过三轴加速度传感器获取重力加速度g在该三轴加速度传感器的x轴上的x轴映射加速度值Bx、y轴上的y轴映射加速度值By以及z轴上的z轴映射加速度值Bz；然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴分别相对于重力方向的x轴测试倾斜角度Dx、y轴测试倾斜角度Dy以及z轴测试倾斜角度Dz；

其中，cos(Dx)＝Bx/g；

cos(Dy)＝By/g；

cos(Dz)＝Bz/g；

然后分别计算此时三轴加速度传感器的x轴的x轴倾斜角度偏移值△x、y轴的y轴倾斜角度偏移值△y以及z轴的z轴倾斜角度偏移值△z；

其中，△x＝∣Dx-Cx∣；

△y＝∣Dy-Cy∣；

△z＝∣Dz-Cz∣；

判断模块(300)，用于分别判断△x、△y和△z是否大于侧翻倾斜角度阈值，若△x、△y和△z中任何一个大于侧翻倾斜角度阈值，则判断车辆发生了侧翻；

报警模块(400)，用于当判断车辆发生侧翻时，发出报警信号。