CN108682059B - 一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法 - Google Patents

一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法，包括以下步骤：将三轴地磁传感器分别与踏频传感器、速度传感器绑定，形成踏频传感器组合、速度传感器组合，将踏频传感器组合置于自行车的脚踏曲柄处，将速度传感器组合置于自行车的后轮轮轴处，采集并分析所述自行车的骑行数据，得出三轴地磁传感器的磁感线分量曲线走势，作为设备姿态识别依据，用于判定传感器所绑定的具体位置及类型，本发明根据三轴地磁传感器磁感线在X轴、Y轴、Z轴的分量及曲线走势对设备姿态进行识别，达到踏频传感器、速度传感器二合一的效果，实现一个设备同时具有两种功能，同时，不需要其他额外设置，自动进行功能切换，操作简单，实现完全智能化。

Description

一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法
技术领域
本发明涉及健身设备技术领域，具体而言涉及一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，自行车不再仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲及锻炼的首选。多功能自行车能够监测人们骑行过程中的各项生理数据。相应地，骑行者在了解各处卡路里消耗、肌肉受力、骑行锻炼度及骑行习惯的基础上，可进行生理监控、健康指导、车辆调整及危险预警。现有的用于监测骑行数据的设备通常有两种，分别为踏频传感器和速度传感器，两种传感器是完全独立的，每种传感器只有一种功能，只能测量踏频或测量速度，功能单一。目前，市面上还有一种类型的传感器，其融合了踏频传感器、速度传感器的功能，既可以实现踏频传感的功能，又可以实现速度传感器的功能，但传感器需要通过按钮、重启等操作来配置相应的功能，操作繁琐。
发明内容
本发明提供了一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法，包括以下步骤：
S1：将三轴地磁传感器分别与踏频传感器、速度传感器绑定，形成踏频传感器组合、速度传感器组合；
S2：将踏频传感器组合置于自行车的脚踏曲柄处，将速度传感器组合置于自行车的后轮轮轴处，采集所述自行车的骑行数据；
S3：分析所述骑行数据，得出三轴地磁传感器的磁感线分量曲线走势，作为设备姿态识别依据；
S4：在三轴地磁传感器所处位置不明确的前提下，根据实际采集的三轴地磁传感器的磁感线分量曲线走势，并根据设备姿态识别依据，得出三轴地磁传感器所绑定的具体位置及辨识设备姿态。
进一步，所述步骤S2中，在所述自行车的车体上设置通讯连接的控制器和通讯器，所述踏频传感器组合、速度传感器组合采集所述自行车的骑行数据，所述骑行数据上传至控制器，所述控制器将骑行数据经通讯器发送给移动终端。
进一步，所述移动终端用于接收所述通讯器发送的所述自行车的骑行数据，并将所述骑行数据显示给骑行所述自行车的用户。
进一步，所述步骤S3中，在骑行过程中，三轴地磁传感器的磁感线在X轴、Y轴和Z轴上产生分量，其中，X轴和Y轴位于传感器平面内，Z轴垂直于传感器平面。
进一步，所述踏频传感器组合中三轴地磁传感器磁感线在Z轴产生的分量为零或较小，其在X轴产生的分量呈现正弦曲线走势，其在Y轴产生的分量呈现余弦曲线走势，此时，定义三轴地磁传感器绕Z轴旋转。
进一步，所述速度传感器组合中三轴地磁传感器磁感线在Y轴产生的分量为零或较小，其在X轴产生的分量呈现正弦曲线走势，其在Z轴产生的分量呈现余弦曲线走势，此时，定义三轴地磁传感器绕Y轴旋转。
进一步，当X轴分量、Y轴分量和Z轴分量中其中一者小于三者中最大值的20％时，视为该分量较小。
本发明的有益效果是：
根据三轴地磁传感器磁感线在X轴、Y轴、Z轴的分量及曲线走势，判定传感器所绑定的具体位置，进而判定传感器类型并识别姿态，达到踏频传感器、速度传感器二合一的效果，实现一个设备同时具有两种功能，同时，不需要其他额外设置，自动进行功能切换，操作简单，实现完全智能化。
附图说明
图1是踏频传感器组合绑定位置示意图；
图2是速度传感器组合绑定位置示意图；
图3是踏频传感器组合中三轴地磁传感器磁感线示意图；
图4是速度传感器组合中三轴地磁传感器磁感线示意图。
附图中：1-三轴地磁传感器、2-踏频传感器、3-自行车的脚踏曲柄、4-速度传感器、5-自行车的后轮轮轴。
图3和图4中，X、Y、Z分别表示X轴、Y轴、Z轴，X1、Y1、Z1分别表示磁感线在X轴、Y轴、Z轴产生的分量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法，包括以下步骤：
首先，参考图1，将三轴地磁传感器1与踏频传感器2绑定，形成踏频传感器组合，将踏频传感器组合置于自行车的脚踏曲柄3处。参考图2，将三轴地磁传感器1与速度传感器4绑定，形成速度传感器组合，将速度传感器组合置于自行车的后轮轮轴5处。用户开始骑行，在所述自行车的车体上设置通讯连接的控制器和通讯器，所述踏频传感器组合、速度传感器组合采集所述自行车的骑行数据，所述骑行数据上传至控制器，所述控制器将骑行数据经通讯器发送给移动终端，所述移动终端用于接收所述通讯器发送的所述自行车的骑行数据，并将所述骑行数据显示给骑行所述自行车的用户。
在骑行过程中，控制器采集并处理骑行数据，三轴地磁传感器1的磁感线在X轴、Y轴和Z轴上产生分量，其中，X轴和Y轴位于传感器平面内，Z轴垂直于传感器平面。参考图3所示，所述踏频传感器组合中三轴地磁传感器磁感线在Z轴产生的分量为零或较小，其在X轴产生的分量呈现正弦曲线走势，其在Y轴产生的分量呈现余弦曲线走势，此时，定义三轴地磁传感器1绕Z轴旋转。参考图4，所述速度传感器组合中三轴地磁传感器磁感线在Y轴产生的分量为零或较小，其在X轴产生的分量呈现正弦曲线走势，其在Z轴产生的分量呈现余弦曲线走势，此时，定义三轴地磁传感器1绕Y轴旋转。将上述三轴地磁传感器的磁感线分量曲线走势作为设备姿态识别依据。
在实际骑行过程中，当三轴地磁传感器1所处位置不明确的前提下，根据实际采集的三轴地磁传感器的磁感线分量曲线走势，并根据设备姿态识别依据，得出三轴地磁传感器1所绑定的具体位置及辨识设备姿态。具体的，当X轴分量、Y轴分量和Z轴分量中其中一者小于三者中最大值的20％时，视为该分量较小。若Z轴分量为0或较小，且X轴分量呈现正弦曲线走势，Y轴分量呈现余弦曲线走势，则认为三轴地磁传感器1位于自行车的脚踏曲柄3处，其具有踏频传感器的功能，即识别出设备姿态。若Y轴分量为0或较小，且X轴分量呈现正弦曲线走势，Z轴分量呈现余弦曲线走势，则认为三轴地磁传感器1位于自行车的后轮轮轴5处，其具有速度传感器的功能，即识别出设备姿态。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将三轴地磁传感器分别与踏频传感器、速度传感器绑定，形成踏频传感器组合、速度传感器组合；
S2：将踏频传感器组合置于自行车的脚踏曲柄处，将速度传感器组合置于自行车的后轮轮轴处，采集所述自行车的骑行数据；
S3：分析所述骑行数据，得出三轴地磁传感器的磁感线分量曲线走势，作为设备姿态识别依据，在骑行过程中，三轴地磁传感器的磁感线在X轴、Y轴和Z轴上产生分量，其中，X轴和Y轴位于传感器平面内，Z轴垂直于传感器平面；
所述踏频传感器组合中三轴地磁传感器磁感线在Z轴产生的分量为零或较小，其在X轴产生的分量呈现正弦曲线走势，其在Y轴产生的分量呈现余弦曲线走势，此时，定义三轴地磁传感器绕Z轴旋转；
所述速度传感器组合中三轴地磁传感器磁感线在Y轴产生的分量为零或较小，其在X轴产生的分量呈现正弦曲线走势，其在Z轴产生的分量呈现余弦曲线走势，此时，定义三轴地磁传感器绕Y轴旋转；
S4：在三轴地磁传感器所处位置不明确的前提下，根据实际采集的三轴地磁传感器的磁感线分量曲线走势，并根据设备姿态识别依据，得出三轴地磁传感器所绑定的具体位置及辨识设备姿态。
2.根据权利要求1所述的一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法，其特征在于，所述步骤S2中，在所述自行车的车体上设置通讯连接的控制器和通讯器，所述踏频传感器组合、速度传感器组合采集所述自行车的骑行数据，所述骑行数据上传至控制器，所述控制器将骑行数据经通讯器发送给移动终端。
3.根据权利要求2所述的一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法，其特征在于，所述移动终端用于接收所述通讯器发送的所述自行车的骑行数据，并将所述骑行数据显示给骑行所述自行车的用户。
4.根据权利要求3所述的一种基于三轴地磁传感器的设备姿态识别方法，其特征在于，当X轴分量、Y轴分量和Z轴分量中其中一者小于三者中最大值的20％时，视为该分量较小。
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