[发明专利]交通事故中车辆坠崖时冲出崖坡速度计算方法

权利要求书

1.交通事故中车辆坠崖时冲出崖坡速度计算方法，所述的计算方法使用的计算系统包括无人机(1)，无人机(1)的机体底部或降落支架上通过螺栓或卡扣连接竖直朝下设置的激光铅垂仪(2)、激光测距传感器(3)；激光铅垂仪(2)、激光测距传感器(3)的信号线与无人机(1)的无线信号通信装置(6)通信连接，无线信号通信装置(6)发射的无线信号由无人机控制器上设置的相匹配的无线信号通信器接收，无人机(1)的控制器通过USB线或RS485总线与微型计算机(9)通信连接；微型计算机(9)还与触摸屏式控制设备(5)通信连接；

所述的激光铅垂仪(2)、激光测距传感器(3)的电源线与无人机(1)上搭载的动力电池电源线连接，或与单独安装在无人机(1)支架上的锂电池连接；所述的微型计算机(9)、触摸屏式控制设备(5)的电源线与蓄电池或供电插座连接；

所述的计算系统还包括长度为1m或2m的辅助长度尺(4)，以及直径为一定值的辅助圆盘(10)；

所述的计算系统还包括安装在无人机(1)的机体顶部的环境探测模组，环境探测模组包括多个红外式距离传感器和摄像头，红外式距离传感器、摄像头的通信线通过无人机(1)的无线信号通信装置(6)与微型计算机(9)通信连接；

所述的交通事故中车辆坠崖时冲出崖坡速度计算方法，包括顺次进行的以下步骤：确定坐标系步骤、崖坡测量步骤、车速计算步骤；

步骤a：所述的确定坐标系步骤为：将无人机放置在车辆坠崖前驶离路面的位置，在无人机旁边放置辅助长度尺(4)，然后通过触摸屏式控制设备(5)或无人机(1)的控制器启动无人机(1)，使无人机(1)竖直向上飞行一定高度H₀，无人机(1)在该高度H₀下启动激光铅垂仪，使激光铅垂仪发出的光线竖直向下照射到地面上形成车辆驶离点D₀，测量人员将辅助圆盘(10)摆放在车辆驶离点D₀位置，然后控制无人机(1)向下俯拍照片，将该照片定义为Z₀；Z₀中包括车辆驶离点D₀所对应的照片中的位置d₀，以及辅助长度尺(4)、辅助圆盘(10)；无人机(1)将Z₀发送给无人机控制器，无人机控制器将Z₀发送给微型计算机(9)；

步骤b：微型计算机(9)在Z₀中识别出d₀以及辅助长度尺(4)，计算辅助长度尺(4)在照片Z₀中的长度l₀，并根据辅助长度尺(4)的实际长度L₀计算出缩放比μ，μ＝L₀/l₀；然后将Z₀发送到触摸屏式控制设备(5)中显示；

步骤c：操作人员在触摸屏式控制设备(5)中查找车辆坠崖后的坠落位置d_n，如Z₀中未包括d_n的位置，则操作人员控制触摸屏式控制设备(5)向微型计算机(9)发送无效指令，微型计算机(9)控制无人机(1)向上继续飞行一定高度，使H₀的高度变高，然后返回步骤b；如Z₀中包括d_n的位置，则操作人员将d_n的位置标记在Z₀中；

步骤d：微型计算机(9)在照片Z₀中，将d₀作为坐标原点(0,0,0)，将辅助长度尺(4)的长度方向作为X轴方向，在坐标原点处显示出X轴，并绘制一条过坐标原点且与X轴垂直的直线作为Y轴；

步骤e：所述的崖坡测量步骤为：微型计算机(9)在照片Z₀中，将d₀和d_n连接，形成直线l₂，计算出l₂与X轴之间的角度α；然后由操作人员在l₂中选择n-1个点位，分别标记为d₁、d₂……d_n-1，其中n≥3；微型计算机(9)根据缩放比μ计算出d₁、d₂……d_n-1、d_n所对应的现实环境中的坐标点D₁、D₂……D_n-1、D_n后，控制无人机(1)的环境探测模组探测无人机(1)周围环境，然后按照A*算法计算无人机(1)飞行至D₁、D₂……D_n-1、D_n位置的路径，并依据规划路径依次飞行至D₁、D₂……D_n-1、D_n位置，飞行至D₁、D₂……D_n-1、D_n位置时，调整无人机(1)的高度保持D₀悬停，无人机(1)的高度悬停时激光测距传感器(3)测量无人机(1)在此位置距离崖坡的竖直高度H₁、H₂……H_n，无人机将H₁……H_n数据传送给微型计算机(9)。

步骤f：所述的车速计算步骤为：微型计算机(9)将D₁、D₂……D_n-1、D_n作为横坐标，将H₁、H₂……H_n作为纵坐标绘制出车辆坠崖前驶离路面位置D₀至车辆坠崖后的坠落位置D_n的崖坡截面线Y₀；然后将D₀至D_n的水平距离作为车辆坠崖计算的水平距离x，将H_n减去H₀的高度作为车辆坠崖计算的垂直距离h，使用下述公式求出车辆坠崖最低速度V_n：

式中：

V_n——车辆坠崖最低速度，单位为千米每小时(km/h)；

x——路面驶离点至车辆跌落点的水平距离，单位为米(m)；

h——路面驶离点至车辆跌落点的垂直高度，单位为米(m)；

g——重力加速度，取9.8m/s²；

步骤g：微型计算机(9)根据V_n、x、h参数，以及经典物理学中物体平抛运动公式绘制出车辆坠崖平抛曲线S_n；

步骤h：将S_n与崖坡截面线Y₀进行对比，若二者不产生交点，则进入步骤i；若二者产生交点，则微型计算机(9)向触摸屏式控制设备(5)发送坠落点错误指令，并提醒操作人员需要重新选择d_n，然后返回步骤c；

步骤i：微型计算机(9)将崖坡截面Y₀、车辆坠崖最低速度V_n车辆坠崖平抛曲线S_n发送到触摸屏式控制设备(5)进行显示。

2.根据权利要求1所述的交通事故中车辆坠崖时冲出崖坡速度计算方法，其特征在于：所述的无人机(1)为大疆精灵4Phantom 4 Pro V2.0四轴航拍飞行器，或大疆悟Inspire 2四轴航拍飞行器；所述的触摸屏式控制设备(5)为苹果公司的ipad触摸屏式平板电脑，或触摸屏式智能手机，或触摸屏式笔记本电脑；所述的激光铅垂仪(2)为对中指向工程专用激光铅垂仪，或JC-300激光垂准仪；所述的激光测距传感器(3)为TOF激光雷达测距模块或HG-C1100激光位移传感器或TFminiPlus激光雷达传感器。