CN216332475U - 一种自行车骑行辅助系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自行车骑行辅助系统，包括安装于自行车车架上用于处理自行车运动数据和发出指令的主控模块、电源模块、用于定向测距的第一测距仪、用于驱动第一测距仪的舵机、用于采集自行车姿态数据的姿态感知器、用于警示用户和附近行人和车辆的指示报警模块、照明模块、用于定位自行车和自行车位置信息的外发的定位通信模块、测速模块、用于检测自行车前方障碍物的第二测距仪、用于人机交互的控制屏；本实用新型公开的自行车骑行辅助系统可以实现自动判断自行车行驶姿态，检测用户骑行过程中视角盲区的障碍物，并发出警示。

Description

一种自行车骑行辅助系统

技术领域

本实用新型涉及骑行辅助系统，具体涉及一种自行车骑行辅助系统。

背景技术

随着节能减排，鼓励减少私家车出行的兴起，越来越多的人选择了更为环保的自行车出行。但是在现有技术中，自行车在行驶过程中需要用户肉眼判断自行车运动姿态和路况，视角盲区大，且自行车没有指示与报警装置，面临一定的骑行风险，无法确保骑行者在无路灯和车况复杂等情况下的安全。儿童、学生、老年人等是经常使用自行车作为出行交通工具的人群，普通的自行车无法满足其在密集车流中安全行驶的需求，安全方面存在很大隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的：在于提供一种能够自动检测自行车行驶过程中视角盲区障碍物，对用户发出警示的自行车骑行辅助系统，提高自行车行驶的安全性，给用户提供保护作用。

为实现以上功能，本实用新型设计一种自行车骑行辅助系统，包括安装于自行车车架上彼此相连的主控模块与电源模块，还包括分别与电源模块相连接的舵机、姿态感知器、第一测距仪、指示报警模块；姿态感知器的输出端与主控模块的输入端相连接，姿态感知器安装于自行车车架上，姿态感知器用于采集自行车姿态数据传输至主控模块；舵机安装在自行车车架上，舵机包括舵机本体和与之相连用于旋转的输出轴，舵机本体的输入端与主控模块的输出端相连，舵机本体在主控模块的控制下驱动其输出轴转动，第一测距仪固定安装于舵机的输出轴上，第一测距仪随舵机的输出轴的转动而转动，第一测距仪的输出端与主控模块输入端相连接，第一测距仪的测距方向指向自行车后方，其中，自行车沿直线行驶时，第一测距仪的测量方向指向自行车正后方，自行车转弯时，第一测距仪在舵机的输出轴控制下沿水平面反向旋转预设角度，指向自行车后方；指示报警模块输入端与主控模块输出端相连接，指示报警模块安装于自行车车架上。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述姿态感知器为6轴运动处理模块，姿态感知器的测量参数为自行车分别沿X轴、Y轴、Z轴的加速度和旋转角度。

作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括安装于自行车车架上的第二测距仪，第二测距仪输出端与主控模块输入端相连接，第二测距仪电源端与电源模块相连接，第二测距仪的测距方向指向自行车行驶方向的正前方。

作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括测速模块，测速模块包括固定在轮胎上的磁铁、与磁铁相对应的霍尔传感器、电压比较器，霍尔传感器安装于磁铁磁场范围内的自行车车架上，所述霍尔传感器输出端与电压比较器的输入端相连接，霍尔传感器电源端与电源模块相连接，电压比较器安装于自行车车架上，电压比较器的输出端与主控模块的输入端相连接，电压比较器的电源端与电源模块相连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括定位通信模块，定位通信模块输出端与主控模块输入端相连接，定位通信模块电源端与电源模块相连接，定位通信模块安装于自行车车架上，定位通信模块用于定位自行车和自行车位置信息的外发。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述指示报警模块包括图像显示屏、存储卡、语音模块、喇叭，图像显示屏的输入端与主控模块输出端相连接，图像显示屏面向自行车正后方安装于自行车车架上，存储卡预存声音文件，存储卡与主控模块相连接，语音模块输入端与主控模块输出端相连接，语音模块输出端与喇叭的输入端相连接，图像显示屏、存储卡、语音模块、喇叭分别与电源模块相连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括安装于自行车车架上的照明模块，照明模块包括光敏传感器、照明灯、继电器，光敏传感器与主控模块相连接，继电器输入端与主控模块输出端相连接，继电器输出端与照明灯输入端相连接，照明灯的电源端与电源模块相连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括控制屏，控制屏安装于自行车车架上，控制屏分别与主控模块和电源模块相连接。

有益效果：相对于现有技术，本实用新型的优点包括：本实用新型设计了一种自行车骑行辅助系统，包括安装于自行车车架上的主控模块、电源模块、舵机、姿态感知器、第一测距仪、指示报警模块、照明模块、定位通信模块、第二测距仪、测速模块、控制屏；本实用新型设计的自行车骑行辅助系统可以实现自动判断自行车行驶姿态，实时检测用户骑行过程中视角盲区的行人和车辆，并发出警示。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例提供的自行车骑行辅助系统的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

参照图1，本实用新型实施例提供的自行车骑行辅助系统，包括安装于自行车车架上彼此相连的主控模块与电源模块，在一个实施例中，主控模块的主控单元采用的STM32单片机，芯片型号为STM32F407ZGT6，该型号单片机最大主频为168MHz，具有极高的实时响应性和较强的运算处理能力，且芯片体积小；电源模块采用12V可充电锂电池、DC-DC芯片和AMS1117降压电源模块，通过AMS1117降压模块和DC-DC芯片，将电压降至3.3V和5V，为系统供电。

自行车骑行辅助系统还包括分别与电源模块相连接的舵机、姿态感知器、第一测距仪、指示报警模块；姿态感知器的输出端与主控模块的输入端相连接，姿态感知器安装于自行车车架上，姿态感知器用于采集自行车姿态数据传输至主控模块；在本实用新型实施例提供的自行车骑行辅助系统中，姿态感知器采用6轴运动处理模块，姿态感知器的测量参数为自行车分别沿X轴、Y轴、Z轴的加速度和旋转角度。在一个实施例中，姿态感知器采用MPU6050姿态传感器，MPU6050姿态传感器是InvenSense公司推出的全球首款整合性6轴运动处理组件，其内部整合了3轴陀螺仪和3轴加速度传感器，以数字形式输出6轴的旋转矩阵，四元数，欧拉角格式的融合演算数据，敏感度为131LSBs/°/sec。MPU6050姿态传感器自带数字运动处理引擎（DMP），可通过IIC接口，传输完整的9轴融合演算数据，姿态感知模块MPU6050与单片机通信IIC接口频率高达400KHz；MPU6050姿态传感器利用其本身提供的运动处理资料库，非常方便的实现姿态解算，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，极大地降低了开发难度；以数字形式输出6轴的旋转矩阵，四元数，欧拉角格式的融合演算数据，敏感度为131LSBs/°/sec，姿态感知器的使自行车实现对自身运动姿态和骑行路面状况的实时检测。

舵机安装在自行车车架上，舵机包括舵机本体和与之相连用于旋转的输出轴，舵机本体的输入端与主控模块的输出端相连，舵机本体在主控模块的控制下驱动其输出轴转动，在一个实施例中，舵机采用SG-90型号，该型号舵机具有高精度滚齿，反应速度可达0.12秒/60度，舵机的输出轴最大旋转角度可达180度；第一测距仪固定安装于舵机的输出轴上，第一测距仪随舵机的输出轴的转动而转动，第一测距仪的输出端与主控模块输入端相连接，第一测距仪的测距方向指向自行车后方。在一个实施例中，第一测距仪采用超声波测距仪，型号为HC-SR04，HC-SR04超声波测距仪包括超声波发射器、接收器与控制电路，HC-SR04超声波测距仪可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm。自行车沿直线行驶时，第一测距仪的测量方向指向自行车正后方，自行车转弯时，第一测距仪在舵机的输出轴控制下沿水平面反向旋转预设角度，指向自行车后方。在一个实施例中，当自行车右转时，舵机的输出轴逆时针旋转45°；当自行车左转时，舵机的输出轴顺时针旋转45°。

指示报警模块输入端与主控模块输出端相连接，指示报警模块安装于自行车车架上，当第一测距仪在测距方向上检测到障碍物时，指示报警模块用于警示用户。本实用新型实施例提供的自行车骑行辅助系统中，指示报警模块包括采用图像显示屏、存储卡、语音模块、喇叭。图像显示屏的输入端与主控模块输出端相连接，图像显示屏面向自行车正后方安装于自行车车架上，存储卡预存声音文件，存储卡与主控模块相连接，语音模块的输入端与主控模块的输出端相连接，语音模块的输出端与喇叭的输出端相连接，图像显示屏、存储卡、语音模块、喇叭分别与电源模块相连接。在一个实施例中，图像显示屏采用MAX7219点阵模块，该点阵模块由4块8*8led点阵构成，由MAX7219芯片驱动，MAX7219芯片是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器。预先在存储卡中写入待触发的声音文件，语音模块采用MP3语音模块，不同情况下主控模块的引脚可以通过编码的方式触发对应的声音文件，通过喇叭发出。当第一测距仪检测到障碍物时，主控模块触发存储卡内预设的“左/右后方有行人或车辆，请注意”声音文件，同时MAX7219点阵模块显示左/右转箭头，提示后方行人或车辆。

本实用新型实施例提供的自行车骑行辅助系统还包括安装于自行车车架上的第二测距仪，第二测距仪输出端与主控模块输入端相连接，第二测距仪电源端与电源模块相连接，第二测距仪的测距方向指向自行车行驶方向的正前方。系统进入检测功能时，在骑行过程中自行车前方无障碍物时，主控模块没有操作指令发出，当第二测距仪检测到有障碍物时，主控模块对指示报警模块发出指令，指示报警模块的发声装置在主控模块的控制下发出声音，在一个实施例中，第二测距仪采用超声波测距仪，型号为HC-SR04，指示报警模块的发声装置采用喇叭或蜂鸣器。

本实用新型实施例提供的自行车骑行辅助系统还包括测速模块，测速模块包括固定在轮胎上的磁铁、与磁铁相对应的霍尔传感器、电压比较器，霍尔传感器安装于磁铁磁场范围内的自行车车架上，霍尔传感器用于检测电磁场强，所述霍尔传感器输出端与电压比较器的输入端相连接，霍尔传感器的电源端与电源模块相连接，电压比较器安装于自行车车架上，电压比较器的输出端与主控模块的输入端相连接，电压比较器的电源端与电源模块相连接，霍尔传感器检测到磁场时，电压比较器输出低电平，霍尔传感器未检测到磁场时，电压比较器输出高电平。每当轮胎转过一圈，磁铁就会经过霍尔传感器一次，电压比较器向主控模块的引脚传输一次低电平，通过使用主控模块内置的定时器输入捕获功能，获得两个低电平期间的时间，从而完成测速。在一个实施例中，电压比较器的型号为LM393。

本实用新型实施例提供的自行车骑行辅助系统还包括定位通信模块，定位通信模块输出端与主控模块输入端相连接，定位通信模块电源端与电源模块相连接，定位通信模块安装于自行车车架上，定位通信模块用于定位自行车和自行车位置信息的外发。在一个实施例中，定位通信模块采用GPS模块，型号为sim868，该模块在时限完整的四频GSM/GPRS技术的基础上，集成了GPS和蓝牙技术，可以低功耗实时实现语音、短信、GPRS数据传输、蓝牙数据传输和GPS定位，sim868模块通过串口与主控模块进行通信。当sim868模块收到触发指令，它就开始定位，并向主控模块传输位置数据，主控模块完成对数据的解码以及打包成HTTP报文格式发送到ONENET平台，当行驶者离开车辆，也能通过ONENET平台实时的看到自行车位置。在室外定位时，定位精度<2.5m，上行/下行速率高达85.6Kbps，热启动时间<1s；定位通信模块还可以采用北斗定位模块、GLONASS定位模块。

本实用新型实施例提供的自行车骑行辅助系统还包括安装于自行车车架上的照明模块，照明模块包括光敏传感器、照明灯、继电器，光敏传感器与主控模块相连接，主控模块通过控制继电器的开闭实现照明灯的开启与关闭，继电器输入端与主控模块输出端相连接，继电器输出端与照明灯输入端相连接，照明灯的电源端与电源模块相连接，光敏传感器用于检测环境光强，将光强数据传输至主控模块，当环境光强低于预设的阈值时，主控模块驱动继电器打开照明灯。

本实用新型实施例提供的自行车骑行辅助系统还包括控制屏，控制屏安装于自行车车架上，控制屏分别与主控模块和电源模块相连接，控制屏用于用户控制自行车骑行状态和观察骑行数据。在一个实施例中，控制屏采用触摸面板，型号为陶晶驰串口屏TJC4832T135，该串口屏可预先通过开发软件设计图形界面与触控按钮，该串口屏与主控模块通过串口连接，占用引脚少，开发简单，通信速度快，从触摸面板发出指令到主控模块发出驱动指令，最大响应时间为0.1s。在一个实施例中，控制屏预设触控按钮，触控按钮包括开启照明灯按钮、左转按钮、右转按钮、离开按钮，按下开启照明灯按钮时，主控模块驱动继电器开启照明灯；按下左转按钮时，主控模块控制舵机本体驱动其输出轴顺时针旋转45度，第一测距仪对测距方向进行障碍物检测，完成检测后将数据传输至主控模块，主控模块控制舵机本体驱动其输出轴转回原位置，指示报警模块的图像显示屏显示左转箭头；按下右转按钮时，主控模块控制舵机本体驱动其输出轴逆时针旋转45度，第一测距仪对测距方向进行障碍物检测，完成检测后将数据传输至主控模块，主控模块控制舵机本体驱动其输出轴转回原位置，指示报警模块的图像显示屏显示右转箭头；按下离开按钮时，主控模块内置的定时器清零，并开启内置的定时器，当定时时间满30分钟时，定位通信模块定位自行车，并将自行车位置信息传输至主控模块，主控模块将位置信息解码并外发，供用户查看，防止自行车被盗。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种自行车骑行辅助系统，包括安装于自行车车架上彼此相连的主控模块与电源模块，其特征在于，还包括分别与电源模块相连接的舵机、姿态感知器、第一测距仪、指示报警模块；

姿态感知器的输出端与主控模块的输入端相连接，姿态感知器安装于自行车车架上，姿态感知器用于采集自行车姿态数据传输至主控模块；

舵机安装在自行车车架上，舵机包括舵机本体和与之相连用于旋转的输出轴，舵机本体的输入端与主控模块的输出端相连，舵机本体在主控模块的控制下驱动其输出轴转动，第一测距仪固定安装于舵机的输出轴上，第一测距仪随舵机的输出轴的转动而转动，第一测距仪的输出端与主控模块输入端相连接，第一测距仪的测距方向指向自行车后方，其中，自行车沿直线行驶时，第一测距仪的测量方向指向自行车正后方，自行车转弯时，第一测距仪在舵机的输出轴控制下沿水平面反向旋转预设角度，指向自行车后方；

指示报警模块输入端与主控模块输出端相连接，指示报警模块安装于自行车车架上。

2.根据权利要求1所述的自行车骑行辅助系统，其特征在于，所述姿态感知器为6轴运动处理模块，姿态感知器的测量参数为自行车分别沿X轴、Y轴、Z轴的加速度和旋转角度。

3.根据权利要求1所述的自行车骑行辅助系统，其特征在于，还包括安装于自行车车架上的第二测距仪，第二测距仪输出端与主控模块输入端相连接，第二测距仪电源端与电源模块相连接，第二测距仪的测距方向指向自行车行驶方向的正前方。

4.根据权利要求1所述的自行车骑行辅助系统，其特征在于，还包括测速模块，测速模块包括固定在轮胎上的磁铁、与磁铁相对应的霍尔传感器、电压比较器，霍尔传感器安装于磁铁磁场范围内的自行车车架上，所述霍尔传感器输出端与电压比较器的输入端相连接，霍尔传感器的电源端与电源模块相连接，电压比较器安装于自行车车架上，电压比较器的输出端与主控模块的输入端相连接，电压比较器的电源端与电源模块相连接。

5.根据权利要求1所述的自行车骑行辅助系统，其特征在于，还包括定位通信模块，定位通信模块输出端与主控模块输入端相连接，定位通信模块电源端与电源模块相连接，定位通信模块安装于自行车车架上，定位通信模块用于定位自行车和自行车位置信息的外发。

6.根据权利要求1所述的自行车骑行辅助系统，其特征在于，所述指示报警模块包括图像显示屏、存储卡、语音模块、喇叭，图像显示屏的输入端与主控模块输出端相连接，图像显示屏面向自行车正后方安装于自行车车架上，存储卡预存声音文件，存储卡与主控模块相连接，语音模块输入端与主控模块输出端相连接，语音模块输出端与喇叭的输入端相连接，图像显示屏、存储卡、语音模块、喇叭分别与电源模块相连接。

7.根据权利要求1所述的自行车骑行辅助系统，其特征在于，还包括安装于自行车车架上的照明模块，照明模块包括光敏传感器、照明灯、继电器，光敏传感器与主控模块相连接，继电器输入端与主控模块输出端相连接，继电器输出端与照明灯输入端相连接，照明灯的电源端与电源模块相连接。

8.根据权利要求1所述的自行车骑行辅助系统，其特征在于，还包括控制屏，控制屏安装于自行车车架上，控制屏分别与主控模块和电源模块相连接。

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