[发明专利]一种基于智能手机的危险驾驶行为检测方法

权利要求书

1.一种基于智能手机的危险驾驶行为检测方法，其特征在于，实现方法如下：

步骤一：以智能手机中的加速度计和陀螺仪作为传感器，计算汽车和手机均处于静止状态下手机相对于汽车的俯仰角和横滚角；在该俯仰角和横滚角基础上，当汽车有直线加减速运动时，根据加速度差值进一步估计出手机相对于汽车的偏航角；所述的静止状态是指汽车与手机在惯性系内静止；手机相对于汽车的偏航角计算如下：

在汽车处于直线加减速状态下，采用加速度差值的比值来计算手机相对于汽车的偏航角，偏航角的获取方法如下：

并且同时满足下式，才能计算偏航角：

其中，n表示求取偏航角均值所采用的n个时刻，为k时刻的手机相对于汽车的偏航角，i的初值取(k-n+1)；表示偏航角的标准差，是P系下陀螺仪X轴、Y轴、Z轴测量的角速率，Δω是计算偏航角所用的角速率阈值，是计算偏航角所用的加速度阈值；分别表示k时刻P系下的三轴加速计测量的x、y方向的加速度测量值；分别表示s时刻P系下的三轴加速计测量的x、y方向的加速度测量值；

步骤二：当满足静止状态的条件时，根据倾角仪算法更新手机相对于汽车的俯仰角和横滚角，同时给出偏航角可信度，该偏航角可信度与时间相关，随着时间增长，当前所采用的偏航角可信度降低，当有新的可信度大于当前可信度的偏航角出现，用新的偏航角更新当前使用的偏航角，实现手机相对于汽车的偏航角、俯仰角和横滚角实时更新；偏航角可信度f_k定义如下：

其中，Var_k是当前k时刻计算的偏航角与前面N个时刻计算的偏航角的标准差；

当前正在使用的偏航角的可信度定义为

其中，t(now)表示当前时刻，t(k)表示该偏航角计算的时刻，t_atten为根据经验值选取的时间常数；

当实时计算的偏航角的可信度f_k,now大于正在使用的偏航角的可信度f_k,work时，将当前时刻的偏航角更新为实时计算的偏航角值；

步骤三：将手机直接测得的加速度信息和角速率信息转换为能够直接描述汽车运动的加速度信息和角速率信息，通过对加速度和角速率的进一步计算，得到行驶过程中汽车相对于水平地面的汽车俯仰角和汽车横滚角，根据汽车俯仰角和汽车横滚角以及经过进一步计算的加速度和角速率信息，得到危险驾驶行为的实时信息，并实时输出危险驾驶行为初步检测结果；

步骤四：对已经转换到汽车坐标系的陀螺仪角速率积分，并对所得积分结果进行分段直线拟合，找出上下坡区间段；

步骤五：如果存在步骤四中的上下坡区间段，则从初步检测结果中去掉所述上下坡的区间段的危险驾驶行为判定结果，得到最终的检测结果。

2.根据权利要求1所述的基于智能手机的危险驾驶行为检测方法，其特征在于：步骤三中汽车相对于水平地面的汽车俯仰角和汽车横滚角计算方法如下：

通过转换到汽车系下的加速度和角速率信息，设定类似静止状态阈值，当小于该类似静止状态阈值时采用倾角仪算法计算汽车相对于水平地面的汽车俯仰角和汽车横滚角，当大于该类似静止状态阈值时，采用四元数法，通过四阶龙格库塔算法计算汽车俯仰角和汽车横滚角；

类似静止状态的判定方法如下：

处于类似静止状态的当前时刻汽车俯仰角θ_v和汽车横滚角γ_v的计算方法如下：

其中，表示k时刻V系下的三轴加速计测量的xyz三个方向的加速度测量值；Δa_similar是为检测类似静止状态设置的加速度阈值。