CN113008266B - 一种骑行坡度鉴别及计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种骑行坡度鉴别及计算方法，包括：将实时采集的骑行数据放入缓存中存储，所述缓存中保留最近的第一设定时间段内的骑行数据；所述骑行数据包括：水平距离、垂直距离、瞬时水平速度、瞬时垂直速度、瞬时高度和时间；第二设定时间段内的水平距离和垂直距离超过设定阈值时，判定当前路面状况为上坡或下坡，否则当前路面状况默认为平路，所述第二设定时间段小于所述第一设定时间段；判定当前路面状况为上坡或下坡时，在所述缓存中找到距离超过阈值的两个点，根据采集所述骑行数据的设备的状态选择式(1)或式(2)确定两个点之间坡度的值；实现坡度值的无异常波动和即时响应。

Description

一种骑行坡度鉴别及计算方法

技术领域

本发明涉及自行车码表领域，尤其涉及一种骑行坡度鉴别及计算方法。

背景技术

在生活中，自行车运动成为人们出行、健身的热门选择。自行车码表是用于计算里程及速度的电子产品，对于骑行用户来说，码表是基础装备之一，码表可以检测并反馈用户当前的骑行速度，可让用户实时监测并调整自己的骑行速度，其工作原理是：车圈旋转时感应器捕捉到感应磁铁带来的信息，通过传感线传输至码表，主机码表对此进行处理后计算出时速、里程等信息。

为了提升用户体验，目前码表通过内置各种传感器进行数据测量，协助用户对自行车进行信息查看和参数调节，例如通过设置气压式高度计测量当前自行车骑行坡度，但是现有技术中测量自行车骑行坡度的方法时灵敏度和精度存在误差，影响用户体验。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种骑行坡度鉴别及计算方法，解决现有技术中问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种骑行坡度鉴别及计算方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，将实时采集的骑行数据放入缓存中存储，所述缓存中保留最近的第一设定时间段内的骑行数据；所述骑行数据包括：水平距离、垂直距离、瞬时水平速度、瞬时垂直速度、瞬时高度和时间；

步骤2，第二设定时间段内的水平距离和垂直距离超过设定阈值时，判定当前路面状况为上坡或下坡，否则当前路面状况默认为平路，所述第二设定时间段小于所述第一设定时间段；

步骤3，判定当前路面状况为上坡或下坡时，在所述缓存中找到距离超过阈值的两个点，根据采集所述骑行数据的设备的状态选择式(1)和/或式(2)确定两个点之间坡度的值；

坡度＝垂直距离/水平距离 (1)

坡度＝水平速度/垂直速度 (2)。

本发明的有益效果是：设置缓存进行最近时间段的骑行数据的存储，以较小的延迟判断出当前的路面状况后，再根据缓存中的数据进行坡度的计算，同时考虑采集数据时设备的状态选择通过距离或者速度进行坡度的计算，实现坡度值的无异常波动和即时响应。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，采集所述骑行数据的设备包括GPS设备和气压传感器，所述GPS设备采集的骑行数据包括：水平坐标、瞬时水平速度、瞬时垂直速度和时间；

所述气压传感器采集的骑行数据包括：瞬时高度；

根据所述缓存中存储的一段时间范围内的所述瞬时水平速度和瞬时垂直速度的平均值确定式(2)中的水平速度和垂直速度；根据所述水平坐标确定式(1)中的水平距离，根据所述瞬时高度和时间确定式(1)中的垂直距离。

进一步，采集所述骑行数据的设备为ANT+外设和气压传感器，所述ANT+外设采集的骑行数据包括：水平坐标、瞬时水平速度、瞬时垂直速度和时间；

所述气压传感器采集的骑行数据包括：瞬时高度；

根据所述缓存中存储的一段时间范围内的所述瞬时水平速度和瞬时垂直速度的平均值确定所述水平速度和垂直速度；根据所述水平坐标所述水平距离，根据所述瞬时高度和时间确定所述垂直距离。

进一步，所述步骤2中判定当前路面状况为上坡或下坡的过程包括：

高度持续上升时间超过10s或，水平距离超过20m且垂直距离超过1.5m时，判定当前路面状况为上坡；

高度持续下降时间超过10s或，水平距离超过20m且垂直距离超过1.8m时，判定当前路面状况为下坡。

进一步，所述步骤3中根据各个采集所述骑行数据的设备的状态确定对应的所述骑行数据是否为无效数据并进行标记，利用没有标记为无效数据的骑行数据进行坡度的值的计算。

进一步，所述步骤3中包括：

实时监测所述GPS设备的信号情况：

所述GPS设备的信号不高于第一阈值时，将所述GPS设备采集的水平距离、垂直距离、瞬时水平速度和瞬时垂直速度标记为无效数据；

所述GPS设备的信号高于第一阈值且不高于第二阈值时，将所述GPS设备采集的瞬时水平速度和瞬时垂直速度标记为无效数据；

所述第二阈值高于所述第一阈值。

进一步，所述步骤3中包括：实时判断是否有按键产生，将产生按键后的第三设定时间段内的所述瞬时高度数据标记为无效数据。

进一步，所述步骤3还包括：对所述骑行数据进行垂直距离过滤和坡度过滤：

计算得到的垂直距离超出5米时，对该超出设定范围垂直距离进行无效标记；

对于计算得到的坡度，小于1.0％时则输出坡度为0，大于60％时则输出上一次坡度；

上次坡度为0，本次计算坡度>＝1％时，输出本次计算坡度,小于1％时，输出坡度为0。

进一步，所述步骤3还包括：存在路面状况在上坡、平路和下坡之间进行变换的拐角时，通过找到所述拐角来计算坡度。

进一步，所述步骤3还包括：对计算得到的坡度值进行二次拟合：

当本次计算坡度<10％时，输出坡度为0.6*上一次输出坡度+0.4*本次计算坡度；

当本次计算坡度>＝10％时，输出坡度为0.4*上一次输出坡度+0.6*本次计算坡度。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过实际试验分析采集骑行数据的设备存在误差的原因，对可能存在的误差数据进行剔除：根据用户实际的设备情况优选选择ANT+外设进行坡度计算；考虑GPS信号情况进行速度和距离的数据的剔除；对于按键时的设定时间范围内的瞬时高度数据进行删除。存在路面状况在上坡、平路和下坡之间进行变换的拐角时，通过找到拐角来计算坡度，可提高坡度的精度。对骑行数据进行垂直距离过滤和坡度过滤，去除明显错误数据。进行二次拟合平滑处理，可以减少坡度的波动、提高响应速度。

附图说明

图1为本发明提供的一种骑行坡度鉴别及计算方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示为本发明提供的一种骑行坡度鉴别及计算方法的流程图，由图1可知，该方法包括：

步骤1，将实时采集的骑行数据放入缓存中存储，缓存中保留最近的第一设定时间段内的骑行数据；骑行数据包括：水平距离、垂直距离、瞬时水平速度、瞬时垂直速度、瞬时高度和时间。

步骤2，第二设定时间段内的水平距离和垂直距离超过设定阈值时，判定当前路面状况为上坡或下坡，否则当前路面状况默认为平路，第二设定时间段小于第一设定时间段。

以较小的延迟判断出来当前的路面状况，例如存储60个点的数据，当存满5个点时就尝试开始计算路面状况。

步骤3，判定当前路面状况为上坡或下坡时，在缓存中找到距离超过阈值的两个点，根据采集骑行数据时设备的状态选择式(1)和/或式(2)确定两个点之间坡度的值。

坡度＝垂直距离/水平距离 (1)

坡度＝水平速度/垂直速度 (2)。

本发明提供的一种骑行坡度鉴别及计算方法，设置缓存进行最近时间段的骑行数据的存储，以较小的延迟判断出当前的路面状况后，再根据缓存中的数剧进行坡度的计算，同时考虑采集数据时设备的状态选择通过距离或者速度进行坡度的计算，实现坡度值的无异常波动和即时响应。

实施例1

本发明提供的实施例1为本发明提供的一种骑行坡度鉴别及计算方法的实施例，结合图1可知，该方法的实施例包括：

步骤1，将实时采集的骑行数据放入缓存中存储，缓存中保留最近的第一设定时间段内的骑行数据；骑行数据包括：水平距离、垂直距离、瞬时水平速度、瞬时垂直速度、瞬时高度和时间。

本发明提供的一个实施例中，采集骑行数据时设备包括GPS设备和气压传感器，GPS设备采集的骑行数据包括：水平坐标、瞬时水平速度、瞬时垂直速度和时间。

气压传感器采集的骑行数据包括：瞬时高度。

根据缓存中存储的一段时间范围内的瞬时水平速度和瞬时垂直速度的平均值确定式(2)中的水平速度和垂直速度；根据水平坐标确定式(1)中的水平距离，根据瞬时高度和时间确定式(1)中的垂直距离。

本发明提供的另一个实施例中，采集骑行数据时设备为ANT+外设和气压传感器，ANT+外设采集的骑行数据包括：水平坐标、瞬时水平速度、瞬时垂直速度和时间。

气压传感器采集的骑行数据包括：瞬时高度。

根据缓存中存储的一段时间范围内的瞬时水平速度和瞬时垂直速度的平均值确定水平速度和垂直速度；根据水平坐标水平距离，根据瞬时高度和时间确定垂直距离。

具体实施中，GPS的速度偏差影响较为严重，使用ANT+外设时速度精度一致且不会受到环境波动影响。可以根据用户实际的设备情况优选选择ANT+外设进行坡度计算。

当上坡和下坡时，如果水平速度急剧变化时，由于水平速度和垂直速度的不匹配引起坡度的较大变化，需要实测；故使用速度进行坡度计算时为避免波动，将速度再次进行平均处理，避免突然出现的较大坡度情况。

具体的，坡度较大情况下，较大的高度差可缩短计算时长亦可获得较好精度；坡度较小的缓坡是高度差较小，受气压扰动影响较大，可使用较长的数据进行计算。

步骤2，第二设定时间段内的水平距离和垂直距离超过设定阈值时，判定当前路面状况为上坡或下坡，否则当前路面状况默认为平路，第二设定时间段小于第一设定时间段。

具体实施中，首先进行初始化，输出坡度默认为上一次的坡度，其余为0；实时采集数据时，如果速度无效，返回；如果停止时间超过10s，或水平距离过小，返回。

优选的，判定当前路面状况为上坡或下坡的过程包括：

高度持续上升时间超过10s或，水平距离超过20m且垂直距离超过1.5m时，判定当前路面状况为上坡。

高度持续下降时间超过10s或，水平距离超过20m且垂直距离超过1.8m时，判定当前路面状况为下坡。

步骤3，判定当前路面状况为上坡或下坡时，在缓存中找到距离超过阈值的两个点，根据采集骑行数据时设备的状态选择式(1)和/或式(2)确定两个点之间坡度的值。

坡度＝垂直距离/水平距离 (1)

坡度＝水平速度/垂直速度 (2)。

进一步的，步骤3中根据各个采集骑行数据时设备的状态确定对应的骑行数据是否为无效数据并进行标记，利用没有标记为无效数据的骑行数据进行坡度的值的计算。

具体实施中，如果式(1)和式(2)只有一个有可以计算的有效数据，就用该有效数据进行计算，如果式(1)和式(2)均有可以计算的有效数据，则可以输出计算得到的两个坡度值，或者输出两个坡度值为上下限的坡度值范围，许多因素都会影响骑行环境下的气压变化。例如旁边有汽车经过时、跟骑与领骑轮换时、甚至是大幅度摇车时产生的气压变化都会影响真实坡度计算，因此用户可以考虑实际环境情况对坡度范围进行参考。

具体的，实时监测GPS设备的信号情况：

GPS设备的信号不高于第一阈值时，将GPS设备采集的水平距离、垂直距离、瞬时水平速度和瞬时垂直速度标记为无效数据。

GPS设备的信号高于第一阈值且不高于第二阈值时，将GPS设备采集的瞬时水平速度和瞬时垂直速度标记为无效数据。

第二阈值高于第一阈值。

根据具体试验可知，速度受GPS信号影响比较大，特别是遮挡情况下掉速度较为明显，但对于GPS的坐标位置影响较小；因此通过实时监测GPS设备的信号情况，设置两个信号阈值，信号低于第一阈值时，该GPS设备采集点数据都不予使用；信号在第一阈值和第二阈值之间时，只使用GPS设备采集的坐标位置数据；信号高于第二阈值时，才使用GPS设备采集的所有数据。

实时判断是否有按键产生，将产生按键后的第三设定时间段内的瞬时高度数据标记为无效数据。

进一步的，步骤3还包括：对骑行数据进行垂直距离过滤和坡度过滤：

计算得到的垂直距离超出5米时，对该超出设定范围垂直距离进行无效标记。

对于计算得到的坡度，小于1.0％时则输出坡度为0，大于60％时则输出上一次坡度。

上次坡度为0，本次计算坡度>＝1％时，输出本次计算坡度,小于1％时，输出坡度为0。

垂直距离应小于5m，上下坡状态为平路时，垂直距离为0。坡度不为0时，坡度值的范围应该在1.0％～60％。输出坡度不为0时，输出垂直速度；30s内有垂直速度时，输出30s平均垂直速度。

存在路面状况在上坡、平路和下坡之间进行变换的拐角时，通过找到拐角来计算坡度，可提高坡度的精度。

对计算得到的坡度值进行二次拟合：

当本次计算坡度<10％时，输出坡度为0.6*上一次输出坡度+0.4*本次计算坡度。

当本次计算坡度>＝10％时，输出坡度为0.4*上一次输出坡度+0.6*本次计算坡度。

进行二次拟合平滑处理，可以减少坡度的波动、提高响应速度。

具体试验中可实现：在平缓路面时不出现超过1％的坡度波动；有坡度变化时延迟不超过10秒，水平距离不超过30m且垂直距离不超过1.5m；最大坡度不出现异常值；最小显示精度0.1％。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种骑行坡度鉴别及计算方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，将实时采集的骑行数据放入缓存中存储，所述缓存中保留最近的第一设定时间段内的骑行数据；所述骑行数据包括：水平距离、垂直距离、瞬时水平速度、瞬时垂直速度、瞬时高度和时间；

步骤2，第二设定时间段内的水平距离和垂直距离超过设定阈值时，判定当前路面状况为上坡或下坡，否则当前路面状况默认为平路，所述第二设定时间段小于所述第一设定时间段；

步骤3，判定当前路面状况为上坡或下坡时，在所述缓存中找到距离超过阈值的两个点，根据采集所述骑行数据的设备的状态选择式(1)和/或式(2)确定两个点之间坡度的值；

坡度＝垂直距离/水平距离(1)

坡度＝垂直速度/水平速度(2)

采集所述骑行数据的设备包括GPS设备和气压传感器或ANT+外设和气压传感器；

采集所述骑行数据的设备包括GPS设备和气压传感器时，所述GPS设备采集的骑行数据包括：水平坐标、瞬时水平速度、瞬时垂直速度和时间；

所述气压传感器采集的骑行数据包括：瞬时高度；

根据所述缓存中存储的一段时间范围内的所述瞬时水平速度和瞬时垂直速度的平均值确定式(2)中的水平速度和垂直速度；根据所述水平坐标确定式(1)中的水平距离，根据所述瞬时高度和时间确定式(1)中的垂直距离；

采集所述骑行数据的设备为ANT+外设和气压传感器时，所述ANT+外设采集的骑行数据包括：水平坐标、瞬时水平速度、瞬时垂直速度和时间；所述气压传感器采集的骑行数据包括：瞬时高度；根据所述缓存中存储的一段时间范围内的所述瞬时水平速度和瞬时垂直速度的平均值确定所述水平速度和垂直速度；根据所述水平坐标所述水平距离，根据所述瞬时高度和时间确定所述垂直距离；

所述步骤3还包括：对计算得到的坡度值进行二次拟合：

当本次计算坡度<10％时，输出坡度为0.6*上一次输出坡度+0.4*本次计算坡度；

当本次计算坡度>＝10％时，输出坡度为0.4*上一次输出坡度+0.6*本次计算坡度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤2中判定当前路面状况为上坡或下坡的过程包括：

高度持续上升时间超过10s或，水平距离超过20m且垂直距离超过1.5m时，判定当前路面状况为上坡；

高度持续下降时间超过10s或，水平距离超过20m且垂直距离超过1.8m时，判定当前路面状况为下坡。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤3中根据各个采集所述骑行数据的设备的状态确定对应的所述骑行数据是否为无效数据并进行标记，利用没有标记为无效数据的骑行数据进行坡度的值的计算。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3中包括：

实时监测所述GPS设备的信号情况：

所述GPS设备的信号不高于第一阈值时，将所述GPS设备采集的水平距离、垂直距离、瞬时水平速度和瞬时垂直速度标记为无效数据；

所述GPS设备的信号高于第一阈值且不高于第二阈值时，将所述GPS设备采集的瞬时水平速度和瞬时垂直速度标记为无效数据；

所述第二阈值高于所述第一阈值。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3中包括：实时判断是否有按键产生，将产生按键后的第三设定时间段内的所述瞬时高度数据标记为无效数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3还包括：对所述骑行数据进行垂直距离过滤和坡度过滤：

计算得到的垂直距离超出5米时，对该超出设定范围垂直距离进行无效标记；

对于计算得到的坡度，小于1.0％时则输出坡度为0，大于60％时则输出上一次坡度；

上次坡度为0，本次计算坡度>＝1％时，输出本次计算坡度,小于1％时，输出坡度为0。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3还包括：存在路面状况在上坡、平路和下坡之间进行变换的拐角时，通过找到所述拐角来计算坡度。

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