CN104180806A

CN104180806A - 一种基于移动终端的自行车测试定位系统及方法

Info

Publication number: CN104180806A
Application number: CN201410462191.3A
Authority: CN
Inventors: 崔宗敏
Original assignee: Shanghai Feixun Data Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Feixun Data Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2014-12-03

Abstract

本发明公开了一种基于移动终端的自行车测试定位系统及方法，该测试定位系统包含：设置于自行车车轮上的速度采集模块；设置于移动终端内的方向采集模块；设置于移动终端内，分别与速度采集模块、方向采集模块连接的核心处理模块；设置于移动终端内，与核心处理模块连接的移动终端显示屏。自行车在行驶的过程中，行驶速度变化时，速度采集模块采集到自行车车轮转动频率信号；行驶方向变化时，方向采集模块采集到空间方向产生的偏移信号。核心处理模块接收并处理自行车车轮转动频率信号、空间方向产生偏移信号，计算出当时自行车行驶速度、行驶方向及行驶路径，显示至移动终端显示屏。本发明能够实时获取自行车行驶速度、行驶位置、行驶路径等信息。

Description

一种基于移动终端的自行车测试定位系统及方法

技术领域

本发明涉及自行车测速定位系统，具体涉及一种基于移动终端的自行车测试定位系统及方法。

背景技术

目前在智能移动终端系统中，位置信息的应用已经十分普遍，多种导航软件可以帮助用户确定自身的位置。然而总结下来，大体可以分为两种，GPS（Global Positioning System，全球卫星定位系统）和LBS（Location Based Service，移动位置基站系统）。前者通过不断接受GPS卫星传送的信息，计算出到每颗卫星的距离，使用几何三角测量，根据这些卫星的距离和位置确定移动设备的位置，用户还可以根据位置的变化，计算出方向和速度。后者通过移动通信的基站信号差异来计算出手机所在位置，然后通过位置信息，估算出一段时间里的平均速度。

GPS需要接收多颗卫星的定位信号，精度可以保证几米至几十米，但是当遇到天气不佳的时候，或者处于高架桥、树荫下面，或者在高楼的旁边角落，简单地说就是见不到天空的时候，GPS的定位就会受到相当大的影响，甚至无法进行定位服务。

LBS是通过手机运营商信号进行定位的，虽然不受天气和高楼等障碍物的影响，但是用户必须处于移动通信网络的有效范围之内，精度依赖于基站的分布以及覆盖范围的大小，超出手机的服务范围，则无法进行LBS定位。

当下，户外骑行越来越成为受到人们喜爱的户外运动方式，同时，人们对骑行的速度以及定位的准确性和实时性要求越来越高。然而户外骑行具有自身的特点，无法避免天气和高楼等障碍物的影响，无法避免超出手机的服务范围。因此，目前单纯使用GPS或者LBS技术，无法满足用户对速度测量和定位的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于移动终端的自行车测试定位系统及方法，通过固定于自行车车轮位置的速度采集模块，根据电磁感应原理采集自行车转动频率的电信号；根据内置于移动终端的方向采集模块，获取自行车车身在空间方向上的偏移；采用内置于移动终端的核心处理模块，获取速度信号、方向信号，并根据核心处理模块中存储的地理信息数据，及自行车参数，计算出实时的自行车速度、方向、路径及具体位置，并显示至移动终端显示屏。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于移动终端的自行车测试定位系统，其特点是，该系统包含：

速度采集模块，设置于自行车的车轮上；

方向采集模块，设置于移动终端内，该移动终端设置于自行车的车身上；

核心处理模块，设置于移动终端内，分别与上述的速度采集模块、方向采集模块连接；

移动终端显示屏，设置于移动终端内，与上述的核心处理模块连接。

上述的基于移动终端的自行车测试定位系统，其特点是，上述的速度采集模块包含：

霍尔感应单元，设置于自行车的车轮辐条上；

信号采集传输电路，上述的信号采集传输电路的输入端与上述的霍尔感应单元连接，该信号采集传输电路的输出端与上述的核心处理模块连接。

上述的基于移动终端的自行车测试定位系统，其特点是，上述的霍尔感应单元包含：

永磁体，设置于自行车的车轮辐条上；

霍尔感应电路，设置于自行车的车轮辐条上，与上述的永磁体位置相对；并与上述的信号采集传输电路的输入端连接。

上述的基于移动终端的自行车测试定位系统，其特点是，上述的核心处理模块包含：

微处理器，设置在移动终端内，并分别与上述的信号采集传输电路、方向采集模块、移动终端显示屏连接。

数据存储器，设置在移动终端内，并与上述的微处理器连接。

上述的基于移动终端的自行车测试定位系统，其特点是，上述的方向采集模块为移动终端内置陀螺仪传感器。

一种基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，其特点是，该方法包含如下步骤：

S1，上述的速度采集模块将采集到自行车车轮转动频率信号；当行驶方向发生变化时，上述的方向采集模块采集到空间方向产生的偏移信号；

S2，上述的核心处理模块分别接收并处理自行车车轮转动频率信号、空间方向产生的偏移信号；

S3，上述的核心处理模块根据获取的自行车车轮转动频率信号、空间方向产生的偏移信号，计算出当时自行车的行驶速度、行驶方向及行驶路径，并显示至上述的移动终端显示屏。

上述的基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，其特点是，上述的步骤S1中包含如下步骤：

S1.1，上述的霍尔感应单元的霍尔感应电路感应到永磁体的磁场强度发生变化，并将采集到的自行车车轮转动频率磁信号传入上述的核心处理模块；执行上述的步骤S2；

S1.2，上述的方向采集模块能够采集并处理自行车空间方向改变产生的偏移信号，并将处理后的方向信号传输至上述的核心处理模块；执行上述的步骤S2。

上述的基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，其特点是，上述的步骤S1.1包含如下步骤：

S1.1.1，上述的霍尔感应电路将采集到的自行车车轮转动频率磁信号转换成上述的微处理器可识别的自行车车轮转动频率电信号并传入上述的信号采集传输电路；

S1.1.2，上述的信号采集传输电路将采集到的自行车车轮转动频率电信号传输到上述的微处理器中，执行上述的步骤S2。

上述的基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，其特点是，上述的步骤S2包含如下步骤：

S2.1，上述的微处理器实时采集上述的步骤S1.1.2中的行车车轮转动频率电信号，并根据上述的数据存储器中存储的车轮周长，就算出实时行驶速度，并存入该数据存储器；

S2.2，上述的微处理器实时采集上述的步骤S1.2中自行车空间方向改变产生的偏移信号，计算出实时自行车的行驶方向，并存入该数据存储器中；

上述的基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，其特点是，上述的步骤S3包含如下步骤：

S3.1，上述的微处理器采用空间三维几何运算，根据上述的数据存储器32中的实时自行车的行驶方向数据、实时行驶速度数据，计算出自行车行驶的方向、距离及路径数据；

S3.2，根据上述的数据存储器存储的地理信息数据、及实时自行车的行驶方向数据、实时行驶速度数据，上述的微处理器计算并标记实时的移动设备具体位置，也即标记实时的自行车具体位置；

S3.3，上述的微处理器将实时的自行车行驶的方向、距离、路径及地理位置信息传输并显示至上述的移动终端显示屏上。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明实现了实时获取自行车行驶速度、行驶位置、行驶路径等信息，并且能精确计算出实时速度大小，获得的位置信息的准确度、实时性高于现有技术中的GPS、LPS，能够适应用户对户外骑行的苛刻要求。

在无法避免天气、楼宇等障碍物的影响，或超出手机的服务范围情况下，GPS、LPS的使用效果会受到影响，而本发明能够不受上述客观条件的影响，进行自行车的测速、定位。

附图说明

图1为本发明一种基于移动终端的自行车测试定位系统的整体结构示意图之一。

图2为本发明一种基于移动终端的自行车测试定位方法的流程图。

图3为本发明一种基于移动终端的自行车测试定位系统的整体结构示意图之二。

图4为本发明一种基于移动终端的自行车测试定位系统的局部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种基于移动终端的自行车测试定位系统，该系统包含：设置于自行车的车轮上的速度采集模块10；设置于移动终端内的方向采集模块20，该移动终端设置于自行车的车身上；设置于移动终端内，分别与速度采集模块10、方向采集模块20连接的核心处理模块30；设置于移动终端内，与上述的核心处理模块30连接的移动终端显示屏40。

方向采集模块20为移动终端内置的陀螺仪传感器，本实施例中使用型号为Analog ADXRS450BEYZ的陀螺仪芯片；也可使用型号为L3G4200D的陀螺仪芯片作为方向采集模块20。

如图4所示，速度采集模块10包含：霍尔感应单元11及信号采集传输电路12。霍尔感应单元11设置于自行车的车轮辐条上；信号采集传输电路12的输入端与霍尔感应单元11连接，该信号采集传输电路12的输出端与核心处理模块30连接。

霍尔感应单元11包含：永磁体111、霍尔感应电路112。永磁体111设置于自行车的车轮辐条上；霍尔感应电路112设置于自行车的车轮辐条上，与永磁体111位置相对；并与信号采集传输电路12的输入端连接。

本实施例中，信号采集传输电路12采用无线传输的方式与核心处理模块30进行数据通讯，例如蓝牙传输等无线传输的方式；信号采集传输电路12也可采用串口总线与核心处理模块30连接，进行数据通讯，例如采用USB总线将信号采集传输电路12与核心处理模块30进行连接。

如图3所示，核心处理模块30包含：微处理器31、数据存储器32。微处理器31设置在移动终端内，并分别与信号采集传输电路12、方向采集模块20、移动终端显示屏40连接；数据存储器32设置在移动终端内，与微处理器31连接。

如图2所示，一种基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，包含如下步骤：

S1，自行车在行驶的过程中，速度采集模块10将采集到自行车车轮转动频率信号；当行驶方向发生变化时，方向采集模块20采集到空间方向产生的偏移信号。该步骤S1中包含如下步骤：

S1.1，自行车在行驶的过程中，当行驶速度发生变化时，霍尔感应单元11的霍尔感应电路112感应到永磁体111的磁场强度发生变化，并将采集到的自行车车轮转动频率磁信号传入核心处理模块30；执行步骤S2；该步骤S1.1包含如下步骤：

S1.1.1，霍尔感应单元11将采集到的自行车车轮转动频率磁信号转换成微处理器31可识别的自行车车轮转动频率电信号并传入信号采集传输电路12。

S1.1.2，信号采集传输电路12将采集到的自行车车轮转动频率电信号传输到微处理器31中，执行步骤S2。

S1.2，自行车在行驶的过程中，当行驶方向发生变化时，方向采集模块20能够采集并处理自行车空间方向改变产生的偏移信号，并将处理后的方向信号传输至上述的核心处理模块30；执行步骤S2。

陀螺仪传感器作为方向采集模块20，该传感器内部包含微型磁性体，当移动终端发生旋转时，在科里奥利力的作用下，微型磁性体分别向X、Y及Z轴三个方向产生偏移，利用该原理，可测出移动终端的运动方向。由于本发明中，移动终端设置于自行车车身上，因此可以间接测出自行车的运动方向。

同时，方向采集模块20能够将采集到的方向数据进行编码，转换成核心处理模块30中的微处理器31可以识别的数据。

S2，核心处理模块30分别接收并处理自行车车轮转动频率信号、空间方向产生的偏移信号。步骤S2包含如下步骤：

S2.1，微处理器31实时采集步骤S1.1.2中的行车车轮转动频率电信号，并根据数据存储器32中存储的车轮周长，就算出实时行驶速度，并存入该数据存储器32。

本发明在进行自行车测速之前，先将自行车的车轮周长参数进行设置，并储存在数据存储器32中。

S2.2，微处理器31实时采集上述的步骤S1.2中自行车空间方向改变产生的偏移信号，计算出实时自行车的行驶方向，并存入该数据存储器32中。

S3，核心处理模块30根据获取的自行车车轮转动频率信号、空间方向产生的偏移信号，计算出当时自行车的行驶速度、行驶方向及行驶路径，并显示至所述的移动终端显示屏40。步骤S3包含如下步骤：

S3.1，微处理器31采用空间三维几何运算，根据数据存储器32中的实时自行车的行驶方向数据、实时行驶速度数据，计算出自行车行驶的方向、距离及路径数据。

S3.2，根据数据存储器32存储的地理信息数据、及实时自行车的行驶方向数据、实时行驶速度数据，微处理器31计算并标记实时的移动设备具体位置，也即标记实时的自行车具体位置。

本发明在进行自行车测速之前，先将自行车所在地理位置参数进行设置，并储存在数据存储器32中。

S3.3，微处理器31将实时的自行车行驶的方向、距离、路径及地理位置信息传输并显示至移动终端显示屏40上。

根据如上步骤，通过对自行车速度、自行车行驶方向的计算，能够实时更新自行车的方向、实际行驶距离、实际路径及当前所在的地理位置。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种基于移动终端的自行车测试定位系统，其特征在于，该系统包含：

速度采集模块（10），设置于自行车的车轮上；

方向采集模块（20），设置于移动终端内，该移动终端设置于自行车的车身上；

核心处理模块（30），设置于移动终端内，分别与所述的速度采集模块（10）、方向采集模块（20）连接；

移动终端显示屏（40），设置于移动终端内，与所述的核心处理模块（30）连接。

2.如权利要求1所述的基于移动终端的自行车测试定位系统，其特征在于，所述的速度采集模块（10）包含：

霍尔感应单元（11），设置于自行车的车轮辐条上；

信号采集传输电路（12），所述的信号采集传输电路（12）的输入端与所述的霍尔感应单元（11）连接，该信号采集传输电路（12）的输出端与所述的核心处理模块（30）连接。

3.如权利要求2所述的基于移动终端的自行车测试定位系统，其特征在于，所述的霍尔感应单元（11）包含：

永磁体（111），设置于自行车的车轮辐条上；

霍尔感应电路（112），设置于自行车的车轮辐条上，与所述的永磁体（111）位置相对；并与所述的信号采集传输电路（12）的输入端连接。

4.如权利要求1所述的基于移动终端的自行车测试定位系统，其特征在于，所述的方向采集模块（20）为移动终端内置陀螺仪传感器。

5.如权利要求2所述的基于移动终端的自行车测试定位系统，其特征在于，所述的核心处理模块（30）包含：

微处理器（31），设置在移动终端内，并分别与所述的信号采集传输电路（12）、方向采集模块（20）、移动终端显示屏（40）连接；

数据存储器（32），设置在移动终端内，并与所述的微处理器（31）连接。

6.一种基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

S1，所述的速度采集模块（10）实时采集自行车车轮转动频率信号；当行驶方向发生变化时，所述的方向采集模块（20）采集到空间方向产生的偏移信号；

S2，所述的核心处理模块（30）分别接收并处理自行车车轮转动频率信号、空间方向产生的偏移信号；

S3，所述的核心处理模块（30）根据获取的自行车车轮转动频率信号、空间方向产生的偏移信号，计算出当时自行车的行驶速度、行驶方向及行驶路径，并显示至所述的移动终端显示屏（40）。

7.如权利要求6所述的基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，其特征在于，所述的步骤S1中包含如下步骤：

S1.1，当行驶速度发生变化时，所述的霍尔感应单元（11）的霍尔感应电路（112）感应到永磁体（111）的磁场强度发生变化，并将采集到的自行车车轮转动频率磁信号传入所述的核心处理模块（30）；执行所述的步骤S2；

S1.2，当行驶方向发生变化时，所述的方向采集模块（20）能够采集并处理自行车空间方向改变产生的偏移信号，并将处理后的方向信号传输至所述的核心处理模块（30）；执行所述的步骤S2。

8.如权利要求7所述的基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，其特征在于，所述的步骤S1.1包含如下步骤：

S1.1.1，所述的霍尔感应单元（11）将采集到的自行车车轮转动频率磁信号转换成所述的微处理器（31）可识别的自行车车轮转动频率电信号并传入所述的信号采集传输电路（12）；

S1.1.2，所述的信号采集传输电路（12）将采集到的自行车车轮转动频率电信号传输到所述的微处理器（31）中，执行所述的步骤S2。

9.如权利要求8所述的基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，其特征在于，所述的步骤S2包含如下步骤：

S2.1，所述的微处理器（31）实时采集所述的步骤S1.1.2中的行车车轮转动频率电信号，并根据所述的数据存储器（32）中存储的车轮周长，就算出实时行驶速度，并存入该数据存储器（32）；

S2.2，所述的微处理器（31）实时采集所述的步骤S1.2中自行车空间方向改变产生的偏移信号，计算出实时自行车的行驶方向，并存入该数据存储器（32）中。

10.如权利要求9所述的基于移动终端的自行车测试定位系统的测试定位方法，其特征在于，所述的步骤S3包含如下步骤：

S3.1，所述的微处理器（31）采用空间三维几何运算，根据所述的数据存储器（32）中的实时自行车的行驶方向数据、实时行驶速度数据，计算出自行车行驶的方向、距离及路径数据；

S3.2，根据所述的数据存储器（32）存储的地理信息数据、及实时自行车的行驶方向数据、实时行驶速度数据，所述的微处理器（31）计算并标记实时的移动设备具体位置，也即标记实时的自行车具体位置；

S3.3，所述的微处理器（31）将实时的自行车行驶的方向、距离、路径及地理位置信息传输并显示至所述的移动终端显示屏（40）上。