CN212125372U - 骑行安全辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型技术方案公开了一种骑行安全辅助装置，包括适于监测骑行车辆与后方车辆的实时距离的监测端和适于在所述实时距离小于安全距离时发出告警的提醒端；所述监测端包括第一主控模块，与所述第一主控模块连接的第一无线模块和距离感知模块；所述提醒端包括第二主控模块，与所述第二主控模块连接的第二无线模块和报警模块；所述监测端和提醒端通过所述第一无线模块和第二无线模块进行数据传输。所述骑行安全辅助装置针对性较强，成本低，易于集成，便于大量生产；同时，所述骑行安全辅助装置总体体积较小，安装和拆卸都较为轻松，也便于携带。

Description

骑行安全辅助装置

技术领域

本实用新型涉及骑行安全技术领域，尤其涉及一种骑行安全辅助装置。

背景技术

绿色出行是既节约能源、提高能效、减少污染、又益于健康、兼顾效率的出行方式。城市的空气污染指数50％是来自燃油汽车的尾气排放量，汽车尾气排放是破坏生态环境重要原因之一，所以为节约能源、保护环境，国家越来越提倡绿色出行，单车自然成为了绿色出行的选择之一。同时，随着共享单车在全国范围内的普及，越来越多的人在出行时会选择单车。

但在交通运输业迅猛发展和各类车型保有量迅速增长的背景下，道路设施的建设和安全规划与管理未能及时跟上急剧增长的交通需求，再加上我国混合交通严重的现状，导致交通事故频发，而作为交通中的弱势群体，非机动车驾驶员在事故中更易受到伤害甚至死亡，其安全状况堪忧。在非机动车事故中，电动自行车是主要的事故主体，所以电动自行车和自行车等单车需要一些骑行辅助装备来增加骑行过程中的安全性。

实用新型内容

本实用新型技术方案要解决的技术问题是现有的单车骑行过程中存在安全隐患。

为解决上述技术问题，本实用新型技术方案提供一种骑行安全辅助装置，其特征在于，包括：适于监测骑行车辆与后方车辆的实时距离的监测端和适于在所述实时距离小于安全距离时发出告警的提醒端；

所述监测端包括第一主控模块，与所述第一主控模块连接的第一无线模块和距离感知模块；

所述提醒端包括第二主控模块，与所述第二主控模块连接的第二无线模块和报警模块；

所述监测端和提醒端通过所述第一无线模块和第二无线模块进行数据传输。

可选的，所述监测端设置于背包或骑行车辆上。

可选的，所述距离感知模块包括超声波传感器和光敏传感器，所述监测端还包括适于切换白天模式和夜晚模式的自锁按键，所述超声波传感器在所述白天模式和夜晚模式运行，所述光敏传感器在所述夜晚模式运行。

可选的，所述报警模块包括震动电机和电机驱动模块，所述电机驱动模块由所述第二主控模块控制。

可选的，所述监测端还包括适于在所述实时距离小于安全距离时点亮的警示灯，所述警示灯由所述第一主控模块控制。

可选的，所述提醒端设置于护具或骑行车辆上。

可选的，所述提醒端设置于手腕护具或骑行车辆的转向机构上，所述提醒端还包括适于感测转向角度的角度感知模块，所述监测端还包括转向灯，所述转向灯由所述第一主控模块基于所述转向角度控制。

可选的，所述第一无线模块和第二无线模块为蓝牙模块、Wifi模块或Zigbee模块。

与现有技术相比，本实用新型技术方案具有以下有益效果：

骑行安全辅助装置包括监测端和提醒端，通过监测端的距离感知模块实现了检测后方是否有车辆靠近的功能，在骑行车辆后方有车辆靠近时将信号反馈给骑手，通过提醒端的报警模块实现了提醒骑手有车辆靠近的功能，使骑手能够适时采用转向避驶等安全措施。由此解决了骑行车辆存在的一些安全隐患问题，特别是单车后方的视线盲区和夜间光线昏暗。

在监测端设置警示灯，实现了提醒骑手的同时实现亮灯提醒后方车辆的功能，使后方车辆能够知晓前方有骑行车辆，在必要的时候进行避驶，尽量避免单车事故的发生。

进一步，设置了模式切换的自锁按键，一键区分白天模式和黑夜模式。并且，在黑夜模式通过超声波传感器和光敏传感器双重判断，尽量避免疏漏，提高了车辆靠近识别的准确性。

使用了电机驱动模块来驱动震动电机，防止直接驱动震动电机的情况下有电流回冲，造成损害，提高了装置的耐用性。

本实用新型的骑行安全辅助装置针对性较强，成本低，易于集成，便于大量生产；且所述骑行安全辅助装置总体体积较小，安装和拆卸都较为轻松，同时也便于携带。

附图说明

图1为本实用新型技术方案的骑行辅助装置的结构示意图；

图2为本实用新型的骑行辅助装置的实施例结构示意图。

具体实施方式

一方面，从骑手的角度来看，考虑到很多的单车事故也都和骑手的视线盲区有关，而在骑手正常骑行时最大的视线盲区就处在骑手的后侧，假如能在单车后方有车辆靠近时使装置能够及时提醒骑手，能够很大程度上减少后方视线盲区带来的隐患。另一方面，从事故另一方的角度来看，在夜间光线较昏暗的时候，一些机动车没有注意到前方的单车，从而引发事故的情况也同样屡见不鲜，假如能在单车后方有车辆靠近时使装置能够及时亮灯提醒后方车辆，能够很大程度上减少夜间光线昏暗带来的隐患。

本实用新型技术方案提供一种骑行安全辅助装置，如图1所示，包括：适于监测骑行车辆与后方车辆的实时距离的监测端1和适于在所述实时距离小于安全距离时发出告警的提醒端2；

所述监测端1包括第一主控模块10，与所述第一主控模块10连接的第一无线模块11和距离感知模块12；

所述提醒端2包括第二主控模块20，与所述第二主控模块20连接的第二无线模块21和报警模块22；

所述监测端1和提醒端2通过所述第一无线模块11和第二无线模块12进行数据传输。

所述监测端1可以设置于背包上，也可以设置于骑行车辆上，由所述距离感知模块12感知骑行车辆与后方车辆的实时距离，并将距离数据传送至第一主控模块10。

所述距离感知模块12可以包括超声波传感器。进一步，为提高夜间后方车辆的识别和距离感知的准确性，所述距离感知模块12可以包括超声波传感器和光敏传感器，所述监测端2还可以包括适于切换白天模式和夜晚模式的自锁按键(未图示)，所述超声波传感器在所述白天模式和夜晚模式运行，所述光敏传感器在所述夜晚模式运行。

所述监测端1还可以包括适于在所述实时距离小于安全距离时点亮的警示灯(未图示)，例如，可以采用RGB-LED模块，所述警示灯由所述第一主控模块10控制。

所述提醒端2可以设置于护具上，在现有的自行车骑行安全装备中，除了传统的防护头盔之外，骑行手套、护膝及护肘等也是目前在骑行过程中仅次于头盔的重要护具，所述提醒端2安装于与身体接触的护具上，所述报警模块22可以包括震动电机和电机驱动模块，所述电机驱动模块由所述第二主控模块20控制，震动电机震动，以提醒骑行者后方有车辆靠近。所述提醒端2也可以设置于骑行车辆上，所述报警模块22可以包括扬声器和/或警示灯，以提醒骑行者后方有车辆靠近。

进一步，所述提醒端2可以设置于手腕护具或骑行车辆的转向机构上，所述提醒端2还可以包括适于感测转向角度的角度感知模块(未图示)，所述监测端1还包括转向灯(未图示)，所述转向灯由所述第一主控模块10基于所述转向角度控制，以提示后方车辆骑行车辆的转向。在具体实施时，所述监测端1的警示灯和转向灯可以采用同一RGB-LED模块，不同的显示方式。

所述第一无线模块11和第二无线模块21可以为蓝牙模块、Wifi模块或Zigbee模块等近距离通讯模块。

以下结合具体实施例和附图2对本实用新型技术方案进行详细说明，本实施例中，所述监测端安装于背包上，以下称为背包端；所述提醒端安装于手腕护具(如骑行手套与手腕接触的部分)上，也可以单独戴在手腕上，以下称为手腕端。

如图2所示，本实施例的骑行安全辅助装包括背包端和手腕端，两者通过蓝牙实现无线通信，背包端的第一无线模块和手腕端的第二无线模块均为蓝牙模块。背包端的第一主控模块和手腕端的第二主控模块都以Arduino作为主控。

背包端是由Arduino主控电路板、蓝牙模块、超声波传感器、光敏传感器、RGB-LED模块、自锁按键和电源管理模块组成。使用者能够通过自锁按键将系统一键切换到白天模式或黑夜模式，系统处于白天模式时通过超声波传感器判断后方车辆；系统处于夜晚模式时通过超声波传感器和光敏传感器双重判断，尽量避免疏漏。当背包端的Arduino主控读取传感器数据判断到后方存在车辆后，便控制RGB-LED模块同时亮红灯，提醒后方车辆，并通过蓝牙模块将控制命令发送到手腕端，手腕端的Arduino主控解析出命令后驱动震动马达(电机)提醒骑行者注意后方车辆。

本实施例的超声波传感器分为超声波发射器和超声波接收器两部分。超声波传感器测量物体距离的方法被称为时间差测距法。超声波发射器在某时刻发射超声波，在发射的同时开始计时，发射出去的超声波在碰到障碍物时会反弹，当反弹回来的超声波被超声波接收器所接收后，便停止计时，计该时间差为t。正常情况下，声波在空气中的传播速度v的大小约为340m/s，已知障碍物和传感器的距离s＝v*t/2，从而计算出此距离。本实施例利用本原理来测量后方车辆和骑行单车之间的距离，当距离小于设定距离(安全距离)后判断单车后方有车辆靠近，本实施例的安全距离可以设为10m～14m。

本实施例的光敏传感器是由光敏电阻和电压比较器组成。光敏电阻是用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成的特殊电阻器，其工作原理是基于内光电效应，光照愈强，阻值就愈低，随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，亮电阻值可小至1KΩ以下。光敏电阻对光线十分敏感，其在无光照时，呈高阻状态，暗电阻一般可达1.5MΩ。模块在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO端输出低电平。夜晚状态能够根据车辆靠近过程中光照强度的变化与超声波传感器共同判断判断是否有车辆在后方。

本实施例的RGB-LED模块采用8位智能全彩RGB灯环，它是由8个WS2812组成。WS2812是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控LED光源。其外型与一个5050LED灯珠相同，每个元件即为一个像素点。像素点内部包含了智能数字接口数据锁存信号整形放大驱动电路，还包含有高精度的内部振荡器和12V高压可编程定电流控制部分，有效保证了像素点光的颜色高度一致。数据协议采用单线归零码的通讯方式，像素点在上电复位以后，DIN端接收从控制器传输过来的数据，首先送过来的24bit数据被第一个像素点提取后，送到像素点内部的数据锁存器，剩余的数据经过内部整形处理电路整形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的像素点，每经过一个像素点的传输，信号减少24bit。像素点采用自动整形转发技术，使得该像素点的级联个数不受信号传送的限制，仅仅受限信号传输速度要求。

手腕端是由Arduino主控电路板、蓝牙模块、MPU6050模块(角度感知模块)、TB6612模块(电机驱动模块)、震动电机和电源管理模块组成。手腕端的Arduino主控会读取MPU6050数据，计算出骑行单车的转向角度。当角度大于预设阈值时，通过蓝牙模块向背包端发送数据，背包端的Arduino主控根据解析出的数据控制对应的RGB LED，用于提示后方车辆注意骑行车辆的运行状态。本实施例采用两组智能全彩RGB灯环，当骑行单车左转，背包端左侧的全彩RGB灯环亮绿灯；当骑行单车右转，背包端右侧的全彩RGB灯环亮绿灯。

MPU6050模块是9轴运动处理传感器，集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP，可用I2C接口或者SPI接口进行扩展。陀螺仪能够检测物体绕坐标轴转动的角速度，将角速度对时间积分就能够计算出旋转的角度。使用加速度传感器能够检测倾角，它通过检测器件在各个方向的形变情况而采样得到受力数据，根据F＝ma转换，传感器直接输出加速度数据。当传感器的姿态不同时，它在自身各个坐标轴检测到的重力加速度是不一样的，利用各方向的测量结果，根据力的分解原理，可求出各个坐标轴与重力之间的夹角。

本实施例的震动电机采用手机中常用的震动电机，它是一个直流电机，通过电刷与换向器之间的滑动接触使电流流入线圈，不同绕组的通电线圈在定子组形成的磁场中切割磁力线产生电磁力，这一电磁力形成的力矩使得转子发生转动。流经电刷的电流通过转向器的作用使得电机不断的运转。震动电机的转子上安装一质量偏心震子，转子质量的重心偏离轴的中心，由于物体不平衡，转子在转动过程中中心不断地改变，所以产生了震动。

TB6612是直流电机驱动器件，它具有大电流MOSFET-H桥结构，双通道电路输出，可同时驱动2个电机。与L298N的热耗性和外围二极管续流电路相比，它无需外加散热片，外围电路简单，只需外接电源滤波电容就能够直接驱动电机，利于减小系统尺寸。对于PWM信号输入频率范围，高达100KHz的频率更足以满足本设计的要求。

背包端和手腕端的主控和传感器供电都是5V供电的，为了实现便携性，本设计采用一块3.7V锂电池作为系统的电源，使用升压与锂电池充电一体化模块(电源管理模块)，将Vout调至5V输出给主控和传感器供电。BAT端接入锂电池，当锂电池电量不足时，能够通过USB进行充电，无需将电池拆下进行充电。

本实施例的背包端和手腕端的Arduino主控使用的是Arduino系列中的ArduinoNano，它是Arduino USB接口的微型版本，最大的不同是没有电源插座以及USB接口是Mini-B型插座。它尺寸非常小，很适合应用于本装置中。它的处理器核心是ATmega328，单片机芯片是AVR，具备的资源包括：14路数字输入/输出口(其中有6路可作为PWM输出)、6路模拟输入、1个16MHz晶体振荡器、1个USB口、1个电源插座、1个ICSP header和1个复位按钮。开发环境可以采用Windows10+Arduino IDE。

本实施例的骑行安全辅助装置同时具备提醒单车骑手和提醒后方车辆的功能，安全保障措施较充分。装置通过手腕端的震动马达对使用者进行提醒的方式较为直接，避免了一些不便；同时，通过自锁按键来切换白天黑夜模式的方式也很易于操作。总的来说，本装置对于使用者而言较容易上手。另外，为了提高装置的耐用性，使用了TB-6612模块来驱动震动马达，防止直接驱动震动马达的情况下有电流回冲，造成损害。

本实用新型虽然已以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种骑行安全辅助装置，其特征在于，包括：适于监测骑行车辆与后方车辆的实时距离的监测端和适于在所述实时距离小于安全距离时发出告警的提醒端；

所述监测端包括第一主控模块，与所述第一主控模块连接的第一无线模块和距离感知模块；

所述提醒端包括第二主控模块，与所述第二主控模块连接的第二无线模块和报警模块；

所述监测端和提醒端通过所述第一无线模块和第二无线模块进行数据传输。

2.如权利要求1所述的骑行安全辅助装置，其特征在于，所述监测端设置于背包或骑行车辆上。

3.如权利要求1所述的骑行安全辅助装置，其特征在于，所述距离感知模块包括超声波传感器和光敏传感器，所述监测端还包括适于切换白天模式和夜晚模式的自锁按键，所述超声波传感器在所述白天模式和夜晚模式运行，所述光敏传感器在所述夜晚模式运行。

4.如权利要求1所述的骑行安全辅助装置，其特征在于，所述报警模块包括震动电机和电机驱动模块，所述电机驱动模块由所述第二主控模块控制。

5.如权利要求1所述的骑行安全辅助装置，其特征在于，所述监测端还包括适于在所述实时距离小于安全距离时点亮的警示灯，所述警示灯由所述第一主控模块控制。

6.如权利要求1所述的骑行安全辅助装置，其特征在于，所述提醒端设置于护具或骑行车辆上。

7.如权利要求6所述的骑行安全辅助装置，其特征在于，所述提醒端设置于手腕护具或骑行车辆的转向机构上，所述提醒端还包括适于感测转向角度的角度感知模块，所述监测端还包括转向灯，所述转向灯由所述第一主控模块基于所述转向角度控制。

8.如权利要求1所述的骑行安全辅助装置，其特征在于，所述第一无线模块和第二无线模块为蓝牙模块、Wifi模块或Zigbee模块。

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