一種車輛運動的檢測裝置和系統的製作方法
2023-07-22 10:57:21
專利名稱:一種車輛運動的檢測裝置和系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種車輛運動的檢測裝置和系統。本實用新型的裝置在車輛的任一車輪的輪軸上設置重力加速度傳感器，在車輪行進過程中通過重力加速度傳感器採集x，y，z方向上的加速度；然後微控制單元根據所述x，y，z方向上的加速度的變化情況，判斷車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則進一步統計車輪的行進圈數，並通過所述微控制單元上的第一無線通信接口傳送給數據收集器；由數據收集器通過其上的第二無線通信接口接收所述車輪的行進圈數，並根據車輪的行進圈數及車輪參數計算出車輛的行進速度和行進距離，從而準確的檢測出車輛的行進速度和行進距離。
【專利說明】
一種車輛運動的檢測裝置和系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及運動識別領域，特別涉及一種車輛運動的檢測裝置和系統。
【背景技術】
[0002]愛好自行車運動的人通常需要對自己的行進距離以及行駛的時速做實時的提醒和統計。現有的對人體運動量統計的設備都是帶在人體上，對騎自行車這種運動的檢測準確性不高。
實用新型內容
[0003]本實用新型提供的一種車輛運動的檢測裝置和系統，以解決現有技術對車輛的運動量檢測準確度不高的問題。
[0004]為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0005]一方面，本實用新型實施例提供一種車輛運動的檢測裝置，
[0006]與數據收集器配合使用，包括重力加速度傳感器、微控制單元、通訊單元，其中:
[0007]重力加速度傳感器，設置在運動車輛的任一車輪上，且重力加速度傳感器的平面平行於車輪平面，用於採集X，1，Z方向上的加速度；
[0008]微控制單元，用於從所述重力加速度傳感器上獲取所述X，y，z方向上的加速度，根據所述X，1，Z方向上的加速度的變化情況判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則統計所述車輪的行進圈數，並通過其上的第一無線通信接口將所述車輪的行進圈數傳送給數據收集器，由所述數據收集器通過其上的第二無線通信接口接收所述車輪的行進圈數，根據所述車輪的行進圈數和用戶輸入的車輛的車輪參數，計算出車輛的行進速度和行進距離。
[0009]優選的，所述車輛運動的檢測裝置還包括發電模塊；
[0010]所述發電模塊，安裝在靠近車輪的輪軸中心的位置，用於將車輪轉動產生的動能轉換成電能存儲在充電電池中，為所述車輛運動的檢測裝置供電。
[0011]另一方面，本實用新型實施例提供一種車輛運動的檢測系統，包括重力加速度傳感器、微控制單元和數據收集器，所述微控制單元分別連接所述重力加速度傳感器和數據收集器；其中:
[0012]所述重力加速度傳感器，設置在車輛的任一車輪的輪軸上，且重力加速度傳感器的平面平行於車輪平面，用於採集X，1，z方向上的加速度；
[0013]所述微控制單元，用於從所述重力加速度傳感器上獲取所述X，y，z方向上的加速度，根據所述X，1，z方向上的加速度的變化情況判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則統計所述車輪的行進圈數，並通過其上的第一無線通信接口將所述車輪的行進圈數傳送給數據收集器；
[0014]所述數據收集器，用於通過其上的第二無線通信接口接收所述車輪的行進圈數，根據所述車輪的行進圈數和用戶輸入的車輛的車輪參數，計算出車輛的行進速度和行進距離。
[0015]優選地，所述數據收集器，還用於通過其上的第二無線通信接口向所述微控制單元發送控制命令，使所述微控制單元將其獲取的所述X，1，Z方向上的加速度數據傳送過來，根據所述X，1，Z方向上的加速度數據直接判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則統計所述車輪的行進圈數。
[0016]優選地，所述數據收集器還包括:速度提醒模塊，用於設定速度限值，在車輛超速的情況下，給予用戶實時提醒。
[0017]優選地，所述數據收集器還包括:目標提醒模塊，用於設定運動量目標，在達到設定運動量目標的情況下，給予用戶實時提醒。
[0018]優選地，所述數據收集器還包括:存儲模塊，用於存儲車輛行進的歷史數據，方便用戶查看歷史記錄。
[0019]優選地，所述第一無線通信接口和所述第二無線通信接口採用藍牙無線技術進行通訊。
[0020]優選地，所述數據收集器為智能設備上的應用程式。
[0021]優選地，所述車輛運動檢測系統還包括發電模塊；
[0022]所述發電模塊，安裝在靠近車輪的輪軸中心的位置，用於將車輪轉動產生的動能轉換成電能存儲在充電電池中，為所述車輛運動的檢測系統供電。
[0023]本實用新型實施例的有益效果是:本實用新型公開了一種車輛運動的檢測裝置和系統，所述裝置和系統首先利用重力加速度傳感器在車輪行進過程中採集X，y，z方向上的加速度；然後通過微控制單元根據所述加速度的變化情況，判斷車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則統計車輪的行進圈數；最後通過數據收集器根據車輪的行進圈數和車輛的車輪參數計算出車輛的行進速度和行進距離，從而準確的檢測出車輛的行進速度和行進距離。
[0024]在優選方案中，通過在靠近車輪的輪軸中心位置處設置發電模塊，為所述車輛運動的檢測裝置和系統供電，解決了更換電池或者充電帶來的不便，方便用戶更靈活的使用藍牙，不用為了省電而減少數據的傳送，提高了用戶的使用體驗，並且本實用新型實施例中的發電模塊是利用車輪轉動帶動磁鐵上下振動產生動能，然後將此動能轉換成電能存儲在充電電池中供系統使用，完全不同於現有技術中靠輪胎轉動與地面產生摩擦力進行發電的技術方案。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型實施例提供的車輛運動的檢測裝置的結構示意圖；
[0026]圖2為本實用新型實施例提供的車輛運動的檢測系統的結構示意圖；
[0027]圖3為本實用新型實施例提供的統計車輛行進圈數的工作過程示意圖；
[0028]圖4-a?圖4-e為本實用新型實施例中重力加速度在車輛行進過程中x，y，z方向上加速度的變化示意圖；
[0029]圖5為本實用新型實施例中加速度數據變化情況的波形曲線示意圖；
[0030]圖6為本實用新型實施例提供的一種發電模塊發電原理示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0032]本實用新型的核心思想是，通過在車輛的任一車輪的輪軸上設置重力加速度傳感器檢測車輛運動時X，Y, Z方向上的加速度，從而根據該X，Y, Z方向上的加速度的變化情況判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動，並統計做圓周運動時的車輪行進圈數，以此為基礎根據車輛的車輪參數，計算出車輛的行進速度和行進距離。進一步地還可結合車輛運動時X，1，Z方向上的加速度變化情況和車輛行駛路程情況對車輛行駛狀態作出分析和判斷，例如，判斷車速變化是否平滑以及對單位裡程內非平滑車速變化(突然加速和減速)的次數進行統計，並與設定閾值進行比較，從而，通過發送提醒信息到預定終端，例如發送到駕駛員或者車輛調度人員的手機上，可達到對車輛行駛路程及速度及時反饋、提醒和監督的目的，最終提高駕駛安全性，並有助於使車輛使用人員更好的了解判斷車輛行駛狀態。
[0033]圖1為本實用新型實施例提供的車輛運動的檢測裝置的結構示意圖，該裝置與數據收集器13配合使用，包括重力加速度傳感器11和微控制單元12。
[0034]重力加速度傳感器11，設置在運動車輛的任一車輪上，且重力加速度傳感器11的平面平行於車輪平面，用於採集X，1，z方向上的加速度；
[0035]微控制單元12，用於從所述重力加速度傳感器11上獲取所述X，y，z方向上的加速度，根據所述X，1，z方向上的加速度的變化情況判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則統計所述車輪的行進圈數，並通過其上的第一無線通信接口 121將所述車輪的行進圈數傳送給數據收集器13，由所述數據收集器13通過其上的第二無線通信接口131接收所述車輪的行進圈數，根據所述車輪的行進圈數和用戶輸入的車輛的車輪參數，計算出車輛的行進速度和行進距離。
[0036]優選地，所述車輛運動的檢測裝置還包括發電模塊；
[0037]所述發電模塊，安裝在靠近車輪的輪軸中心的位置，用於將車輪轉動產生的動能轉換成電能存儲在充電電池中，為所述車輛運動的檢測裝置供電。
[0038]圖2為本實用新型實施例提供的一種車輛運動的檢測系統結構示意圖；該運動檢測系統包括重力加速度傳感器21、微控制單元22和數據收集器23，所述微控制單元22分別連接所述重力加速度傳感器21和數據收集器23。
[0039]重力加速度傳感器21，設置在車輛的任一車輪的輪軸上，且重力加速度傳感器的平面平行於車輪平面，用於採集X，1，z方向上的加速度。
[0040]需要說明的是，在實際應用中，由於各種誤差重力加速度傳感器21的平面可能不能完全平行於車輪平面，但可以使重力加速度傳感器的平面接近平行於車輪平面。
[0041]在實際應用中，本實用新型公開的車輛運動的檢測系統可以應用於自行車、電動車、摩託車以及其他人力車輛和機動車輛上。
[0042]微控制單元22，用於從所述重力加速度傳感器21上獲取所述X，y，z方向上的加速度，根據所述X，1，z方向上的加速度的變化情況判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則統計所述車輪的行進圈數，並通過其上的第一無線通信接口 221將所述車輪的行進圈數傳送給數據收集器23。
[0043]數據收集器23，用於通過其上的第二無線通信接口 231接收所述車輪的行進圈數，根據所述車輪的行進圈數和用戶輸入的車輛的車輪參數，計算出車輛的行進速度和行進距離。
[0044]優選的，所述第一無線通信接口 221和所述第二無線通信接口 231採用藍牙無線技術進行通訊。
[0045]優選的，所述數據收集器23為智能設備上的應用程式；其中所述智能設備包括智慧型手機、智能手錶、iPad行動裝置以及MP3等智能設備。
[0046]在實際應用中，所述數據收集器23包括:
[0047]速度提醒模塊，用於設定速度限值，在車輛超速的情況下，給予用戶實時提醒；和/或，
[0048]目標提醒模塊，用於設定運動量目標，在達到設定運動量目標的情況下，給予用戶實時提醒；和/或，
[0049]存儲模塊，用於存儲車輛行進的歷史數據，方便用戶查看歷史記錄。
[0050]一實施例中，為使微控制單元22更容易判斷車輛是否圓周運動以及檢測出加速度的周期性變化，可以將重力加速度傳感器21設置在車輛的任一車輪的輪軸中心的位置，使重力加速度傳感器21垂直於地面，重力加速度傳感器21的平面接近平行於車輪平面，即使X，Y坐標軸平行於車輪平面，Z坐標軸垂直於車輪所在平面。
[0051]參考圖3，利用所述車輛運動的檢測系統統計車輛行進圈數的工作過程為:
[0052]由於重力加速度的作用，圓周上每點在X，y，z方向上的加速度值都不相同，如圖4-a?圖4-e共同所示，車輪每行進一圈，重力加速度傳感器21採集到的加速度值就會產生周期性的變化，如圖5所示，微控制單元22將接收到的加速度數據進行相關數據處理後，通過檢測加速度數據變化情況的波形曲線，可以直接獲得自行車的行進圈數，例如，圖5中的波形曲線每隔8秒鐘產生一次周期性變換，可以通過接統計波形曲線的周期性變換次數得到自行車的行進圈數。
[0053]需要說明的是，本技術方案包括但不局限於將重力加速度傳感器21垂直地面以及所述坐標系的建立方法，使用其他方法同樣可以實現，例如，重力加速度傳感器21不垂直於地面，則可以通過密集的獲取X，1，z方向上的加速度值並發送給微控制單元22，使微控制單元22根據所述加速度的變化規律判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動。
[0054]然後微控制單元22通過藍牙無線通信技術將自行車車輪轉動的圈數發送到智慧型手機的應用程式上，或者用戶利用智慧型手機上的應用程式通過藍牙向微控制單元22發送控制命令，使其將獲取的X，1，z方向上的加速度數據傳送給智慧型手機的應用程式，由應用程式直接統計出自行車車輪轉動的圈數，然後用戶向智慧型手機上的應用程式輸入自行車的車輪大小以及轉動的圈數，根據公式(I)計算出自行車行進的速度和距離；其中D是自行車車輪的直徑，η是自行車車輪轉動的圈數，t是行駛的時間，當t的時間間隔比較小時，Speed接近實時速度。
[0055]Distance = π *D*n(I)
[0056]Speed = n*D*n/t
[0057]需要說明的是，重力加速度傳感器11設置在自行車車輪的輪軸中心的位置，由於其圓周運動的半徑較小，重力加速度比離心力產生的加速度大得多，因此可以簡化判別圓周運動的方法。本實用新型不局限於將重力加速度傳感器21設置在車輪靠近中心的位置，設置在車輪的輪軸邊緣同樣可以採集到有效的加速度數據。
[0058]上述技術方案中提供的車輛運動的檢測系統，通過在車輛的車輪上設置重力加速度傳感器，使重力加速度傳感器在車輪行進過程中採集X，1，Z方向上的加速度，根據加速度的變化情況，判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則進一步統計車輪的行進圈數，可以根據車輪的行進圈數計算出車輛的行進速度和行進距離，從而準確的檢測出車輛的行進速度和行進距離。
[0059]在本實用新型的另一實施例中，所述車輛運動的檢測系統還包括發電模塊，所述發電模塊，安裝在車輪的輪軸中心的位置，以減少離心力對設備造成的影響；用於將車輪轉動產生的動能轉換成電能存儲在充電電池中，為所述車輛運動的檢測系統供電。
[0060]具體的，如圖6所示，發電模塊為一發電機，所述發電機包括圓筒61、磁鐵62以及線圈63 ;使線圈63纏繞圓筒61，將磁鐵62置於圓筒61的一端，車輪轉動將帶動所述磁鐵62在所述圓筒61內上下振動，從而產生動能，將動能轉換成電能存儲在充電電池中，為所述車輛運動的檢測系統供電。
[0061]上述技術方案，通過在車輛的車輪的輪軸中心位置處設置發電模塊，為所述車輛運動的檢測系統供電，解決了更換電池或者充電帶來的不便，方便用戶更靈活的使用藍牙，不用為了省電而減少數據的傳送，提高了用戶的使用體驗，並且本實用新型實施例中的發電模塊是利用車輪轉動帶動磁鐵上下振動產生動能，然後將此動能轉換成電能存儲在充電電池中供系統使用，完全不同於現有技術中靠輪胎轉動與地面產生摩擦力進行發電的技術方案。
[0062]綜上所述，本實用新型公開了一種車輛運動的檢測裝置和系統，所述裝置和系統首先利用重力加速度傳感器在車輪行進過程中採集X，1，Z方向上的加速度；然後通過微控制單元根據所述加速度的變化情況，判斷車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則統計車輪的行進圈數；最後通過數據收集器根據車輪的行進圈數和車輛的車輪參數計算出車輛的行進速度和行進距離，從而準確的檢測出車輛的行進速度和行進距離。在優選方案中，通過在靠近車輪的輪軸中心位置處設置發電模塊，為所述車輛運動的檢測裝置和系統供電，解決了更換電池或者充電帶來的不便，方便用戶更靈活的使用藍牙，不用為了省電而減少數據的傳送，提高了用戶的使用體驗，並且本實用新型實施例中的發電模塊是利用車輪轉動帶動磁鐵上下振動產生動能，然後將此動能轉換成電能存儲在充電電池中供系統使用，完全不同於現有技術中靠輪胎轉動與地面產生摩擦力進行發電的技術方案。
[0063]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實用新型的保護範圍。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種車輛運動的檢測裝置，其特徵在於，與數據收集器配合使用，包括重力加速度傳感器和微控制單元，其中: 重力加速度傳感器，設置在運動車輛的任一車輪上，且重力加速度傳感器的平面平行於車輪平面，用於採集X，1，Z方向上的加速度； 微控制單元，用於從所述重力加速度傳感器上獲取所述X，1，Z方向上的加速度，根據所述X，1，Z方向上的加速度的變化情況判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則統計所述車輪的行進圈數，並通過其上的第一無線通信接口將所述車輪的行進圈數傳送給數據收集器，由所述數據收集器通過其上的第二無線通信接口接收所述車輪的行進圈數，根據所述車輪的行進圈數和用戶輸入的車輛的車輪參數，計算出車輛的行進速度和行進距離。2.根據權利要求1所述的車輛運動的檢測裝置，其特徵在於，所述車輛運動的檢測裝置還包括發電模塊； 所述發電模塊，安裝在靠近車輪的輪軸中心的位置，用於將車輪轉動產生的動能轉換成電能存儲在充電電池中，為所述車輛運動的檢測裝置供電。3.—種車輛運動的檢測系統，其特徵在於，包括重力加速度傳感器、微控制單元和數據收集器，所述微控制單元分別連接所述重力加速度傳感器和數據收集器；其中: 所述重力加速度傳感器，設置在車輛的任一車輪的輪軸上，且重力加速度傳感器的平面平行於車輪平面，用於採集X，1，z方向上的加速度； 所述微控制單元，用於從所述重力加速度傳感器上獲取所述X，I, Z方向上的加速度，根據所述X，1，z方向上的加速度的變化情況判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則統計所述車輪的行進圈數，並通過其上的第一無線通信接口將所述車輪的行進圈數傳送給數據收集器； 所述數據收集器，用於通過其上的第二無線通信接口接收所述車輪的行進圈數，根據所述車輪的行進圈數和用戶輸入的車輛的車輪參數，計算出車輛的行進速度和行進距離。4.根據權利要求3所述的車輛運動的檢測系統，其特徵在於， 所述數據收集器，還用於通過其上的第二無線通信接口向所述微控制單元發送控制命令，使所述微控制單元將其獲取的所述X，I, Z方向上的加速度數據傳送過來，根據所述X，y，z方向上的加速度數據直接判斷運動車輛的車輪是否為圓周運動，若為圓周運動，則統計所述車輪的行進圈數。5.根據權利要求3所述的車輛運動的檢測系統，其特徵在於，所述數據收集器還包括: 速度提醒模塊，用於設定速度限值，在車輛超速的情況下，給予用戶實時提醒。6.根據權利要求3所述的車輛運動的檢測系統，其特徵在於，所述數據收集器還包括: 目標提醒模塊，用於設定運動量目標，在達到設定運動量目標的情況下，給予用戶實時提醒。7.根據權利要求3所述的車輛運動的檢測系統，其特徵在於，所述數據收集器還包括: 存儲模塊，用於存儲車輛行進的歷史數據，方便用戶查看歷史記錄。8.根據權利要求3所述的車輛運動的檢測系統，其特徵在於， 所述第一無線通信接口和所述第二無線通信接口採用藍牙無線技術進行通訊。9.根據權利要求3所述的車輛運動的檢測系統，其特徵在於， 所述數據收集器為智能設備上的應用程式。10.根據權利要求3-9任一項所述的車輛運動的檢測系統，其特徵在於，所述車輛運動檢測系統還包括發電模塊； 所述發電模塊，安裝在靠近車輪的輪軸中心的位置，用於將車輪轉動產生的動能轉換成電能存儲在充電電池中，為所述車輛運動的檢測系統供電。
【文檔編號】G01C23-00GK204286456SQ201420615286
【發明者】謝運昌, 侯麗偉 [申請人]青島歌爾聲學科技有限公司