[发明专利]基于智能手机的横向驾驶状态检测系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车辅助驾驶领域，具体涉及一种基于智能手机的横向驾驶状态检测系统与方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，汽车作为一种快速灵活的交通工具，越来越受到人们的青睐。现今汽车普及的使用，对于其各种性能如舒适性、安全性及环境的适应性等也逐渐的提高。安全性则引起人们尤为重视。随着城市中汽车数目的增多，交通事故也便频繁发生。据统计，中国交通事故死亡人数仅次于美国，位居世界第二，其中80％以上的车祸都是由于驾驶人反应不及时所引起的。因此，大力研究和开发汽车安全辅助驾驶装置，以减少驾驶人负担，为驾驶人提供汽车状态信息，对于提高交通安全具有重要的意义和作用。目前现存的安全辅助驾驶系统主要有：汽车偏离预警与保持、汽车周围障碍物检测、驾驶人状态检测、汽车运动控制与通信等。然而这些系统都是通过安装车载设备或传感器实现的，一般这些设备或传感器成本较高、 体积较大， 且由于在一台车中采用多种传感器形式 ，检测装置规格不统一， 给汽车信息检测系统的生产制造、 安装、 维修造成困难。由于这些原因，目前只在一些高端配置的轿车上得到应用。

考虑到目前智能手机的普及率正日益提高，而且相当多的智能手机中已经内置或支持加速度计、陀螺仪、GPS、电子罗盘、传声器等传感器，并且提供了二次开发的应用程序接口（API），因此完全可以基于智能手机检测汽车或驾驶人的驾驶行为或状态，并在检测到汽车或驾驶人状态异常时警示驾驶人并向外界求救。现有专利（公开号CN 102442314 A）提供了一种基于智能手机的感知、记录汽车运动特的方法，此发明通过智能手机的加速度计感知汽车的加速度，通过智能手机的方向传感器感知汽车转弯的角度，该发明在一定程度上发挥了智能手机的优势，但该方法要求使用时必须将智能手机的坐标系同汽车坐标系重合，而实际上，这种情况很难实现，所以此发明存在局限性，另外该发明只用于检测汽车加减速和转弯角度，对于其他的汽车状态并未涉及。

本发明针对市场需求及现有专利的缺点，提出基于智能手机的汽车横向驾驶状态检测及预警方法。采用该发明可以使用智能手机检测驾驶人的横向驾驶状态是否危险。由于该发明利用智能手机实现驾驶人横向驾驶状态的检测，所以在检测过程中，驾驶人不会受到干扰，而且易于携带，具有推广价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中基于智能手机的汽车横向驾驶状态检测方法要求使用时必须将智能手机的坐标系同汽车坐标系重合的局限，提供一种基于智能手机的汽车横向驾驶状态检测系统与方法，采用该发明可以使用智能手机检测驾驶人的横向驾驶状态是否危险。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于智能手机的横向驾驶状态检测系统，该系统包括：

数据采集模块，用于采集通过放置于汽车内的智能手机的加速度计、方向传感器和陀螺仪获取的数据；

数据转换模块，用于将数据采集模块采集的数据转换为汽车的状态信息，所述的汽车的状态信息包括汽车的纵向加速度、横向加速度和汽车横摆角速度；并将汽车的横向加速度转换为表征驾驶人横向驾驶状态驾驶行为的特征量：横向驾驶频率和横向驾驶宽度；

横向驾驶趋势判断模块，用于根据汽车的纵向加速度和横摆角判断汽车的横向驾驶趋势；

横向驾驶状态异常确定模块，用于根据横向驾驶频率和横向驾驶宽度判断横向驾驶状态是否异常。

按上述方案，所述的数据转换模块的数据转换过程为：

将智能手机的纵向加速度通过转换算法计算出汽车纵向加速度；

将智能手机的陀螺仪获取的横摆角速度通过转化算法计算出汽车的横摆角；

横向驾驶频率为单位时间内汽车的横向加速度绝对值超过设定阈值的次数；

横向驾驶宽度的计算方法包括以下步骤：

（1）由速度V和汽车横向加速度a_x的关系得到弯道半径r

，

得到：       ；

（2）由速度、角速度与转弯半径之间的关系

，

得到：；

（3）计算得到横向驾驶宽度x，                  

，

，

  ，

其中θ表示汽车转弯转过的角度，t表示汽车转弯过程中所用的时间。

按上述方案，所述的横向驾驶趋势判断模块的判断过程为：

若汽车纵向加速度值为正值，则判定驾驶人此时为加速行驶；

若汽车加速行驶且汽车横摆角大于设定阈值，则判定驾驶人有横向驾驶趋势。