CN117734862A - 一种复合自发电骑行安全无线辅助系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合自发电骑行安全无线辅助系统及方法包括：前方路况探测反馈模块，用于利用前方路况信息进行提醒；后方来车预警模块，用于获取后方左、右来车信息，并利用偏心振动线性马达进行振动提醒；导航预警提醒模块，用于基于导航应用程序的导航信息，利用偏心振动线性马达的振动，提醒骑行者进行道路选择；处理模块，用于基于前方路况信息控制LED是否闪烁，以及用于基于后方左、右来车信息，控制偏心振动线性马达振动，提醒骑行者注意左后方来车或右后方来车，以及用于基于导航应用程序的导航信息，控制偏心振动线性马达振动；能源管理模块，用于给前方路况探测反馈模块、后方来车预警模块、导航预警提醒模块和处理模块供电。

Description

一种复合自发电骑行安全无线辅助系统及方法

技术领域

本发明属于安全辅助技术领域，具体为一种复合自发电骑行安全无线辅助系统及方法。

背景技术

在实际骑行过程中，晚上或阴雨天的道路照明通常很差，骑行者无法完全且及时的掌握前方路面情况。当前方出现不易观察的坑洼或障碍物时，骑行者不能及时做出反应，极易导致事故产生。以及当骑行者正好处于后方来车的盲区时，很可能发生危险的情况。

为确保骑行者的安全，通常在车辆上安装安全辅助系统，目前常规使用的安全辅助系统需要通过布线连接各种设备，这意味着需要预留布线接口、线材和配件等，增加了安装的难度，影响车辆的外观。而有线电缆的长度和安装位置限制了安装的灵活性和可移植性。电缆的材质、长度、弯曲角度等可能会导致传输信号的变形和干扰，甚至可能引起信号丢失或降低。这种扰动会影响预警系统的准确性，可能导致预警延迟或误报。

发明内容

发明目的：为解决现有安全辅助系统中存在的准确性差、预警延迟、误报等问题，本发明提出了一种复合自发电骑行安全无线辅助系统及方法。

技术方案：一种复合自发电骑行安全无线辅助系统，包括：

一前方路况探测反馈模块，包括安装在车把上的前置超声波传感器和设置在车把上的LED灯，用于利用前置超声波传感器，获取前方路况信息，并利用LED闪烁，进行提醒；

一后方来车预警模块，包括安装在车后方的左、右后置超声波传感器和设置在自行车左右握把内的偏心振动线性马达，用于利用左、右后置超声波传感器，获取后方左、右来车信息，并利用偏心振动线性马达进行振动提醒；

一导航预警提醒模块，与骑行者的智能终端上的导航应用程序连接，用于基于导航应用程序的导航信息，利用偏心振动线性马达的振动，提醒骑行者进行道路选择；

一处理模块，与所述前方路况探测反馈模块连接，用于基于前方路况信息控制LED是否闪烁；所述处理模块与所述后方来车预警模块，用于基于后方左、右来车信息，控制偏心振动线性马达振动，提醒骑行者注意左后方来车或右后方来车；所述处理模块与导航预警提醒模块连接，用于基于导航应用程序的导航信息，控制偏心振动线性马达振动；

一能源管理模块，用于给前方路况探测反馈模块、后方来车预警模块、导航预警提醒模块和处理模块供电；

所述导航预警提醒模块对应的偏心振动线性马达的振动区别于后方来车预警模块对应的偏心振动线性马达的振动。

进一步的，所述能源管理模块包括发电花鼓模块；所述发电花鼓模块设置在车轮处；该发电花鼓模块与处理模块连接，用于基于处理模块的控制指令，实现发电花鼓模块与车轮的分离或连接；

所述的处理模块的控制指令为由处理模块按照当前骑行状态产生。

进一步的，所述的处理模块的控制指令为由处理模块按照当前骑行状态产生，包括：

仅当当前骑行状态为上坡骑行状态时，处理模块的控制指令为发电花鼓模块与车轮分离，停止发电工作；

当当前骑行状态为非上坡骑行状态时，处理模块的控制指令为发电花鼓模块与车轮连接，实现发电。

进一步的，所述导航预警提醒模块对应的偏心振动线性马达的振动区别于后方来车预警模块对应的偏心振动线性马达的振动，具体包括：

通过对振动频率、幅度的控制以及时域上的组合，使导航预警提醒模块对应的偏心振动线性马达的振动区别于后方来车预警模块对应的偏心振动线性马达的振动。

进一步的，所述的当前骑行状态由姿态传感器识别得到。

进一步的，还包括消息提醒模块，所述消息提醒模块与骑行者的智能终端上的社交应用程序连接，用于基于社交应用程序的来信信息，利用偏心振动线性马达的振动，提醒骑行者关注来信；

所述处理模块与消息提醒模块连接，用于基于社交应用程序的来信信息，控制偏心振动线性马达振动。

本发明还公开了一种复合自发电骑行安全无线辅助方法，包括：

利用前方路况信息，判断与前方障碍物的距离是否小于设定阈值，仅当小于时，控制LED闪烁；

利用后方左、右来车信息，对于任意一来车信息，判断与来车信息的距离是否小于设定阈值，仅当小于时，控制对应方向的偏心振动线性马达按照设定频率一、设定幅度一进行振动；

根据导航应用程序的导航信息，控制对应方向的偏心振动线性马达按照设定频率二、设定幅度二进行振动。

进一步的，还包括：利用当前骑行状态，控制能源管理模块是否继续发电或停止发电。

进一步的，所述的利用当前骑行状态，控制能源管理模块是否继续发电或停止发电，具体包括：

仅当当前骑行状态为上坡骑行状态时，控制能源管理模块停止发电；

当当前骑行状态为非上坡骑行状态时，控制能源管理模块继续发电。

进一步的，还包括：利用社交应用程序的来信信息，控制偏心振动线性马达按照设定频率三、设定幅度三进行振动。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明系统通过实时检测前方道路情况，确定可能的障碍物，辅助骑行者作出更为安全的骑行决策；

(2)本发明系统通过预警后方车辆的靠近，帮助骑行者更快速地采取避险措施并降低事故风险；

(3)本发明系统通过无线通讯，具有很强的拓展性。

附图说明

图1为搭载辅助骑行系统的自行车；

图2为系统框图；

图3为超声波探路原理图；

图4为检测来车示意图；

图5为发电花鼓系统流程图；

图6为消息提醒模块功能示意。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例公开了一种复合自发电骑行安全无线辅助系统，主要包括：前方路况探测反馈模块、后方来车预警模块、能源管理模块、处理模块和其他功能模块。

其中，本实施例的前方路况探测反馈模块主要由安装在车把上的前置超声波传感器和设置在车把上的LED，该前方路况探测反馈模块利用前置超声波传感器中的超声波发射器将超声波信号发送至目标区域，利用前置超声波传感器中的超声波接收器接收反射波并记录时间戳，LED用于辅助提醒骑行车前方路况。具体可参见图3。

其中，本实施例的后方来车预警模块主要包括安装在自行车座下方的两个后置超声波传感器和设置在自行车左右握把内的偏心振动线性马达，一后置超声波传感器采集自行车左后方来车信息，另一后置超声波传感器采集自行车右后方来车信息，此处的来车信息包括来车的位置信息和距离信息，位于左右握把内的偏心振动线性马达用于辅助提醒骑行者注意后方来车的存在。具体可参见图4。

其中，本实施例的能源管理模块主要包括：发电花鼓模块、太阳能发电模块及配套稳压过流保护电路模块；目前市面的上的发电花鼓不能针对不同的骑行状态做出改变，导致在上坡等情况下加重骑行者体力消耗，本实施例的发电花鼓模块与处理模块无线连接，接受处理模块的控制，使其在不同的骑行状态下，调整工作状态，例如在上坡、大风等极端环境下自行停止工作，确保骑行者的体力不会过多消耗。本实施例的太阳能发电模块不仅减少了对传统能源的依赖，降低环境污染，还可以节约能源和减少碳排放。因使用太阳能发电模块进行骑车需要考虑天气、太阳能转化效率等因素，因此配合发电花鼓模块，最大化发电效率。因自发电产生的电压、电流并不恒定，因此本实施例通过配套稳压过流保护电路模块保证自发电的后续存储与使用，实现能源收集。能源管理模块为前方路况探测反馈模块、后方来车预警模块、处理模块和其他功能模块提供工作电源。本实施例致力于实现照明不佳时的路况检测及后方来车预警，且各模块均能够依靠自身产生电量满足能源需求。

其中，本实施例的处理模块与前方路况探测反馈模块无线连接，用于基于前方路况探测反馈模块的反馈，其原理是通过控制超声波传感器的输出，向被测物体发送一定频率和幅度的超声波信号。超声波传感器会在发送超声波信号后立即切换到接收模式，接收回波信号。当回波信号的幅度超过预设的阈值时，表示传感器已经接收到了回波信号通过记录发送超声波信号和接收回波信号的时间戳，计算出信号从发射到接收所需的时间差。根据声速和时间差，可以计算出被测物体与传感器之间的距离，汇总形成前方路况信息，并基于前方路况信息，控制LED是否闪烁，仅当前方路况出现异常情况时，处理模块控制LED闪烁，辅助提醒骑行者采取相应措施，以提高骑行的安全性和舒适性。

以及，本实施例的处理模块与后方来车预警模块无线连接，用于基于两个后置超声波传感器，获取自行车左右后方来车信息，并基于自行车右后方来车信息，控制偏心振动马达工作，通过力学反馈提醒骑行者注意后方来车的存在，具体而言，若右后方来车与骑行者之间的距离小于预设的阈值时，处理模块控制在自行车右握把内的偏心振动马达开始工作。本实施例通过分别控制两个偏心振动马达工作，能提醒骑行者注意左后方来车或右后方来车，降低事故风险。

以及本实施例的处理模块与发电花鼓模块无线连接，如图5所示，可通过内置的姿态传感器对当前骑行状态进行识别，在刹车状态或平缓、下坡路段情况下，发电花鼓维持工作，实现能量回收。而在上坡路段时，处理模块控制发电花鼓与车轮的耦合分离，停止发电工作，避免骑行者过多的体力消耗。

本实施例的其他功能模块包括但不限于：消息提醒模块、导航预警提醒模块和姿态检测模块；如图6所示，该消息提醒模块与骑行车的智能终端无线通讯，当手机上收到信息时，通过振动握把的力反馈提醒骑行者及时关注来信，解决了在骑行过程中，手机来信不易被察觉的问题。该导航预警提醒模块与骑行车的智能终端无线通讯，用于通过提前振动左右握把提醒骑行者进行道路选择，辅助导航软件简单路口的导航任务。

通过对振动频率、幅度的控制以及时域上的组合可满足多种任务的振动反馈区分。例如，利用一系列短暂高频的振动脉冲组成，每个脉冲之间有一小段时间的间隔，将这种震动效果用于手机消息提醒；通过一系列短暂、低频的振动脉冲组成，作为导航模块的振动反馈；将长连续低频振动则作为后方来车的提醒方式。

当前方路口需要左转时，即通过左握把在距离目标前80米处、30米处以及即将转弯时来进行特定振动反馈(短暂低频脉冲振动组合)提醒骑行者行进路线方向；当前方路口需要右转时同理驱动右侧握把即可；在直行时则同时驱动左右握把振动来提示骑行者；当即将到达目的地时，则通过更长时间的短脉冲振动组合来提醒骑行者导航任务的完成。解决了在强光状态下，手机显示的导航信息难以观察，容易错过路口的问题。

该姿态检测模块，通过自行车的加速度信息，判断骑行者状态，若监测到车辆从行进状态突然转为停止状态，且此后车辆长期处于倒下状态，即进入倒计时一分钟的预警状态，当在一分钟内骑行者没有对预警状态进行撤销时，则认为骑行者出现意外，则立即通过与骑行者手机的蓝牙连接报警并致电紧急联系人，发送事故地点信息，为救援争取时间。

本实施例采用无线方式实现各模块之间的互联，消除繁琐的有线连接，使辅助系统更加便携灵活。受益于采用无线通信，该系统有极强拓展性，可应对多种多样需求推出新的集成模块，不断迭代完善，骑行者只需根据需求选配功能模块，无需担心复杂的线路连接和布置，更加方便实用，也能实现更多功能，如车辆定位、防盗等。

本实施例实现自发电，可以使用户实现独立供电，在户外活动、偏远地区和紧急情况中，自发电提供了一种可靠的电力来源，确保设备和系统的正常运行。

本实施例通过将偏心振动线性马达直接嵌入自行车握把中，可以实现一体化的设计，使整个辅助系统更加紧凑、美观。且可以提供更接近骑行者手部的振动反馈。这种近距离的振动反馈可以提高交互体验的效果，让骑行者更加直观地感受到警示信号或其他信息，增强安全感。握把中嵌入偏心振动马达不仅可以用于警示功能，还可以实现其他功能。例如，可以结合导航系统，在特定路口或转弯时提供震动提示；或者与智能手机连接，接收来电、短信等通知时进行震动提醒；还可以将其与健身功能结合，根据骑行速度或心率进行节奏性的振动。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种复合自发电骑行安全无线辅助系统，其特征在于：包括：

一前方路况探测反馈模块，包括安装在车把上的前置超声波传感器和设置在车把上的LED灯，用于利用前置超声波传感器，获取前方路况信息，并利用LED闪烁，进行提醒；

一后方来车预警模块，包括安装在车后方的左、右后置超声波传感器和设置在自行车左右握把内的偏心振动线性马达，用于利用左、右后置超声波传感器，获取后方左、右来车信息，并利用偏心振动线性马达进行振动提醒；

一导航预警提醒模块，与骑行者的智能终端上的导航应用程序连接，用于基于导航应用程序的导航信息，利用偏心振动线性马达的振动，提醒骑行者进行道路选择；

一处理模块，与所述前方路况探测反馈模块连接，用于基于前方路况信息控制LED是否闪烁；所述处理模块与所述后方来车预警模块，用于基于后方左、右来车信息，控制偏心振动线性马达振动，提醒骑行者注意左后方来车或右后方来车；所述处理模块与导航预警提醒模块连接，用于基于导航应用程序的导航信息，控制偏心振动线性马达振动；

一能源管理模块，用于给前方路况探测反馈模块、后方来车预警模块、导航预警提醒模块和处理模块供电；

所述导航预警提醒模块对应的偏心振动线性马达的振动区别于后方来车预警模块对应的偏心振动线性马达的振动。

2.根据权利要求1所述的一种复合自发电骑行安全无线辅助系统，其特征在于：所述能源管理模块包括发电花鼓模块；所述发电花鼓模块设置在车轮处；该发电花鼓模块与处理模块连接，用于基于处理模块的控制指令，实现发电花鼓模块与车轮的分离或连接；

所述的处理模块的控制指令为由处理模块按照当前骑行状态产生。

3.根据权利要求2所述的一种复合自发电骑行安全无线辅助系统，其特征在于：所述的处理模块的控制指令为由处理模块按照当前骑行状态产生，包括：

仅当当前骑行状态为上坡骑行状态时，处理模块的控制指令为发电花鼓模块与车轮分离，停止发电工作；

当当前骑行状态为非上坡骑行状态时，处理模块的控制指令为发电花鼓模块与车轮连接，实现发电。

4.根据权利要求1所述的一种复合自发电骑行安全无线辅助系统，其特征在于：所述导航预警提醒模块对应的偏心振动线性马达的振动区别于后方来车预警模块对应的偏心振动线性马达的振动，具体包括：

通过对振动频率、幅度的控制以及时域上的组合，使导航预警提醒模块对应的偏心振动线性马达的振动区别于后方来车预警模块对应的偏心振动线性马达的振动。

5.根据权利要求3所述的一种复合自发电骑行安全无线辅助系统，其特征在于：所述的当前骑行状态由姿态传感器识别得到。

6.根据权利要求1所述的一种复合自发电骑行安全无线辅助系统，其特征在于：还包括消息提醒模块，所述消息提醒模块与骑行者的智能终端上的社交应用程序连接，用于基于社交应用程序的来信信息，利用偏心振动线性马达的振动，提醒骑行者关注来信；

所述处理模块与消息提醒模块连接，用于基于社交应用程序的来信信息，控制偏心振动线性马达振动。

7.基于权利要求1至6任意一项所述的一种复合自发电骑行安全无线辅助系统的方法，其特征在于：包括：

利用前方路况信息，判断与前方障碍物的距离是否小于设定阈值，仅当小于时，控制LED闪烁；

利用后方左、右来车信息，对于任意一来车信息，判断与来车信息的距离是否小于设定阈值，仅当小于时，控制对应方向的偏心振动线性马达按照设定频率一、设定幅度一进行振动；

根据导航应用程序的导航信息，控制对应方向的偏心振动线性马达按照设定频率二、设定幅度二进行振动。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：还包括：利用当前骑行状态，控制能源管理模块是否继续发电或停止发电。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述的利用当前骑行状态，控制能源管理模块是否继续发电或停止发电，具体包括：

仅当当前骑行状态为上坡骑行状态时，控制能源管理模块停止发电；

当当前骑行状态为非上坡骑行状态时，控制能源管理模块继续发电。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：还包括：利用社交应用程序的来信信息，控制偏心振动线性马达按照设定频率三、设定幅度三进行振动。