CN110525560B - 一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法及自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法，具体地，提供第一气压传感器和第二气压传感器，所述第一气压传感器和第二气压传感器设置在同一转动部件上；计自行车的行驶时间为第一时刻至第二时刻，获得在所述第一时刻至第二时刻内所述第一气压传感器与第二气压传感器的气压差值ΔP；根据所述气压差值ΔP的周期变化次数，得到所述转动部件在所述第一时刻至第二时刻内转动的圈数；根据所述圈数，得到自行车的行驶距离。本发明通过记录两个气压传感器的气压差值，得到自行车的行驶距离。

Description

一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法及自行车

技术领域

本发明涉及测距领域，具体地涉及一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法以及一种自行车。

背景技术

在现有技术中，气压传感器主要用来测量气体的压强大小，气压传感器通常用来测量天气的变化，或者气压传感器利用气压和海拔高度的对应关系实现海拔高度的测量。

同时在现有技术中，在测量自行车行驶距离时通常采用的方法是：利用GPS记录行驶距离或测速传感器测量行驶距离，但是现有技术中并没有直接采用气压传感器测量自行车行驶距离。

为此，本发明提供一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法及一种自行车。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法以及一种自行车。

根据本发明的第一方面，提供一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法，其特征在于，

提供第一气压传感器和第二气压传感器，

所述第一气压传感器和第二气压传感器设置在同一转动部件上；

计自行车的行驶时间为第一时刻至第二时刻，获得在所述第一时刻至第二时刻内所述第一气压传感器与第二气压传感器的气压差值ΔP；

根据所述气压差值ΔP的周期变化次数，得到所述转动部件在所述第一时刻至第二时刻内转动的圈数；

根据所述圈数，得到自行车的行驶距离。

可选地，所述第一气压传感器和第二气压传感器相对于所述转动部件的中心呈中心对称分布。

可选地，提供外部处理器，所述外部处理器与所述第一气压传感器和第二气压传感器电连接，所述外部处理器被配置为用于记录所述气压差值ΔP。

可选地，根据获得所述气压差值ΔP，记录所述气压差值ΔP中出现最值的次数；根据出现最值的次数，得到所述转动部件转动的圈数。

可选地，所述转动部件为轮圈，所述第一气压传感器和第二气压传感器固定在所述轮圈上。

可选地，所述轮圈转动的圈数乘以所述自行车车胎的外胎周长得到所述自行车行驶距离。

可选地，所述转动部件为脚踏板，所述第一气压传感器与第二气压传感器分别固定在所述脚踏板上。

可选地，所述脚踏板转动的圈数乘以与所述脚踏板连接的齿轮的周长再乘以传动比系数得到所述自行车行驶距离。

可选地，所述传动比系数为与所述脚踏板连接的齿轮的直径与所述自行车外胎直径的比值。

可选地，所述转动部件包括飞轮、牙盘。

根据本发明另一方面，提供一种自行车，所述自行车包括自行车本体，第一气压传感器和第二气压传感器，所述第一气压传感器和第二气压传感器设置在转动部件上；

所述第一气压传感器和第二气压传感器被配置为用于测量自行车本体的行驶距离。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法，在自行车的转动部件设置第一气压传感器和第二气压传感器，通过记录两个气压传感器的气压差值，得到自行车的行驶距离。本发明测量方式简单，同时克服技术偏见，实现通过气压传感器测量行驶距离。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明测量自行车行驶距离方法的示意图。

图2是图1示意图的简化示意图。

图3是本发明中气压差值ΔP与θ的函数关系曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本发明一个实施例，提供一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法，所述方法包括以下步骤：

提供第一气压传感器和第二气压传感器，

所述第一气压传感器和第二气压传感器设置在同一转动部件上；

计自行车的行驶时间为第一时刻至第二时刻，获得在所述第一时刻至第二时刻内，所述第一气压传感器与第二气压传感器的气压差值ΔP；

根据所述气压差值ΔP的周期变化次数，得到所述转动部件在所述第一时刻至第二时刻内转动的圈数；

根据所述圈数，得到所述自行车的行驶距离。

本例子中，在自行车的转动部件上设置第一气压传感器和第二气压传感器，获得第一气压传感器和第二气压传感器的气压差值ΔP，进而通过获得的气压差值ΔP得到转动部件在一时间段内转动的圈数，通过转动的圈数得到自行车在这一时间段内行驶的距离。

优选地，提供外部处理器，所述外部处理器与所述第一气压传感器和第二气压传感器电连接，所述外部处理器被配置为用于记录所述气压差值ΔP。

优选地，当所述第一气压传感器和第二气压传感器相对于所述转动部件的中心呈中心对称分布时，根据获得所述气压差值ΔP的周期变化次数，具体地，外部处理器记录所述气压差值ΔP中出现最值的次数，根据出现最值的次数，得到所述转动部件转动的圈数。

例如，记录所述气压差值ΔP中出现最小值的次数，根据出现最小值的次数，得到所述转动部件转动的圈数。

或记录所述气压差值ΔP中出现最大值的次数，根据出现最大值的次数，得到所述转动部件转动的圈数。

可选地，当所述第一气压传感器和第二气压传感器相对于所述转动部件的中心呈非中心对称分布时，根据获得所述气压差值ΔP的周期变化次数，具体地，外部处理器记录所述气压差值ΔP中出现某一数值的次数，根据出现某一数值的次数，得到所述转动部件转动的圈数。

优选地，所述转动部件为能够驱使所述自行车行驶的部件。所述转动部件可以为轮圈，脚踏板，飞轮或牙盘等。

根据本发明的一个实施例，提供了一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法。其中，本例子中，所述转动部件为轮圈，所述第一气压传感器和第二气压传感器固定在所述轮圈上，所述轮圈转动的圈数乘以所述自行车外胎周长得到所述自行车行驶距离。

具体地，如图1所示，提供第一气压传感器101和第二气压传感器102，所述第一气压传感器101和第二气压传感器102相对自行车的轮圈100的中心对称设置，具体地，所述第一气压传感器101和第二气压传感器102固定设置在所述轮圈上。

例如，所述第一气压传感器101和第二气压传感器102固定设置在轮圈的外圈边缘，所述外圈被配置为用于固定自行车的轮胎内圈。

由于所述第一气压传感器101和第二气压传感器相对于所述轮圈的中心对称分布，因此第一气压传感器和第二气压传感器在位置设置上，形成距离差。因此本发明采用两个气压传感器测量自行车的行驶距离和行驶速度。

同时本发明所述第一气压传感器101和第二气压传感器102相对自行车的轮圈100的中心对称设置，2个气压传感器同时工作并做差值计算，可消除外界气流扰动、温度突变等原因造成的测量误差。

所述自行车行驶时间为第一时刻至第二时刻，本例子中，所述第一时刻记录为T0时刻，第二时刻记录为T1时刻；获得在所述T0时刻至T1时刻内，所述第一气压传感器与第二气压传感器的气压差值ΔP；

例如，优选地，气压差值ΔP与第一气压传感器旋转的第二角度θ的关系为：

ΔP＝k·d·sin(c+θ) (1)

其中，k＝-12Pa/m，d表示所述轮圈直径；c表示在T0时刻时，所述第一气压传感器与参考点之间的夹角为第一角度；θ表示在T1时刻时，所述第一气压传感器旋转第二角度；其中k、d、c均为常量。

从公式(1)中可以看出，ΔP与θ的函数关系为正弦函数，其中气压差值ΔP的最值为kh，如图3所示，出现一次波峰(最大值)kh或者波谷(最小值)-kh。

本例子中，可以根据获得所述气压差值ΔP，记录所述气压差值ΔP中出现波峰的次数，根据出现波峰的次数，得到所述转动部件转动的圈数。即出现一次波峰数值，便可认为轮圈转动了一周(2π)。

其中所述参考点可以为如图2所示，以轮圈中心为中心点，在所述中心点建立直角坐标系，其中X轴，Y轴分别为固定在所述轮圈上的辐条。因此可以以轮圈上的一根辐条作为参考点。即记录第一气压传感器与辐条(作为参考点)件的夹角。

可选地，所述参考点还可以是标记点，所述标记点为设置在所述轮圈外圈边缘的点。

可选地，当第一气压传感器和第二气压传感器关于轮圈的中心呈非对称设置时，气压差值ΔP与第一气压传感器旋转的第二角度θ的关系虽然不满足公式(1)，但是也可以根据气压差值ΔP中某一数值出现的次数，获得第一气压传感器旋转的第二角度θ，进而获得轮圈转动的圈数，根据轮圈转动的圈数得到自行车行驶的距离。

本例子中，第一角度c(c角度这里用弧度单位来度量)，第二角度θ，θ角度这里用弧度单位来度量)，举例说明一下θ角度的概念：轮圈转动1/4周(圈)，θ＝π/2。转动1/2周，θ＝π。转动1周，θ＝2π。转动2周，θ＝4π，…,转动n周，θ＝2n·π。

根据气压差值ΔP的周期变化次数，得到在T1时刻时，所述第一气压传感器旋转第二角度θ，根据第一气压传感器旋转第二角度θ，得到轮圈转动的圈数n；

其中所述第二角度与转动圈数的关系为：

θ＝2n·π (2)

其中，θ表示第二角度，n表示轮圈转动圈数，n为正数；

其中，所述转动圈数与自行车行驶距离的关系为：

S＝n·π·D (3)

其中，S表示自行车行驶距离；n表示轮圈转动圈数，n为正数；D表示自行车车胎的外胎直径。

所述外部处理器与所述第一气压传感器和第二气压传感器电连接，所述外部处理器被配置为用于读取所述第一气压传感器和第二气压传感器的气压差值ΔP和公式(1)中出现波峰或波谷的次数，通过读取所述波峰或波谷的次数，记录轮圈转动的圈数n，具体地，所述外部处理器读取所述波峰或波谷的次数，与轮圈转动的圈数n呈一一对应关系。

例如，自行车轮圈行驶一段距离，在行驶这段距离时自行车轮圈转动了整5圈和1/4周(圈)，通过外部处理器记录自行车在行驶过程中轮圈转动的整圈数，通过读取气压差值ΔP计算自行车在行驶过程中轮圈转动的非整圈。

可选地，由于自行车行驶过程中产生振动等外部因素或外部处理器自身灵敏度等内部原因，为保证次数统计的准确性，可以认为当外部处理器记录数据为＞0.9kh时，便出现波峰并计数一次，也就轮圈转动一圈并计数一次。

当需要测量自行车的行驶速度时，可以通过记录行驶时间T1-T0，通过行驶距离S与行驶时间的关系，得到行驶速度。

本例子中，优选的，所述第一气压传感器101和第二气压传感器101的气压差值ΔP表示为：

P1-P2＝ΔP＝k·Δh (4)

其中，P1表示第一气压传感器101的读值；P2表示第二气压传感器102的读值；k＝-12Pa/m，Δh表示所述第一气压传感器101与第二气压传感器102在竖直方向上的距离之和。

其中所述“竖直方向”为在图2中Y轴方向。

所述第一气压传感器101与第二气压传感器102在竖直方向上的距离之和Δh表示为：

Δh＝d·sin(c+θ) (5)

其中，d表示所述轮圈直径，c表示在T0时刻时，所述第一气压传感器与参考点之间的夹角为第一角度；θ表示在T1时刻时，所述第一气压传感器旋转第二角度，其中Δh为在T1时刻，第一气压传感器101与第二气压传感器102在竖直方向上的距离之和Δh。

根据本发明一个实施例，提供一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法。本例子中，所述转动部件为脚踏板，所述第一气压传感器与第二气压传感器分别固定在所述脚踏板上，所述脚踏板转动的圈数乘以与所述脚踏板连接的齿轮的周长在乘以传动比系数得到所述自行车行驶距离。所述传动比系数为与所述脚踏板连接的齿轮的直径与自行车外胎直径的比值。

具体地，提供第一气压传感器和第二气压传感器，所述第一气压传感器和第二气压传感器分别固定设置在自行车的两个脚踏板103上；所述第一气压传感器和第二气压传感器的气压差值为ΔP；

所述自行车行驶时间为第一时刻至第二时刻，本例子中，所述第一时刻记录为T0时刻，第二时刻记录为T1时刻；获得在所述T0时刻至T1时刻内，所述第一气压传感器与第二气压传感器的气压差值ΔP；

例如，优选地，气压差值ΔP与第一气压传感器旋转的第二角度θ的关系为：

ΔP＝k·d·sin(c+θ) (1)

其中，k＝-12Pa/m，d表示连接两个所述脚踏板曲柄104的长度；c表示在T0时刻时，所述第一气压传感器与参考点之间的夹角为第一角度；θ表示在T1时刻时，所述第一气压传感器旋转第二角度；其中k、d、c均为常量。

从公式(1)中可以看出，ΔP与θ的函数关系为正弦函数，其中气压差值ΔP的最值为-kh，如图3所示，出现一次波峰(最大值)kh或者波谷(最小值)-kh。

例如，可以根据获得所述气压差值ΔP，记录所述气压差值ΔP中出现波峰的次数，根据出现波峰的次数，得到所述脚踏板转动的圈数。即出现一次波峰数值，便可认为轮圈转动了一周(2π)。

根据气压差值ΔP，得到在T1时刻时，所述第一气压传感器旋转第二角度θ，根据第一气压传感器旋转第二角度θ，得到与所述脚踏板连接的齿轮转动的圈数n；

其中所述第二角度与转动圈数的关系为：

θ＝2n·π (2)

其中，θ表示第二角度，n表示与所述脚踏板转动的圈数，n为正数；

其中，所述转动圈数与自行车行驶距离的关系为：

S＝n·π·D·i (3)

其中，S表示自行车行驶距离；n表示脚踏板转动的圈数，n为正数；D表示与所述脚踏板连接的齿轮直径，i表示与所述脚踏板连接的齿轮的直径与自行车外胎直径的比值。

当需要测量自行车的行驶速度时，可以通过记录行驶时间T1-T0，通过行驶距离S与行驶时间的关系，得到行驶速度。

在一个例子中，所述转动部件还包括飞轮或牙盘。具体地，将第一气压传感器和第二气压传感器设置在飞轮或牙盘上，根据第一气压传感器和第二气压传感器的气压差值ΔP的周期变化次数，得到飞轮或牙盘在自行车在第一时刻至第二时刻内转动的圈数；根据所述圈数，得到所述自行车行驶距离。

可选地，所述第一气压传感器和第二气压传感器采用MEMS气压传感器。其中MEMS气压传感器具有尺寸小、功耗小、成本低等优点，广泛应用于消费类电子产品上。当MEMS气压传感器应用到自行车上用于测量自行车行驶距离时，不会对自行车的行驶形成阻碍同时MEMS气压传感器安装方便。

根据本发明另一方面，提供一种自行车，所述自行车包括自行车本体，第一气压传感器和第二气压传感器，所述第一气压传感器和第二气压传感器设置在同一转动部件上，所述第一气压传感器和第二气压传感器固定设置在所述轮圈上；所述第一气压传感器和第二气压传感器被配置为用于测量自行车本体的行驶距离。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种基于气压传感器测量自行车行驶距离的方法，其特征在于，

提供第一气压传感器和第二气压传感器，

所述第一气压传感器和第二气压传感器设置在同一转动部件上；

计自行车的行驶时间为第一时刻至第二时刻，获得在所述第一时刻至第二时刻内所述第一气压传感器与第二气压传感器的气压差值ΔP；

根据所述气压差值ΔP的周期变化次数，得到所述转动部件在所述第一时刻至第二时刻内转动的圈数；

根据所述圈数，得到自行车的行驶距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一气压传感器和第二气压传感器相对于所述转动部件的中心呈中心对称分布。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供外部处理器，所述外部处理器与所述第一气压传感器和第二气压传感器电连接，所述外部处理器被配置为用于记录所述气压差值ΔP。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据获得所述气压差值ΔP，记录所述气压差值ΔP中出现最值的次数；根据出现最值的次数，得到所述转动部件转动的圈数。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述转动部件为轮圈，所述第一气压传感器和第二气压传感器固定在所述轮圈上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述轮圈转动的圈数乘以所述自行车车胎的外胎周长得到所述自行车行驶距离。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述转动部件为脚踏板，所述第一气压传感器与第二气压传感器分别固定在所述脚踏板上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述脚踏板转动的圈数乘以与所述脚踏板连接的齿轮的周长再乘以传动比系数得到所述自行车行驶距离。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述传动比系数为与所述脚踏板连接的齿轮的直径与所述自行车外胎直径的比值。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转动部件包括飞轮、牙盘。

11.一种自行车，其特征在于，包括自行车本体，第一气压传感器和第二气压传感器，所述第一气压传感器和第二气压传感器设置在同一转动部件上；

所述第一气压传感器和第二气压传感器被配置为用于测量自行车本体的行驶距离。

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