本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車駕駛管理部門的道路駕駛技能考試系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種自動(dòng)檢測駕駛?cè)擞^察狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)公安部《機(jī)動(dòng)車駕駛證申領(lǐng)和使用規(guī)定》的最新要求，在機(jī)動(dòng)車駕駛證申領(lǐng)過程中，申請人必須通過道路交通安全法律、法規(guī)和相關(guān)知識考試科目(簡稱“科目一”)、場地駕駛技能考試科目(簡稱“科目二”)、道路駕駛技能和安全文明駕駛常識考試科目(簡稱“科目三”)三個(gè)科目的考試。規(guī)定中對每個(gè)科目的考試評判要求做了明確說明。

在道路駕駛技能(科目三)考試科目中，對申請人在駕駛程中是否能適時(shí)地觀察后視鏡和左右方交通情況做了重點(diǎn)考核要求，分別有：

(1)視線離開行駛方向超過2秒的，不合格；

(2)起步前，未觀察內(nèi)、外后視鏡，未側(cè)頭觀察后方交通情況的，不合格；

(3)直線行駛時(shí)，不適時(shí)通過內(nèi)、外后視鏡觀察后方交通情況的，扣10分；

(4)變更車道前，未通過內(nèi)、外后視鏡觀察后方道路交通情況的，不合格；

(5)停車前，不通過內(nèi)、外后視鏡觀察后方和右側(cè)交通情況的，不合格；

(6)停車后，在車內(nèi)開門前不側(cè)頭觀察側(cè)后方和左側(cè)交通情況的，不合格；

(7)路口直行、路口左轉(zhuǎn)、路口右轉(zhuǎn)時(shí)，不觀察左、右方交通情況，轉(zhuǎn)彎通過路口時(shí)，未觀察側(cè)前方交通情況的，不合格；

(8)通過人行橫道、學(xué)校區(qū)域、公交站臺時(shí)，不觀察左、右方交通情況的，不合格；

(9)超車時(shí)，未側(cè)頭觀察被超越車輛動(dòng)態(tài)的，不合格；

(10)掉頭時(shí)，不能正確觀察交通情況選擇掉頭時(shí)機(jī)的，不合格。

這些考試項(xiàng)目都要求對駕駛?cè)说挠^察狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并根據(jù)考試評判規(guī)則自動(dòng)給出駕駛?cè)说目荚嚦煽儭?/p>

目前國內(nèi)在用的科目三考試系統(tǒng)對這些考核要求或者采用由考試員人工評判、或者采用計(jì)算機(jī)視頻圖像處理技術(shù)來完成。采用由考試員人工評判的方法，在警力不足的情況下(國內(nèi)很多科目三考場只配備1至2名考試員)，這些考核要求基本被忽略，造成考試難度降低，達(dá)不到篩選合格駕駛員的目的。采用計(jì)算機(jī)視頻圖像處理技術(shù)來檢測駕駛?cè)擞^察狀態(tài)的方法，是利用攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集駕駛?cè)说拿娌恳曨l流，并送入計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算機(jī)通過對輸入的視頻圖像處理，確定駕駛?cè)说拿娌?或眼睛)特征，進(jìn)而確定駕駛?cè)说囊暰€方向，也即確定駕駛?cè)说挠^察狀態(tài)；這種方法受外界光線變化影響大，容易產(chǎn)生誤判，導(dǎo)致檢測準(zhǔn)確度不高，難于在實(shí)際考試中真正使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)檢測駕駛?cè)擞^察狀態(tài)的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種自動(dòng)檢測駕駛?cè)擞^察狀態(tài)的方法，其特征在于其包括該自動(dòng)檢測駕駛?cè)擞^察狀態(tài)的方法包括駕駛?cè)撕蜋C(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)檢測、駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測和駕駛?cè)丝荚嚂r(shí)觀察狀態(tài)及考試成績評判；其中：

駕駛?cè)撕蜋C(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)檢測中駕駛?cè)?、機(jī)動(dòng)車在實(shí)際空間中的姿態(tài)用三維立體坐標(biāo)系進(jìn)行描述，采用東北天坐標(biāo)系來描述駕駛?cè)撕蜋C(jī)動(dòng)車在空間中的姿態(tài)、以及駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車的觀察姿態(tài)，該坐標(biāo)系以指向正東方的坐標(biāo)軸為x軸，以指向正北方的坐標(biāo)軸為y軸，以垂直向上的坐標(biāo)軸為z軸；在駕駛?cè)恕C(jī)動(dòng)車姿態(tài)發(fā)生繞x軸偏轉(zhuǎn)時(shí)，其偏轉(zhuǎn)角稱為俯仰角，用α表示；繞y軸偏轉(zhuǎn)時(shí)，其偏轉(zhuǎn)角稱為橫滾角，用β表示；繞z軸偏轉(zhuǎn)時(shí)，其偏轉(zhuǎn)角稱為偏航角，用γ表示，采用分別安裝在駕駛?cè)祟^部和機(jī)動(dòng)車車上的三軸陀螺儀來實(shí)時(shí)檢測的機(jī)動(dòng)車空間姿態(tài)αc、βc、γc、和駕駛?cè)说目臻g姿態(tài)αd、βd、γd，安裝在駕駛?cè)祟^部的三軸陀螺儀的y軸指向駕駛?cè)艘暰€正前方，z軸垂直向上，而安裝在機(jī)動(dòng)車車上的三軸陀螺儀固定在駕駛室頂部且y軸與機(jī)動(dòng)車前后車身方向保持平行，并指向機(jī)動(dòng)車行駛正前方，z軸垂直向上；

由此獲得駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，其中：

△αd＝αd-αc；

△βd＝βd-βc；

△γd＝γd-γc；

由于α、β、γ分別表示駕駛?cè)?、機(jī)動(dòng)車?yán)@x軸偏轉(zhuǎn)的俯仰角、繞y軸偏轉(zhuǎn)的橫滾角和繞z軸偏轉(zhuǎn)的偏航角，所以△αd表示駕駛?cè)伺c機(jī)動(dòng)車在x軸向發(fā)生的角度偏離，即駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車發(fā)生的抬頭或低頭運(yùn)動(dòng)，△αd為正表示抬頭，為負(fù)表示低頭，等于零表示與機(jī)動(dòng)車行駛方向保持一致；△βd表示駕駛?cè)伺c機(jī)動(dòng)車在y軸向發(fā)生的角度偏離，即駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車發(fā)生的歪頭運(yùn)動(dòng)，△βd為正表示向右歪頭，為負(fù)表示向左歪頭，等于零表示頭部與機(jī)動(dòng)車行駛方向保持垂直，即正常駕駛姿勢；△γd表示駕駛?cè)伺c機(jī)動(dòng)車在z軸向發(fā)生的角度偏離，即駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車發(fā)生的頭部偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，△γd為正表示頭部向左偏轉(zhuǎn)，觀察視線指向機(jī)動(dòng)車左邊，為負(fù)表示頭部向右偏轉(zhuǎn)，觀察視線指向機(jī)動(dòng)車右邊，等于零表示頭部視線方向與機(jī)動(dòng)車行駛方向保持一致，即指向正前方。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括如下附屬技術(shù)方案：

優(yōu)選地，所述三軸陀螺儀采用jy901傾角儀，其核心為運(yùn)動(dòng)處理傳感器mpu6050；mpu6050是一種集成了一個(gè)嵌入式3軸mems陀螺儀、一個(gè)3軸mems加速度計(jì)和一個(gè)數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器的片上系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)檢測運(yùn)動(dòng)物體的三維加速度、三維角速度、三維角度等參數(shù)，其三維加速度、三維角速度、三維角度的檢測精度分別達(dá)到0.01g、0.05°/s和0.01°；jy901傾角儀采集數(shù)據(jù)輸出及與上位機(jī)的通訊采用串口rs232模式。

優(yōu)選地，在實(shí)際采集駕駛?cè)擞^察狀態(tài)之前，把一片jy901傾角儀水平安裝在機(jī)動(dòng)車車身上，保持其上mpu6050的y軸與機(jī)動(dòng)車前后車身保持平行并指向機(jī)動(dòng)車行駛前方；把一片jy901傾角儀鑲嵌在織帶上，考試時(shí)該織帶戴在駕駛?cè)祟^上，使織帶上的jy901傾角儀與地面保持平行，其上mpu6050的y軸方向與駕駛?cè)艘暰€方向保持一致；采用一個(gè)串口服務(wù)器eth002把二片jy901傾角儀連接到駕駛?cè)塑囕d考試系統(tǒng)，該串口服務(wù)器eth002把二路串口rs232數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)口數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向互傳，把二片jy901傾角儀通過串口連接線分別連接到eth002的串口，把串口服務(wù)器eth002通過網(wǎng)線連接到車載考試系統(tǒng)的交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)考試系統(tǒng)工控機(jī)與二片jy901傾角儀的數(shù)據(jù)通信。

優(yōu)選地，駕駛?cè)丝荚嚂r(shí)觀察狀態(tài)及考試成績評判的具體步驟如下：

步驟一、對二片jy901傾角儀的二片工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置；設(shè)置回傳數(shù)據(jù)為三維角度值，jy901傾角儀回傳基于東北天坐標(biāo)系的角度值回傳，即只回傳采集的俯仰角、橫滾角和偏航角；設(shè)置jy901傾角儀rs232串口通信速率為9600bps；設(shè)置回傳數(shù)據(jù)的刷新率為10hz，即對駕駛?cè)?、機(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)每隔100ms采樣1次，滿足采樣實(shí)時(shí)性要求；設(shè)置jy901傾角儀的x軸、y軸和z軸的角速度零偏值為零；

步驟二、正式考試前，車載考試系統(tǒng)發(fā)出語音提示，提醒駕駛?cè)吮３终_坐姿，眼睛平視前方，此時(shí)車載工控機(jī)從機(jī)動(dòng)車jy901傾角儀讀取機(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)為αc0、βc0、γc0，從駕駛?cè)祟^戴jy901傾角儀讀取駕駛?cè)祟^部的空間姿態(tài)為αd0、βd0、γd0，計(jì)算：

△αd0＝αd0-αc0，

△γd0＝γd0-γc0，

△αd0、△γd0作為駕駛?cè)藗€(gè)性化觀察姿態(tài)值；

步驟三、開始考試后，工控機(jī)每間隔100毫秒分別從機(jī)動(dòng)車jy901傾角儀讀取1次機(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)αc、βc、γc，以及從駕駛?cè)祟^戴jy901傾角儀讀取駕駛?cè)祟^部的空間姿態(tài)αd、βd、γd；

步驟四、對機(jī)動(dòng)車空間姿態(tài)的俯仰角αc、偏航角γc和駕駛?cè)祟^部空間姿態(tài)的俯仰角αd、偏航角γd進(jìn)行條件滑窗濾波，消除檢測過程中的干擾和噪聲，滑窗的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)值n＝8，得到第i次檢測時(shí)機(jī)動(dòng)車空間姿態(tài)值αci、γci和駕駛?cè)祟^部空間姿態(tài)值αdi、γdi。

步驟五，考慮駕駛?cè)藗€(gè)性化觀察姿態(tài)值，計(jì)算：

△αdi＝αdi-αci-△αd0，

△γdi＝γdi-γci-△γd0，

△αdi、△γdi為考慮駕駛?cè)藗€(gè)性化觀察姿態(tài)后相對于考車的觀察狀態(tài)，也即駕駛?cè)说膶?shí)際觀察狀態(tài)；

步驟六、歸一化駕駛?cè)说挠^察狀態(tài)：

△αdi<-15°，駕駛?cè)说皖^，觀察視線向下，指向機(jī)動(dòng)車儀表板或其以下；

-15°≤△αdi≤15°，駕駛?cè)擞^察視線居中，為正常駕駛狀態(tài)；

△αdi>15°，駕駛?cè)颂ь^，觀察視線向上，指向機(jī)動(dòng)車車頂；

△γdi<-60°，駕駛?cè)讼蛴移^，視線向右，觀察機(jī)動(dòng)車右邊交通狀況；

-60°≤△γdi≤45°，駕駛?cè)擞^察視線向前，與機(jī)動(dòng)車行駛方向一致，觀察機(jī)動(dòng)車前方交通狀況；

△γdi>45°，駕駛?cè)讼蜃笃^，視線向左，觀察機(jī)動(dòng)車左邊交通狀況。

步驟七、統(tǒng)計(jì)△αdi<-15°，△αdi>15°，△γdi<-60°，△γdi>45°連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)是否達(dá)到20次，如果達(dá)到，評判駕駛?cè)艘暰€偏離機(jī)動(dòng)車行駛方向連續(xù)超過2秒，考試成績不合格；

步驟八、結(jié)合正在進(jìn)行的駕駛技能考試項(xiàng)目，統(tǒng)計(jì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)△γdi<-60°，△γdi>45°出現(xiàn)的次數(shù)，連續(xù)出現(xiàn)的算1次，給出駕駛?cè)丝荚嚂r(shí)觀察狀態(tài)的成績；

步驟九、考試結(jié)束，給出駕駛?cè)税{駛觀察狀態(tài)在內(nèi)的評判結(jié)果和總成績；然后轉(zhuǎn)入步驟二，對下一個(gè)駕駛?cè)诉M(jìn)行考試。

優(yōu)選地，所述駕駛?cè)丝荚嚂r(shí)觀察狀態(tài)及考試成績評判為駕駛?cè)丝荚囬_始前，需要把一個(gè)三軸陀螺儀安裝在機(jī)動(dòng)車上，使機(jī)動(dòng)車上的三軸陀螺儀的y軸與機(jī)動(dòng)車前后車身方向保持平行并指向機(jī)動(dòng)車行駛正前方，其z軸垂直向上；同時(shí)把一個(gè)三軸陀螺儀佩戴在駕駛?cè)祟^部，使頭上的三軸陀螺儀的y軸指向駕駛?cè)艘暰€正前方，其z軸垂直向上，考試開始后，車上的三軸陀螺儀通過串口或usb口，定時(shí)把機(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)αc、βc、γc發(fā)送到考試系統(tǒng)的車載工控機(jī)，駕駛?cè)祟^部的三軸陀螺儀也通過串口或usb口，定時(shí)把駕駛?cè)祟^部的空間姿態(tài)αd、βd、γd發(fā)送到考試系統(tǒng)的車載工控機(jī)；車載工控機(jī)接收到αc、βc、γc、αd、βd、γd數(shù)據(jù)后，對αc、γc、αd、γd四個(gè)參數(shù)進(jìn)行條件滑窗濾波處理，消除檢測過程中的干擾和噪聲，而后求出參數(shù)△αd和△γd的數(shù)值，對駕駛?cè)说囊暰€觀察方向進(jìn)行判斷，結(jié)合正在進(jìn)行的具體考試項(xiàng)目對駕駛?cè)擞^察視線的要求，完成對駕駛?cè)丝荚嚦煽兊脑u判。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過對機(jī)動(dòng)車、駕駛?cè)丝臻g姿態(tài)的測量，在計(jì)算出駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車的姿態(tài)變化后得到駕駛?cè)说挠^察狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)说缆否{駛技能考試的自動(dòng)化，并且：

(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了駕駛?cè)艘暰€觀察方向的自動(dòng)檢測和考試成績的自動(dòng)評判，避免出現(xiàn)以前因不檢測而導(dǎo)致的考試標(biāo)準(zhǔn)降低問題，或因人工檢測帶來的人為因素對考試結(jié)果的消極影響；

(2)本發(fā)明采用三軸陀螺儀結(jié)合計(jì)算機(jī)抗干擾算法，實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)艘暰€觀察方向的檢測，不受外界光干擾的任何影響，也能有效抑制外界電磁干擾對檢測結(jié)果的影響，可適用于任何需要檢測駕駛?cè)擞^察視線的場合；

(3)本發(fā)明檢測精度高，因三軸陀螺儀是成熟的慣性導(dǎo)航傳感器，相比原來基于視頻圖像處理的檢測方法，能夠?qū)︸{駛?cè)擞^察視線方向進(jìn)行定量檢測，得到高精度的駕駛?cè)擞^察視線方向數(shù)據(jù)；

(4)本發(fā)明工作穩(wěn)定可靠；三軸陀螺儀通常應(yīng)用于各種飛行器的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測，對環(huán)境溫度、濕度適應(yīng)性廣，抗顛簸、震動(dòng)性好，用于駕駛?cè)擞^察視線方向的檢測具有極高的工作穩(wěn)定性；

(5)本發(fā)明安裝簡單，車上安裝的三軸陀螺儀只要用螺絲水平固定在車身上、保持三軸陀螺儀y軸與車身前后方向保持平行就可以，駕駛?cè)伺宕鞯娜S陀螺儀只要事先鑲嵌在一條頭帶內(nèi)，考試時(shí)將頭帶套在頭上就可以；

(6)本發(fā)明使用成本低，價(jià)格便宜；本發(fā)明使用的三軸陀螺儀已普遍采用微機(jī)電系統(tǒng)(mems)技術(shù)生產(chǎn)制造，集成度高，價(jià)格便宜，本方法使用的計(jì)算機(jī)也是考試系統(tǒng)中原有的工控機(jī)，幾乎無需增加其它設(shè)備。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的功能模塊圖；

圖2為本發(fā)明中東北天坐標(biāo)系的示意圖；

圖3為本發(fā)明中三軸陀螺儀安裝位置的示意圖；

圖4為本發(fā)明中駕駛技能考試觀察狀態(tài)評分表的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-3，本發(fā)明提供一種自動(dòng)檢測駕駛?cè)擞^察狀態(tài)的方法的具體實(shí)施例，包括駕駛?cè)撕蜋C(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)檢測、駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測、駕駛?cè)丝荚嚂r(shí)觀察狀態(tài)及考試成績評判；其中：

駕駛?cè)撕蜋C(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)檢測中駕駛?cè)恕C(jī)動(dòng)車在實(shí)際空間中的姿態(tài)可以用三維立體坐標(biāo)系進(jìn)行描述，采用東北天坐標(biāo)系來描述駕駛?cè)撕蜋C(jī)動(dòng)車在空間中的姿態(tài)、以及駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車的觀察姿態(tài)，該坐標(biāo)系以指向正東方的坐標(biāo)軸為x軸，以指向正北方的坐標(biāo)軸為y軸，以垂直向上的坐標(biāo)軸為z軸；在駕駛?cè)?、機(jī)動(dòng)車姿態(tài)發(fā)生繞x軸偏轉(zhuǎn)時(shí)，其偏轉(zhuǎn)角稱為俯仰角，用α表示；繞y軸偏轉(zhuǎn)時(shí)，其偏轉(zhuǎn)角稱為橫滾角，用β表示；繞z軸偏轉(zhuǎn)時(shí)，其偏轉(zhuǎn)角稱為偏航角，用γ表示，三軸陀螺儀是一種自動(dòng)檢測空間物體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的傳感器，它通過對物體在三維空間里三個(gè)方向(x、y、z)的角速度測量，可以實(shí)時(shí)檢測出物體的空間姿態(tài)(α、β、γ)，采用分別安裝在駕駛?cè)祟^部和機(jī)動(dòng)車車上的三軸陀螺儀來實(shí)時(shí)檢測駕駛?cè)撕蜋C(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)(αd、βd、γd)、(αc、βc、γc)，安裝在駕駛?cè)祟^部的三軸陀螺儀用頭帶固定在駕駛?cè)祟^上，同時(shí)保持三軸陀螺儀的y軸指向駕駛?cè)艘暰€正前方，z軸垂直向上，安裝在機(jī)動(dòng)車車上的三軸陀螺儀用螺絲固定在駕駛室頂部，同時(shí)保持三軸陀螺儀的y軸與機(jī)動(dòng)車前后車身方向保持平行，并指向機(jī)動(dòng)車行駛正前方，z軸垂直向上；

駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測通過三軸陀螺儀的檢測和數(shù)據(jù)處理后，已知機(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)(αc、βc、γc)，即通過安裝在車身上的三軸陀螺儀可以實(shí)時(shí)檢測得到機(jī)動(dòng)車的行駛方向；已知駕駛?cè)说目臻g姿態(tài)(αd、βd、γd)，即通過固定在駕駛?cè)祟^部的三軸陀螺儀可以實(shí)時(shí)檢測得到駕駛?cè)说念^部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，進(jìn)而得到駕駛?cè)说目臻g視線方向(即空間觀察狀態(tài))；駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，或駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車的視線方向(即觀察狀態(tài))為(△αc、△βc、△γc)，其中：

△αd＝αd-αc；

△βd＝βd-βc；

△γd＝γd-γc；

由于α、β、γ分別表示駕駛?cè)?、機(jī)動(dòng)車?yán)@x軸偏轉(zhuǎn)的俯仰角、繞y軸偏轉(zhuǎn)的橫滾角和繞z軸偏轉(zhuǎn)的偏航角，所以△αd表示駕駛?cè)伺c機(jī)動(dòng)車在x軸向發(fā)生的角度偏離，即駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車發(fā)生的抬頭或低頭運(yùn)動(dòng)，△αd為正表示抬頭，為負(fù)表示低頭，等于零表示與機(jī)動(dòng)車行駛方向保持一致；△βd表示駕駛?cè)伺c機(jī)動(dòng)車在y軸向發(fā)生的角度偏離，即駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車發(fā)生的歪頭運(yùn)動(dòng)，△βd為正表示向右歪頭，為負(fù)表示向左歪頭，等于零表示頭部與機(jī)動(dòng)車行駛方向保持垂直，即正常駕駛姿勢；△γd表示駕駛?cè)伺c機(jī)動(dòng)車在z軸向發(fā)生的角度偏離，即駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車發(fā)生的頭部偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，△γd為正表示頭部向左偏轉(zhuǎn)，觀察視線指向機(jī)動(dòng)車左邊，為負(fù)表示頭部向右偏轉(zhuǎn)，觀察視線指向機(jī)動(dòng)車右邊，等于零表示頭部視線方向與機(jī)動(dòng)車行駛方向保持一致，即指向正前方；

駕駛?cè)丝荚嚂r(shí)觀察狀態(tài)及考試成績評判為駕駛?cè)丝荚囬_始前，需要把一個(gè)三軸陀螺儀安裝在考車上，使車上的三軸陀螺儀的y軸與機(jī)動(dòng)車前后車身方向保持平行并指向機(jī)動(dòng)車行駛正前方，其z軸垂直向上；同時(shí)把一個(gè)三軸陀螺儀鑲嵌在頭帶上，并佩戴在駕駛?cè)祟^部，使頭上的三軸陀螺儀的y軸指向駕駛?cè)艘暰€正前方，其z軸垂直向上，考試開始后，車上的三軸陀螺儀通過串口或usb口，定時(shí)把機(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)(αc、βc、γc)發(fā)送到考試系統(tǒng)的車載工控機(jī)，駕駛?cè)祟^部的三軸陀螺儀也通過串口或usb口，定時(shí)把駕駛?cè)祟^部的空間姿態(tài)(αd、βd、γd)發(fā)送到考試系統(tǒng)的車載工控機(jī)；車載工控機(jī)接收到(αc、βc、γc)、(αd、βd、γd)數(shù)據(jù)后，對αc、γc、αd、γd四個(gè)參數(shù)進(jìn)行條件滑窗濾波處理，消除檢測過程中的干擾和噪聲，而后求出參數(shù)△αd和△γd的數(shù)值，對駕駛?cè)说囊暰€觀察方向進(jìn)行判斷，結(jié)合正在進(jìn)行的具體考試項(xiàng)目對駕駛?cè)擞^察視線的要求，完成對駕駛?cè)丝荚嚦煽兊脑u判。其中條件滑窗濾波處理中，若本次測量值偏差絕對值大于前期測量值偏差絕對平均值的3倍，則用上一個(gè)測量值來取代本次測量值，以消除外界干擾的影響；若本次測量值偏差絕對值不大于前期測量值偏差絕對平均值的3倍，則用本次測量值與最近7次測量值的平均值作為本次測量結(jié)果輸出，以平滑噪聲對測量值的影響。條件滑窗濾波處理的具體參考文獻(xiàn)可以參見數(shù)字濾波理論。

三軸陀螺儀采用jy901傾角儀，用來檢測機(jī)動(dòng)車和駕駛?cè)说目臻g姿態(tài)，jy901傾角儀的尺寸為15.24mm×15.24mm×2mm；jy901傾角儀的核心是運(yùn)動(dòng)處理傳感器mpu6050，mpu6050是一種集成了一個(gè)嵌入式3軸mems陀螺儀、一個(gè)3軸mems加速度計(jì)和一個(gè)數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器的片上系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)檢測運(yùn)動(dòng)物體的三維加速度、三維角速度、三維角度等參數(shù)，其三維加速度、三維角速度、三維角度的檢測精度分別達(dá)到0.01g、0.05°/s和0.01°；jy901傾角儀采集數(shù)據(jù)輸出及與上位機(jī)的通訊采用串口rs232模式。

在實(shí)際采集駕駛?cè)擞^察狀態(tài)前，把一片jy901傾角儀水平安裝在考車車身上，只要保持其上mpu6050的y軸與考車前后車身保持平行并指向考車行駛前方，安裝在任何位置都可以；把一片jy901傾角儀鑲嵌在絲綿織帶上，考試時(shí)該絲綿織帶戴在駕駛?cè)祟^上，使絲綿織帶上的jy901傾角儀與地面保持平行，其上mpu6050的y軸方向與駕駛?cè)艘暰€方向保持一致；采用一個(gè)串口服務(wù)器eth002把二片jy901傾角儀連接到駕駛?cè)塑囕d考試系統(tǒng)，該串口服務(wù)器eth002可以把二路串口rs232數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)口數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向互傳，把二片jy901傾角儀通過串口連接線分別連接到eth002的串口，把串口服務(wù)器eth002通過網(wǎng)線連接到車載考試系統(tǒng)的交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)考試系統(tǒng)工控機(jī)(即姿態(tài)檢測單元的上位機(jī))與二片jy901傾角儀的數(shù)據(jù)通信。

駕駛?cè)丝荚嚂r(shí)觀察狀態(tài)及考試成績評判的具體步驟如下：

步驟一，對二片jy901傾角儀的二片工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置；設(shè)置回傳數(shù)據(jù)為三維角度值，jy901傾角儀采集的數(shù)據(jù)類型眾多，這里只選擇其回傳基于東北天坐標(biāo)系的角度值回傳，即只回傳采集的俯仰角、橫滾角和偏航角；設(shè)置jy901傾角儀rs232串口通信速率為9600bps；設(shè)置回傳數(shù)據(jù)的刷新率為10hz，即對駕駛?cè)恕C(jī)動(dòng)車的空間姿態(tài)每隔100ms采樣1次，滿足采樣實(shí)時(shí)性要求；設(shè)置jy901傾角儀的x軸、y軸和z軸的角速度零偏值為零。

步驟二，正式考試前，車載考試系統(tǒng)發(fā)出語音提示，提醒駕駛?cè)吮３终_坐姿，眼睛平視前方，此時(shí)車載工控機(jī)從考車jy901傾角儀讀取考車的空間姿態(tài)為(αc0、βc0、γc0)，從駕駛?cè)祟^戴jy901傾角儀讀取駕駛?cè)祟^部的空間姿態(tài)為(αd0、βd0、γd0)，計(jì)算：

△αd0＝αd0-αc0，

△γd0＝γd0-γc0，

△αd0、△γd0作為駕駛?cè)藗€(gè)性化觀察姿態(tài)值。

步驟三，開始考試后，工控機(jī)每間隔100毫秒分別從考車jy901傾角儀讀取1次考車的空間姿態(tài)(αc、βc、γc)，以及從駕駛?cè)祟^戴jy901傾角儀讀取駕駛?cè)祟^部的空間姿態(tài)(αd、βd、γd)。

步驟四，對考車空間姿態(tài)的俯仰角αc、偏航角γc和駕駛?cè)祟^部空間姿態(tài)的俯仰角αd、偏航角γd進(jìn)行條件滑窗濾波，消除檢測過程中的干擾和噪聲，滑窗的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)值n＝8，得到第i次檢測時(shí)考車空間姿態(tài)(αci、γci)值和駕駛?cè)祟^部空間姿態(tài)(αdi、γdi)值。

步驟五，考慮駕駛?cè)藗€(gè)性化觀察姿態(tài)值，計(jì)算：

△αdi＝αdi-αci-△αd0，

△γdi＝γdi-γci-△γd0，

△αdi、△γdi為考慮駕駛?cè)藗€(gè)性化觀察姿態(tài)后相對于考車的觀察狀態(tài)，也即駕駛?cè)说膶?shí)際觀察狀態(tài)。

步驟六，歸一化駕駛?cè)说挠^察狀態(tài)：

△αdi<-15°，駕駛?cè)说皖^，觀察視線向下，指向機(jī)動(dòng)車儀表板或其以下；

-15°≤△αdi≤15°，駕駛?cè)擞^察視線居中，為正常駕駛狀態(tài)；

△αdi>15°，駕駛?cè)颂ь^，觀察視線向上，指向機(jī)動(dòng)車車頂；

△γdi<-60°，駕駛?cè)讼蛴移^，視線向右，觀察機(jī)動(dòng)車右邊交通狀況；

-60°≤△γdi≤45°，駕駛?cè)擞^察視線向前，與機(jī)動(dòng)車行駛方向一致，觀察機(jī)動(dòng)車前方交通狀況；

△γdi>45°，駕駛?cè)讼蜃笃^，視線向左，觀察機(jī)動(dòng)車左邊交通狀況。

步驟七，統(tǒng)計(jì)△αdi<-15°，△αdi>15°，△γdi<-60°，△γdi>45°連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)是否達(dá)到20次，如果達(dá)到，評判駕駛?cè)艘暰€偏離考車行駛方向連續(xù)超過2秒，考試成績不合格。

步驟八，結(jié)合正在進(jìn)行的駕駛技能考試項(xiàng)目，統(tǒng)計(jì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)△γdi<-60°，△γdi>45°出現(xiàn)的次數(shù)，連續(xù)出現(xiàn)的算1次，給出駕駛?cè)丝荚嚂r(shí)觀察狀態(tài)的成績，具體根據(jù)圖4的表進(jìn)行評判。

步驟九，考試結(jié)束，給出駕駛?cè)税{駛觀察狀態(tài)在內(nèi)的評判結(jié)果和總成績；然后轉(zhuǎn)入步驟二，對下一個(gè)駕駛?cè)诉M(jìn)行考試。

本發(fā)明通過對機(jī)動(dòng)車、駕駛?cè)丝臻g姿態(tài)的測量，在計(jì)算出駕駛?cè)讼鄬τ跈C(jī)動(dòng)車的姿態(tài)變化后得到駕駛?cè)说挠^察狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)说缆否{駛技能考試的自動(dòng)化，并且：

(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了駕駛?cè)艘暰€觀察方向的自動(dòng)檢測和考試成績的自動(dòng)評判，避免出現(xiàn)以前因不檢測而導(dǎo)致的考試標(biāo)準(zhǔn)降低問題，或因人工檢測帶來的人為因素對考試結(jié)果的消極影響；

(2)本發(fā)明采用三軸陀螺儀結(jié)合計(jì)算機(jī)抗干擾算法，實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)艘暰€觀察方向的檢測，不受外界光干擾的任何影響，也能有效抑制外界電磁干擾對檢測結(jié)果的影響，可適用于任何需要檢測駕駛?cè)擞^察視線的場合；

(3)本發(fā)明檢測精度高，因三軸陀螺儀是成熟的慣性導(dǎo)航傳感器，相比原來基于視頻圖像處理的檢測方法，能夠?qū)︸{駛?cè)擞^察視線方向進(jìn)行定量檢測，得到高精度的駕駛?cè)擞^察視線方向數(shù)據(jù)；

(4)本發(fā)明工作穩(wěn)定可靠；三軸陀螺儀通常應(yīng)用于各種飛行器的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測，對環(huán)境溫度、濕度適應(yīng)性廣，抗顛簸、震動(dòng)性好，用于駕駛?cè)擞^察視線方向的檢測具有極高的工作穩(wěn)定性；

(5)本發(fā)明安裝簡單，車上安裝的三軸陀螺儀只要用螺絲水平固定在車身上、保持三軸陀螺儀y軸與車身前后方向保持平行就可以，駕駛?cè)伺宕鞯娜S陀螺儀只要事先鑲嵌在一條頭帶內(nèi)，考試時(shí)將頭帶套在頭上就可以；

(6)本發(fā)明使用成本低，價(jià)格便宜；本發(fā)明使用的三軸陀螺儀已普遍采用微機(jī)電系統(tǒng)(mems)技術(shù)生產(chǎn)制造，集成度高，價(jià)格便宜，本方法使用的計(jì)算機(jī)也是考試系統(tǒng)中原有的工控機(jī)，幾乎無需增加其它設(shè)備。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。