CN114697873B - 一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的方法及系统，包括获取行程数据；对所述行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比；通过比较对比结果与预设阈值之间的大小，判定行程数据为驾驶数据或者乘客数据。通过上述方案，无需借助其他数据，直接根据手机采集的数据即可识别驾驶行为。

Description

一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的方法及系统。

背景技术

随着车联网大数据时代的来临，大数据、人工智能等技术可以精确的描述用户驾驶行为的好坏。车联网在对各种车辆行驶的速度，加速度，温度，压力，亮度等多方面数据采集后，全面分析驾驶员的操作状态，车辆自身的运行状态以及路况情况，最后用准确的数据表述出来。

因此，有效的驾驶行为数据是分析驾驶员驾驶习惯的前提，对于获取的大量车联网驾驶行程数据，从中过滤掉无效和虚假数据一直是数据利用的难点，也是汽车主机厂、车联网科技公司的关注焦点。常规技术难以通过手机传感数据来分辨是驾驶员还是乘客，判断用户驾驶行为，也无法通过手机app分辨是谁在驾驶。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的方法及系统，以有效的驾驶行为数据作为分析驾驶员驾驶习惯的前提，通过手机加速度计和GPS数据测试并计算车辆在转弯时的司机位和乘客位由于转弯半径不同导致的线速度、离心加速度的差异，从而分析手机处于司机位还是乘客位。

本申请提供了一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的方法，所述方法包括：

获取行程数据；

对所述行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比；

通过比较对比结果与预设阈值之间的大小，判定行程数据为驾驶数据或者乘客数据。

优选的，所述关系数据库的预先建立包括：

利用手机加速度计和GPS定位系统进行道路测试，获得转弯过程中的车辆在不同位置时，车辆驾驶位和乘客位的线速度和离心加速度；

统计车辆处于不同转弯角度下，车辆驾驶位和乘客位的离心加速度平均值和标准差，建立转弯角度、线速度和离心加速度的关系数据库。

优选的，所述行程数据包括GPS点数据和加速度计数据。

进一步地，所述对行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比包括：

遍历纠偏处理后的行程数据中所有GPS数据点；

提取GPS点数据中的转弯角度和转弯中的平均线速度，得到若干组GPS转弯数据；

提取加速度计数据中的离心加速度数据；

根据各组GPS转弯数据的起止转弯点时间戳，找出相应时间段内的加速度计记录的离心加速度，得到每组平均离心加速度；

将平均离心加速度与关系数据库中的相应数据进行比对，判断行程数据为驾驶数据还是乘客数据。

进一步地，所述得到若干组GPS转弯数据包括：

S1将GPS点数据按照采集的时间先后排序，方向角数据作一阶差分；

S2逐一查找一阶差分同号的相邻点，并对一阶差分累加求和，作为转弯角度；

S3根据起止转弯点时间戳和经纬度，得到转弯过程中的平均线速度；

S4重复步骤S2和S3，得到若干组GPS转弯数据。

进一步地，所述将平均离心加速度与关系数据库中的相应数据进行比对，判断行程数据为驾驶数据还是乘客数据包括：

a，将GPS转弯数据作为索引，查找关系数据库中最相近的转弯角度；

b，通过比对同一转弯角度下的线速度和平均离心加速度，判断行程数据的线速度和离心加速度是否满足约束条件；将满足所述约束条件的行程数据判定为驾驶数据，反之则为乘客数据；

c，针对每组转弯数据，分别重复以上步骤a和b，按照转弯时间加权得到最终结果。

进一步地，所述约束条件包括：

(数据库驾驶位线速度-标准差)≤行程线速度≤(数据库驾驶位线速度+标准差)；

(数据库驾驶位离心加速度-标准差)≤行程离心加速度≤(数据库驾驶位离心加速度+标准差)。

一种基于驾驶行为数据的用户身份辨识系统，所述系统包括：

获取模块，用于获取行程数据；

在线处理模块，用于对所述行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比；

判定模块，用于通过比较对比结果与预设阈值之间的大小，判定行程数据为驾驶数据或者乘客数据。

本发明的有益效果体现在：

本发明提供的一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的方法及系统，通过获取行程数据，并对所述行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比；从而判定驾驶数据或者乘客数据。行程数据通过手机采集加速度计和GPS定位系统获得，无需借助其他数据，即可直接根据手机采集的数据识别驾驶行为。通过手机加速度计和GPS数据测试并计算车辆在转弯时的司机位和乘客位由于转弯半径不同导致的线速度、离心加速度的差异，从而分析手机处于司机位还是乘客位。

其中，预先构建的关系数据库通过多次真实道路测试实验获得，能够确保基于测试实验得到的关系数据库的相关数据中所包含的各个转弯角度下与驾驶行为之间的相互关联性，满足驾驶行为的身份辨识中对于高精度和高准确度的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明提供的基于手机传感数据实现用户身份辨识的方法流程图；

图2为本发明提供的弯道角度与线速度关系曲线图；

图3为本发明提供的弯道角度与离心加速度关系曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1：本发明具体实施方式中提供实施1：一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的方法，如图1所示，所述方法包括：

S101获取行程数据；

S102对所述行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比；

S103通过比较对比结果与预设阈值之间的大小，判定行程数据为驾驶数据或者乘客数据。

步骤S101中，获取的行程数据包括GPS点数据和加速度计数据。

对行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比包括：

遍历纠偏处理后的行程数据中所有GPS数据点；

提取GPS点数据中的转弯角度和转弯中的平均线速度，得到若干组GPS转弯数据；

提取加速度计数据中的离心加速度数据；

根据各组GPS转弯数据的起止转弯点时间戳，找出相应时间段内的加速度计记录的离心加速度，得到每组平均离心加速度；

将平均离心加速度与关系数据库中的相应数据进行比对，判断行程数据为驾驶数据还是乘客数据。

其中，得到若干组GPS转弯数据包括：

S1将GPS点数据按照采集的时间先后排序，方向角数据作一阶差分；

S2逐一查找一阶差分同号的相邻点，并对一阶差分累加求和，作为转弯角度；

S3根据起止转弯点时间戳和经纬度，得到转弯过程中的平均线速度；

S4重复步骤S2和S3，得到若干组GPS转弯数据。

将平均离心加速度与关系数据库中的相应数据进行比对，判断行程数据为驾驶数据还是乘客数据包括：

a，将GPS转弯数据作为索引，查找关系数据库中最相近的转弯角度；

b，通过比对同一转弯角度下的线速度和平均离心加速度，判断行程数据的线速度和离心加速度是否满足约束条件；将满足所述约束条件的行程数据判定为驾驶数据，反之则为乘客数据；

步骤b中的所述约束条件具体如下式所示：

(数据库驾驶位线速度-标准差)≤行程线速度≤(数据库驾驶位线速度+标准差)；

(数据库驾驶位离心加速度-标准差)≤行程离心加速度≤(数据库驾驶位离心加速度+标准差)。

c，针对每组转弯数据，分别重复以上步骤a和b，按照转弯时间加权得到最终结果。

步骤S102中，所述关系数据库的预先建立包括：

利用手机加速度计和GPS定位系统进行道路测试，获得转弯过程中的车辆在不同位置时，车辆驾驶位和乘客位的线速度和离心加速度；

统计车辆处于不同转弯角度下，车辆驾驶位和乘客位的离心加速度平均值和标准差，建立转弯角度、线速度和离心加速度的关系数据库。

以上方法在实际应用中可大致分为两个部分，其一为道路测试实验：利用手机加速度计和GPS点数据通过多次真实道路测试实验得到转弯过程中车辆不同位置的线速度、离心加速度以及总转弯角度，并统计。其二为行程数据的在线处理：处理行程数据时，根据转弯角度计算当数据为真实驾驶数据时的线速度、离心加速度值，与统计数据中的相应值进行对比，如果不超过对比阈值，则判定数据为驾驶数据，否则为乘客数据。

一、道路测试实验：

对不同角度的弯道，分别多次测试车辆驾驶位和乘客位的线速度和离心加速度，记录成表，如下表1所示，并统计平均值和标准差，建立弯道角度，线速度，离心加速度的关系数据库。如图2和图3所示，绘制弯道角度与线速度关系曲线以及弯道角度与离心加速度关系曲线。

表1弯道实验记录统计表

二、在线处理行程数据：

201：获取数据库中一条手机记录的行程数据。

202：提取GPS点数据中的转弯角度和转弯过程平均线速度。①GPS点按时间升序排序，方向角数据作一阶差分；②逐个查找一阶差分同号的相邻点，并对一阶差分累加求和，作为转弯角度；③根据起止转弯点时间戳和经纬度，得到转弯过程中的平均线速度；④重复②③步骤，得到若干组GPS转弯数据。

203：提取加速度计数据中的离心加速度数据。根据202得到的各组起止转弯点时间戳，找出相应时间段内的加速度计记录的离心加速度，得到每组平均离心加速度。

204：将计算得到的每组转弯数据与数据库中的相应数据做比对，判断行程数据为驾驶数据还是乘客数据。①将转弯角度作为索引，查找数据库中最相近的转弯数据；②比对线速度和平均离心加速度，若行程数据的线速度和离心加速度满足下述情况：

(数据库驾驶位线速度-标准差)≤行程线速度≤(数据库驾驶位线速度+标准差)

(数据库驾驶位离心加速度-标准差)≤行程离心加速度≤(数据库驾驶位离心加速度+标准差)

则判定行程数据为驾驶数据，反之则为乘客数据。

③对每组转弯数据，分别重复以上①②步骤，最后按照转弯时间加权得到最终结果。

实施例2：基于同一技术构思，本发明实施例2还提供一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的系统，所述系统包括：

获取模块，用于获取行程数据；

在线处理模块，用于对所述行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比；

判定模块，用于通过比较对比结果与预设阈值之间的大小，判定行程数据为驾驶数据或者乘客数据。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (4)

1.一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取行程数据，包括GPS点数据和加速度计数据；

对所述行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比；

通过比较对比结果与预设阈值之间的大小，判定行程数据为驾驶数据或者乘客数据；

所述对行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比包括：

遍历纠偏处理后的行程数据中所有GPS数据点；

提取GPS点数据中的转弯角度和转弯中的平均线速度，得到若干组GPS转弯数据；

提取加速度计数据中的离心加速度数据；

根据各组GPS转弯数据的起止转弯点时间戳，找出相应时间段内的加速度计记录的离心加速度，得到每组平均离心加速度；

将平均离心加速度与关系数据库中的相应数据进行比对，判断行程数据为驾驶数据还是乘客数据；

所述将平均离心加速度与关系数据库中的相应数据进行比对，判断行程数据为驾驶数据还是乘客数据包括：

a，将GPS转弯数据作为索引，查找关系数据库中最相近的转弯角度；

b，通过比对同一转弯角度下的线速度和平均离心加速度，判断行程数据的线速度和离心加速度是否满足约束条件；将满足所述约束条件的行程数据判定为驾驶数据，反之则为乘客数据；

c，针对每组转弯数据，分别重复以上步骤a和b，按照转弯时间加权得到最终结果；

所述约束条件包括：

(数据库驾驶位线速度-标准差)≤行程线速度≤(数据库驾驶位线速度+标准差)；

(数据库驾驶位离心加速度-标准差)≤行程离心加速度≤(数据库驾驶位离心加速度+标准差)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关系数据库的预先建立包括：

利用手机加速度计和GPS定位系统进行道路测试，获得转弯过程中的车辆在不同位置时，车辆驾驶位和乘客位的线速度和离心加速度；

统计车辆处于不同转弯角度下，车辆驾驶位和乘客位的离心加速度平均值和标准差，建立转弯角度、线速度和离心加速度的关系数据库。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到若干组GPS转弯数据包括：

S1将GPS点数据按照采集的时间先后排序，方向角数据作一阶差分；

S2逐一查找一阶差分同号的相邻点，并对一阶差分累加求和，作为转弯角度；

S3根据起止转弯点时间戳和经纬度，得到转弯过程中的平均线速度；

S4重复步骤S2和S3，得到若干组GPS转弯数据。

4.一种基于手机传感数据实现用户身份辨识的系统，其特征在于，所述系统包括：

获取模块，用于获取行程数据，包括GPS点数据和加速度计数据；

在线处理模块，用于对所述行程数据进行预处理，根据行程数据的转弯角度计算实际驾驶中的线速度、离心加速度值，并与预先建立的关系数据库中的相应值进行对比；

判定模块，用于通过比较对比结果与预设阈值之间的大小，判定行程数据为驾驶数据或者乘客数据；

所述在线处理模块具体用于：

遍历纠偏处理后的行程数据中所有GPS数据点；

提取GPS点数据中的转弯角度和转弯中的平均线速度，得到若干组GPS转弯数据；

提取加速度计数据中的离心加速度数据；

根据各组GPS转弯数据的起止转弯点时间戳，找出相应时间段内的加速度计记录的离心加速度，得到每组平均离心加速度；

将平均离心加速度与关系数据库中的相应数据进行比对，判断行程数据为驾驶数据还是乘客数据；

所述判定模块具体用于：

将GPS转弯数据作为索引，查找关系数据库中最相近的转弯角度；

通过比对同一转弯角度下的线速度和平均离心加速度，判断行程数据的线速度和离心加速度是否满足约束条件；将满足所述约束条件的行程数据判定为驾驶数据，反之则为乘客数据；

针对每组转弯数据，分别重复以上步骤a和b，按照转弯时间加权得到最终结果；

所述约束条件包括：

(数据库驾驶位线速度-标准差)≤行程线速度≤(数据库驾驶位线速度+标准差)；

(数据库驾驶位离心加速度-标准差)≤行程离心加速度≤(数据库驾驶位离心加速度+标准差)。