[发明专利]一种基于智能手机的危险驾驶行为检测方法

说明书

本发明公开了一种基于智能手机的危险驾驶行为检测方法，属于智能交通领域。所述方法以智能手机中的加速度计和陀螺仪作为传感器，并进行手机相对于汽车的姿态实时更新，根据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判断危险驾驶行为，得到初步检测结果，然后判断上下坡区间段，从初步检测结果中去掉对应该区间段的危险驾驶行为检测结果，得到最终检测结果，达到提高危险驾驶行为检测准确度的目的。本发明在保证检测精度的前提下，弥补现有危险驾驶行为成本高、需要卫星导航或者磁传感器的不足，具有较高的经济价值；手机可以放置在汽车内的任何位置，并且具有检测的实时性，操作简单，易于推广使用。

技术领域

本发明属于智能交通领域，涉及一种基于智能手机的危险驾驶行为检测方法。

背景技术

危险驾驶行为检测技术在智能交通尤其是交通安全领域具有重要意义。现有的危险驾驶行为检测技术普遍存在成本高，需要借助外部设施等问题，如汽车内部的CAN总线信息、卫星导航信息、照相机等，很难满足低成本的要求。

基于智能手机的危险驾驶行为检测可以有效降低检测方法的成本。现有的基于智能手机的危险驾驶行为检测算法需要借助卫星导航信息、内部磁传感器信息、照相机等辅助信息。其中卫星导航信息具有定位精度高，不随时间发散等优点，但是长时间使用功耗大，且在城市地区容易受到多径效应影响造成结果不准确或者不可用。内部磁传感器可以提供汽车的航向信息，操作简单，但是容易受到电磁干扰的影响。使用手机的照相机需要将手机以某一个固定的姿态固定在汽车上，且计算量大，使得该方法的使用受到很大限制。在一些不使用卫星导航、磁传感器和照相机的智能手机解决方案中，对于手机的放置位置以及姿态做出了限定，造成使用不便。

发明内容

针对现有危险驾驶行为检测方法成本高、使用不方便等缺点，本发明提供了一种基于智能手机的危险驾驶行为检测方法。本发明的危险驾驶行为检测方法以智能手机内部的加速度计和陀螺仪作为传感器，通过一定的软件算法，实现对于危险驾驶行为的实时检测，具有成本低、操作简单等优点。

本发明提供了一种基于智能手机的危险驾驶行为检测方法，通过以下步骤实现：

步骤一：以智能手机中的加速度计和陀螺仪作为传感器，判定出汽车和手机均为相对于惯性系静止状态，计算出该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，可以根据加速度差值进一步估计出手机相对于汽车的偏航角。

步骤二：基于上述姿态角计算方法，通过实时判定汽车和手机是否处于静止状态，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。同时给出一个偏航角的可信度定义及计算方法，该可信度与时间相关，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，通过以上步骤实现手机相对于汽车的姿态实时更新。

步骤三：当得到了手机相对于汽车的偏航角、俯仰角和横滚角信息之后，通过计算方向余弦矩阵，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，可以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，可以得到急加速急减速、急转向、连续变道和驾驶过程中操作手机等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：当手机相对于汽车的姿态角计算完成后，通过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，找出上下坡的区间段。

步骤五：如果存在步骤四中所述的上下坡区间段，则从初步检测结果中去掉对应该区间段的危险驾驶行为检测结果，得到最终检测结果，达到提高危险驾驶行为检测准确度的目的。

如果不存在所述的上下坡区间段，直接将步骤三中的初步检测结果作为最终检测结果。