[发明专利]利用加速度计判断车辆行驶状态的算法和装置

说明书

本发明公开了一种利用加速度计判断车辆行驶状态的算法和装置，所述算法包括：持续实时获取由三轴加速度计采集的待识别车辆的第一加速度向量；持续实时计算渐次迫近期望四元数的四元数，根据所述四元数对所述第一加速度向量进行旋转，所述四元数代表汽车姿态；对旋转后的加速度向量进行偏航校正；将校正后的加速度向量与加速度向量阈值进行比较，根据比较结果识别所述待识别车辆的当前驾驶行为。由于在使用中持续使用渐次迫近技术，本算法能够很好地适应各种应用场景：水平、坡道或颠簸等多种路面状况，三轴加速度计与待识别车辆的相对摆放角度发生变化，以及三轴加速度计存在测量误差等场景；并且，无需初始化过程，即开即用。

技术领域

本发明涉及车辆驾驶状态识别领域，尤其涉及一种利用加速度计判断车辆行驶状态的算法和装置。

背景技术

驾驶行为指的是驾驶员在驾驶车辆过程中根据车辆行驶状况，周围道路环境对车辆做出的不同控制行为。驾驶行为直接影响着道路交通安全，统计数据表明，我国每年发生的交通事故中，相当比例是由于驾驶员不当驾驶行驶行为导致。正确识别驾驶员的驾驶行为，并给予激励，由此降低事故率，具有巨大的社会意义。将手机固定放在车内某个平稳的地方，读取手机的三轴加速度输出结果，解算出汽车的各个方向加速度，再识别出是否有猛刹车、急加速、急转弯、急变道等驾驶行为，或者路面颠簸，造成车辆行驶姿态异常。汽车的加速度可以用A{x,y,z}来表示，这里，x代表汽车身方向侧向的加速度，表示汽车过弯所受的惯性；y代表沿汽车前进方向的加速度，代表加速或刹车减速，而z代表往车顶方向(垂直于汽车四轮组成的平面)的加速度，它携带了大量路面颠簸起伏的信号或信息。

当今移动终端大部分内置有三轴加速度计，可以输出三个方向轴的加速度的数值，我们可以用向量V＝[x y z]来表示。如图1所示，图1是移动终端三轴加速度计坐标系图，当前两大流行手机操作系统Android和iOS，都把垂直于手机屏幕的平面的直线定义为z轴，而手机长度方向定义为y轴方向，宽度方向定义为x轴。

由于所述移动终端在汽车内可能以任意角度摆放，因人为或非人为因素发生倾斜，导致所述移动终端难以与待识别车辆前进方向保持一致，手机内置三轴加速度计的坐标系和汽车的坐标系定义是不一致的，如图2所示，图2为本发明移动终端的摆放示意图，以移动终端为手机为例，假设把手机屏幕朝上，手机长度方向朝向汽车的正前方，手机长度方向与汽车4轮平面成θ夹角，这里称之为手机摆放倾斜角θ，因而三轴加速度计采集的加速度向量仅是移动终端的加速度向量，而并不是汽车本身的加速度向量。

目前的处理方法，一般是要求检测功能启用前，把汽车停泊在水平的道路上一段时间，摆放好手机进行初始化，解算出手机倾斜角θ和重力加速度g的平均值，经过初始化阶段消除倾斜误差，然而移动终端随时可能发生移动，倾斜角都会发生变化，造成最终计算错误。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用加速度计判断车辆行驶状态的算法和装置，旨在解决现有技术中初始化过程无法较准确地消除倾斜误差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种利用加速度计判断车辆行驶状态的算法，所述方法包括以下步骤：

持续实时获取由三轴加速度计采集的待识别车辆的第一加速度向量；

持续实时计算渐次迫近期望四元数的四元数，根据所述四元数对所述第一加速度向量进行旋转，所述四元数代表汽车姿态；

对旋转后的加速度向量进行偏航校正；

将校正后的加速度向量与加速度向量阈值进行比较，根据比较结果识别所述待识别车辆的当前驾驶行为。

优选地，所述持续实时计算渐次迫近期望四元数的四元数，根据所述四元数对所述第一加速度向量进行旋转，具体包括：

随机预设第一四元数；

根据所述第一四元数和所述第一加速度向量计算第二四元数；