一种基于车载智能终端的车辆碰撞检测方法及系统
技术领域
本发明属于汽车安全领域，尤其涉及一种基于车载智能终端的车辆碰撞检测方法及系统。
背景技术
随着社会的迅速发展，汽车的使用极大的方便了人们的日常生活，然而随着汽车数量的不断增加，频繁发生的交通事故也严重威胁着人们的生命和财产的安全。交通事故的紧急救援绝大多数是通过拨打报警电话或者交警巡逻等人工方式才能发现事故，在一些解决方案中，可以通过碰撞检测技术在检测到碰撞时自动向交警部门等发送信息，实现类似报警的功能。
公开号CN109357888A的文件公开了一种汽车碰撞检测方法、汽车及计算机可读存储介质。在本发明实施例中，首先获取多个加速度传感器采集的数据，在所述采集的数据大于第一预设碰撞数据阈值时，可能发生碰撞，进一步获取预设时间段内的传感器数据，然后根据所述预设时间段内采集的传感器数据确定所述汽车是否发生碰撞。采用上述方法能够更碰撞更敏感，经过多重检测判断，对碰撞的检测更加准确。
但是，在实践中发现，通过加速度判断汽车是否发生碰撞的算法实际应用意义较差，容易将驾驶员主动的紧急制动(急刹)误判为碰撞事故。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于车载智能终端的车辆碰撞检测方法及系统。本发明通过车辆上安装的传感器实时采集行车过程中的车身参数值，对车身参数值进行简单预算即可判定是否发生碰撞，该方法并未使用额外部件，简化了车辆的车身结构，同时降低了制造成本；本发明通过对碰撞检测算法的改进，可有效提升碰撞检测的准确率，减少误报率；同时，本发明的车身参数可根据不同车型的具体情况进行设置，使本方案在实际使用中更具实用性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于车载智能终端的车辆碰撞检测方法，包括如下步骤：
步骤一：车载智能终端通过车辆上安装的传感器实时采集时序数据，时序数据为行车过程中的车身参数值；车身参数值包括流经车辆驱动电机的实时电流值、车辆驱动轮的转速值、车辆从动轮的转速值以及车辆的实时速度值；
步骤二：从采集的时序数据中截取时间区间，时间区间中包括多个时刻的数据，每个时刻的数据包括多个字段的数据；字段包括电流、驱动轮转速、从动轮转速以及速度；
步骤三：判断在时间区间中车辆是否出现过停车；
步骤四：若出现过停车，确定时间区间中的停车时刻；将时间区间中速度字段的值为0的第一个时刻确定为第一停车时刻；
步骤五：从时序数据中重新截取包括第一停车时刻以及与第一停车时刻前后相邻的多个时刻的数据的新时间区间；
步骤六：判断是否需要在新时间区间中进行碰撞检测；
步骤七：若需要检测，则对新时间区间中的车身参数值的变化情况进行分析；基于分析结果判断当前车辆是否发生碰撞以及碰撞的等级，车辆碰撞等级包括轻微碰撞事故、中等碰撞事故以及严重碰撞事故；具体分析步骤为：
S71：设定碰撞参数，包括：第一预设时间T1、第二预设时间T2和预设阈值；
S72：基于新时间区间中的每个时刻的电流字段的值获取预设时长内流经车辆内驱动电机的实时电流值；建立实时电流值随时间变化的曲线图；
S73：根据实时电流值的变化情况将实时电流值随时间变化曲线分割为上升阶段和下降阶段；
分别计算上升阶段和下降阶段中曲线方程的实时电流变化导数值；
S74：当实时电流值处于上升阶段，若在第一预设时间T1内，车辆的实时电流变化导数值都大于等于预设阈值；则表示触发疑似碰撞检测，并进入步骤S75，否则返回步骤S73；
S75：实时电流值上升至最大值后，若在接下来的第二预设时间T2内，实时电流值下降至0，则确认发生碰撞，并进入步骤S76，否则排除疑似碰撞检测，并返回步骤S73；
S76：将碰撞情况分为不同的等级，并根据需要分别为每个等级设定阈值，当检测到车辆的电流变化导数值落入某个碰撞等级所属的阈值范围内，便可判定车辆发生了该等级的碰撞事故；包括：
SS1：获取实时电流值处于上升阶段时的实时电流变化导数值；将其中实时电流变化导数值的最大值标记为参考值；预设阈值包括第一阈值、第二阈值和第三阈值；
SS2：将参考值与阈值进行比对；若第一阈值≤参考值<第二阈值；则判定车辆发生了轻微碰撞事故；
若第二阈值≤参考值<第三阈值，则判定车辆发生了中等碰撞事故；
若参考值≥第三阈值，则判定车辆发生了严重碰撞事故；
步骤八：根据不同等级的碰撞事故，触发与碰撞等级对应的响应操作；包括：
对应于汽车发生轻微碰撞事故，响应操作包括提醒用户是否要请求救援服务；
对应于汽车发生中等碰撞事故，响应操作包括自动请求普通救援服务；
对应于汽车发生严重碰撞事故，响应操作包括自动请求紧急救援服务。
进一步地，判断在时间区间中车辆是否出现过停车，具体步骤包括：
S11：基于时间区间中的每个时刻的速度字段的值计算每个时刻的车辆速度的信号矢量幅值，共获得多个信号矢量幅值；
S12：确定多个信号矢量幅值中的最大值以及最小值；
S13：判断最小值是否等于0，若最小值等于0，确定车辆在时间区间中出现过停车，若最小值大于0，则车辆在时间区间中未出现过停车。
进一步地，判断是否需要在新时间区间中进行碰撞检测，具体步骤包括：
S61：检测获得车辆在新时间区间中每个时刻的停车状态；
S62：统计新时间区间中停车状态发生变化的次数；
S63：判断次数是否等于1，若等于1，确定需要在新时间区间中进行碰撞检测；
若不等于1，确定不需要在新时间区间中进行碰撞检测。
进一步地，对新时间区间中的车身参数值的变化情况进行分析；还包括：
X1：基于新时间区间中的每个时刻的驱动轮、从动轮字段的值获取预设时长内车辆驱动轮的转速值、车辆从动轮的转速值；
X2：获取驱动轮转速值与从动轮转速值的差值；
X3：若差值大于阈值，则表明当前车辆发生碰撞；
若差值小于等于阈值，则判定当前车辆未发生碰撞。
进一步地，对新时间区间中的车身参数值的变化情况进行分析，还包括：
XX1：获取预设时长内车辆从动轮的轮速值，建立从动轮轮速值随时间变化的曲线；
XX2：根据从动轮轮速值的变化情况将从动轮轮速值随时间变化曲线分割为上升阶段和下降阶段；
分别计算上升阶段和下降阶段中曲线方程的导数值；
XX3：基于导数值判定当前车辆是否发生碰撞；包括：
若导数值大于预设阈值，则表明当前车辆发生碰撞；
若导数值小于等于预设阈值，则判定当前车辆未发生碰撞。
进一步地，在确定车辆发生碰撞事故之后，方法还包括：检测车辆发生碰撞事故的车辆位置，触发车辆位置对应的摄像头拍摄图像，以使驾驶员通过图像对碰撞事故进行二次确认。
进一步地，一种基于车载智能终端的车辆碰撞检测系统，包括数据采集模块、服务器、数据分析模块、操作触发模块以及摄像头；
数据采集模块用于车载智能终端实时采集时序数据并对时序数据作出初步处理；数据采集模块的具体工作步骤为：
W1：从采集的时序数据中截取时间区间,判断在时间区间中车辆是否出现过停车；
W2：若出现过停车，确定时间区间中的停车时刻；将时间区间中速度字段的值为0的第一个时刻确定为第一停车时刻；
W3：从时序数据中重新截取包括第一停车时刻以及与第一停车时刻前后相邻的多个时刻的数据的新时间区间；
W4：判断是否需要在新时间区间中进行碰撞检测；若需要，则将新时间区间传输至服务器；
数据分析模块用于获取新时间区间并对新时间区间中的车身参数值的变化情况进行分析；基于分析结果判断当前车辆是否发生碰撞以及碰撞的等级，具体分析步骤如下：
WW1：设定碰撞参数；基于新时间区间中的每个时刻的电流字段的值获取预设时长内流经车辆内驱动电机的实时电流值；建立实时电流值随时间变化的曲线图；
WW2：根据实时电流值的变化情况将实时电流值随时间变化曲线分割为上升阶段和下降阶段；
分别计算上升阶段和下降阶段中曲线方程的实时电流变化导数值；
WW3：当实时电流值处于上升阶段，若在第一预设时间T1内，车辆的实时电流变化导数值都大于等于预设阈值；则表示触发疑似碰撞检测，并进入步骤WW4，否则返回步骤WW2；
WW4：实时电流值上升至最大值后，若在接下来的第二预设时间T2内，实时电流值下降至0，则确认发生碰撞，并进入步骤WW5，否则排除疑似碰撞检测，并返回步骤WW2；
WW5：将碰撞情况分为不同的等级，并根据需要分别为每个等级设定阈值，当检测到车辆的电流变化导数值落入某个碰撞等级所属的阈值范围内，便可判定车辆发生了该等级的碰撞事故；
服务器根据不同等级的碰撞事故控制操作触发模块触发与碰撞等级对应的响应操作。
进一步地，数据分析模块的具体分析步骤还包括：
RR1：基于新时间区间中的每个时刻的驱动轮、从动轮字段的值获取预设时长内车辆驱动轮的转速值、车辆从动轮的转速值；
RR2：获取驱动轮转速值与从动轮转速值的差值；
RR3：若差值大于阈值，则表明当前车辆发生碰撞；
若差值小于等于阈值，则判定当前车辆未发生碰撞。
进一步地，数据分析模块的具体分析步骤还包括：
QQ1：获取预设时长内车辆从动轮的轮速值，建立从动轮轮速值随时间变化的曲线；
QQ2：根据从动轮轮速值的变化情况将从动轮轮速值随时间变化曲线分割为上升阶段和下降阶段；
分别计算上升阶段和下降阶段中曲线方程的导数值；
QQ3：基于导数值判定当前车辆是否发生碰撞；包括：
若导数值大于预设阈值，则表明当前车辆发生碰撞；
若导数值小于等于预设阈值，则判定当前车辆未发生碰撞。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过车载智能终端实时采集时序数据，从采集的时序数据中截取时间区间进行处理，后续的计算步骤均在时间区间内进行，充分利用计算资源，提高碰撞检测的效率；同时对新时间区间中的车身参数值的变化情况进行分析之前，首先会根据时间区间中车辆的停车行为构建出可能存在碰撞的新时间区间，仅仅对这些新时间区间进行实际上的碰撞检测，大幅降低了碰撞检测的数据量，进一步提高了碰撞检测的效率。
(2)本发明通过实时采集行车过程中的车身参数值，对车身参数值进行简单预算即可判定是否发生碰撞，由于车辆在行进过程中发生碰撞势必导致包括流经驱动电机的实时电流值、驱动轮转速值等车身参数发生变化，因此根据上述车身参数的变化情况就可以反推出车辆是否发生了碰撞，并且由于在碰撞检测过程中并未使用额外部件，因此简化了车辆的车身结构同时降低了制造成本；同时本发明通过对碰撞检测算法的改进，可有效提升碰撞检测的准确率，减少误报率；且本发明的车身参数可根据不同车型的具体情况进行设置，在实际使用中更具实用性。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于车载智能终端的车辆碰撞检测方法，包括如下步骤：
步骤一：车载智能终端通过车辆上安装的传感器实时采集时序数据，所述时序数据为行车过程中的车身参数值；所述车身参数值包括流经车辆驱动电机的实时电流值、车辆驱动轮的转速值、车辆从动轮的转速值以及车辆的实时速度值；
步骤二：从采集的时序数据中截取时间区间，所述时间区间中包括多个时刻的数据，每个时刻的数据包括多个字段的数据；所述字段包括电流、驱动轮转速、从动轮转速以及速度；
正常状况下，车辆发生碰撞后都会导致停车，故停车为碰撞发生的必要条件；也就是说若某个时间区间中未出现过停车，该时间区间也没有进行碰撞检测的必要；
步骤三：判断在所述时间区间中所述车辆是否出现过停车；具体包括：
S11：基于所述时间区间中的每个时刻的速度字段的值计算每个时刻的车辆速度的信号矢量幅值，共获得多个信号矢量幅值；
S12：确定所述多个信号矢量幅值中的最大值以及最小值；
S13：判断所述最小值是否等于0，若所述最小值等于0，确定所述车辆在所述时间区间中出现过停车，若所述最小值大于0，则所述车辆在所述时间区间中未出现过停车；
步骤四：若出现过停车，确定所述时间区间中的停车时刻；将所述时间区间中速度字段的值为0的第一个时刻确定为第一停车时刻；
步骤五：从所述时序数据中重新截取包括第一停车时刻以及与第一停车时刻前后相邻的多个时刻的数据的新时间区间；
在一定的时间段内，如果车辆反复地在行驶和停车之间切换状态，则通常不是碰撞所导致，不需要进一步检测碰撞，例如，车辆在等红灯时短时间停车后启动，或者倒车过程中反复停车启动等；
步骤六：判断是否需要在所述新时间区间中进行碰撞检测；包括：
S61：检测获得所述车辆在所述新时间区间中每个时刻的停车状态；
S62：统计所述新时间区间中所述停车状态发生变化的次数；
S63：判断所述次数是否等于1，若等于1，确定需要在所述新时间区间中进行碰撞检测；
若不等于1，确定不需要在所述新时间区间中进行碰撞检测；
步骤七：若需要检测，则对新时间区间中的车身参数值的变化情况进行分析；基于分析结果判断当前车辆是否发生碰撞以及碰撞的等级，所述车辆碰撞的等级包括轻微碰撞事故、中等碰撞事故以及严重碰撞事故；具体分析步骤包括：
S71：设定碰撞参数，包括：第一预设时间T1、第二预设时间T2和预设电流变化速率值K；
S72：基于新时间区间中的每个时刻的电流字段的值获取预设时长内流经车辆内驱动电机的实时电流值；建立实时电流值随时间变化的曲线图；
S73：根据实时电流值的变化情况将实时电流值随时间变化曲线分割为上升阶段和下降阶段；
分别计算上升阶段和下降阶段中曲线方程的实时电流变化导数值；
S74：当实时电流值处于上升阶段，若在第一预设时间T1内，车辆的实时电流变化导数值都大于等于预设阈值；则表示触发疑似碰撞检测，并进入步骤S75，否则返回步骤S73；
S75：实时电流值上升至最大值后，若在接下来的第二预设时间T2内，实时电流值下降至0，则确认发生碰撞，并进入步骤S76，否则排除疑似碰撞检测，并返回步骤S73；
S76：将碰撞情况分为不同的等级，并根据需要分别为每个等级设定阈值，当检测到车辆的电流变化导数值落入某个碰撞等级所属的阈值范围内，便可判定车辆发生了该等级的碰撞事故；包括：
SS1：获取实时电流值处于上升阶段时的实时电流变化导数值；将其中实时电流变化导数值的最大值标记为参考值；所述预设阈值包括第一阈值、第二阈值和第三阈值；
SS2：将参考值与阈值进行比对；若第一阈值≤参考值<第二阈值；则判定车辆发生了轻微碰撞事故；
若第二阈值≤参考值<第三阈值，则判定车辆发生了中等碰撞事故；
若参考值≥第三阈值，则判定车辆发生了严重碰撞事故；
步骤八：根据不同等级的碰撞事故，触发与所述碰撞等级对应的响应操作；
对应于汽车发生轻微碰撞事故，所述响应操作包括提醒用户是否要请求救援服务；
对应于汽车发生中等碰撞事故，所述响应操作包括自动请求普通救援服务；
对应于汽车发生严重碰撞事故，所述响应操作包括自动请求紧急救援服务；
除了基于电流值对是否发生碰撞进行判断外，还可以基于车辆车轮的转速值进行碰撞检测，即车身参数值还包括车辆驱动轮的转速值、车辆从动轮的转速值；基于车身参数的具体内容，所述对新时间区间中的车身参数值的变化情况进行分析；基于分析结果判断当前车辆是否发生碰撞以及碰撞的等级，还包括：
X1：基于新时间区间中的每个时刻的驱动轮、从动轮字段的值获取预设时长内车辆驱动轮的转速值、车辆从动轮的转速值；
X2：获取驱动轮转速值与从动轮转速值的差值；
X3：若差值大于阈值，则表明当前车辆发生碰撞；
若差值小于等于阈值，则判定当前车辆未发生碰撞；
车辆发生碰撞后，作为没有动力驱动的从动轮基本已没有转速，而存在动力输出的驱动轮在电机驱动下依然存在转速，这样通过二者存在的转速差即可判断是否发生碰撞；需要注意的是为了提升判断准确性，这里的阈值需要采用较大的数值以防止误判；
同样是基于获取到的轮速值，还可以对轮速值进行进一步处理，进而基于处理结判断是否发生碰撞；所述对新时间区间中的车身参数值的变化情况进行分析；基于分析结果判断当前车辆是否发生碰撞以及碰撞的等级，还包括：
XX1：获取预设时长内车辆从动轮的轮速值，建立从动轮轮速值随时间变化的曲线；
XX2：根据从动轮轮速值的变化情况将从动轮轮速值随时间变化曲线分割为上升阶段和下降阶段；
分别计算上升阶段和下降阶段中曲线方程的导数值；
XX3：基于导数值判定当前车辆是否发生碰撞；包括：
若导数值大于预设阈值，则表明当前车辆发生碰撞；
若导数值小于等于预设阈值，则判定当前车辆未发生碰撞；
在确定车辆发生碰撞事故之后，所述方法还包括：检测车辆发生碰撞事故的车辆位置，触发车辆位置对应的摄像头拍摄图像，以使驾驶员通过所述图像对所述碰撞事故进行二次确认。
一种基于车载智能终端的车辆碰撞检测系统，包括数据采集模块、服务器、数据分析模块、操作触发模块以及摄像头；
所述数据采集模块用于车载智能终端实时采集时序数据并对时序数据作出初步处理；所述数据采集模块的具体工作步骤为：
W1：从采集的时序数据中截取时间区间,判断在所述时间区间中所述车辆是否出现过停车；
W2：若出现过停车，确定所述时间区间中的停车时刻；将所述时间区间中速度字段的值为0的第一个时刻确定为第一停车时刻；
W3：从所述时序数据中重新截取包括第一停车时刻以及与第一停车时刻前后相邻的多个时刻的数据的新时间区间；
W4：判断是否需要在所述新时间区间中进行碰撞检测；若需要，则将新时间区间传输至服务器；
所述数据分析模块用于获取新时间区间并对新时间区间中的车身参数值的变化情况进行分析；基于分析结果判断当前车辆是否发生碰撞以及碰撞的等级，具体分析步骤包括：
WW1：设定碰撞参数；基于新时间区间中的每个时刻的电流字段的值获取预设时长内流经车辆内驱动电机的实时电流值；建立实时电流值随时间变化的曲线图；
WW2：根据实时电流值的变化情况将实时电流值随时间变化曲线分割为上升阶段和下降阶段；
分别计算上升阶段和下降阶段中曲线方程的实时电流变化导数值；
WW3：当实时电流值处于上升阶段，若在第一预设时间T1内，车辆的实时电流变化导数值都大于等于预设阈值；则表示触发疑似碰撞检测，并进入步骤WW4，否则返回步骤WW2；
WW4：实时电流值上升至最大值后，若在接下来的第二预设时间T2内，实时电流值下降至0，则确认发生碰撞，并进入步骤WW5，否则排除疑似碰撞检测，并返回步骤WW2；
WW5：将碰撞情况分为不同的等级，并根据需要分别为每个等级设定阈值，当检测到车辆的电流变化导数值落入某个碰撞等级所属的阈值范围内，便可判定车辆发生了该等级的碰撞事故；
所述服务器根据不同等级的碰撞事故控制操作触发模块触发与所述碰撞等级对应的响应操作。
所述数据分析模块的具体分析步骤还包括：
RR1：基于新时间区间中的每个时刻的驱动轮、从动轮字段的值获取预设时长内车辆驱动轮的转速值、车辆从动轮的转速值；
RR2：获取驱动轮转速值与从动轮转速值的差值；
RR3：若差值大于阈值，则表明当前车辆发生碰撞；
若差值小于等于阈值，则判定当前车辆未发生碰撞。
所述数据分析模块的具体分析步骤还包括：
QQ1：获取预设时长内车辆从动轮的轮速值，建立从动轮轮速值随时间变化的曲线；
QQ2：根据从动轮轮速值的变化情况将从动轮轮速值随时间变化曲线分割为上升阶段和下降阶段；
分别计算上升阶段和下降阶段中曲线方程的导数值；
QQ3：基于导数值判定当前车辆是否发生碰撞；包括
若导数值大于预设阈值，则表明当前车辆发生碰撞；
若导数值小于等于预设阈值，则判定当前车辆未发生碰撞。
本发明在具体实施时：车载智能终端实时采集时序数据，从采集的时序数据中截取时间区间,判断在所述时间区间中所述车辆是否出现过停车；若出现过停车，确定所述时间区间中的停车时刻；所述时序数据中重新截取包括第一停车时刻以及与第一停车时刻前后相邻的多个时刻的数据的新时间区间；判断是否需要在所述新时间区间中进行碰撞检测；若需要，则将新时间区间传输至服务器；
所述数据分析模块用于获取新时间区间并对新时间区间中的车身参数值的变化情况进行分析；基于分析结果判断当前车辆是否发生碰撞以及碰撞的等级；设定碰撞参数；基于新时间区间中的每个时刻的电流字段的值获取预设时长内流经车辆内驱动电机的实时电流值；建立实时电流值随时间变化的曲线图；根据实时电流值的变化情况将实时电流值随时间变化曲线分割为上升阶段和下降阶段；分别计算上升阶段和下降阶段中曲线方程的实时电流变化导数值；当实时电流值处于上升阶段，若在第一预设时间T1内，车辆的实时电流变化导数值都大于等于预设阈值；则表示触发疑似碰撞检测，实时电流值上升至最大值后，若在接下来的第二预设时间T2内，实时电流值下降至0，则确认发生碰撞；
所述数据分析模块还用于基于新时间区间中的每个时刻的驱动轮、从动轮字段的值获取预设时长内车辆驱动轮的转速值、车辆从动轮的转速值；获取驱动轮转速值与从动轮转速值的差值；若差值大于阈值，则表明当前车辆发生碰撞；若差值小于等于阈值，则判定当前车辆未发生碰撞；
所述数据分析模块还用于获取预设时长内车辆从动轮的轮速值，建立从动轮轮速值随时间变化的曲线；根据从动轮轮速值的变化情况将从动轮轮速值随时间变化曲线分割为上升阶段和下降阶段；分别计算上升阶段和下降阶段中曲线方程的导数值；若导数值大于预设阈值，则表明当前车辆发生碰撞；若导数值小于等于预设阈值，则判定当前车辆未发生碰撞。
由于车辆在行进过程中发生碰撞势必导致包括流经驱动电机的实时电流值、驱动轮转速值等车身参数发生变化，因此根据上述车身参数的变化情况就可以反推出车辆是否发生了碰撞，并且由于在碰撞检测过程中并未使用额外部件，因此简化了车辆的车身结构同时降低了制造成本；
本发明通过对碰撞检测算法的改进，可有效提升碰撞检测的准确率，减少误报率；同时，本发明的车身参数可根据不同车型的具体情况进行设置，使本方案在实际使用中更具实用性。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
