海华电子企业（中国）有限公司 研发中心 广州 510656
摘要：驾驶行为分析是一种评估汽车驾驶员是否具备安全驾驶能力的全新技术，它能判断驾驶行为中是否出现如急加速、急减速、急转弯等不良驾驶行。为了更好更准确地监控这些不良驾驶行为，设计出基于加速度计的驾驶行为算法，并在海华自研产品-北斗车载终端中实现。实车数据表明：本算法具有良好的加速度阈值判断机制，能快速实时准确的反应出驾驶员在驾驶过程中出现的不良驾驶操作，该方案在交通运输行业特别是在危险品运输行业具有很好的实用价值。
关键词：驾驶行为分析；危险品物流；加速度计；北斗车载终端
Analysis on the Realization of Driving Behavior and Its Application in Hazardous Material Logistics
Lin Li Feng Che Long Hu Da Ke
（R&D Center，HaiHua Electronics Enterprise（China）Co.，Ltd.，Guangzhou 510656，China）
Abstract：Driver behavior analysis is a new technique to evaluate whether a driver has a safe driving ability. It can judge whether driving behavior does not want driving behavior such as rapid acceleration，rapid deceleration，sharp turn and so on. In order to monitor these bad driving behaviors better and more accurately，the driving behavior algorithm based on accelerometer is designed and realized in Haihua R & D products Beidou vehicle terminal. The actual vehicle data show that the algorithm has a good acceleration threshold judgment mechanism，Real-time accurate response to the driver during the driving process of the poor driving operation，the program in the transportation industry，especially in the dangerous goods industry has a very good practical value.
Key words：Analysis of driving behavior； Dangerous goods logistics； Accelerometer； Beidou vehicle terminal
引言
随着车联网和物联网技术的快速发展，采用北斗/GPS卫星定位、GIS地理信息系统、移动数据通信以及计算机网络等技术，实现了对危化品装卸及运输全过程的实时透明监控，与紧急事件应急处理机制配套，无缝接入全国范围内统一的平台；实现各相关部门、运输企业及货主对运输车辆及货物相关信息共享、交换和互联[1]，可有效提高危化品运输企业信息化管理水平和安全等级[2]。
在驾驶过程中，驾驶员存在或多或少的不良驾驶习惯[3]。通过分析大量的事故分析，不良驾驶行为是造成事故的重要原因之一[3]。因此，在危化品物流运输过程中，对驾驶员行为监测有很重要的价值和意义。
驾驶员行为分析的实现，有很多种方法如：视频、图像分析算法，加速度计算法，行车电脑数据分析方法等；而其中通过加速度计配合算法实现，具有灵敏度高、成本低的特点，在日本、新加坡等国家已有应用案例。本文重点介绍基于加速度计的驾驶行为算法实现，主要包括急加速，急减速和急转弯这几种不良驾驶行为。
１ 驾驶行为分析及工作原理
2 实际车辆测试及校准
安装车载终端时，不要求固定某一位置和角度，在设计过程中实现了智能动态校准。
校准分为两部分。第一部分为静态校准，当加速度计检测出静止时，程序自动进行静态校准；第二部分为动态校准，动态校准需依赖GNSS卫星定位信息，当车辆直线行驶达到一定速度（大于20Km/H），然后进行刹车（不需要刻意刹车），程序自动进行智能动态校准。
校准需要依赖急刹车阈值，对于不同应用场合需适配不同的值，如大货车和小矫车差别很大。所有阈值初始化为0，应用程序至少需对阈值进行一次有效的（非0且合理的）设置，程序才能进行校准和正常运行。
校准需要依赖GNSS卫星定位定位信息，缺乏GNSS定位信息，程序无法完成校准。
通过实车多次测试，根据经验阈值判断即可得出驾驶行为状态。默认轿车的经验加速度阈值如下：
（1）撞车参数，默认为1g；
（2）翻车参数，默认为30°（0.86g）；
（3）运动变化量参数，默认为0.02g；
（4）变化量在阈值范围内持续时间认为静止，默认值为10S；
（5）急刹车参数，默认为0.30g；
（6）急加速参数，默认为0.30g；
（7）急左转弯参数，默认为0.30g；
（8）急右转弯参数，默认为0.30g。
3系统具体实现过程
本算法在STM32F103RCT6处理器上通过编写C语言程序实现，接口如下描述。
（1）驾驶行为事件输出接口函数：DBA_Event?
【函数原型】int?DBA_Event（float?*accel）。
【功能】获取驾驶行为事件。
【声明头文件】DBA.h。
【参数说明】?
accel三轴加速度值，单位为g，输出为三个float值（12 bytes）。三轴加速度值为横向（车辆左右方向）、纵向（车辆前后方向）和垂直向（车辆上下方向）的三个方向加速值。左向为正，右向为负，前向为正，后向为负，上向为正，下向为负。?
【返回值说明】
0，无事件输出；
1，发生碰撞；
2，发生翻车；
3，急加速；
4，急刹；
5，急转弯。
【使用方法】
轮询，循环调用此接口，查询是否产生驾驶行为事件，并获取事件相应的加速度值。
（2）设置阈值接口函数：Dba_SetParam
【函数原型】void Dba_SetParam（uint8_t opt，void *param）
【功能】设置驾驶行为阈值?
【声明头文件】DBA.h?
【参数说明】?
Opt，设置项：DBA_PARAM_CRASH，
DBA_PARAM_TRUN_OVER，DBA_PARAM_BRAKE，
DBA_PARAM_ACCEL，
DBA_PARAM_SWERVE；
Param，阈值，碰撞、急刹、急加速、急转弯单位为g，翻车单位为度；
【返回值说明】无返回
【使用方法】在需要设置时，调用该函数对阈值进行设置。
（3）校正复位接口函数：Dba_CalReset
【函数原型】void Dba_CalReset（void）
【功能】复位校正值
【声明头文件】DBA.h?
【参数说明】?无参数
【返回值说明】无返回
【使用方法】
当系统需重新校正时，调用该函数以旧的校正值进行清除。
（4）主线程接口函数：DBA_Proccess
【函数原型】void?DBA_Proccess（void）
【功能】运行驾驶行为算法的线程?
【声明头文件】DBA.h?
【参数说明】?无。
【返回值说明】无返回
【使用方法】
程度运行线程，需在主循环里调用。
（5）读3D加速度计接口函数：
Dba_Hw_SensorRead
【函数原型】
WEAK int Dba_Hw_SensorRead（Dba_Accel_t *accel）
【功能】读取3D加计加速度值，内容不能为空；本函数为底层接口函数
【声明头文件】无?
【参数说明】?
输入：accel，xyz轴加速度指针，单位为g
【返回值说明】0：读取失败；
!0：读取成功
【使用方法】
通过修改此接口内容适配加速度计驱动。
（6）校正值储存函数接口函数：
Dba_Hw_CalWrite
【函数原型】
WEAK int Dba_Hw_CalWrite（void *cal_res）
【功能】保存校正值，内容可为空，为空时校正值只保存在内存，掉电或复位丢失校正值。
【声明头文件】无?
【参数说明】?输入：cal_res，26 bytes数据指针
【返回值说明】无返回。
【使用方法】
通过修改此接口内容适配校正值保存操作。
（7）校正值读取函数接口函数：
Dba_Hw_CalRead
【函数原型】
WEAK int Dba_Hw_CalRead（void *cal_src）
【功能】读取保存的校正值，内容可为空，为空时程序上电或复位后校正值清空，程序需重新校正。
【声明头文件】无
【参数说明】输出：cal_src，26 bytes数据指针【返回值说明】无返回
【使用方法】
通过修改此接口内容适配校正值读取操作。
4 总结
本文核心算法在基于STM32的北斗车载定位终端中实现了驾驶行为技术分析，并对多种大/中/小型汽车在行驶过程中进行多次采集数据，通过实车测试得出各种驾驶行为状态下的经验加速度阈值，对各种车型都具有很强的参考价值。
技术永不止步，下一步工作中，可以加入多种滤波算法可以更准确的实时反映驾驶状态，对企业的考核以及危险品运输行业司机严格要求取到一定的效果，同时创建多种模型，可以自适应各种车型的加速度阈值，避免人工对每种车型进行矫正工作，节省人力成本。
参考文献
[1] 危险品运输车辆监管解决方案--重庆北斗导航应用技术股份有限公司
[2] 蒋白桦，索寒生. 基于物联网技术的危化品物流应用平台研究[J]. 计算机与应用化学，2014，31（10）.
[3] 吴志周，陈天姿，张剑桥. 基于隐马尔科夫模型的公交驾驶险态行为辨识方法[C]// 中国智能交通年会. 2013.
[4] 陈哲. 捷联惯导系统原理[M]. 宇航出版社，1986.
论文作者:林立峰,车龙,胡达科
论文发表刊物:《探索科学》2017年1期
论文发表时间:2017/8/25
标签：阈值论文; 函数论文; 加速度计论文; 参数论文; 加速度论文; 接口论文; 算法论文; 《探索科学》2017年1期论文;