一种车辆运动的检测方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种车辆运动的检测方法和系统。本发明的系统在车辆的任一车轮的轮轴上设置重力加速度传感器，在车轮行进过程中通过重力加速度传感器采集x，y，z方向上的加速度；然后微控制单元根据所述x，y，z方向上的加速度的变化情况，判断车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则进一步统计车轮的行进圈数，并通过所述微控制单元上的第一无线通信接口传送给数据收集单元；由数据收集单元通过其上的第二无线通信接口接收所述车轮的行进圈数，并根据车轮的行进圈数及车轮参数计算出车辆的行进速度和行进距离，从而准确的检测出车辆的行进速度和行进距离。
【专利说明】
一种车辆运动的检测方法和系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及运动识别领域，特别涉及一种车辆运动的检测方法和系统。

【背景技术】
[0002]爱好自行车运动的人通常需要对自己的行进距离以及行驶的时速做实时的提醒和统计。现有的对人体运动量统计的设备都是带在人体上，对骑自行车这种运动的检测准确性不高。


【发明内容】

[0003]本发明提供的一种车辆运动的检测方法和系统，以解决现有技术对车辆的运动量检测准确度不高的问题。
[0004]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0005]—方面，本发明实施例提供一种车辆运动的检测系统，包括重力加速度传感器、微控制单元和数据收集单元，所述微控制单元分别连接所述重力加速度传感器和数据收集单元；其中:
[0006]所述重力加速度传感器，设置在车辆的任一车轮的轮轴上，用于采集X，y, z方向上的加速度；
[0007]所述微控制单元，用于从所述重力加速度传感器上获取所述X，y, z方向上的加速度，根据所述X，1，Z方向上的加速度的变化情况判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数，并通过其上的第一无线通信接口将所述车轮的行进圈数传送给数据收集单元；
[0008]所述数据收集单元，用于通过其上的第二无线通信接口接收所述车轮的行进圈数，根据所述车轮的行进圈数和用户输入的车辆的车轮参数，计算出车辆的行进速度和行进距离。
[0009]优选的，所述数据收集单元，还用于通过其上的第二无线通信接口向所述微控制单元发送控制命令，使所述微控制单元将其获取的所述X，y, Z方向上的加速度数据传送过来，根据所述X，1，Z方向上的加速度数据直接判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数。
[0010]优选的,所述数据收集单元还包括:
[0011]速度提醒模块，用于设定速度限值，在车辆超速的情况下，给予用户实时提醒；和/或，
[0012]目标提醒模块，用于设定运动量目标，在达到设定运动量目标的情况下，给予用户实时提醒；和/或，
[0013]存储模块，用于存储车辆行进的历史数据，方便用户查看历史记录。
[0014]优选的，所述第一无线通信接口和所述第二无线通信接口采用蓝牙无线技术进行通讯。
[0015]优选的，所述数据收集单元为智能设备上的应用程序。
[0016]优选的，所述车辆运动的检测系统还包括发电模块；
[0017]所述发电模块，安装在靠近车轮的轮轴中心的位置，用于将车轮转动产生的动能转换成电能存储在充电电池中，为所述运动检测系统供电。
[0018]上述技术方案公开的车辆运动检测系统，首先利用重力加速度传感器在车轮行进过程中采集X，y, Z方向上的加速度；然后通过微控制单元根据所述加速度的变化情况，判断车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计车轮的行进圈数；最后通过数据收集单元根据车轮的行进圈数和车辆的车轮参数计算出车辆的行进速度和行进距离，从而准确的检测出车辆的行进速度和行进距离。
[0019]在优选方案中，通过在靠近车轮的轮轴中心位置处设置发电模块，为所述车辆运动的检测系统供电，解决了更换电池或者充电带来的不便，方便用户更灵活的使用蓝牙，不用为了省电而减少数据的传送，提高了用户的使用体验，并且本发明实施例中的发电模块是利用车轮转动带动磁铁上下振动产生动能，然后将此动能转换成电能存储在充电电池中供系统使用，完全不同于现有技术中靠轮胎转动与地面产生摩擦力进行发电的技术方案。
[0020]另一方面，本发明实施例提供一种车辆运动的检测方法，包括:
[0021]将重力加速度传感器设置在车辆的任一车轮的轮轴上，用于采集X，y, z方向上的加速度；
[0022]微控制单元从所述重力加速度传感器上获取所述X，y, z方向上的加速度，根据所述X，1，Z方向上的加速度的变化情况判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数，并通过其上的第一无线通信接口将所述车轮的行进圈数传送给数据收集单元；
[0023]数据收集单元通过其上的第二无线通信接口接收所述车轮的行进圈数，根据所述车轮的行进圈数和用户输入的车辆的车轮参数，计算出车辆的行进速度和行进距离。
[0024]优选的，所述方法还包括:
[0025]数据收集单元通过其上的第二无线通信接口向所述微控制单元发送控制命令，使所述微控制单元将其获取的所述X，Y, Z方向上的加速度数据传送过来,根据所述X, y, Z方向上的加速度数据直接判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数。
[0026]优选的，所述方法还包括:
[0027]在数据收集单元中设定速度限值，在车辆超速的情况下，给予用户实时提醒；和/或，
[0028]在数据收集单元中设定运动量目标，在达到设定运动量目标的情况下，给予用户实时提醒；和/或，
[0029]在数据收集单元中存储车辆行进的历史数据，方便用户查看历史记录。
[0030]优选的，所述第一无线通信接口和所述第二无线通信接口采用蓝牙无线技术进行通讯。
[0031]优选的，所述数据收集单元为智能设备上的应用程序。
[0032]优选的，所述方法还包括:
[0033]在靠近车轮的轮轴中心的位置安装发电模块，通过该发电模块将车轮转动产生的动能转换成电能存储在充电电池中，为所述微控制单元供电。
[0034]上述技术方案公开的车辆运动的检测方法，首先通过在车辆的车轮上设置重力加速度传感器，利用重力加速度传感器在车轮行进过程中采集X，1，Z方向上的加速度；然后根据所述加速度的变化情况，判断车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则进一步统计车轮的行进圈数；最后根据车轮的行进圈数和车辆的车轮参数计算出车辆的行进速度和行进距离，从而准确的检测出车辆的行进速度和行进距离。
[0035]在优选方案中，通过利用车轮的轮轴中心位置处的发电模块，为所述车辆运动的检测系统供电，解决了更换电池或者充电带来的不便，方便用户更灵活的使用蓝牙，不用为了省电而减少数据的传送，提高了用户的使用体验，并且本发明实施例中的发电模块是利用车轮转动带动磁铁上下振动产生动能，然后将此动能转换成电能存储在充电电池中供系统使用，完全不同于现有技术中靠轮胎转动与地面产生摩擦力进行发电的技术方案。

【专利附图】

【附图说明】
[0036]图1为本发明实施例提供的车辆运动的检测系统的结构示意图；
[0037]图2为本发明实施例提供的统计车辆行进圈数的工作过程示意图；
[0038]图3-a?图3-e为本发明实施例中重力加速度在车辆行进过程中x，y，z方向上加速度的变化示意图；
[0039]图4为本发明实施例中加速度数据变化情况的波形曲线示意图；
[0040]图5为本发明实施例提供的一种发电模块发电原理示意图；
[0041]图6为本发明实施例提供的车辆运动的检测方法的流程示意图。

【具体实施方式】
[0042]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0043]本发明的核心思想是，通过在车辆的任一车轮的轮轴上设置重力加速度传感器检测车辆运动时X，1，Z方向上的加速度，从而根据该X，I, Z方向上的加速度的变化情况判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，并统计做圆周运动时的车轮行进圈数，以此为基础根据车辆的车轮参数，计算出车辆的行进速度和行进距离。进一步地还可结合车辆运动时x，y，z方向上的加速度变化情况和车辆行驶路程情况对车辆行驶状态作出分析和判断，例如，判断车速变化是否平滑以及对单位里程内非平滑车速变化(突然加速和减速)的次数进行统计，并与设定阈值进行比较，从而，通过发送提醒信息到预定终端，例如发送到驾驶员或者车辆调度人员的手机上，可达到对车辆行驶路程及速度及时反馈、提醒和监督的目的，最终提高驾驶安全性，并有助于使车辆使用人员更好的了解判断车辆行驶状态。
[0044]图1为本发明实施例提供的一种车辆运动的检测系统结构示意图；该运动检测系统包括重力加速度传感器11、微控制单元12和数据收集单元13，所述微控制单元12分别连接所述重力加速度传感器11和数据收集单元13。
[0045]重力加速度传感器11，设置在车辆的任一车轮的轮轴上，且重力加速度传感器的平面平行于车轮平面，用于采集X，1，Z方向上的加速度。
[0046]需要说明的是，在实际应用中，由于各种误差重力加速度传感器11的平面可能不能完全平行于车轮平面，但可以使重力加速度传感器的平面接近平行于车轮平面。
[0047]在实际应用中，本发明公开的车辆运动的检测系统可以应用于自行车、电动车、摩托车以及其他人力车辆和机动车辆上。
[0048]微控制单元12，用于从所述重力加速度传感器11上获取所述X，y, z方向上的加速度，根据所述X，1，Z方向上的加速度的变化情况判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数，并通过其上的第一无线通信接口 121将所述车轮的行进圈数传送给数据收集单元13。
[0049]数据收集单元13，用于通过其上的第二无线通信接口 131接收所述车轮的行进圈数，根据所述车轮的行进圈数和用户输入的车辆的车轮参数，计算出车辆的行进速度和行进距离。
[0050]优选的，所述第一无线通信接口 121和所述第二无线通信接口 131采用蓝牙无线技术进行通讯。
[0051]优选的，所述数据收集单元13为智能设备上的应用程序；其中所述智能设备包括智能手机、智能手表、iPad移动设备以及MP3等智能设备。
[0052]在实际应用中，所述数据收集单元13包括:
[0053]速度提醒模块，用于设定速度限值，在车辆超速的情况下，给予用户实时提醒；和/或，
[0054]目标提醒模块，用于设定运动量目标，在达到设定运动量目标的情况下，给予用户实时提醒；和/或，
[0055]存储模块，用于存储车辆行进的历史数据，方便用户查看历史记录。
[0056]一实施例中，为使微控制单元12更容易判断车辆是否圆周运动以及检测出加速度的周期性变化，可以将重力加速度传感器11设置在车辆的任一车轮的轮轴中心的位置，使重力加速度传感器11垂直于地面，重力加速度传感器11的平面接近平行于车轮平面，即使X，Y坐标轴平行于车轮平面，Z坐标轴垂直于车轮所在平面。
[0057]参考图2，利用所述车辆运动的检测系统统计车辆行进圈数的工作过程为:
[0058]由于重力加速度的作用，圆周上每点在X，y, z方向上的加速度值都不相同，如图3-a?图3-e共同所示，车轮每行进一圈，重力加速度传感器11采集到的加速度值就会产生周期性的变化，如图4所示，微控制单元12将接收到的加速度数据进行相关数据处理后，通过检测加速度数据变化情况的波形曲线，可以直接获得自行车的行进圈数，例如，图4中的波形曲线每隔8秒钟产生一次周期性变换，可以通过接统计波形曲线的周期性变换次数得到自行车的行进圈数。
[0059]需要说明的是，本技术方案包括但不局限于将重力加速度传感器11垂直地面以及所述坐标系的建立方法，使用其他方法同样可以实现，例如，重力加速度传感器11不垂直于地面，则可以通过密集的获取X，y, Z方向上的加速度值并发送给微控制单元12，使微控制单元12根据所述加速度的变化规律判断运动车辆的车轮是否为圆周运动。
[0060]然后微控制单元12通过蓝牙无线通信技术将自行车车轮转动的圈数发送到智能手机的应用程序上，或者用户利用智能手机上的应用程序通过蓝牙向微控制单元12发送控制命令，使其将获取的X，1，z方向上的加速度数据传送给智能手机的应用程序，由应用程序直接统计出自行车车轮转动的圈数，然后用户向智能手机上的应用程序输入自行车的车轮大小以及转动的圈数，根据公式(I)计算出自行车行进的速度和距离；其中D是自行车车轮的直径，η是自行车车轮转动的圈数，t是行驶的时间，当t的时间间隔比较小时，Speed接近实时速度。
[0061]Dis tan ce = Ji *D*n
[0062](I)
[0063]Speed =
[0064]需要说明的是，重力加速度传感器11设置在自行车车轮的轮轴中心的位置，由于其圆周运动的半径较小，重力加速度比离心力产生的加速度大得多，因此可以简化判别圆周运动的方法。本发明不局限于将重力加速度传感器11设置在车轮靠近中心的位置，设置在车轮的轮轴边缘同样可以采集到有效的加速度数据。
[0065]上述技术方案中提供的车辆运动的检测系统，通过在车辆的车轮上设置重力加速度传感器，使重力加速度传感器在车轮行进过程中采集X，1，Z方向上的加速度，根据加速度的变化情况，判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则进一步统计车轮的行进圈数，可以根据车轮的行进圈数计算出车辆的行进速度和行进距离，从而准确的检测出车辆的行进速度和行进距离。
[0066]在本发明的另一实施例中，所述车辆运动的检测系统还包括发电模块，所述发电模块，安装在车轮的轮轴中心的位置，以减少离心力对设备造成的影响；用于将车轮转动产生的动能转换成电能存储在充电电池中，为所述车辆运动的检测系统供电。
[0067]具体的，如图5所不,发电模块为一发电机,所述发电机包括圆筒51、磁铁52以及线圈53 ;使线圈53缠绕圆筒51，将磁铁52置于圆筒51的一端，车轮转动将带动所述磁铁52在所述圆筒51内上下振动，从而产生动能，将动能转换成电能存储在充电电池中，为所述车辆运动的检测系统供电。
[0068]上述技术方案，通过在车辆的车轮的轮轴中心位置处设置发电模块，为所述车辆运动的检测系统供电，解决了更换电池或者充电带来的不便，方便用户更灵活的使用蓝牙，不用为了省电而减少数据的传送，提高了用户的使用体验，并且本发明实施例中的发电模块是利用车轮转动带动磁铁上下振动产生动能，然后将此动能转换成电能存储在充电电池中供系统使用，完全不同于现有技术中靠轮胎转动与地面产生摩擦力进行发电的技术方案。
[0069]图6为本发明实施例提供的车辆运动的检测方法流程示意图，该方法包括:
[0070]S601，将重力加速度传感器设置在车辆的任一车轮的轮轴上，用于采集X，y，z方向上的加速度。
[0071]S602，微控制单元从所述重力加速度传感器上获取所述X，y, z方向上的加速度，根据所述X，1，Z方向上的加速度的变化情况判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数，并通过其上的第一无线通信接口将所述车轮的行进圈数传送给数据收集单元。
[0072]S603，数据收集单元通过其上的第二无线通信接口接收所述车轮的行进圈数，根据所述车轮的行进圈数和用户输入的车辆的车轮参数，计算出车辆的行进速度和行进距离。
[0073]优选的，所述方法还包括:
[0074]数据收集单元通过其上的第二无线通信接口向所述微控制单元发送控制命令，使所述微控制单元将其获取的所述X，Y, Z方向上的加速度数据传送过来,根据所述X, y, Z方向上的加速度数据直接判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数。
[0075]优选的，所述方法还包括:
[0076]在数据收集单元中设定速度限值，在车辆超速的情况下，给予用户实时提醒；和/或，
[0077]在数据收集单元中设定运动量目标，在达到设定运动量目标的情况下，给予用户实时提醒；和/或，
[0078]在数据收集单元中存储车辆行进的历史数据，方便用户查看历史记录。
[0079]优选的，所述第一无线通信接口和所述第二无线通信接口采用蓝牙无线技术进行通讯。
[0080]优选的，所述数据收集单元为智能设备上的应用程序。
[0081]优选的，所述方法还包括:
[0082]在靠近车轮的轮轴中心的位置安装发电模块，通过该发电模块将车轮转动产生的动能转换成电能存储在充电电池中，为所述通讯单元供电。
[0083]综上所述，利用重力加速度传感器在车轮行进过程中采集X，y, z方向上的加速度；通过微控制单元根据所述加速度的变化情况，判断车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计车轮的行进圈数；通过数据收集单元根据车轮的行进圈数和车辆的车轮参数计算出车辆的行进速度和行进距离，从而准确的检测出车辆的行进速度和行进距离。在优选方案中，通过在靠近车轮的轮轴中心位置处设置发电模块，为所述车辆运动的检测系统供电，解决了更换电池或者充电带来的不便，方便用户更灵活的使用蓝牙，不用为了省电而减少数据的传送，提高了用户的使用体验，并且本发明实施例中的发电模块是利用车轮转动带动磁铁上下振动产生动能，然后将此动能转换成电能存储在充电电池中供系统使用，完全不同于现有技术中靠轮胎转动与地面产生摩擦力进行发电的技术方案
[0084]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种车辆运动的检测系统，其特征在于，包括重力加速度传感器、微控制单元和数据收集单元，所述微控制单元分别连接所述重力加速度传感器和数据收集单元；其中: 所述重力加速度传感器，设置在车辆的任一车轮的轮轴上，且重力加速度传感器的平面平行于车轮平面，用于采集x，y，Z方向上的加速度； 所述微控制单元，用于从所述重力加速度传感器上获取所述X，y, z方向上的加速度，根据所述X，1，Z方向上的加速度的变化情况判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数，并通过其上的第一无线通信接口将所述车轮的行进圈数传送给数据收集单元； 所述数据收集单元，用于通过其上的第二无线通信接口接收所述车轮的行进圈数，根据所述车轮的行进圈数和用户输入的车辆的车轮参数，计算出车辆的行进速度和行进距离。
2.根据权利要求1所述的车辆运动的检测系统，其特征在于，所述数据收集单元，还用于通过其上的第二无线通信接口向所述微控制单元发送控制命令，使所述微控制单元将其获取的所述X，y，z方向上的加速度数据传送过来,根据所述X, y, z方向上的加速度数据直接判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数。
3.根据权利要求1所述的车辆运动的检测系统，其特征在于，所述数据收集单元还包括: 速度提醒模块，用于设定速度限值，在车辆超速的情况下，给予用户实时提醒；和/或， 目标提醒模块，用于设定运动量目标，在达到设定运动量目标的情况下，给予用户实时提醒；和/或， 存储模块，用于存储车辆行进的历史数据，方便用户查看历史记录。
4.根据权利要求1所述的车辆运动的检测系统，其特征在于， 所述第一无线通信接口和所述第二无线通信接口采用蓝牙无线技术进行通讯； 所述数据收集单元为智能设备上的应用程序。
5.根据权利要求1-4任一项所述的车辆运动的检测系统，其特征在于，所述车辆运动检测系统还包括发电模块； 所述发电模块，安装在靠近车轮的轮轴中心的位置，用于将车轮转动产生的动能转换成电能存储在充电电池中，为所述运动检测系统供电。
6.一种车辆运动的检测方法，其特征在于，所述方法包括: 将重力加速度传感器设置在车辆的任一车轮的轮轴上，且设置重力加速度传感器的平面平行于车轮平面，用于采集X，1，Z方向上的加速度； 微控制单元从所述重力加速度传感器上获取所述X，y，Z方向上的加速度，根据所述X，y，z方向上的加速度的变化情况判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数，并通过其上的第一无线通信接口将所述车轮的行进圈数传送给数据收集单元； 数据收集单元通过其上的第二无线通信接口接收所述车轮的行进圈数，根据所述车轮的行进圈数和用户输入的车辆的车轮参数，计算出车辆的行进速度和行进距离。
7.根据权利要求6所述的车辆运动的检测方法，其特征在于，所述方法还包括: 数据收集单元通过其上的第二无线通信接口向所述微控制单元发送控制命令，使所述微控制单元将其获取的所述X，1，Z方向上的加速度数据传送过来，根据所述X，y，Z方向上的加速度数据直接判断运动车辆的车轮是否为圆周运动，若为圆周运动，则统计所述车轮的行进圈数。
8.根据权利要求6所述的车辆运动的检测方法，其特征在于，所述方法还包括: 在数据收集单元中设定速度限值，在车辆超速的情况下，给予用户实时提醒；和/或， 在数据收集单元中设定运动量目标，在达到设定运动量目标的情况下，给予用户实时提醒；和/或， 在数据收集单元中存储车辆行进的历史数据，方便用户查看历史记录。
9.根据权利要求6所述的车辆运动的检测方法，其特征在于， 所述第一无线通信接口和所述第二无线通信接口采用蓝牙无线技术进行通讯； 所述数据收集单元为智能设备上的应用程序。
10.根据权利要求6-9任一项所述的车辆运动的检测方法，其特征在于，所述方法还包括: 在靠近车轮的轮轴中心的位置安装发电模块，通过该发电模块将车轮转动产生的动能转换成电能存储在充电电池中，为所述微控制单元供电。
【文档编号】G01C23/00GK104359490SQ201410568276
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】谢运昌, 侯丽伟 申请人:青岛歌尔声学科技有限公司