基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统，其特征是包括驾驶姿态信息采集模块、驾驶姿态信息处理模块和驾驶姿态显示模块；驾驶姿态信息采集模块通过多个MEMS传感器完成对驾驶员驾驶姿态的实时检测并将数据传输至驾驶姿态信息处理模块；驾驶姿态信息处理模块完成对各传感器数据的预处理及多传感器数据的同步处理，实现多传感器数据的同步，并将同步后数据传输至驾驶姿态显示模块；驾驶姿态显示模块根据所接收到的同步数据进行驾驶员驾驶姿态的实时显示。本发明专利技术能直接、稳定地检测驾驶员驾驶姿态并实时显示驾驶员驾驶姿态，从而提高驾驶员驾驶姿态检测的抗干扰性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统
本专利技术属于汽车驾驶行为检测分析领域，具体为一种基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统。
技术介绍
目前，很多驾驶行为检测研究是通过传感器采集车辆的实时位置、操纵装置状态(如方向盘、踏板、操纵杆)和车辆状态信息来监测驾驶员的驾驶行为，同时通过固定的判断方法评判驾驶员驾驶姿态。传感器信息获取则比较简单、自由且受外界影响较小，算法也相对简便，实时性好。但是此方法并没有对驾驶员的驾驶姿态进行直接监测研究，而是通过方向盘、踏板、操纵杆的状态反向推导出驾驶员的驾驶姿态，从而导致检测结果不够直接精确。申请号为CN201120567056的中国专利申请“一种疲劳驾驶预警装置”以及申请号为CN201110029010的中国专利申请“不安全驾驶行为的识别与监控系统及方法”都属于上述情况。而申请号为CN201110211193的中国专利“一种基于手部姿态跟踪的违规驾驶行为检测方法”以及申请号为CN201010244609的中国专利“驾驶员踏板操作行为的测量装置及其监测方法”是基于视频图像分析法对驾驶姿态进行检测，虽然这类方法可以直观检测驾驶员的驾驶姿态，但是易受环境、光线的影响，且视角单一，算法复杂，实时性差。
技术实现思路
本专利技术是针对现有技术中的不足之处，提出一种基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统，以期能直接、稳定地检测驾驶员驾驶姿态并实时显示驾驶员驾驶姿态，从而提高驾驶员驾驶姿态检测的抗干扰性和准确性。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统的特点是包括：驾驶姿态信息采集模块、驾驶姿态信息处理模块和驾驶姿态显示模块；所述驾驶姿态信息采集模块包括n个MEMS传感器，用于对驾驶员的驾驶姿态进行实时采样，获得n个传感器数据组，记为Data＝{data1,data2,…,datai,…,datan}；1≤i≤n；datai表示第i个传感器数据组；并有1≤ji≤mi；mi表示第i个传感器数据组共有mi个传感器数据；表示所述第i个传感器数据组datai中第ji个传感器数据；对所述第ji个传感器数据以数据帧格式进行封装；获得包含第ji个帧头和第ji个数据的第ji帧传感器数据后发送给所述驾驶姿态信息处理模块；所述第ji个帧头包含第ji帧传感器数据的控制信息，用以表明所述第ji帧传感器数据的来源；从而获得mi个传感器数据的mi帧传感器数据；进而获得n个传感器数据组的帧传感器数据并分别发送给所述驾驶姿态信息处理模块；所述驾驶姿态信息处理模块接收所述帧传感器数据进行预处理后获得帧校准数据，并对所述帧校准数据进行多传感器数据同步处理，获得同步数据后传输至所述驾驶姿态显示模块；所述驾驶姿态显示模块根据所接收到的同步数据进行驾驶员驾驶动作的实时显示。本专利技术所述的基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统的特点也在于：所述MEMS传感器包括三轴陀螺仪和三轴加速度计；所述三轴陀螺仪用于实时检测驾驶员驾驶动作的角速度值；所述三轴加速度计用于实时检测驾驶员驾驶动作的加速度值。所述多传感器数据同步方法是按如下步骤进行：步骤1、所述驾驶姿态信息处理模块根据所述帧校准数据中每帧校准数据的接收时间点，依次获得个时间点数据；将所述个时间点数据分别添加到相应的帧校准数据的帧头中；步骤2、对所述帧校准数据的帧头中的控制信息和时间点数据进行读取，获得每帧校准数据的来源，从而将同一来源的校准数据归为一个数组，分别形成n个数组，记为Z＝{Z1,Z2,…,Zi,…,Zn}；Zi表示第i个传感器数据组所对应的第i个数组；步骤3、根据所述时间点数据对第i个数组Zi中的所有元素进行升序排序，从而获得排序后的数组表示所述第ji个传感器数据所对应的第ji帧校准数据；从而排序后的数组Z′＝{Z1′,Z2′,…,Zi′,…,Zn′}；步骤4、设置同步时刻t和同步周期T；步骤5、在所述排序后的数组Z′的每个数组中分别选取在所述同步时刻t之后的第一帧校准数据；从而获得n帧预同步数据；步骤6、获得所述n帧预同步数据中每帧预同步数据的时间点数据，从而获得n个时间点数据；步骤7、选取所述n个时间点数据中的最大值作为参考值；步骤8、将其余n-1个时间点数据分别与所述参考值进行求差和绝对值运算，获得n-1个时间差；步骤9、设定一个指针l；1≤l≤n-1；初始化l＝1；步骤10、判断第l个时间差是否小于所设定的同步阈值，若小于，则将l+1赋值给l，并执行步骤11；若不小于，则执行步骤12；步骤11、判断l＝n是否成立，若成立，则表示完成多传感器数据同步处理，从而获得同步数据；并将T+t赋值给t后，返回步骤5执行，否则，返回步骤10；步骤12、第l个时间差来源于第l帧预同步数据与参考值之间的求差和绝对值运算，从第l帧预同步数据所在的数组中，选取第l帧预同步数据的下一帧校准数据替换所述第l帧预同步数据，从而得到新的第l帧预同步数据的时间点数据；并返回步骤8执行。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：1、本专利技术通过驾驶姿态信息采集模块和驾驶姿态信息处理模块能够直接、稳定地检测驾驶过程中驾驶员驾驶姿态，从而提高驾驶员驾驶姿态检测的抗干扰性和准确性；通过驾驶姿态显示模块实时动态显示驾驶员驾驶姿态，从而提高驾驶员驾驶姿态显示的实时性和稳定性。2、本专利技术通过运用驾驶姿态信息采集模块中的多个MEMS传感器，直接检测驾驶员驾驶姿态变化的角速度值和加速度值，具有便携化、集成化的特点，受环境影响小，抗干扰性强，适用于车载狭小复杂的空间环境，提高了驾驶员驾驶姿态检测的准确性。3、本专利技术通过运用多传感器同步方法对多传感器数据进行同步运算，解决了多传感器数据传输过程中的不同步问题，从而有效避免信号延迟、误差累计问题，提高了多传感器数据的准确性和同步性，为驾驶姿态的实时显示提供稳定有效的数据支持。4、本专利技术通过驾驶姿态显示模块，根据多传感器同步处理后的数据，实时显示与之相对应的驾驶员驾驶姿态，从而能够实时、动态、直观的观察到驾驶员的驾驶姿态。附图说明图1为本专利技术驾驶姿态检测系统结构图；图2为本专利技术驾驶姿态检测系统的实施例图；图3为本专利技术中多传感器数据同步方法流程图；附图标号：1任务主机、2第一显示器、3第二显示器、4MEMS传感器、5方向盘、6座椅、7操纵杆、8踏板。具体实施方式如图1所示，本实施例中，一种基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统，包括：驾驶姿态信息采集模块、驾驶姿态信息处理模块和驾驶姿态显示模块；具体实施中，在模拟驾驶平台进行实施试验，如图2所示，该平台提供仿真的驾驶室环境用于进行模拟驾驶实验。模拟驾驶平台包含1任务主机、2第一显示器、3第二显示器、4MEMS传感器、5方向盘、6座椅、7操纵杆、8踏板。其中，第一显示器2用于显示模拟驾驶路况，多个MEMS传感器4即驾驶姿态信息采集模块，驾驶姿态信息处理模块运行于任务主机1，第二显示器3用于显示驾驶姿态即驾驶姿态显示模块。方向盘5、座椅6、操纵杆7、踏板位置8可实现自由调节。实验过程中，驾驶员佩戴多个MEMS传感器，坐于模拟驾驶平台，调整座椅6、方向盘5、换挡杆7、踏板8至舒适位置后，按照驾驶姿态，根据第一显示器2显示的模拟驾驶环境，进行模拟转向实验。MEMS传感器包括三轴陀螺仪和三轴加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统，其特征是包括：驾驶姿态信息采集模块、驾驶姿态信息处理模块和驾驶姿态显示模块；所述驾驶姿态信息采集模块包括n个MEMS传感器，用于对驾驶员的驾驶姿态进行实时采样，获得n个传感器数据组，记为Data＝{data1,data2,…,datai,…,datan}；1≤i≤n；datai表示第i个传感器数据组；并有1≤ji≤mi；mi表示第i个传感器数据组共有mi个传感器数据；表示所述第i个传感器数据组datai中第ji个传感器数据；对所述第ji个传感器数据以数据帧格式进行封装；获得包含第ji个帧头和第ji个数据的第ji帧传感器数据后发送给所述驾驶姿态信息处理模块；所述第ji个帧头包含第ji帧传感器数据的控制信息，用以表明所述第ji帧传感器数据的来源；从而获得mi个传感器数据的mi帧传感器数据；进而获得n个传感器数据组的帧传感器数据并分别发送给所述驾驶姿态信息处理模块；所述驾驶姿态信息处理模块接收所述帧传感器数据进行预处理后获得帧校准数据，并对所述帧校准数据进行多传感器数据同步处理，获得同步数据后传输至所述驾驶姿态显示模块；所述驾驶姿态显示模块根据所接收到的同步数据进行驾驶员驾驶动作的实时显示。...

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统，其特征是包括：驾驶姿态信息采集模块、驾驶姿态信息处理模块和驾驶姿态显示模块；所述驾驶姿态信息采集模块包括n个MEMS传感器，用于对驾驶员的驾驶姿态进行实时采样，获得n个传感器数据组，记为Data＝{data1,data2,…,datai,…,datan}；1≤i≤n；datai表示第i个传感器数据组；并有1≤ji≤mi；mi表示第i个传感器数据组共有mi个传感器数据；表示所述第i个传感器数据组datai中第ji个传感器数据；对所述第ji个传感器数据以数据帧格式进行封装；获得包含第ji个帧头和第ji个数据的第ji帧传感器数据后发送给所述驾驶姿态信息处理模块；所述第ji个帧头包含第ji帧传感器数据的控制信息，用以表明所述第ji帧传感器数据的来源；从而获得mi个传感器数据的mi帧传感器数据；进而获得n个传感器数据组的帧传感器数据并分别发送给所述驾驶姿态信息处理模块；所述驾驶姿态信息处理模块接收所述帧传感器数据进行预处理后获得帧校准数据，并对所述帧校准数据进行多传感器数据同步处理，获得同步数据后传输至所述驾驶姿态显示模块；所述驾驶姿态显示模块根据所接收到的同步数据进行驾驶员驾驶动作的实时显示。2.根据权利要求1所述的基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统，其特征是：所述MEMS传感器包括三轴陀螺仪和三轴加速度计；所述三轴陀螺仪用于实时检测驾驶员驾驶动作的角速度值；所述三轴加速度计用于实时检测驾驶员驾驶动作的加速度值。3.根据权利要求1所述的基于MEMS传感器的驾驶姿态检测系统，其特征是：所述多传感器数据同步处理是按如下步骤进行：步骤1、所述驾驶姿态信息处理模块根据所述帧校准数据中每帧校准数据的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘正琼，扈静，唐璇，刘明周，胡丽莉，张淼，汪海洋，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34