[发明专利]基于MEMS传感器不水平安装的车辆碰撞检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碰撞检测方法，尤其涉及一种基于MEMS传感器不水平安装的车辆碰撞检测方法。

背景技术

随着车辆的日益增多，交通事故也越来越频发，所以及时有效的检测车辆的碰撞，可有效的减少交通事故的伤亡。为了实现对车辆碰撞的检测，一般采用OBD车载设备，该设备中包括MEMS加速度计和陀螺仪，但是由于受安装位置尺寸等方面的限制，该设备的安装具有较大的随机性，不能保证完全水平安装。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于MEMS传感器不水平安装的车辆碰撞检测方法，可以实现对车辆碰撞的有效检测。本发明的技术方案为：一种基于MEMS传感器不水平安装的车辆碰撞检测方法，包括如下步骤：

S1.安装MEMS传感器于车辆上，并计算安装姿态角；

S2.根据安装姿态角将MEMS传感器的加速度计的输出分解为车辆前进方向、车辆横向及车辆天向上的速度增量；

S3.将分解后的速度增量转换为加速度；

S4.对车辆前进方向和/或横向进行碰撞检测。

作为技术方案的进一步补充，安装姿态角计算步骤如下：

(1)计算误差补偿

使N_a＝(N_ax,N_ay,N_az)^T，则

其中Na是加速度计的三个轴的原始速度增量信号量输出，N_ax,N_ay,N_az分别是车前进方向、横向和天向上的速度增量，是加速度计的标称量；

(2)计算误差补偿后的比力增量δw^b：

δT是系统采样时间间隔，k₀是加速度计各个轴的零偏，Ea是加速度计的安装误差矩阵；

(3)计算比力增量积分

Δw^b_＝Σδw^b

(4)归一化

其中，g_α(α＝x,y,z)是车前进方向、横向和天向上归一化的结果，Δw是中间变量输出；

(5)计算安装姿态角

令：则安装姿态角中的横滚角和俯仰角计算如下：θ＝arcsinT₃₂；其中：θ为横滚角，γ为俯仰角。

作为技术方案的进一步补充，将加速度计的输出量分解方法为车辆前进方向、车辆横向及车辆天向上的速度增量的方法为：使用下式对加速度计的输出量进行分解，获得三个方向的速度增量；

其中，g_level_x，g_level_y，g_level_z是分解后在车辆前进方向、车辆横向及车辆天向上的速度增量，wb_x，wb_y，wb_z是补偿比力增量在车辆前进方向、车辆横向及车辆天向上的分解。

作为技术方案的进一步补充，将分解后的速度增量转换为加速度的方法为：使用下式将速度增量转换为加速度；

g_x＝g_level_x/δT/g₀；

g_y＝g_level_y/δT/g₀；

其中，g₀是当地重力加速度，g_x和g_y分别表示车辆前进方向和车辆横向的加速度，单位是：g。

作为技术方案的进一步补充，车辆前进方向碰撞检测的方法为：每取十组加速度值计算一次方差，并加入循环队列，直到发现有一组加速度值的方差比前一组和后一组都大于某一倍数时，判定为在车辆前进方向发生了碰撞。

作为技术方案的进一步补充，车辆横向碰撞检测的方法为：每取十组加速度值计算一次方差，并加入循环队列，直到发现有一组加速度值的方差比前一组和后一组都大于某一倍数时，判定为在车辆横向上发生了碰撞。

本发明还涉及一种基于MEMS传感器不水平安装的车辆碰撞检测装置，包括：

传感器安装及安装姿态角计算装置，用于安装MEMS传感器于车辆上，并计算安装姿态角；

加速度计的输出分解装置，用于根据安装姿态角将MEMS传感器的加速度计的输出分解为车辆前进方向、车辆横向及车辆天向上的速度增量；

加速度转换装置，用于将分解后的速度增量转换为加速度；

碰撞检测装置，用于对车辆前进方向和/或横向进行碰撞检测。