一種標(biāo)定車(chē)輛方向的方法及其軟件算法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種標(biāo)定車(chē)輛方向的方法及其軟件算法，具體地說(shuō)是一種基于加速度傳感器檢測(cè)的標(biāo)定車(chē)輛方向的方法及其軟件算法，應(yīng)用于汽車(chē)駕駛行為分析技術(shù)領(lǐng)域。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前汽車(chē)駕駛行為分析技術(shù)方案大多數(shù)是采用基于加速度傳感器檢測(cè)的技術(shù)方案，但該技術(shù)方案要求加速度傳感器安裝固定在車(chē)輛上時(shí)必須是加速度傳感器的某一個(gè)軸固定指向車(chē)輛的某個(gè)方向，或者是加速度傳感器的某一個(gè)軸或兩個(gè)軸必須與水平面平行等限制條件，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)具有車(chē)輛方向的駕駛行為分析功能。但是在很多應(yīng)用中無(wú)法預(yù)先確定加速度傳感器以何種姿態(tài)和角度安裝固定在車(chē)輛上，因此無(wú)法將加速度傳感器的三個(gè)軸方向與車(chē)輛方向一一對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)具有車(chē)輛方向的駕駛行為分析功能。如果要解決這個(gè)問(wèn)題，首先需要軟件標(biāo)定車(chē)輛的方向，即先要確立加速度傳感器的三個(gè)軸方向與車(chē)輛方向之間的關(guān)系，然后才能實(shí)現(xiàn)具有車(chē)輛方向的駕駛行為分析功能。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明提供了一種基于加速度傳感器檢測(cè)的標(biāo)定車(chē)輛方向的方法及其軟件算法，其目的是將加速度傳感器以任意角度直接或間接的安裝固定在車(chē)輛上都能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)定車(chē)輛的方向，從而實(shí)現(xiàn)上述的具有車(chē)輛方向的駕駛行為分析功能。本發(fā)明的目的主要通過(guò)下述兩個(gè)步驟得以實(shí)現(xiàn)的:
[0004]步驟一:車(chē)輛停放在平坦地面上，將加速度傳感器以任意角度直接或間接的安裝固定在車(chē)輛上，然后通過(guò)軟件采集加速度傳感器三個(gè)軸在重力作用下分別產(chǎn)生的加速度值，所述重力為地球引力而產(chǎn)生的重力，根據(jù)力學(xué)原理和幾何學(xué)將加速度值垂直分解到水平面上，得到水平面上的加速度值分量的大小和方向，同時(shí)確立加速度傳感器的三個(gè)軸分別在水平面上的垂直投影軸，再根據(jù)三角形余弦定理和加速度傳感器三個(gè)軸互相垂直的條件，計(jì)算得水平面上垂直投影軸的每?jī)奢S之間的夾角的角度值。
[0005]步驟二:車(chē)輛在平坦地面上朝前進(jìn)方向\后退方向直線加速移動(dòng)，然后通過(guò)軟件采集加速度傳感器三個(gè)軸分別產(chǎn)生的加速度值，將加速度值垂直分解到水平面上，根據(jù)力學(xué)原理、三角形余弦定理、水平面上垂直投影軸的每?jī)奢S之間的夾角的角度值，計(jì)算得在水平面上的一個(gè)合加速度的大小和方向，這個(gè)合加速度的方向就是車(chē)輛的后退方向\前進(jìn)方向，再根據(jù)前、后、左、右方向之間的角度關(guān)系標(biāo)定出車(chē)輛的前進(jìn)方向\后退方向、左側(cè)方向、右側(cè)方向。
[0006]通過(guò)以上兩個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)了將加速度傳感器以任意角度直接或間接的安裝在車(chē)輛上都能標(biāo)定車(chē)輛的方向，從而能實(shí)現(xiàn)具有車(chē)輛方向的駕駛行為分析功能。
【【附圖說(shuō)明】】
[0007]附圖1是加速度傳感器以任意角度安裝固定后在重力g作用下的三個(gè)軸的加速度值力學(xué)分解側(cè)視圖。
[0008]附圖2是加速度傳感器以任意角度安裝固定后在重力g作用下的三個(gè)軸的加速度值垂直分解到水平面上的平面俯視圖。
[0009]附圖3是車(chē)輛直線加速移動(dòng)后加速度傳感器三個(gè)軸的加速度值垂直分解到水平面上的平面俯視圖，圖中標(biāo)明了合加速度的計(jì)算方式。
【【具體實(shí)施方式】】
[0010]以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的目的的【具體實(shí)施方式】:
[0011]將車(chē)輛停放在平坦地面上，并將加速度傳感器以任意角度直接或間接的安裝固定在車(chē)輛上，此時(shí)加速度傳感器的X軸、Y軸、Z軸分別與水平面之間的角度就確定了 ；通過(guò)軟件采集加速度傳感器的X、Y、Z三個(gè)軸在重力作用下分別產(chǎn)生的加速度值(X0，y0，z0)，根據(jù)力學(xué)原理和幾何學(xué)將加速度值(xO，yO, z0)垂直分解到水平面上，見(jiàn)圖1，得到水平面上的加速度值分量(xl，yl，zl)的大小和方向，即水平面上三角形邊長(zhǎng)I OAI = xl> I OB = yl、
OCl = zl，見(jiàn)圖2，同時(shí)確立了加速度傳感器的三個(gè)軸分別在水平面上的垂直投影軸；根據(jù)加速度傳感器的X軸、Y軸、Z軸在三維空間互相垂直的條件，可以計(jì)算得水平面上三角形邊長(zhǎng)|AB|、|BC|、IacI的大小，再根據(jù)三角形余弦定理和以上條件，計(jì)算得加速度傳感器在水平面上的垂直投影軸X軸、Y軸、Z軸之間的夾角Z Α0Β, Z B0C, Z AOC的大小，即Z XOY =Z AOB、Z YOZ = Z BOC、Z XOZ = Z A0C。
[0012]由于車(chē)輛的方向可以在水平面上表示，為了將車(chē)輛的方向標(biāo)定在水平面上，將車(chē)輛在平坦地面上朝前進(jìn)方向\后退方向直線加速移動(dòng)，下述是以車(chē)輛朝前進(jìn)方向直線加速移動(dòng)進(jìn)行描述；通過(guò)軟件采集加速度傳感器三個(gè)軸分別產(chǎn)生的加速度值(X2，y2, z2)，減去由重力g產(chǎn)生的加速度值(x0，yO, z0)得(x3，y3，z3)，將加速度值(x3，y3，z3)垂直分解到水平面上得三個(gè)軸的加速度值分量(x4，y4, z4)，見(jiàn)圖3，根據(jù)力的合成原理、三角形余弦定理，以及水平面上垂直投影軸的每?jī)奢S之間的夾角Z Χ0Υ、Z Υ0Ζ、Z XOZ的大小，計(jì)算得在水平面上的一個(gè)合加速度Rl的大小和方向，再計(jì)算Rl和Z軸加速度值的合加速度R2的大小和方向，合加速度R2的方向就是車(chē)輛的后退方向，所述后退方向是通過(guò)合加速度R2分別與水平面上垂直投影軸X軸、Y軸、Z軸之間的角度之差來(lái)表述的，這樣車(chē)輛的后退方向就表達(dá)出來(lái)了，再根據(jù)前、后、左、右方向之間的角度關(guān)系，分別標(biāo)定出車(chē)輛的前進(jìn)方向、左側(cè)方向、右側(cè)方向。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種標(biāo)定車(chē)輛方向的方法及其軟件算法，具體地說(shuō)是一種基于加速度傳感器檢測(cè)的標(biāo)定車(chē)輛方向的方法及其軟件算法，該方法及其軟件算法的目的是將加速度傳感器以任意角度直接或間接的安裝固定在車(chē)輛上后能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)定車(chē)輛的方向。2.權(quán)利要求1中所述的方法及其軟件算法包含以下兩個(gè)步驟: 步驟一:車(chē)輛停放在平坦地面上，將加速度傳感器以任意角度直接或間接的安裝固定在車(chē)輛上，然后通過(guò)軟件采集加速度傳感器三個(gè)軸在重力作用下分別產(chǎn)生的加速度值，根據(jù)力學(xué)原理和幾何學(xué)將加速度值垂直分解到水平面上，得到水平面上的加速度值分量的大小和方向，同時(shí)確立了加速度傳感器的三個(gè)軸分別在水平面上的垂直投影軸，再根據(jù)三角形余弦定理和加速度傳感器三個(gè)軸互相垂直的條件，計(jì)算得水平面上垂直投影軸的每?jī)奢S之間的夾角的角度值； 步驟二:車(chē)輛在平坦地面上朝前進(jìn)方向\后退方向直線加速移動(dòng)，然后通過(guò)軟件采集加速度傳感器三個(gè)軸分別產(chǎn)生的加速度值，將加速度值垂直分解到水平面上，根據(jù)力學(xué)原理、三角形余弦定理、水平面上垂直投影軸的每?jī)奢S之間的夾角的角度值，計(jì)算得在水平面上的一個(gè)合加速度的大小和方向，這個(gè)合加速度的方向就是車(chē)輛的后退方向\前進(jìn)方向，再根據(jù)前、后、左、右方向之間的角度關(guān)系標(biāo)定出車(chē)輛的前進(jìn)方向\后退方向、左側(cè)方向、右側(cè)方向。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種標(biāo)定車(chē)輛方向的方法及其軟件算法，具體地說(shuō)是一種基于加速度傳感器檢測(cè)的標(biāo)定車(chē)輛方向的方法及其軟件算法，應(yīng)用于汽車(chē)駕駛行為分析技術(shù)領(lǐng)域。由于目前汽車(chē)駕駛行為分析技術(shù)方案大多數(shù)是采用基于加速度傳感器檢測(cè)的技術(shù)方案，但在很多應(yīng)用中無(wú)法預(yù)先確定加速度傳感器以何種姿態(tài)和角度安裝固定在車(chē)輛上，因此無(wú)法將加速度傳感器的三個(gè)軸方向與車(chē)輛方向一一對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)具有車(chē)輛方向的駕駛行為分析功能。本發(fā)明提供了一種基于加速度傳感器檢測(cè)的標(biāo)定車(chē)輛方向的方法及其軟件算法，其目的是將加速度傳感器以任意角度直接或間接的安裝固定在車(chē)輛上都能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)定車(chē)輛的方向，從而實(shí)現(xiàn)具有車(chē)輛方向的駕駛行為分析功能。
【IPC分類(lèi)】G06F9/44
【公開(kāi)號(hào)】CN105677310
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】竇錫宇
【申請(qǐng)人】竇錫宇
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2014年11月21日