基于智能手机精确车辆速度估算研究.pdf

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1、第３３卷第５期计算机应用研究Ｖｏｌ３３Ｎｏ５２０１６年５月ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓＭａｙ２０１６基于智能手机精确车辆速度估算研究马春梅，戴锡笠，刘念伯，龚海刚，刘明（电子科技大学计算机科学与工程学院，成都６１００５４）摘要：随着智能手机的普及，旨在利用智能手机加速度传感器估算车辆速度，通过实际的测量，发现用手机加速度传感器测得的数据与真实值存在明显误差。从理论上分析手机加速度传感器误差对车辆速度估算的影响，提出一种车辆在运动状态下，手机传感器误差分布确定的算法，提出了基于卡尔曼滤波算法手机传感器误差矫正的方法。通过矫正后的数据，获得了更高精度的车辆速度

2、估计值。实验结果表明，该手机传感器误差矫正方法在车辆运动状态下能较好地矫正手机加速度传感器误差，并且车辆速度估计误差在２．１ｍ／ｓ以下。关键词：智能手机；传感器误差矫正；卡尔曼滤波中图分类号：ＴＰ２０２；ＴＰ３０１６文献标志码：Ａ文章编号：１００１３６９５（２０１６）０５１３６６０４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０１６．０５．０２０ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎａｃｃｕｒａｔｅｖｅｈｉｃｌｅｓｐｅｅｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｓｍａｒｔｐｈｏｎｅＭａＣｈｕｎｍｅｉ，ＤａｉＸｉｌｉ，ＬｉｕＮｉａｎｂｏ，ＧｏｎｇＨａｉｇａｎｇ，ＬｉｕＭｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍ

3、ｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｉｍｅｄａｔｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｐｅｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ’ｓａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓｅｎｓｏｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｄｅｖｉａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ’ｓａｃｃｅｌｅｒ

4、ａｔｏｒｓｅｎｓｏｒａｎｄｔｈｅｇｒｏｕｎｄｔｒｕｔｈｖａｌｕｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｔｅｓｔ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｉｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｐｈｏｎｅ’ｓａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｏｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｐｅｅｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｉｔｐｒｏｐｏｓｅｄａｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｓｅｎｓｏｒｅｒｒｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｎｄｅｒｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｍｏｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔｐｒｏｐｏｓｅｄＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒｂａｓｅｄｓｍａ

5、ｒｔｐｈｏｎｅｓｅｎｓｏｒｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ａｆｔｅｒｔｈａｔ，ｉｔｃｏｕｌｄｏｂｔａｉｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｐｅｅｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｗｉｔｈｍｏｒｅａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｓｅｎｓｏｒｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅｓｍａｒｔｐｈｏｎｅａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓｅｎｓｏｒｅｒｒｏｒｗｉｔｈａｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｐｅｅｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ２．１ｍ／ｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔｐｈ

6、ｏｎｅ；ｓｅｎｓｏｒｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；Ｋａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ比较，从而估算车辆速度。然而，由于基站信号强度的不同，即!引言使车辆行驶到同一个位置，手机连接到的基站也会随着时间的［８］不同而不同。所以，该方法也只能粗粒度地估算车辆速度。近年来，智能手机在全球的使用量大幅度增长。据调查，为了使用手机动态估算车辆速度，一些学者提出利用手机加速［１］到２０１２年第三季度，全球智能手机的使用量达到１０．３亿。度传感器获取车辆动态变化信息，然后运用运动学知识计算车这些智能手机具有高级计算及存储能力，并且嵌入了多种传感［９］辆行驶速度。尽管该方法可以动态实时反映车辆运动状器，如加速度传感器、

7、陀螺仪、ＧＰＳ等。因此，为了节约成本开态，然而存在两个问题：ａ）手机传感器是有噪声的，即通过手销，许多基于智能手机的车载应用被提出。这些应用包括加强机传感器得到的测量值与真实值存在偏差，随着时间的推移，［２］［３］［４］车辆行驶安全性、驾驶行为分析及智能交通系统等。加速度误差将会导致速度估计误差的累积；ｂ）运用运动学知而在这些应用中，车辆速度估计是其中一项重要的指标。精确识计算行驶速度，需要获取车