專利名稱：客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置與應(yīng)用該裝置進(jìn)行事故分析的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置與應(yīng)用該裝置進(jìn)行事故 分析的方法。其中該裝置如圖l所示，在客車或本裝置上安裝有方向
盤轉(zhuǎn)角傳感器l、緩速器檔位開關(guān)2、遠(yuǎn)/近光燈開關(guān)3、剎車片磨損 傳感器4、手剎開關(guān)5、左/右轉(zhuǎn)向燈開關(guān)6、制動燈開關(guān)7、氣壓告 警傳感器8、變速箱檔位開關(guān)9、車速傳感器IO、 XYZ三軸加速度傳 感器16、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器17及前后車門開關(guān)18,上述傳感器及開 關(guān)與ECU處理器及外圍調(diào)理電路20相聯(lián)，該ECU處理器及外圍調(diào) 理電路20用于總體控制并完成信號的采集及處理，其還與實時時鐘 19及Flash數(shù)據(jù)存儲器15相連，實時時鐘19用以記錄事件發(fā)生的準(zhǔn) 確時間，采集的各類數(shù)據(jù)用Flash數(shù)據(jù)存儲器15保存，在ECU處理 器及外圍調(diào)理電路20上設(shè)有CAN總線接口 11、 RS-232接口 12和 USB接口 13用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通信，其上還設(shè)有iButton接口 14 與iButton芯片相連，用以識別駕駛員的身^f分。
應(yīng)用上述客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置，可以采集到客車上各種傳感器 或開關(guān)信號數(shù)據(jù)，再采用實時時鐘19確定所采集數(shù)據(jù)的時間，并按 照時間順序存儲在Flash數(shù)據(jù)存儲器15中，利用數(shù)據(jù)分析軟件以圖形 化的方式得到以時間作為橫坐標(biāo)軸的數(shù)據(jù)曲線，通過i殳定的判定規(guī)則 以及曲線相關(guān)性分析觀察的方法可以準(zhǔn)確對車輛的4亍駛狀態(tài)進(jìn)行判 斷，實現(xiàn)人工或者自動事故分析。
本發(fā)明要求考慮下述問題
1、首先是采集的信號類型問題
為了能夠完整記錄駕駛員的駕駛動作以及操縱行為，對于客車而 言，需要下表中描述的信號。
序號信號源作用
1客車緩速器檔位描述輔助制動的使用情況
82遠(yuǎn)/近光燈描述是否因為照明不足導(dǎo)致事故
3剎車片磨損描述是否因為制動效果不良導(dǎo)致事故
4手剎開關(guān)描述是否采取了有效的輔助制動
5左/右轉(zhuǎn)向燈描述是否轉(zhuǎn)向時有明確的指示
6制動燈描述是否采取了制動
7氣壓告警描述是否因為儲氣罐壓力不足導(dǎo)致事故
8變速箱檔位描述駕駛員的檔位操縱情況
9前后車門開關(guān)信號描述是否非法開門行駛
10發(fā)動機轉(zhuǎn)速描述車輛的發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化情況
11車速描述車輛的車速變化情況
12方向盤轉(zhuǎn)角傳感器描述車輛的轉(zhuǎn)向情況
13XYZ三軸加速度傳感器信號描述車輛碰撞/側(cè)翻時的加速度值
以上的13種信號的狀態(tài)能夠完整描述發(fā)生事故時車輛的完整狀 態(tài)，而這13種信號通過不同的傳感器或開關(guān)提供，并由ECU處理器 及外圍調(diào)理電路20負(fù)責(zé)采集及記錄，而且根據(jù)不同信號的不同變化 率，采用不同的采樣頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。而根據(jù)客車的實際應(yīng)用場合， 對于車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號的釆樣間隔時間為0.1秒，即采樣頻率為
100Hz,方向盤轉(zhuǎn)角傳感器以及其他開關(guān)量信號采樣頻率為10Hz,加
速度傳感器為lKHz。
通過在本裝置上加裝三軸加速度傳感器16,可以實時檢測客車
縱向、橫向及軸向(垂直方向)的加速度值，能夠靈敏地探測到各個
方向上車輛所承受的不同程度的撞擊。當(dāng)加速度閾值和持續(xù)時間達(dá)到
系統(tǒng)設(shè)定的閾值，便可自動判定為碰撞或者側(cè)翻。 而三軸加速度傳感器16的選用和電路設(shè)計如下 考慮到客車具體的應(yīng)用實際，為了探測客車的縱向和橫向碰撞以
及翻車狀態(tài)，選用Freescale公司的MMA7261QT,該芯片為 一款XYZ 三軸加速度傳感器為，量程為士2.5g/士3.3g/士6.7g/士10g,靈敏度為 480/360/180/120mV/g,完全能夠滿足客車應(yīng)用的要求。具體電路見圖 2所示，其中XYZ三軸的信號通過lK電阻和O.luF的電容完成無源
9低通濾波后送入單片機的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器件，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。
通過該芯片的1腳和2腳可以對MMA7261QT的量程進(jìn)行選擇。
2、 其次是駕駛員身份識別問題
在駕駛員身份的識別確認(rèn)方面，目前主要應(yīng)用的識別方式有直 接按鍵輸入方式、接觸式IC卡、非接觸式IC卡、指紋識別、iButton 識別方式等不同的方案。iButton (information Button)是美國達(dá)4立斯 半導(dǎo)體公司開發(fā)的一系列半導(dǎo)體芯片，是一種封裝在扁圓型不銹鋼外
殼里的直徑為16mm的微型智能化信息載體。它采用直徑16mm、厚 3-6mm的鈕扣狀不銹鋼外殼封裝。內(nèi)部通常由I/0處理器、存儲器、 傳感器和時鐘等元器件組成。iButton以l-Wire^見范作為通信協(xié)議， 僅用l根數(shù)據(jù)線便能夠完成與外界的信息交換，結(jié)構(gòu)簡單?？紤]到成 本、駕駛員攜帶方便性、可靠性，選用iButton作為識別駕駛員身份 的方案。
3、 再者是數(shù)據(jù)的傳輸接口問題
作為一款車載設(shè)備，必然需要各種接口以連接相關(guān)的設(shè)備。釆用 CAN總線接口 11可以避免額外增加傳感器，如車速、發(fā)動^L轉(zhuǎn)速信 號只需要通過基于SAE J1939協(xié)議的CAN總線就能夠獲得。RS-232 接口 12用于利用計算機進(jìn)行參數(shù)的配置?？紤]到攜帶的方便性等因 素，USB接口 13用于將設(shè)備中存儲的數(shù)據(jù)導(dǎo)出。而USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)?具體方案采用CYPRESS公司生產(chǎn)的USB-HOST接口芯片SL811作 為USB接口芯片。該芯片支持USBl.l協(xié)議，價格低，性能突出，可 靠性高，可以理想地用于多種外設(shè)。它內(nèi)部有256字節(jié)的RAM數(shù)據(jù) 緩沖器，可以用來控制寄存器和數(shù)據(jù)緩存器。高速模式下支持 12Mbps,低速模式下支持1.5Mbps，完全能夠滿足系統(tǒng)的需要。
下面舉例說明應(yīng)用所述客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和事故分析的具體方法
1) 判斷發(fā)生碰撞的數(shù)據(jù)處理分析
考慮到實際碰撞的模型比較復(fù)雜，發(fā)生碰撞的部位可能分布在客 車的四周，分為正面碰撞、被追尾、側(cè)面碰撞，又可能存在正面以及 側(cè)面的混合碰撞等。同時與本車相碰撞的車輛的形態(tài)、部位會影響碰 撞時產(chǎn)生的加速度的變化。本發(fā)明主要根據(jù)XYZ三軸加速度傳感器 16提供的加速度值進(jìn)行判斷分析。
假定Y軸為客車縱向行駛方向坐標(biāo)軸，那么+Y值為客車正向行 駛加速度值，為正加速度；-Y值為客車倒車方向行駛加速度傳感器 值，為減加速度；+乂軸為客車對于左舵車(中國駕馬史規(guī)范)為駕駛 員側(cè)所測量得到的加速度值；-X軸為客車對于左舵車為副駕駛員側(cè) 所測量得到的加速度值，碰撞的判斷方法為
If ((Y>Y—Amax) or (Y<Y—Amin)) and (T>Y—Continus—Time) then
〃判斷為發(fā)生了正面碰撞，通過對Y值與中值進(jìn)行比較就能夠很 筒單地區(qū)分正面碰撞還是追尾。其中Y一Amax為正面碰撞閾值， Y—Amin為追尾碰撞閾值，Y—Continus_Time為加速度超過設(shè)定閾值 的持續(xù)時間。
If ((X〉X一Amax) or (X<X—Amin)) and (T> X—Continus—Time) then 〃判斷為發(fā)生了側(cè)面碰撞，通過對X值與中值進(jìn)行比較就能夠很 簡單地區(qū)分左側(cè)面碰撞還是右側(cè)面碰撞。其中X一Amax為左側(cè)面碰撞 閾值，X一Amin為右側(cè)面碰撞閾值，X_Continus—Time為加速度超過 設(shè)定閾值的持續(xù)時間。
對于復(fù)合碰撞形式，通過三角函數(shù)計算公式a" +y2便可得到 碰撞的強度。
2) 判斷發(fā)生側(cè)翻的數(shù)據(jù)處理分析雖然通過對X軸或Y軸加速度值的判斷也能夠?qū)崿F(xiàn)對是否發(fā)生 側(cè)翻乃至翻車進(jìn)行判斷，但是對于X、 Y兩個感應(yīng)軸而言主要用于碰 撞的分析，需要的加速度測量范圍較大，MMA7261QT最大量程10g 處，而Z軸只是用于^r測側(cè)翻，側(cè)翻后車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)，加速度值 最大也就是lg。通過判斷Z軸的加速度是否超過設(shè)定的客車最大側(cè) 傾角度所對應(yīng)的Z軸輸出，并且持續(xù)時間是否超過1-2分鐘就能夠判 斷客車是否已經(jīng)發(fā)生側(cè)翻。
3) 交通事故分析實例l:停車與碰撞的自動判別 利用縱向加速度、車速和制動燈等信息，能夠?qū)崿F(xiàn)停車與縱向碰
撞的自動判別。在發(fā)生碰撞的時候，會產(chǎn)生與行駛方向相反的量值較 大的加速度。在速度曲線的變化上正常停車是逐漸減小，而碰撞則是 在速度的曲線圖上有突變點。同時如果是停車，正常情況下駕駛員會 踩剎車，因此記錄的凄t據(jù)中制動燈為有效狀態(tài)。
4) 交通事故分析實例2:兩車碰撞交通事故分析
圖3中為典型的交通事故現(xiàn)場的示意圖，案例情況A車駕駛員 認(rèn)為B車行駛車速過高并且打了右轉(zhuǎn)向燈，導(dǎo)致其直行進(jìn)而與B車 發(fā)生碰撞。通過分析B車采集到的數(shù)據(jù)并在時間軸上展開，如圖4 所示。B車駕駛員先是輕度踩剎車，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有可能發(fā)生碰撞，就緊急 制動，但是仍然與A車發(fā)生碰撞，縱向加速度傳感器輸出急劇變大。 從曲線上可以明顯看到B車在發(fā)生^5並撞之前并未打右轉(zhuǎn)向燈，左右轉(zhuǎn) 向燈亮是在發(fā)生碰撞事故之后的警示，因此基本判斷B車駕駛員反應(yīng) 是完全正確的，再結(jié)合實際采集得到的車速或者交通路口的監(jiān)控錄像 可以準(zhǔn)確判斷交通事故責(zé)任的責(zé)任方。
權(quán)利要求
1、一種客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置，其特征在于它包括用以總體控制并進(jìn)行采集安裝在車上或本裝置上的各種傳感器及開關(guān)信號數(shù)據(jù)的ECU處理器及外圍調(diào)理電路(20)，該ECU處理器及外圍調(diào)理電路上還連接有可記錄數(shù)據(jù)信號發(fā)生時間的實時時鐘(19)、及用以保存采集數(shù)據(jù)的存儲器，其上還設(shè)有實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸或通信的接口；上述傳感器及開關(guān)為方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(1)、緩速器檔位開關(guān)(2)、遠(yuǎn)/近光燈開關(guān)(3)、剎車片磨損傳感器(4)、手剎開關(guān)(5)、左/右轉(zhuǎn)向燈開關(guān)(6)、制動燈開關(guān)(7)、氣壓告警傳感器(8)、變速箱檔位開關(guān)(9)、車速傳感器(10)、XYZ三軸加速度傳感器(16)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(17)及前后車門開關(guān)(18)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置，其特征在于 所述ECU處理器及外圍調(diào)理電路連接有駕駛員身份識別裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置，其特征在于 所述駕駛員身份識別裝置為iButton芯片、直接輸入按鍵、接觸式IC 卡、非接觸式IC卡或指紋識別裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置，其特征在于 所述存儲器為Flash數(shù)據(jù)存儲器(15 )。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置，其特征在于 所述數(shù)據(jù)傳輸或通信的接口為CAN總線接口 ( 11 )、 RS-232接口 ( 12 ) 或/和USB接口 (13)。
6、 一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置進(jìn)行事故 分析的方法，其特征在于通過所述客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置可以采集 到客車上各種傳感器或開關(guān)信號數(shù)據(jù)，再采用實時時鐘確定所采集數(shù) 據(jù)的時間，并按照時間順序存儲在存儲器中，利用數(shù)據(jù)分析軟件以圖形化的方式得到以時間作為橫坐標(biāo)軸的數(shù)據(jù)曲線，通過設(shè)定的判定規(guī) 則以及曲線相關(guān)性分析觀察的方法可以準(zhǔn)確對車輛的行駛狀態(tài)進(jìn)行 判斷，實現(xiàn)人工或者自動事故分析。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置進(jìn)行事故分析的 方法，其特征在于所述三軸加速度傳感器用來測量客車三個坐標(biāo)方 向的加速度，通過判斷加速度值是否超過設(shè)定閾值，以及持續(xù)時間是 否超過設(shè)定閾值的持續(xù)時間，來實現(xiàn)客車正面碰撞、被追尾、側(cè)面碰 撞以及正面以及側(cè)面的混合碰撞的測量和判斷，同時判斷翻車狀態(tài)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置進(jìn)行事故分析的 方法，其特征在于通過縱向加速度、車速和制動燈的數(shù)據(jù)判斷是正 常停車或是碰撞。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置進(jìn)行事故分析的 方法，其特征在于不同的信號釆用不同的采樣頻率，其中車速和發(fā) 動機轉(zhuǎn)速信號的采樣頻率為100Hz,方向盤轉(zhuǎn)角傳感器以及其他開關(guān) 量信號采樣頻率為10Hz,加速度傳感器為lKHz;并能夠通過軟件配 置的方式設(shè)定數(shù)據(jù)的采樣頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種客車行駛數(shù)據(jù)記錄裝置及應(yīng)用該裝置進(jìn)行事故分析的方法，在客車上安裝有方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、緩速器檔位開關(guān)、XYZ三軸加速度傳感器等13種傳感器及開關(guān)，利用實時時鐘記錄事件發(fā)生的準(zhǔn)確時間，采集的各類數(shù)據(jù)用Flash存儲器保存。同時本裝置通過包括CAN總線在內(nèi)的各種接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信，并利用iButton接口識別駕駛員身份，整個裝置由ECU處理器及外圍調(diào)理電路完成信號采集、處理和存儲。配套的軟件能夠完整展現(xiàn)客車行駛過程中駕駛員的操作動作以及客車的工作狀況，從而對發(fā)生事故的客車進(jìn)行事故分析，還原事故發(fā)生過程的真實情況，對事故記錄和甄別、事故疑點分析和肇事責(zé)任方認(rèn)定提供了原始參考數(shù)據(jù)以作為有效的理賠輔助決策支持。
文檔編號G07C5/00GK101488238SQ200810072350
公開日2009年7月22日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者周方明, 山 陸, 陳曉冰 申請人:廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司