CN107677460A - 一种监控自行车刹车性能的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种监控自行车刹车性能的装置，包括位移传感器、加速度传感器、数据分析模块、以及数据上传模块，位移传感器设置在自行车的刹把与自行车车体之间，用于确定自行车用户的刹车行为，加速度传感器设置在自行车座椅下方的车架中，用于根据位移传感器确定自行车用户执行了刹车行为时，实时获取自行车用户捏紧刹把所持续的预定时间内的三轴加速度数据，并将该三轴加速度数据传送到数据分析模块，数据分析模块设置于自行车车身上，用于对三轴加速度数据进行合成，从而得到自行车车身的加速度，使用该自行车车身的加速度减去自行车车身沿重力方向的加速度分量，从而得到自行车车身沿行驶方向的加速度分量。

Description

一种监控自行车刹车性能的装置和方法
技术领域
本发明属于自行车技术领域，更具体地，涉及一种监控自行车刹车性能的装置和方法。
背景技术
如今，自行车由于其价格便宜、轻便且相对快捷，得到了日益广泛的应用。
然而，目前自行车存在的一个普遍且不容忽视的问题在于，一旦自行车的刹车构件出现故障，自行车用户并不能及时发现，从而容易造成安全事故，危及人身安全。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种监控自行车刹车性能的装置和方法，其目的在于，解决现有自行车中一旦刹车构件出现故障，自行车用户并不能及时发现，从而容易造成安全事故，危及人身安全的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种监控自行车刹车性能的装置，包括位移传感器、加速度传感器、数据分析模块、以及数据上传模块，位移传感器设置在自行车的刹把与自行车车体之间，用于确定自行车用户的刹车行为，加速度传感器设置在自行车座椅下方的车架中，用于根据位移传感器确定自行车用户执行了刹车行为时，实时获取自行车用户捏紧刹把所持续的预定时间内的三轴加速度数据，并将该三轴加速度数据传送到数据分析模块，数据分析模块设置于自行车车身上，用于对三轴加速度数据进行计算，从而得到自行车车身沿行驶方向的加速度分量，并根据得到的该加速度分量判断自行车的刹车性能，数据上传模块设置于自行车车身上，用于在数据分析模块判断自行车刹车异常时，向自行车用户的移动终端发送报警信息。
优选地，当自行车用户捏紧刹把长达某个预定时间，则此时位移传感器1判断该自行车用户执行了刹车行为，该预定时间为0.5秒至5秒。
优选地，加速度传感器是三轴加速度传感器，其X轴正方向是自行车后轮中心指向自行车前轮中心的方向，Y轴是垂直于X轴所在竖直面的直线，且其正方向是自行车用户的左手方向指向右手方向，Z轴是垂直于X轴和Y轴所在平面的直线，且其正方向为由地面方向指向地下方向。
优选地，当得到的自行车车身沿行驶方向的加速度分量小于0，并且大于一预设加速度阈值时，判断该自行车的刹车性能良好，该加速度阈值是由自行车厂商在出厂时确定的，其大小与位移传感器1由于自行车用户捏紧刹把长达预定时间所产生的位移、以及该预定时间成正比，并与自行车的车身重量、以及自行车用户的体重成反比。
优选地，对三轴加速度数据进行计算是采用以下公式：
ax’＝ax-g*sin(arccos(az/g))
其中ax，ay，az分别表示三轴加速度测量的到三个方向的加速度分量，g为重力加速度，ax’表示自行车车身沿行驶方向的加速度分量。
优选地，数据上传模块还用于在数据分析模块判断自行车刹车异常时，触发自行车的本地报警提示。
优选地，当自行车是共享单车时，数据上传模块还用于在数据分析模块判断自行车刹车异常时，向共享单车的服务后台系统发送报警信息。
按照本发明的另一个方面，提供了一种应用在上述装置中的监控自行车刹车性能的方法，包括以下步骤：
(1)位移传感器判定自行车用户是否执行了刹车行为，如果是则进入步骤(2)，否则继续本判定过程；
(2)加速度传感器实时获取自行车用户捏紧刹把所持续的预定时间内的三轴加速度数据，并将该三轴加速度数据传送到数据分析模块；
(3)数据分析模块对三轴加速度数据进行计算，从而得到自行车车身沿行驶方向的加速度分量，并根据得到的该加速度分量判断自行车的刹车性能。
(4)数据上传模块在数据分析模块判断自行车刹车异常时，通过移动通信网络向自行车用户的移动终端发送报警信息。
优选地，对三轴加速度数据进行计算是采用以下公式：
ax’＝ax-g*sin(arccos(az/g))
其中ax，ay，az分别表示三轴加速度测量的到三个方向的加速度分量，g为重力加速度，ax’表示自行车车身沿行驶方向的加速度分量。
优选地，所述方法进一步包括数据上传模块在数据分析模块判断自行车刹车异常时，触发自行车的本地报警提示的步骤。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明通过位移传感器判断自行车用户的刹车行为，通过加速度传感器精确获取三轴加速度数据，并通过数据分析模块进行精确运算，能够准确的判断自行车刹车性能的好坏，并及时告知自行车用户，从而能够解决现有自行车中一旦刹车构件出现故障，自行车用户并不能及时发现，从而容易造成安全事故，危及人身安全的技术问题；
2、本发明在自行车是共享单车的情况下，能够在单车刹车性能出现故障时，及时向共享单车的后台发送故障信息，从而能够改进共享单车平台的服务质量和用户体验。
3、本发明的实现方式简单，实现成本低。
附图说明
图1是本发明监控自行车刹车性能的装置的示意框图。
图2是本发明监控自行车刹车性能的方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明监控自行车刹车性能的装置包括位移传感器1，加速度传感器2、数据分析模块3、以及数据上传模块4。
位移传感器1设置在自行车的刹把与自行车车体之间，用于确定自行车用户的刹车行为。
具体而言，当自行车用户捏紧刹把长达某个预定时间，则此时位移传感器1判断该自行车用户执行了刹车行为，在本实施方式中，该预定时间为0.5秒至5秒，优选值为2秒。
加速度传感器2设置在自行车座椅下方的车架中，用于根据位移传感器1确定自行车用户执行了刹车行为时，实时获取自行车用户捏紧刹把所持续的预定时间内的三轴加速度数据，并将该三轴加速度数据传送到数据分析模块3；
在本实施方式中，加速度传感器2是三轴加速度传感器，其X轴正方向是自行车后轮中心指向自行车前轮中心的方向，Y轴是垂直于X轴所在竖直面的直线，且其正方向是自行车用户的左手方向指向右手方向，Z轴是垂直于X轴和Y轴所在平面的直线，且其正方向为由地面方向指向地下方向。
数据分析模块3设置于自行车车身上，用于对来自加速度传感器的三轴加速度数据进行噪声过滤，对过滤后的三轴加速度数据进行计算，从而得到自行车车身沿行驶方向的加速度分量，并根据得到的该加速度分量判断自行车的刹车性能。
三轴加速度测量得到三个方向的加速度分量分别记为ax，ay，az，重力加速度记为g，自行车车身沿行驶方向的加速度分量ax’计算公式为：
ax’＝ax-g*sin(arccos(az/g))
具体而言，当得到的自行车车身沿行驶方向的加速度分量小于0，并且大于一预设加速度阈值时，判断该自行车的刹车性能良好。
该加速度阈值是由自行车厂商在出厂时确定的，其大小与位移传感器1由于自行车用户捏紧刹把长达预定时间所产生的位移、以及该预定时间成正比，并与自行车的车身重量、以及自行车用户的体重成反比。
具体而言，噪声过滤过程是采用一阶低通滤波方法。
数据上传模块4设置于自行车车身上，用于在数据分析模块判断自行车刹车异常时，通过移动通信网络向自行车用户的移动终端发送报警信息。
优选地，数据上传模块4还用于在数据分析模块3判断自行车刹车异常时，触发自行车的本地报警提示。
具体而言，移动终端可以是诸如智能手机、笔记本电脑、智能穿戴设备(诸如智能手表、智能手环)等。
进一步而言，当本发明的自行车是共享单车时，数据上传模块4还用于在数据分析模块判断自行车刹车异常时，通过移动通信网络向共享单车的服务后台系统发送报警信息。
如图2所示，本发明还提供了一种监控自行车刹车性能的方法，其应用在上述监控自行车刹车性能的装置中，且包括以下步骤：
(1)位移传感器判定自行车用户是否执行了刹车行为，如果是则进入步骤(2)，否则继续本判定过程；
具体而言，当自行车用户捏紧刹把长达某个预定时间，则此时位移传感器1判断该自行车用户执行了刹车行为，在本实施方式中，该预定时间为0.5秒至5秒，优选值为2秒。
(2)加速度传感器实时获取自行车用户捏紧刹把所持续的预定时间内的三轴加速度数据，并将该三轴加速度数据传送到数据分析模块；
在本实施方式中，加速度传感器2是三轴加速度传感器，其X轴正方向是自行车后轮中心指向自行车前轮中心的方向，Y轴是垂直于X轴所在竖直面的直线，且其正方向是自行车用户的左手方向指向右手方向，Z轴是垂直于X轴和Y轴所在平面的直线，且其正方向为由地面方向指向地下方向。
(3)数据分析模块对来自加速度传感器的三轴加速度数据进行噪声过滤，对过滤后的三轴加速度数据进行合成，从而得到自行车车身的加速度，使用该自行车车身的加速度减去自行车车身沿重力方向的加速度分量，从而得到自行车车身沿行驶方向的加速度分量，并根据得到的该加速度分量判断自行车的刹车性能。
具体而言，当得到的自行车车身沿行驶方向的加速度分量小于0，并且大于一预设加速度阈值时，判断该自行车的刹车性能良好。
该加速度阈值是由自行车厂商在出厂时确定的，其大小与位移传感器1由于自行车用户捏紧刹把长达预定时间所产生的位移、以及该预定时间成正比，并与自行车的车身重量、以及自行车用户的体重成反比。
本步骤中的噪声过滤过程是采用一阶低通滤波方法。
(4)数据上传模块在数据分析模块判断自行车刹车异常时，通过移动通信网络向自行车用户的移动终端发送报警信息，并触发自行车的本地报警提示。
具体而言，移动终端可以是诸如智能手机、笔记本电脑、智能穿戴设备(诸如智能手表、智能手环)等。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种监控自行车刹车性能的装置，包括位移传感器、加速度传感器、数据分析模块、以及数据上传模块，其特征在于，
位移传感器设置在自行车的刹把与自行车车体之间，用于确定自行车用户的刹车行为；
加速度传感器设置在自行车座椅下方的车架中，用于根据位移传感器确定自行车用户执行了刹车行为时，实时获取自行车用户捏紧刹把所持续的预定时间内的三轴加速度数据，并将该三轴加速度数据传送到数据分析模块；
数据分析模块设置于自行车车身上，用于对三轴加速度数据进行计算，从而得到自行车车身沿行驶方向的加速度分量，并根据得到的该加速度分量判断自行车的刹车性能；
数据上传模块设置于自行车车身上，用于在数据分析模块判断自行车刹车异常时，向自行车用户的移动终端发送报警信息。
2.根据权利要求1所述的监控自行车刹车性能的装置，其特征在于，当自行车用户捏紧刹把长达某个预定时间，则此时位移传感器1判断该自行车用户执行了刹车行为，该预定时间为0.5秒至5秒。
3.根据权利要求1所述的监控自行车刹车性能的装置，其特征在于，加速度传感器是三轴加速度传感器，其X轴正方向是自行车后轮中心指向自行车前轮中心的方向，Y轴是垂直于X轴所在竖直面的直线，且其正方向是自行车用户的左手方向指向右手方向，Z轴是垂直于X轴和Y轴所在平面的直线，且其正方向为由地面方向指向地下方向。
4.根据权利要求1所述的监控自行车刹车性能的装置，其特征在于，当得到的自行车车身沿行驶方向的加速度分量小于0，并且大于一预设加速度阈值时，判断该自行车的刹车性能良好，该加速度阈值是由自行车厂商在出厂时确定的，其大小与位移传感器1由于自行车用户捏紧刹把长达预定时间所产生的位移、以及该预定时间成正比，并与自行车的车身重量、以及自行车用户的体重成反比。
5.根据权利要求1所述的监控自行车刹车性能的装置，其特征在于，对三轴加速度数据进行计算是采用以下公式：
ax’＝ax-g*sin(arccos(az/g))
其中ax，ay，az分别表示三轴加速度测量的到三个方向的加速度分量，g为重力加速度，ax’表示自行车车身沿行驶方向的加速度分量。
6.根据权利要求1所述的监控自行车刹车性能的装置，其特征在于，刹车性能的装置，其特征在于，数据上传模块还用于在数据分析模块判断自行车刹车异常时，触发自行车的本地报警提示。
7.根据权利要求1所述的监控自行车刹车性能的装置，其特征在于，当自行车是共享单车时，数据上传模块还用于在数据分析模块判断自行车刹车异常时，向共享单车的服务后台系统发送报警信息。
8.一种应用在如权利要求1至7中任意一项所述装置中的监控自行车刹车性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)位移传感器判定自行车用户是否执行了刹车行为，如果是则进入步骤(2)，否则继续本判定过程；
(2)加速度传感器实时获取自行车用户捏紧刹把所持续的预定时间内的三轴加速度数据，并将该三轴加速度数据传送到数据分析模块；
(3)数据分析模块对三轴加速度数据进行计算，从而得到自行车车身沿行驶方向的加速度分量，并根据得到的该加速度分量判断自行车的刹车性能。
(4)数据上传模块在数据分析模块判断自行车刹车异常时，通过移动通信网络向自行车用户的移动终端发送报警信息。
9.根据权利要求8所述的监控自行车刹车性能的装置，其特征在于，对三轴加速度数据进行计算是采用以下公式：
ax’＝ax-g*sin(arccos(az/g))
其中ax，ay，az分别表示三轴加速度测量的到三个方向的加速度分量，g为重力加速度，ax’表示自行车车身沿行驶方向的加速度分量。
10.根据权利要求8所述的监控自行车刹车性能的装置，其特征在于，进一步包括数据上传模块在数据分析模块判断自行车刹车异常时，触发自行车的本地报警提示的步骤。
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