CN103700160A - 基于微传感器的机动车车载终端及驾驶行为判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于微传感器的机动车车载终端及驾驶行为判断方法，该系统主要包括微传感器、卫星定位系统、OBD接口、无线通信模块、主存储器、主处理器和系统平台，通过采集车辆的实时位置、驾驶状态和车辆状态来监测机动车驾驶人的驾驶行为，同时通过固定的判断方法评判其驾驶行为是否良好。并在驾驶结束后通过无线传输发送给至系统平台进行统计，最终得出当前车辆的驾驶人驾驶行为分析报告，为有需要此类报告的单位或个人进行服务。

Description

基于微传感器的机动车车载终端及驾驶行为判断方法

技术领域：

本发明涉及基于微传感器的机动车车载终端，以及驾驶人驾驶行为判断方法。

背景技术：

随着社会车辆保有量的逐年增加，机动车驾驶人也在逐年增加，根据公安部2013年1月30日的通报：至2012年底，全国机动车保有量已达2.4亿辆，机动车驾驶人数量已达2.6亿人。汽车保有量1.2亿辆，年增长1510万辆，增长量超过1999年底全国汽车保有量。18个大中城市汽车保有量超过百万。汽车驾驶人首次突破2亿人，年增长2647万人，增长量超过1997年底汽车驾驶人总量。

与此随之而来的是交通事故的频繁发生，并带来大量人员伤亡和财产损失，也导致保险公司的理赔支出直线上升。经过相关调查机构的统计，保险公司的车险理赔支出已经连续3年增长超过15%，均超过汽车增速。目前保险公司控制理赔增速的方式单一，仅仅为在发生理赔后的下一年保费增加。这种方式只能在事故发生后作为惩罚措施，并不能起到事先预防和实时提醒的作用。

而根据全国汽车协会的统计和分析，机动车驾驶人的不良驾驶行为是机动车发生事故的主要原因之一，包括超速行驶、频繁变道、突然变道、紧急刹车和操作不当导致的熄火等。如果能培养和促进机动车驾驶人形成良好的驾驶习惯，将有利于减少交通事故的发生，从而在源头减少人员伤亡和财产损失，并降低保险公司理赔支出。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供基于微传感器的机动车车载终端。

本发明另一目的是提供一种能够实时监测机动车驾驶人驾驶行为的方法，在出现不良驾驶行为时进行记录和实时提醒，最终形成机动车驾驶人驾驶行为分析报表。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种基于微传感器的驾驶行为分析系统，微传感器，该装置用于检测车辆的行驶方向、转向角度和瞬间加速度数据，并传送到主处理器进行处理；卫星定位系统，该装置用于判断车辆的位置和速度信息。在主处理器监测到车辆的行驶方向、转向角度和瞬间加速度数据发生异常时，将调取此进行初步判断。OBD接口，该接口与车辆的OBD设备进行连接，获取车辆报警、方向灯、发动机等基础参数。在主处理器监测到车辆的行驶方向、转向角度和瞬间加速度数据发生异常时，将调取此进行初步判断。无线通信装置，该装置用于向系统平台发送采集到的及初步处理后相关驾驶行为数据；主存储器，用于存储行驶过程中的所有数据。主处理器，用于分析微传感器的数据是否超过预设值，并在超过预设值时综合卫星定位信息、车辆报警、方向灯、发动机等数据进行初步判断。

一种基于微传感器的驾驶行为判断方法，包括：主处理器监测到微处理器的数值超过预设值后，将对超速行驶、频繁变道、突然变道、紧急刹车和操作不当导致的熄火等行为进行判断，并与卫星定位信息进行结合，最终得出驾驶人的驾驶行为是否标准和良好。

本发明可以监测机动车驾驶人的驾驶习惯，在出现不良驾驶动作时进行记录和报告。从而改善机动车驾驶人的不良驾驶习惯，培养良好的驾驶习惯，较少交通事故的发生，从而减少人员伤亡和财产损失，进一步降低保险公司理赔成本的支出。

附图说明：

图1是本发明的系统组成示意图。

图2是本发明的工作流程图。

具体实施方式：

    为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

本发明所述基于微传感器的驾驶行为分析系统通过实时车辆的实时状态，过采集车辆的实时位置、驾驶状态和车辆状态来监测机动车驾驶人的驾驶行为，并通过一定的方法判断其驾驶行为是否良好。整个过程由主处理器进行统一处理，采集和监测OBD接口、微传感器和卫星定位模块的数据，并发送至主存储器进行存储，经过一定的判断方法判别后，将驾驶人的驾驶行为分为三个档次，分别为：良好、中等和差，并通过无线通信模块实时回传至系统平台，实现对机动车驾驶人驾驶行为的评判和分析。

如图1示出了本发明所提出的基于微传感器的驾驶行为分析系统的结构示意图，该系统主要包括微传感器、卫星定位系统、OBD接口、无线通信模块、主存储器、主处理器和系统平台。

微传感器主要有2种设备：微陀螺仪和加速度传感器。微陀螺仪采用双轴MEMS角速度传感器，可以测量水平和垂直方向的角速度，通过角速度公式计算出单位时间内车辆的水平和垂直方向角度变化；当水平方向的角度发生变化时，结合车辆当前速度，由主处理器判断车辆是否进行了转弯、变道或者掉头的动作；当垂直方向的角速度发生变化时，结合车辆当前速度和角速度变化频率，由主处理器判断车辆是否处于下坡或者上坡状态。加速度传感器采用压阻式加速度传感器，采集直线方向的加速度；微传感器采集的所有数据将作为判断车辆变道、紧急刹车这2种机动车驾驶行为的起始判断条件。

卫星定位系统采用北斗/GPS双模定位模块，在北斗信号正常和有覆盖的区域采用北斗卫星定位系统，GPS作为补充；主要采集车辆的经纬度、速度、方向和高程，作为主处理器判断机动车驾驶行为的主要辅助条件之一。OBD接口采用OBD2标准，可以接入90%以上品牌的机动车OBD插口，采集车辆的ACC状态、发动机转速、左右方向灯、刹车信号、车速、安全带佩戴情况等数据。发动机转速为机动车熄火这种驾驶行为的起始判断条件。

无线通信模块用于将当次驾驶的行为分析结果上传到系统平台中。

主存储器用于存储驾驶过程中的所有数据，包括微传感器、卫星定位系统、OBD接口传输的原始数据和经过主处理器处理过的分析结果。主处理器负责将微传感器、卫星定位系统、OBD接口采集的数据进行综合评判，最终的到驾驶行为分析的结果。

图2示出了本发明所提出的基于微传感器的机动车驾驶人驾驶行为分析系统的工作流程和分析方法。以下各判断过程，可以通过设定参数，及公式，给出具体判定过程，以本领域技术人员能实现为准。

当车辆发动后，安装在机动车上的设备随即开始启动，微陀螺仪测量车辆水平和垂直方向的角速度，加速度传感器测量加速度传感器，并在10秒内对车辆的报警状态进行检测，并记录到主存储器中。

如果车辆在有报警的状态下行驶，将被记录下来。

当车辆进入正常行驶过程中时，主处理器会分别对微传感器、卫星定位模块和OBD接口传来的数据进行比对：当监测到微陀螺仪的角速度持续0.8秒发生变化并结束后，根据角速度计算公式ω=Φ/t（ω ，圆频率，也叫角速度．Φ，角度，t，时间）得出车辆的方向变化的角度Φ；再结合从OBD接口获得的车辆平均行驶速度v，由主处理器判断车辆的操作如下：

1、速度大于15公里且小于或者等于40公里，Φ大于120度为掉头操作；Φ小于120度且大于30度为转弯操作；Φ小于30度且大于5度为变道操作。在此速度下的3种操作都属于良好的驾驶行为。

2、当速度大于40公里且小于90公里时，Φ大于120度为危险掉头操作，记录分值为 (Φ-120)*(v-40)/1000；Φ小于120度且大于75度为危险转弯操作，记录分值为(Φ-75)*(v-40)/1000；Φ小于75度且大于30度为良好的转弯操作；Φ小于30度且大于5度为良好的变道操作。

3、当速度大于90公里时，大于120度为极度危险掉头操作或车辆已经出现事故，记录分值为 2；Φ小于120度且大于75度为危险转弯操作，记录分值为1.5；Φ小于75度且大于30度为危险的转弯操作，记录分值为(Φ-30)*(v-90)/1000；Φ小于30度且大于5度时，如果方向改变时间t小于或等于1秒，为良好的变道操作；如果方向改变时间t大于1秒，为危险的变道操作，记录分值为1；

再根据OBD接口中的本次变道开始时的方向灯开启情况，如未开启，则再追加记录分值1。

主处理器实时检测加速度传感器的数据变化。该加速度传感器数据为三维坐标下的XYZ三轴方向的三个加速度信号，由此得到沿XYZ三 轴方向的加速度值Dx、Dy和Dz;其中Y轴指向车辆前进的方向，X轴指向车辆前进方向沿 顺时针方向转270度后的方向，Z轴指向车辆水平位置时的重力加速度方向；Dx、Dy和Dz的 值为正时是加速，Dx、Dy和Dz的值为负时是减速；当Dx大于0.6g时，为加速过快，记录分值为（Dx-0.6）；当Dx小于-1G时，为减速过快，记录分值为（1.1-（-Dx））。

当主处理器在车辆的OBD接口监测到熄火信息时，主处理器同时从卫星定位模块中获得当时的速度信息。如果速度≥5公里/小时，表明车辆在行驶状态下熄火，记录分值为1；如果速度<5公里/小时，表明车辆正常熄火。

当主处理器在车辆的OBD接口监测到ACC OFF的信息时，表明本次驾驶结束。由主处理器计算本次驾驶的时长，并将本次驾驶行为的所有分值相加，通过无线通信模块上报到系统平台中。

Claims (10)

1.一种基于微传感器的机动车驾驶人驾驶行为分析车载终端，其特征在于：该系统主要包括微传感器、卫星定位系统、OBD接口、主存储器、主处理器和语音播报器，各部分分别与主处理器相连；所述微传感器包括微陀螺仪和加速度传感器。

2.根据权利要求1所述的基于微传感器的机动车驾驶人驾驶行为分析车载终端，其特征是：

微传感器，该装置包含微陀螺仪和加速度传感器，用于检测车辆的行驶方向、转向角度和瞬间加速度数据，并传送到主处理器进行处理；

卫星定位系统，用于接收BD2/GPS定位信号，并发给主处理器；

OBD接口，该接口与车辆的OBD设备进行连接，用于传送车辆报警器、方向灯、发动机的各参数数据；

主存储器，用于存储行驶过程中微传感器传送的数据；

主处理器，接收微传感器、卫星定位系统和OBD接口的数据，并向语音播报器发送语音播报指令。

3.根据权利要求1或2所述的基于微传感器的机动车驾驶人驾驶行为分析车载终端，其特征是：该装置还包括系统平台，用于接收主处理器的数据。

4.一种基于权利要求1所述车载终端的驾驶行为判断方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，车辆启动后，开始采集微传感器数据并传到主处理器；

步骤2，主处理器收到数据后，将与预设值进行对比，如果超过将结合卫星定位信息、方向灯和发动机信息对驾驶行为进行判定并记录；

步骤3，记录结果存储在主存储器中，待驾驶结束本次驾驶的所有行为记录上传至系统平台。

5.根据权利要求4所述的驾驶行为判断方法，步骤1中，车辆启动同时在10秒内对车辆的报警状态进行检测，并记录到主存储器中；如果车辆在报警的状态下行驶，将被记录相应分值。

6.根据权利要求4所述的驾驶行为判断方法，步骤2中，主处理器分别对微传感器、卫星定位模块和OBD接口传来的数据进行比对：当监测到微陀螺仪的角速度持续0.8秒发生变化并结束后，根据角速度计算公式ω=Φ/t（ω为圆频率，也叫角速度；Φ为角度；t，时间）得出车辆的方向变化的角度Φ；再结合从OBD接口获得的车辆平均行驶速度v，由主处理器判断车辆的操作情况：

a、在15km/h<v≤40km/h情况下，

当Φ>120度/秒，为掉头操作；

当30度/秒<Φ<120度/秒时，为转弯操作；

当5度/秒<Φ<30度/秒时，为变道操作；

此速度下的3种操作均属于良好的驾驶行为；

b、在40km/h<v<90km/h情况下，

当Φ>120度/秒，为危险掉头操作，记录分值为 (Φ-120)*(v-40)/1000；

当75度/秒<Φ<120度/秒时，为危险转弯操作，记录分值为(Φ-75)*(v-40)/1000；

当5度/秒<Φ<30度/秒时，为良好的变道操作；

c、在v>90km/h情况下，

当Φ>120度/秒时，为极度危险掉头操作或车辆已经出现事故，记录分值为 2；

当75度/秒<Φ<120度/秒时，为危险转弯操作，记录分值为1.5；

当30度/秒<Φ<75度/秒时，为危险的转弯操作，记录分值为(Φ-30)*(v-90)/1000；

当5度/秒<Φ<30度/秒时，如果方向改变时间t≤1秒，为良好的变道操作；如果方向改变时间t>1秒，为危险的变道操作，记录分值为1。

7.根据权利要求4所述的驾驶行为判断方法，步骤2中，同时根据OBD接口采集本次变道开始时的方向灯开启情况，如未开启，则再追加记录分值1。

8.根据权利要求4所述的驾驶行为判断方法，步骤2中，

主处理器实时检测车辆加速度传感器，加速度传感器数据为三维坐标下的XYZ三轴方向的三个加速度信号，由此得到沿X、Y、Z三轴方向的加速度值Dx、Dy和Dz;其中Y轴指向车辆前进的方向，X轴指向车辆前进方向沿顺时针方向转270度后的方向，Z轴指向车辆水平位置时的重力加速度方向；Dx、Dy和Dz的值为正时是加速，Dx、Dy和Dz的值为负时是减速；当Dx>0.6g时，为加速过快，记录分值为（Dx-0.6）；当Dx<-1G时，为减速过快，记录分值为（1.1-（-Dx））。

9.根据权利要求4所述的驾驶行为判断方法，步骤2中还包括，当主处理器通过OBD接口监测到熄火信息时，主处理器同时从卫星定位模块中获得当时的速度信息；如果速度≥5公里/小时，表明车辆在行驶状态下熄火，记录分值为1；如果速度<5公里/小时，表明车辆正常熄火。

10.根据权利要求4所述的驾驶行为判断方法，步骤3中，当主处理器通过OBD接口监测到ACC OFF的信息时，表明本次驾驶结束；由主处理器计算本次驾驶的时长，并将本次驾驶行为的所有分值相加，通过无线通信模块上报到系统平台中。

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