CN105891534A - 一种自行车测速系统及测速方法 - Google Patents

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周龙鹏
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    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
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Abstract

一种自行车测速系统，包括安装于自行车车轮上磁铁，固定安装于自行车车架上与所述磁铁相对应位置处的具有磁性感知部的测速传感器，以及用于接收并分析处理传感器信号的处理终端，其特征在于，所述处理终端为手机，测速传感器通过音频线与所述手机的耳机接口相连接,所述测速传感器采集的信号通过耳机口的麦克风端子传输到手机上。本发明的自行车测速系统可将测速传感器通过音频线直接连接到手机端的耳机接口处，实现在手机端实时显示及储存车速信息；此外，提供的测速方法通过科学的信号分析处理手段，解决了现有技术中在自行车刹车减速或低速下测速不准确的问题，提高了车速测量的准确性和稳定性。

Description

一种自行车测速系统及测速方法
技术领域
本发明涉及车辆测速技术领域，具体涉及一种自行车测速系统以及测速方法。
背景技术
在节能减排理念的倡导下，自行车骑行运动由于其健康、环保的特点，逐渐成为现代健身运动的一种流行趋势。骑行者通过自行车码表可以知道消耗多少能量，骑行了多少里程，同时还有安全提示作用。
目前对于自行车测速一般采用：以霍尔元件作为传感器件，通过控制芯片统计脉冲数，测量自行车的车轮转动速度。具体的，将磁铁件安装于自行车的辐条上，将霍尔传感器安装在自行车的车架上对应于该磁铁件的位置，随着自行车车轮的转动，每次磁铁件经过传感器时会产生磁感电信号，霍尔传感器连接的电路呈现导通状态，又当该磁铁件远离该霍尔传感器时，该霍尔传感器连接的电路则呈现断路状态，连续两次磁铁件经过传感器时会产生的电信号的间隔时间，即为该自行车的车轮旋转一圈所需的时间，通过该间隔时间及下列方程式计算出该自行车的车速：
V＝2πr÷t×60×60÷1000
其中V为速度(单位为公里/小时)，r为车轮的半径(单位为公尺)，t为车轮转动一圈所需时间(单位为秒)。
目前采用上述原理的测速器，在自行车处理刹车减速或者低速骑行的情况下，往往很难较为准确的测量出自行车的真实车速，有时候甚至偏差较大；此外，测速装置通常作为功能较为单一的一个独立器件，不能很好的满足人们的需求。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够较为稳定、准确的测量出自行车车速的系统以及测速方法。
本发明的目的是这样实现的：一种自行车测速系统，包括安装于自行车车轮上磁铁，固定安装于自行车车架上与所述磁铁相对应位置处的具有磁性感知部的测速传感器，以及用于接收并分析处理传感器信号的处理终端，其特征在于，所述处理终端为手机，测速传感器通过音频线与所述手机的耳机接口相连接,所述测速传感器采集的信号通过耳机口的麦克风端子传输到手机上。
进一步的，所述测速传感器包括磁阻传感器或霍尔效应传感器。
一种自行车测速方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.在自行车车轮转动状态下，设于车架上的测速传感器采集车速感应信号，并将所述车速感应信号传送至处理终端；
B.处理终端对接收到的车速感应信号进行分析处理，分析计算出车轮每转动一圈所需的时间；
C.处理终端结合自行车的轮径参数以及步骤B中所得出的时间参数计算出车速。
进一步的，所述测速传感器的采样频率为44.1KHz，可确保采样频率大于信号频率的2倍，从而实现信号采集不失真。
进一步的，步骤2还包括根据车速感应信号判断磁铁是否经过测速传感器，从而判断出车轮是否转动一圈。
进一步的，判断磁铁是否经过传感器的判断方法包括以下步骤：
a、处理终端获取来自测速传感器所采集的感应信号，并对所述感应信号进行频域分析；
b、计算频段信号的能量值；
c、设置一个能量阈值，判断传感器是否经过磁铁，所述能量阈值设为0.1，当能量值大于0.1时，视为磁铁经过传感器，当能量值小于0.1时，则视为磁铁未经过传感器。
进一步的，所述步骤b中频段信号的能量根据帕斯瓦尔定律进行计算，频段(ω0，ω1)上的能量时域信号经过快速傅立叶变化得到频域形式的表征，通过快速傅立叶变化得到长度为N-1的数组，里面存放着每个频率所对应的频域幅度。
进一步的，所述步骤b中的频段信号为低频段信号和/或高频段信号，所述低频段信号的频率为：1.3kHZ-1.72kH，所述高频段信号的频率为：34kH-44.1Kh。
进一步的，当出现两个以上超过所述能量阈值的连续缓冲区时，将其视为一次经过传感器，直到出现无大能量的缓冲区之后，重新根据能量判断传感器是否经过磁铁。
本发明的有益效果在于：所提供的自行车测速系统可将测速传感器通过音频线直接连接到手机端的耳机接口处，实现在手机端实时显示及储存车速信息；此外，提供的测速方法通过科学的信号分析处理手段，解决了现有技术中在自行车刹车减速或低速下测速不准确的问题，提高了车速测量的准确性和稳定性。
附图说明
图1为本发明自行车测速系统的安装结构示意图；
图2为本发明所述测速传感器所感应的时域信号曲线；
图3、图4所示为磁铁两次经过传感器时所采集的两个时刻的信号功率谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，应当指出的是，本发明的保护范围并不局限于本发明所述的具体实施例。
如图1所示为本发明自行车测速系统的结构示意图，一种自行车测速系统，包括安装于自行车车轮上的磁铁1，作为优选的实施例，所述磁铁1安装于车轮的辐条上；固定安装于自行车车架上与所述磁铁1相对应位置处的具有磁性感知部的测速传感器2，作为一个具体的实施方式，所述测速传感器2安装在自行车前叉上；用于接收并分析处理传感器信号的处理终端，其中，所述处理终端为手机3，测速传感器2通过音频线4与所述手机3的耳机接口相连接,所述测速传感器采集的信号通过耳机口的麦克风端子传输到手机上。作为优选的，所述测速传感器包括磁阻传感器或霍尔效应传感器。
一种自行车测速方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.在自行车车轮转动状态下，设于车架上的测速传感器采集车速感应信号，并将所述车速感应信号传送至处理终端；
B.处理终端对接收到的车速感应信号进行分析处理，分析计算出车轮每转动一圈所需的时间；
C.处理终端结合自行车的轮径参数以及步骤B中所得出的时间参数计算出车速。
如图2所示为磁铁经过传感器一次时的时域信号图，从频域角度分析，这个信号包含了一个高频信号和低频信号，高频信号的能量比较小，低频信号占有的能量比较多；为确保信号采集不失真，上述测速传感器的采样频率为44.1KHz，可确保采样频率大于信号频率的2倍，即只要产生的信号频率小于22.05kHZ，就不会产生失真，从而实现无失真地信号还原。
进一步的，上述步骤2还包括根据车速感应信号判断磁铁是否经过传感器，从而判断出车轮是否转动一圈。优选的，判断磁铁是否经过传感器的判断方法包括以下步骤：
a、处理终端获取来自测速传感器所采集的感应信号，并对所述感应信号进行频域分析；
b、计算频段信号的能量值；
c、设置一个能量阈值，判断传感器是否经过磁铁，所述能量阈值设为0.1，当能量值大于0.1时，视为磁铁经过传感器，当能量值小于0.1时，则视为磁铁未经过传感器。
进一步的，所述步骤b中频段信号的能量根据帕斯瓦尔定律进行计算，频段(ω0，ω1)上的能量时域信号经过快速傅立叶变化得到频域形式的表征，通过快速傅立叶变化得到长度为N-1的数组，里面存放着每个频率所对应的频域幅度。
进一步的，为提高信号分析效率以及信号的有效性，所述步骤b中的频段信号为低频段信号和/或高频段信号，所述低频段信号的频率为：1.3kHZ-1.72kH，所述高频段信号的频率为：34kH-44.1Kh。
对传感器所获取的信号进行分析可发现，当磁铁没有经过传感器时，传感器所获取信号的能量值一般低于0.1，一般可认定为是自然噪声信号；但是，只要磁铁经过传感器，传感器所获取的信号能量均高于0.1，所以在上述步骤c中，设置一个相对较大的阈值来判断是否经过传感器，可以忽略自然噪声的影响，同时避免低速时产生两个高频信号带来的误差，所以可以比较准确的判断传感器是否经过磁铁，当然，考虑到不同的影响因素，所述阈值可选定为浮动的范围。
进一步的，由于采样率较高，当出现两个以上超过所述能量阈值的连续缓冲区时，将其视为一次经过传感器，直到出现无大能量的缓冲区之后，重新根据能量判断传感器是否经过磁铁。所述缓冲区为一次采样得到的信号，经过快速傅立叶变化后得出的，可以临时的反映即时电平信号特点的数组。
磁铁在经过传感器的过程中一般会产生两个信号，起始信号和结束信号，在常规的骑行速度下，由于起始信号和结束信号之间的时间间隔较短，很难识别为两次信号，从而将常规骑行速度下磁铁经过传感器一次所产生两个信号视为一次；然而，当磁铁经过传感器的时间比较长的时候，会出现两次比较明显的信号，但是所述两次比较明显的信号时间间隔相对于磁铁每转动一圈的时间间隔要小得多，根据加速度a＝(v1-v2)/t，说明出现了一个由低速导致的两个信号，可能是由突然刹车或者其他突然减速的原因所致，此时，为反映出自行车的真实速度，需要将第二个信号进行忽略处理，将产生的这两个信号视为磁铁经过传感器一次。
当磁铁经过传感器时会产生一个高频信号，但是由于其能量表较小，受到自然噪声的影响较大，所以对高频信号进行处理会增加误差。相对的，由于低频信号的能量比较大，当音频线插入时，麦克风引脚只接受传感器的信号，不会有较大的声波干扰。如图3、图4所示为磁铁两次经过传感器时所采集的两个时刻的信号谱，图3中，磁铁经过传感器时，同时出现高频信号和低频信号，且低频信号的功率较大，高频信号功率较小；图4中，磁铁经过传感器时，只有低频信号出现，没有高频信号，因此，从图3、图4分析可知，磁铁经过传感器时，低频信号较为稳定，且功率较大，高频信号则不稳定，时有时无，且信号功率较小。所以，作为优选的，可重点分析计算低频段的信号。
以上结合附图详细说明了本发明的工作原理，但是本领域的技术人员应该意识到，具体实施方式仅是用于示范地说明本发明，说明书仅是用于解释权利要求书，本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种自行车测速系统，包括安装于自行车车轮上的磁铁，固定安装于自行车车架上与所述磁铁相对应位置处的具有磁性感知部的测速传感器，以及用于接收并分析处理传感器信号的处理终端，其特征在于，所述处理终端为手机，测速传感器通过音频线与所述手机的耳机接口相连接,所述测速传感器采集的信号通过耳机口的麦克风端子传输到手机上。
2.根据权利要求1所述的自行车测速系统，其特征在于，所述测速传感器包括磁阻传感器或霍尔效应传感器。
3.一种自行车测速方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.在自行车车轮转动状态下，设于车架上的测速传感器采集车速感应信号，并将所述车速感应信号传送至处理终端；
B.处理终端对接收到的车速感应信号进行分析处理，分析计算出车轮每转动一圈所需的时间；
C.处理终端结合自行车的轮径参数以及步骤B中所得出的时间参数计算出车速。
4.根据权利要求3所述的自行车测速方法，其特征在于，所述测速传感器的采样频率为44.1KHz，可确保采样频率大于信号频率的2倍，从而实现信号采集不失真。
5.根据权利要求3所述的自行车测速方法，其特征在于，步骤2还包括根据车速感应信号判断磁铁是否经过测速传感器，从而判断出车轮是否转动一圈。
6.根据权利要求5所述的自行车测速方法，其特征在于，判断磁铁是否经过传感器的判断方法包括以下步骤：
a、处理终端获取来自测速传感器所采集的感应信号，并对所述感应信号进行频域分析；
b、计算频段信号的能量值；
c、设置一个能量阈值，判断传感器是否经过磁铁，所述能量阈值设为0.1，当能量值大于0.1时，视为磁铁经过传感器，当能量值小于0.1时，则视为磁铁未经过传感器。
7.根据权利要求6所述的自行车测速方法，其特征在于，所述步骤b中频段信号的能量根据帕斯瓦尔定律进行计算，频段(ω0，ω1)上的能量时域信号经过快速傅立叶变化得到频域形式的表征，通过快速傅立叶变化得到长度为N-1的数组，里面存放着每个频率所对应的频域幅度。
8.根据权利要求7所述的自行车测速方法，其特征在于，所述步骤b中的频段信号为低频段信号和/或高频段信号，所述低频段信号的频率为：1.3kHZ-1.72kH，所述高频段信号的频率为：34kH-44.1Kh。
9.根据权利要求6所述的自行车测速方法，其特征在于，当出现两个以上超过所述能量阈值的连续缓冲区时，将其视为一次经过传感器，直到出现无大能量的缓冲区之后，重新根据能量判断传感器是否经过磁铁。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114859070A (zh) * 2022-04-25 2022-08-05 青岛迈金智能科技股份有限公司 一种速度获取方法、装置、电子设备及存储介质
CN116400092A (zh) * 2023-04-17 2023-07-07 江苏兰菱机电科技有限公司 一种自适应智能测速装置及其测速方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0255142A1 (en) * 1986-08-01 1988-02-03 Mizuno Corporation Exercise bicycle apparatus
US5788007A (en) * 1994-09-29 1998-08-04 Miekka; Fred N. Electromagnet vehicle drive
CN1204771A (zh) * 1997-07-01 1999-01-13 李宗懋 一种数字/模拟兼备的电子式车速表
CN101975868A (zh) * 2010-08-23 2011-02-16 大连交通大学 一种场地自行车速度测量系统
CN102008811A (zh) * 2010-08-23 2011-04-13 大连交通大学 场地自行车训练智能化监测系统
CN102692224A (zh) * 2011-03-24 2012-09-26 昆达电脑科技(昆山)有限公司 附于载具的导航系统及其导航方法
CN202783645U (zh) * 2012-07-28 2013-03-13 成都宽和科技有限责任公司 有壳体内多磁块均匀分布传感器的助力自行车
CN102973275A (zh) * 2012-11-14 2013-03-20 无锡智感星际科技有限公司 一种人体运动状态的采集系统及采集方法
CN203345100U (zh) * 2013-06-26 2013-12-18 郭一帆 一种学生用自行车
CN104147759A (zh) * 2014-08-20 2014-11-19 朱翊 多功能体感同步自行车健身娱乐方法及其系统
CN105067007A (zh) * 2015-07-24 2015-11-18 湖北文理学院 一种自行车测速装置
CN205643377U (zh) * 2016-04-08 2016-10-12 成都晨电智能科技有限公司 一种基于手机的自行车测速装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0255142A1 (en) * 1986-08-01 1988-02-03 Mizuno Corporation Exercise bicycle apparatus
US5788007A (en) * 1994-09-29 1998-08-04 Miekka; Fred N. Electromagnet vehicle drive
CN1204771A (zh) * 1997-07-01 1999-01-13 李宗懋 一种数字/模拟兼备的电子式车速表
CN101975868A (zh) * 2010-08-23 2011-02-16 大连交通大学 一种场地自行车速度测量系统
CN102008811A (zh) * 2010-08-23 2011-04-13 大连交通大学 场地自行车训练智能化监测系统
CN102692224A (zh) * 2011-03-24 2012-09-26 昆达电脑科技(昆山)有限公司 附于载具的导航系统及其导航方法
CN202783645U (zh) * 2012-07-28 2013-03-13 成都宽和科技有限责任公司 有壳体内多磁块均匀分布传感器的助力自行车
CN102973275A (zh) * 2012-11-14 2013-03-20 无锡智感星际科技有限公司 一种人体运动状态的采集系统及采集方法
CN203345100U (zh) * 2013-06-26 2013-12-18 郭一帆 一种学生用自行车
CN104147759A (zh) * 2014-08-20 2014-11-19 朱翊 多功能体感同步自行车健身娱乐方法及其系统
CN105067007A (zh) * 2015-07-24 2015-11-18 湖北文理学院 一种自行车测速装置
CN205643377U (zh) * 2016-04-08 2016-10-12 成都晨电智能科技有限公司 一种基于手机的自行车测速装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114859070A (zh) * 2022-04-25 2022-08-05 青岛迈金智能科技股份有限公司 一种速度获取方法、装置、电子设备及存储介质
CN114859070B (zh) * 2022-04-25 2023-08-04 青岛迈金智能科技股份有限公司 一种速度获取方法、装置、电子设备及存储介质
CN116400092A (zh) * 2023-04-17 2023-07-07 江苏兰菱机电科技有限公司 一种自适应智能测速装置及其测速方法

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