一種基于mems傳感器的碰撞事故識別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛行駛和碰撞的加速度信號分析領域，尤其涉及一種基于MEMS傳 感器的碰撞事故識別方法。
【背景技術】
[0002] 數(shù)據(jù)顯示，我國民用汽車保有量已經達到1. 5億輛，隨之而來的是交通事故的不 斷增加，據(jù)統(tǒng)計，我國每年交通事故死亡人數(shù)已經超過了 10萬人；所以及時有效的檢測車 輛的碰撞，可有效的減少交通事故的傷亡。應用力學傳感器，如三軸加速度傳感器，實現(xiàn)對 車輛運動狀態(tài)的全程監(jiān)測，測量數(shù)據(jù)甄別車輛碰撞情況。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種基于MEMS傳感器的碰撞事故識別方法，實現(xiàn)了車輛碰撞的自 動識別，為進一步實現(xiàn)自動報損提供了基礎，同時也可以作為保險公司甄別車險事故的依 據(jù)。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于MEMS傳感器的碰撞事故 識別方法，其特征在于，具體步驟如下：
[0005] Sl :建立車體坐標系；
[0006] S2 :判斷加速度能量信號寬度；
[0007] S3 :判斷翻轉點位置；
[0008] S4 :計算翻轉標記信號 DMEANx (η)和 DMEANy (η);
[0009] S5 :判斷高頻分量；
[0010] S6 :計算高頻分量乘積，然后判斷是否為碰撞。
[0011] 進一步的，在步驟S2中是通過如下步驟判斷加速度能量信號寬度的：
[0012] 采樣頻率fs，讀取時長為t的數(shù)據(jù)，計算能量如下
[0013] ￡VV(") =
[0014] 其中ax(n)，ay(n)分別為X軸和Y軸方向的加速度，取能量EN(n)的最大值EN_， 其對應的橫坐標為11_，定義閾值如下：
[0015] threshold^= c ιXENmax
[0016] C1為小于1的常數(shù)，計算EN超過閾值threshold部分的寬度N1，如N1大于NJlJ不 是碰撞；如N1小于N a則轉為步驟S3,其中N a為常整數(shù)。
[0017] 進一步的，在步驟S3中判斷翻轉點位置是通過如下步驟進行的：以峰值點n_為 中心截取2匕的數(shù)據(jù)，即[n _-fs，n_+fs-l]，分別計算X軸和Y軸方向加速度信號的過零點 數(shù)組ZEROdP ZERO y，求相鄰過零點之間數(shù)據(jù)的平均值，建立均值數(shù)組：
[0020] 其中X軸加速度信號的過零點個數(shù)為N，Y軸加速度信號的過零點個數(shù)為M，meanxl和meanyi為第i段的平均值，表達式如下：
[0023] 進一步的，步驟S4中的翻轉標記信號DMEANx (η)和DMEANy (η)，即MEANx (η)和 MEANy(η)的差分，用以提取其上升沿和下降沿：
[0024] DMEANx (n) = MEANx (n+1) -MEANx (η)
[0025] DMEANy (η) = MEANy (η+1) -MEANy (η)
[0026] DMEANx (η)的最大值和最小值分別為DMxniaJP DMx _，DMEANy (η)的最大值和最小值 分別為DMymax和DMy min。提取翻轉標記信號的閾值為IAreshold1= c 2XDMxmax，threshold；； =C2XDMxmin, threshold3= C2XDMymax, threshold4= C2XDMymin，翻轉標記點位置限定集合 為 A = Iinnax-Width1, nnax+widthj，B = [Iinax-Width1, n_)，C = [n_-width2, n_+width2]其 中c2為小于I的常數(shù)，0〈width width 2< f s，判斷峰值點處ax(nmax), ay(nmax)的大小。
[0027] 作為更進一步的，步驟S4中判斷峰值點處ax(nmax), ay(nmax)的大小分為以下兩種 情況：
[0028] a)如果Iax(Iiniax) I > |ay(nmx) I，即力的主要方向為X軸：
[0029] 條件 I : ￡氧％ e d -忍或 ￥?% ￡4 - 4% e丑滿足 DMEANx(na) > threshold!， DMEANx(nb) < threshold；；;即在峰值左側width 1范圍內存在一個上升沿（或下降沿），右側 界1(1也1范圍內存在一個下降沿（或上升沿）。
[0030] 條件 2 : V義茜足，DMEANy (nc) > thresholds DMEANy (nd) < threshold 即 在峰值兩側Width2范圍內同時存在上升沿和下降沿。
[0031] b)如果|ax(n_) I彡|ay(n_) I即力的主要方向為Y軸，
[0032] 條件 3 : Vnff e.氣鳥 e: J - 5:或 V% e J - 滿足 DMEANy (na) > threshold；^ DMEANy (nb) < thresholds即在峰值左側width 1范圍內存在一個上升沿（或下降沿），右側 界1(1也1范圍內存在一個下降沿（或上升沿）。
[0033] 條件 4 : e C1 滿足，DMEANx (nc) > threshold" DMEANx (nd) < threshold〗。艮P 在峰值兩側Width2范圍內同時存在上升沿和下降沿。
[0034] 作為更進一步的，在步驟S5中判斷高頻分量需滿足以下條件：步驟S4中的情況 a)同時滿足條件1和條件2,或情況b)同時滿足條件3和條件4分別對ax (n)，ay (n)，az (η) 進行經驗模態(tài)分解（EMD)，將原信號分解成高頻分量和余量，其中高頻分量分別記為 MFx (η)，頂Fy (η)和頂Fz (η)。
[0035] 作為更進一步的，在步驟S6中計算高頻分量乘積，然后判斷是否為碰撞是通過如 下具體步驟進行的，
[0036] XYZ (n) = IMFx (η) X IMFy (η) X IMFz (η)
[0037] 令XYZ (η)的幅度最大值為XYZniax，計算XYZ (η)幅度大于thresh〇ldXYZ的第一個點 和最后一個點的距離dXYZ;
[0038] thresholdXYZ= C3XXYZmax
[0039] 其中C3為小于1的常數(shù)；如d XYZ< N。認為發(fā)生了碰撞，如d XYZ> N。則不是碰撞， 讀取下一段數(shù)據(jù)，重復步驟S2-S6,其中Ν。為常整數(shù)。
[0040] 作為更進一步的，步驟S5中的獲得高頻分量的方法包括但不限于經驗模態(tài)分解 (EMD)，如：小波變換、濾波等。
[0041] 本發(fā)明專利由于采用以上技術方案，能夠取得如下的技術效果：本發(fā)明實現(xiàn)車輛 碰撞的自動識別，是碰撞報警的先決條件；也為進一步實現(xiàn)自動報損提供了基礎；同時也 可以作為保險公司甄別車險事故的依據(jù)；為公安機關偵破肇事逃逸案件提供證據(jù)。
【附圖說明】
[0042] 本發(fā)明共有附圖8幅：
[0043] 圖1是實施例中的車體坐標系；
[0044] 圖2是X軸和Y軸方向的加速度信號示意圖；
[0045] 圖3是能量信號示意圖；
[0046] 圖4是X軸和Y軸方向的加速度信號及其翻轉標記信號；
[0047] 圖5是翻轉標記信號及閾值示意圖；
[0048] 圖6是加速度信號及其EMD分解的高頻分量示意圖；
[0049] 圖7是尚頻分量乘積不意圖；
[0050] 圖8是判斷是否發(fā)生碰撞算法流程圖。
【具體實施方式】
[0051] 下面通過具體實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的解釋說明。
[0052] 實施例
[0053] -種基于MEMS傳感器的碰撞事故識別方法，具體步驟如下：
[0054] Sl :建立車體坐標系為右手坐標系；
[0055] S2 :判斷加速度能量信號寬度：采樣頻率fs，讀取時長為t的數(shù)據(jù)，計算能量如下：
[0056] EN (η) = α;; [π) +α： (η)
[0057] 其中ax(n)，ay(n)分別為X軸和Y軸方向的加速度，取能量EN(n)的最大值EN_， 其對應的橫坐標為11_，定義閾值如下：
[0058] threshold^= c ιXENmax
[0059] C1為小于I的常數(shù)，計算EN超過閾值threshold部分的寬度N1，如N1大于NJlJ不 是碰撞；如N1小于N a則轉為步驟S3,其中N a為常整數(shù)；
[0060] S3 :判斷翻轉點位置：
[0061] 以峰值點n_為中心截取2f 3的數(shù)據(jù)，SP [n _-fs，n_+fs-l]，分別計算X軸和Y軸 方向加速度信號的過零點數(shù)組ZEROdP ZERO y，求相鄰過零點之間數(shù)據(jù)的平均值，建立均值 數(shù)組如下：
[0064] 其中X軸加速度信號的過零點個數(shù)為N，Y軸加速度信號的過零點個數(shù)為M，meanxl和meanyi為第i段的平均值，表達式如下：
[0067] S4 :計算翻轉標記信號 DMEANx(η)和 DMEANy (η)，即 MEANx(η)和 MEANy (η)的差分， 用以提取其上升沿和下降沿：
[0068] DMEANx (n) = MEAN