CN114426004B - 一种碰撞物类型识别方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种碰撞物类型识别方法和装置，其中，所述方法包括：接收安装在设备上的弹性波传感器在设备发生碰撞时检测的弹性波信号；根据所述弹性波信号识别与所述设备发生碰撞的碰撞物的特征参数；根据所述碰撞物的特征参数识别所述碰撞物的类型。

Description

一种碰撞物类型识别方法和装置

技术领域

本文涉及自动化技术，尤指一种碰撞物类型识别方法和装置。

背景技术

在车辆主动发动机盖应用领域，常通过压力管、压力传感器、加速度传感器等装置来检测是否达到触发主动发送机盖点爆装置的条件。当车辆发生碰撞时，前保险杠及相关结构的形变使压力管、压力传感器检测到压力发生变化，以及车身加速度变化的曲线，当压力和加速度中至少一个超出其相应阈值时，触发主动发动机盖点爆装置，弹起发动机盖保护行人。

但是该方案无法识别碰撞物类型，实际经常造成误触发，引起车主不必要的维修费用，如车辆高速行驶时(25～50km/h)碰撞行人、汽车低速行驶时追尾前车，分别代表两类典型的碰撞事件，即撞击软质物体及硬质物体。但是这两类典型的碰撞事件，其冲量或碰撞能量导致压力管形变接近，进而导致现有方案无法很好区分，常发生汽车低速行驶追尾前车时触发主动发动机盖点爆装置，弹起发动机盖的行为。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请提供了一种碰撞物类型识别方法和装置，能够识别碰撞物类型。

本申请提供的一种碰撞物类型识别方法，包括：

接收安装在设备上的弹性波传感器在设备发生碰撞时检测的弹性波信号；

根据所述弹性波信号识别与所述设备发生碰撞的碰撞物的特征参数；

根据所述碰撞物的特征参数识别所述碰撞物的类型。

本申请提供的碰撞物类型识别装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现如前所述的方法。

本申请能够识别碰撞物类型。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例提供的碰撞物类型识别方法流程图；

图2为本申请实施例将弹性波信号的频谱与频谱窗口的比对示意图；

图3为本申请实施例中E(V,W)曲线示意图。

具体实施方式

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

本申请实施例提供了一种碰撞物类型识别方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤S101接收安装在设备上的弹性波传感器在设备发生碰撞时检测的弹性波信号；

步骤S102根据所述弹性波信号识别与所述设备发生碰撞的碰撞物的特征参数；

步骤S103根据所述碰撞物的特征参数识别所述碰撞物的类型。

本申请实施例能够对碰撞物的类型进行识别。

在一示例性实施例中，所述碰撞物的特征参数可以为碰撞物的材质、碰撞物的质量；所述碰撞物的材质可以粗略的分为硬质物体和软质物体；也可以根据物质硬度值的不同将碰撞物分为不同的材质，如橡胶或塑料按照邵氏硬度还可以细分为多种材质。

根据所述弹性波信号识别与所述设备发生碰撞的碰撞物的特征参数，包括：

根据所述弹性波信号的频谱识别所述碰撞物的材质；以及，

根据所述弹性波信号的能量识别所述碰撞物的质量。

在一示例性实施例中，根据所述弹性波信号的频谱识别所述碰撞物的材质，包括：

将所述弹性波信号的频谱与一个或多个频谱窗口进行比对，判断所述弹性波信号的频谱是否符合比对的频谱窗口的特征，在所述弹性波信号的频谱符合比对的频谱窗口的特征时，将所述碰撞物的材质识别为比对的频谱窗口对应的第一类硬度材质，在所述弹性波信号的频谱不符合比对的频谱窗口的特征时，将所述碰撞物的材质识别为比对的频谱窗口对应的第二类硬度材质，所述频谱窗口用于标定两类硬度材质的碰撞物与所述设备碰撞产生的弹性波信号的频率区间与幅值区间。

在一示例性实施例中，判断所述弹性波信号的频谱是否符合比对的频谱窗口的特征，包括：

判断落入比对的频谱窗口的频率区间内的所述弹性波信号的频域幅值超出频谱窗口上边沿对应的幅值的峰值点的数量是否超过数量阈值，如果是，则判断所述弹性波信号的频谱符合比对的频谱窗口的特征；或者，

判断落入比对的频谱窗口的频率区间内的所述弹性波信号的频域幅值均值是否超过比对的频谱窗口上边沿对应的幅值，如果是，则判断所述弹性波信号的频谱符合比对的频谱窗口的特征。

图2为将弹性波信号的频谱与频谱窗口的特征的比对示意图，其中，a图和b图中的虚线框表示同一个频谱窗口，a图中落入比对的频谱窗口的频率区间内的弹性波信号的频域幅值超出频谱窗口上边沿对应的幅值的峰值点的数量没有超过数量阈值，表示该弹性波信号的频谱不符合比对的频谱窗口的特征，进而识别出碰撞物的材质为软质碰撞物；b图中落入比对的频谱窗口的频率区间内的弹性波信号的频域幅值超出频谱窗口上边沿对应的幅值的峰值点的数量超过数量阈值，表示该弹性波信号的频谱符合比对的频谱窗口的特征，进而识别出碰撞物的材质为硬质碰撞物。

本实施例中如果要对第二类硬度材质或第一类硬度材质再进行识别，可以再选取其他的一个或多个频谱窗口。

在另一示例性实施中，根据所述弹性波信号的频谱识别所述碰撞物的材质，包括：

确定所述弹性波信号在选定频域频率区间内的频域能量与另一选定频域频率区间内的频域能量的比值，将所述比值与一个或多个阈值进行比较，根据比较结果确定碰撞物的材质；

确定所述弹性波信号在选定频域频率区间内的频域能量与所述弹性波信号的总频域能量的比值，将所述比值与一个或多个阈值进行比较，根据比较结果确定碰撞物的材质。

如，可选取低频频段[0，f0]、高频频段[f1,f2]，分别计算所述弹性波信号在低频段区间的频域能量值Ef1、高频段区间的频域能量值Ef2，以及所关注的全频段区间[0,fm]的频域能量值Efm；计算低频段能量值、高频段能量值的比值X＝Ef2/Ef1，根据不同材质物体碰撞试验标定结果取a<b<c常数对应3种硬度依次递增的材质，若X>＝c，则判定该碰撞物体材质硬度大于或等于常数c对应的材质硬度；若b＝<X<c，则判定该碰撞物体材质硬度大于或等于b对应的材质硬度，同时小于c对应的材质硬度；若a＝<X<b，则判定该碰撞物体材质硬度大于或等于a对应的材质硬度，同时小于b对应的材质硬度；若X<a，则判定该碰撞物体材质硬度小于a对应的材质硬度；

也可以计算高频段区间的频域能量值Ef2与所关注的全频段区间[0,fm]的频域能量值Efm的比值Y＝Ef2/Efm，判别逻辑同上，此处不再累述。

由于随着碰撞物材质硬度的增加，碰撞物与设备发生碰撞时检测的弹性波信号在其高频频段具有的频域能量值也是增加的，因此可以根据所述比值的增大或减小来判断碰撞物材质硬度与所述阈值对应的材质硬度的关系，进而确定碰撞物的材质。

在一示例性实施例中，所述频域能量的计算方法，包括：

E(f)为频域频率区间fi～fj内的频域能量，K(f)为频域频率区间fi～fj内的频域幅值；

上述Ef1＝integral(Kf)[0～f0]；

Ef2＝integral(Kf)[f1～f2]；

Efm＝integral(Kf)[0～fm]；

f0,f1,f2,fm为所取频域频段的具体频点,f1大于f0，fm大于f2。

在一示例性实施例中，根据所述弹性波信号的能量识别所述碰撞物的质量，包括：

确定安装在所述设备上的弹性波传感器在所述碰撞物与所述设备发生碰撞时检测到的弹性波信号时域能量E(V1)，V1为所述碰撞物与所述设备发生碰撞时的碰撞速度；

根据与碰撞物相同材质且质量为W的物体在不同速度V下与所述设备发生碰撞时所述弹性波传感器检测到的弹性波信号时域能量E(V,W)，确定所述碰撞速度对应的弹性波信号时域能量E(V1,W)；

根据所述E(V1)和所述E(V1,M)确定所述碰撞物的质量。

在一示例性实施例中，根据所述E(V1)和所述E(V1,M)确定所述碰撞物的质量，包括：

W1＝W*E(V1)/E(V1,W)；

其中，E(V1)＝E_i(V1),E(V1,W)＝E_i(V1,W),i为所述设备上检测到弹性波信号时域能量的第i个弹性波传感器；

或，

L为所述设备上检测到弹性波信号时域能量的弹性波传感器的总数量；W1为所述碰撞物的质量。

Ei(V)＝∑|Kj|，或者Ei(V)＝∑(Kj*Kj),j＝0,1,…,M，M表示对弹性波信号的采样点数，K表示与采样点的弹性波信号时域幅值相关的参数，如K为采样点的弹性波信号的时域幅值，或时域幅值的平方。

上述获取E(V,W)的过程可以是试验标定的过程。试验标定过程可以针对具体的应用场景进行，使该应用场景中常见的碰撞物与设备发生碰撞，根据常见碰撞物的材质、质量、及碰撞速度绘制E(V,W)曲线，如图3所示。为保证试验标定结果的准确，试验标定中使用的设备与应用场景中使用的设备最好是相同或相似的结构，且在设备上设置的传感器的布局也最好一致。

在进行试验标定时，可对V取离散区间，如V∈[Vm,Vn]，则质量识别可取相近的速度进行计算：如V1与Vm相近，则W1≈W*E(V1)/E(Vm,W)；如V1与Vn相近，则W1≈W*E(V1)/E(Vn,W)。

当将上述实施例所述的识别碰撞物质量的方法应用于车辆碰撞场景时，由于常见的车辆碰撞事件，如小动物碰撞、行人碰撞、发生汽车追尾，碰撞物的质量通常被设定在一个范围，如0～35kg，35～120kg，120kg以上，因此只要识别出的质量落入设定的质量范围内，即可进行碰撞物类型的识别。

在一示例实施例中，根据所述碰撞物的特征参数识别所述碰撞物的类型后，所述方法还包括：

根据识别出的碰撞物的类型启动与所述类型相适应的碰撞保护措施，如仅当识别出碰撞物类型是人时，才触发主动发动机盖点爆装置，弹起发动机盖保护行人，减少了误触发发生的概率。

本发明实施例还提供了一种碰撞物类型识别装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现如前任一实施例所述的方法。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (7)

1.一种碰撞物类型识别方法，其特征在于，包括：

接收安装在设备上的弹性波传感器在设备发生碰撞时检测的弹性波信号；

根据所述弹性波信号识别与所述设备发生碰撞的碰撞物的特征参数；

根据所述碰撞物的特征参数识别所述碰撞物的类型；

其中，根据所述弹性波信号识别与所述设备发生碰撞的碰撞物的特征参数，包括：根据所述弹性波信号的频谱识别所述碰撞物的材质；以及，根据所述弹性波信号的能量识别所述碰撞物的质量；

根据所述弹性波信号的频谱识别所述碰撞物的材质的方式，包括：

将所述弹性波信号的频谱与一个或多个频谱窗口进行比对，判断所述弹性波信号的频谱是否符合比对的频谱窗口的特征，在所述弹性波信号的频谱符合比对的频谱窗口的特征时，将所述碰撞物的材质识别为比对的频谱窗口对应的第一类硬度材质，在所述弹性波信号的频谱不符合比对的频谱窗口的特征时，将所述碰撞物的材质识别为比对的频谱窗口对应的第二类硬度材质，所述频谱窗口用于标定两类硬度材质的碰撞物与所述设备碰撞产生的弹性波信号的频率区间与幅值区间；

判断所述弹性波信号的频谱是否符合比对的频谱窗口的特征，包括：

判断落入比对的频谱窗口的频率区间内的所述弹性波信号的频域幅值超出频谱窗口上边沿对应的幅值的峰值点的数量是否超过数量阈值，如果是，则判断所述弹性波信号的频谱符合比对的频谱窗口的特征；或者，

判断落入比对的频谱窗口的频率区间内的所述弹性波信号的频域幅值均值是否超过比对的频谱窗口上边沿对应的幅值，如果是，则判断所述弹性波信号的频谱符合比对的频谱窗口的特征。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述弹性波信号的频谱识别所述碰撞物的材质的方式，还包括：

确定所述弹性波信号在选定频域频率区间内的频域能量与所述弹性波信号的总频域能量的比值，将所述比值与一个或多个阈值进行比较，根据比较结果确定碰撞物的材质；或者，

确定所述弹性波信号在选定频域频率区间内的频域能量与另一选定频域频率区间内的频域能量的比值，将所述比值与一个或多个阈值进行比较，根据比较结果确定碰撞物的材质。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述频域能量的计算方法，包括：

E(f)为频域频率区间fi～fj内的频域能量，K(f)为频域频率区间fi～fj内的频域幅值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述弹性波信号的能量识别所述碰撞物的质量，包括：

确定安装在所述设备上的弹性波传感器在所述碰撞物与所述设备发生碰撞时检测到的弹性波信号时域能量E(V1)，V1为所述碰撞物与所述设备发生碰撞时的碰撞速度；

根据与碰撞物相同材质且质量为W的物体在不同速度V下与所述设备发生碰撞时所述弹性波传感器检测到的弹性波信号时域能量E(V,W)，确定所述碰撞速度对应的弹性波信号时域能量E(V1,W)；

根据所述E(V1)和所述E(V1,M)确定所述碰撞物的质量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

根据所述E(V1)和所述E(V1,M)确定所述碰撞物的质量，包括：

W1＝W*E(V1)/E(V1,W)；

其中，E(V1)＝E_i(V1),E(V1,W)＝E_i(V1,W),i为所述设备上检测到弹性波信号时域能量的第i个弹性波传感器；

或，

L为所述设备上检测到弹性波信号时域能量的弹性波传感器的总数量；W1为所述碰撞物的质量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

Ei(V)＝∑|Kj|，或者Ei(V)＝∑(Kj*Kj)，j＝0,1,…,M，M表示对弹性波信号的采样点数，K表示与采样点的弹性波信号时域幅值相关的参数。

7.一种碰撞物类型识别装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现如权利要求1至6任一所述的方法。

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