[發明專利]智能手機車載情況下的高精度方向校正方法

有效

• 申請號: 201410654112.9
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104359493A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 宗曉杰;文祥計;張鐵柱;劉翔;王智
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域:

本發明涉及一種智能手機車載情況下的高精度方向校正方法。

背景技術:

交通安全是社會的焦點問題。近年來我國汽車保有量急劇增多。據統計2013年底我國機動車保有量突破2.52.4億余輛，駕駛機動車的人數達2.82.6億。與此同時，也伴隨著交通事故的大量出現。2013年全國交通事故近20萬起，造成眾多的人員傷亡，給家庭和社會造成了巨大損失。為改善這種狀況，除了制定更加完善的交通管理辦法和更加嚴格的駕駛員培訓制度，還需對駕駛員的駕駛狀態、駕駛路線以及路況信息進行實時跟蹤，建立更加完善的管理體制，也可以為交通事故發生后的責任劃定提供一定的依據。具體闡述如下：

駕駛狀態跟蹤。即對車輛的駕駛狀態進行跟蹤，尤其對于酒駕車輛的監測可有效減少交通事故的發生。對手機加速度傳感器記錄的值進行處理，并與典型的酒駕各狀態值比較可以判定是否為酒駕行駛。這個過程需要對車輛的加速度進行分解包括車輛前進方向的加速度和側方加速度值，而手機坐標系與車輛坐標系的校正精度尤其關鍵。

駕駛路線追蹤。現在較為簡單的駕駛路線追蹤用GPS模塊記錄軌跡即可，然而其精確度有限。雖能夠了解車輛所在的位置信息，但不能對車輛的朝向，停放情況進行準確判斷，危險停車更容易引發交通事故，造成人員傷亡。本方法通過智能手機加速度傳感器判斷駕駛狀態(剎車、轉彎、啟動、減速等)能夠更加準確地估計車輛的停放位置、朝向、坡度等信息。這些都需要對車輛坐標系和手機坐標系進行準確的估計。

路況信息采集。傳統的路況估計方法有無線射頻技術、車牌識別技術等固定點采樣。近幾年新增了利用智能手機進行路況估計的方法，主要通過基站、WIFI、GPS進行定位，以此推斷路況信息。然而，此方法有很多不足之處：一是在信號薄弱有遮擋的地方無法進行準確定位，甚至不能夠進行定位；二是用定位的方法估計路況，忽略了對駕駛狀態的監測(頻繁的啟動停車現象、加減速行為、變道情況、超車現象)，不能夠對道路的擁堵情況做出準確判斷；三是如果用加速度傳感器輔助GPS測量車輛的駕駛習性，與GPS數據相結合能夠更加準確的判斷當前路況，實時性更高；四是加速度傳感器能夠通過測量車輛的顛簸程度對路面的平整度進行測試，幫助人們選擇更合理的出行路線。與駕駛路線追蹤方法相似，需要對車輛坐標系和手機坐標系進行準確的校正。

由于方向傳感器易受車內電磁設備的影響，且有些地理位置設備的部署會對地磁場產生較大影響，如電視發射塔、廣播電臺、手機基站、雷達站、高壓線、變電站等。因此，有人曾提出過利用加速度傳感器進行方向校正，但沒有對估計數據進行較嚴格的過濾，僅使用加速度傳感器進行方向校正，會由于非直線剎車的狀態帶來嚴重誤差甚至錯誤，其通過緊急剎車的方法進行方向校正即使能夠取得較好的估計結果，也影響用戶對車輛的正常使用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術方法的不足，提供一種智能手機車載情況下的高精度方向校正方法。

為了實現上述的目的，本發明一種智能手機車載情況下的高精度方向校正方法采取如下技術方案，包括以下步驟：

(1)將智能手機固定在車上(手機坐標系表示為x',y',z'，車輛坐標系表示為x,y,z)，通過多次加速啟動實驗，利用智能手機內嵌的加速度傳感器、GPS傳感器和方向傳感器采集車輛的加速度(a_x',a_y',a_z')、速度ν、經緯度、方向(w_x',w_y',w_z')和時間戳信息；

(2)對采集的海量數據通過速度和方向信息進行過濾，選出有效的直線加速啟動的加速度信息；具體為：

(2.1)通過步驟(1)采集到的速度篩選車輛的啟動狀態：車輛在3s內速度ν從零達到1.5m/s的狀態為啟動狀態；

(2.2)從步驟(2.1)篩選出的啟動狀態中進一步篩選出直線啟動行駛狀態：對車輛啟動狀態進行分析，對于方向波動值(啟動過程中w_y′的最大值與最小值之差)在4度以內的為直線啟動行駛狀態；

(2.3)從步驟(2.3)篩選出的直線啟動行駛狀態中進一步篩選出有效的直線啟動行駛狀態：加速度≥0.2m/s²的時刻為車輛啟動真實時刻，速度從零到非零變化的時刻與上述真實時刻的時間差為GPS延遲時間，選取GPS延遲時間≤3.5s時為有效的直線啟動行駛狀態；

(3)通過步驟(2)篩選出的直線啟動行駛狀態的方向計算得到x,y,z與x',y',z'之間的關系：具體為：