DE102016215870A1

DE102016215870A1 - Method and device for detecting the position of a bicycle

Info

Publication number: DE102016215870A1
Application number: DE102016215870.8A
Authority: DE
Inventors: Nils Larcher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung beschrieben, mittels der die Lage eines Zweirads und insbesondere ein Sturz bzw. ein Frühwarnsystem für einen Sturz festgestellt werden kann. Hierzu werden Sensorgrößen eines Sensors erfasst, der aus dem Vergleich zweier Sensorgrößen die Bewegung im Raum ableiten lässt. Typischerweise wird hierzu ein 3-achsiger Beschleunigungs- oder Intertialsensor verwendet. Alternativ können auch mehrere Sensoren zusammen verwendet werden, die jeweils nur eine oder zwei Achsen erfassen. Um die Lage bzw. die Position im Raum, insbesondere die aufrechte/senkrechte Lage des Zweirads zu erfassen, ist vorgesehen, dass dieser eine oder diese mehreren Sensoren am Zweirad befestigt sind. Zur Ableitung der Lage des Zweirads wird dann zu einem ersten Zeitpunkt eine erste Sensorgröße als Referenzwert erfasst. Zeitlich nach dieser ersten Sensorgröße wird eine zweite Sensorgröße vorzugsweise mit dem gleichen Sensor erfasst, der im nachfolgenden als Vergleichswert verwendet wird. Durch Vergleich des Referenzwerts mit dem Vergleichswert kann dann auf die Lage des Zweirads geschlossen werden.The present invention describes a method and a device by means of which the position of a bicycle and in particular a fall or an early warning system for a fall can be ascertained. For this purpose, sensor quantities of a sensor are detected, which can be derived from the comparison of two sensor sizes, the movement in space. Typically, a 3-axis accelerometer or inertial sensor is used for this purpose. Alternatively, several sensors can be used together, each detecting only one or two axes. In order to detect the position or the position in space, in particular the upright / vertical position of the bicycle, it is provided that this one or more sensors are mounted on the bicycle. In order to derive the position of the two-wheeler, a first sensor variable is then detected as a reference value at a first time. Time after this first sensor size, a second sensor size is preferably detected with the same sensor, which is used in the following as a comparison value. By comparing the reference value with the comparison value, it is then possible to deduce the position of the two-wheeler.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die zunehmende Miniaturisierung von mikromechanischen Sensoren in Verbindung mit deren kostengünstigen Herstellung erlaubt es, Anwendungen im Bereich der Consumer Electronic zu realisieren, die die so erzeugten Sensordaten verwenden.The increasing miniaturization of micromechanical sensors in conjunction with their cost-effective production makes it possible to realize applications in the field of consumer electronics, which use the sensor data generated in this way.

So können im Betrieb von Fahrzeugen bei der Verhütung von Unfällen sowie bei der Erkennung von Unfällen mit anschließendem Meldesystem entsprechende Sensoren eingesetzt werden, die rechtzeitig vor einem Unfall warnen oder den erkannten Unfall registrieren. Ein entsprechender Crash-Sensor ist beispielsweise aus der US 8,860,570 B1 bekannt. Thus, in the operation of vehicles in the prevention of accidents and in the detection of accidents with subsequent reporting system corresponding sensors can be used, which warn in good time of an accident or register the detected accident. A corresponding crash sensor is for example from the US Pat. No. 8,860,570 B1 known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung beschrieben, mittels der die Lage eines Zweirads und insbesondere ein Sturz bzw. ein Frühwarnsystem für einen Sturz festgestellt werden kann. Hierzu werden Sensorgrößen eines Sensors erfasst, der aus dem Vergleich zweier Sensorgrößen die Bewegung im Raum ableiten lässt. Typischerweise wird hierzu ein 3-achsiger Beschleunigungs- oder Intertialsensor verwendet. Alternativ können auch mehrere Sensoren zusammen verwendet werden, die jeweils nur eine oder zwei Achsen erfassen. Um die Lage bzw. die Position im Raum, insbesondere die aufrechte/senkrechte Lage des Zweirads zu erfassen, ist vorgesehen, dass dieser eine oder diese mehreren Sensoren am Zweirad befestigt sind. Zur Ableitung der Lage des Zweirads wird dann zu einem ersten Zeitpunkt eine erste Sensorgröße als Referenzwert erfasst. Zeitlich nach dieser ersten Sensorgröße wird eine zweite Sensorgröße vorzugsweise mit dem gleichen Sensor erfasst, der im nachfolgenden als Vergleichswert verwendet wird. Durch Vergleich des Referenzwerts mit dem Vergleichswert kann dann auf die Lage des Zweirads geschlossen werden. The present invention describes a method and a device by means of which the position of a bicycle and in particular a fall or an early warning system for a fall can be ascertained. For this purpose, sensor quantities of a sensor are detected, which can be derived from the comparison of two sensor sizes, the movement in space. Typically, a 3-axis accelerometer or inertial sensor is used for this purpose. Alternatively, several sensors can be used together, each detecting only one or two axes. In order to detect the position or the position in space, in particular the upright / vertical position of the bicycle, it is provided that this one or more sensors are mounted on the bicycle. In order to derive the position of the two-wheeler, a first sensor variable is then detected as a reference value at a first time. Time after this first sensor size, a second sensor size is preferably detected with the same sensor, which is used in the following as a comparison value. By comparing the reference value with the comparison value, it is then possible to deduce the position of the two-wheeler.

Der Vorteil der Verwendung der Sensorinformationen über die dreidimensionale Lage besteht darin, dass der Einbauort der Sensors irrelevant wird. The advantage of using the sensor information about the three-dimensional position is that the mounting location of the sensor becomes irrelevant.

Mit den so erhaltenen ersten und zweiten Sensorgröße lässt sich somit der Rollwinkel des Zweirads erfassen. Geht man bei der Inbetriebnahme des Zweirads davon aus, dass sich das Fahrrad in aufrechter Position befindet, kann so einfach eine Verkippung festgestellt werden. Diese festgestellte Verkippung kann auch dazu genutzt werden, einen drohenden Sturz zur Seite oder nach vorne zu erkennen. Hierzu wird die die Lageinformation bzw. der Rollwinkel mit einem Schwellenwert verglichen. Bei entsprechender Wahl des Schwellenwerts sowie bei dessen Überschreitung kann entweder von einer Sturzgefährdung oder von einem tatsächlich aufgetretenen Sturz ausgegangen werden. With the first and second sensor sizes thus obtained can thus detect the roll angle of the bicycle. If you assume that the bike is in an upright position when putting the bike into operation, tilting can easily be detected. This determined tilt can also be used to detect a threat of falling to the side or to the front. For this purpose, the position information or the roll angle is compared with a threshold value. If the threshold is chosen appropriately and if it is exceeded, it can either be assumed to be at risk of falling or actually falling.

Optional kann auch vorgesehen sein, dass zwei Schwellenwerte verwendet werden, wobei die Überschreitung eines ersten, geringeren Schwellenwerts eine Sturzgefährdung und die Überschreitung eines zweiten, größeren Schwellenwerts einen Sturz repräsentiert. Optionally, it may also be provided that two threshold values are used, wherein the exceeding of a first, lower threshold value represents a fall risk and the exceeding of a second, larger threshold value represents a fall.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Erfassung des Referenzwerts in Abhängigkeit der Erkennung der Inbetriebnahme des Zweirads erfolgen. Hierzu ist notwendig, dass die Recheneinheit, die das erfindungsgemäße Verfahren durchführt, entsprechende Betriebsgrößen erfasst, um die Inbetriebnahme zu erkennen. Weiterhin ist denkbar, dass der Referenzwert auf Initiative des Fahrers des Zweirads erfasst bzw. gebildet wird, z.B. indem ein manuelles Aktivierungssignal erzeugt wird. In one embodiment of the invention, the detection of the reference value in dependence on the detection of the commissioning of the two-wheel can be done. For this purpose, it is necessary for the arithmetic unit, which carries out the method according to the invention, to detect corresponding operating variables in order to recognize the startup. Furthermore, it is conceivable that the reference value is detected or formed on the initiative of the driver of the two-wheeler, e.g. by generating a manual activation signal.

Während der Referenzwert nur einmal oder zumindest nur in bestimmten Betriebsmodi oder auch (aufrechten) Positionen des Zweirads gebildet werden sollte, ist vorgesehen, dass die Vergleichswerte sowie die Bildung der Lageinformation sowie der Sturzerkennung öfters wiederholt werden. Weiterhin ist denkbar, dass ein erkannter Sturz oder zumindest eine Sturzgefährdung an den Fahrer weiter geleitet wird, z.B. durch eine akustische und/oder optische Warnung. Optional ist auch möglich, einen erkannten Sturz mittels einer Funkverbindung an einen Server oder eine Notfallstelle zu melden, um Hilfe herbei zu rufen. In diesem Fall könnte zusätzlich zur Sturzerkennung bzw. Notfallmeldung auch ein GPS-Signal übermittelt werden. While the reference value should be formed only once, or at least only in certain operating modes or even (upright) positions of the bicycle, it is provided that the comparison values and the formation of the position information and the fall detection are repeated more often. Furthermore, it is conceivable that a detected camber or at least one camber hazard is passed on to the driver, e.g. by an audible and / or visual warning. Optionally, it is also possible to report a detected crash by means of a radio link to a server or emergency site to call for help. In this case, in addition to the fall detection or emergency message and a GPS signal could be transmitted.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen. Further advantages will become apparent from the following description of exemplary embodiments or from the dependent claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung. Im Flussdiagramm der 1 schematically the device according to the invention. In the flowchart of

2 ist eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. 2 is shown a possible embodiment of the method according to the invention.

Ausführungsbeispiele embodiments

In der 1 ist eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verwendung im Betrieb eines Zweirads dargestellt. Zentrales Element dieser Vorrichtung ist dabei die Recheneinheit 100, die beispielsweise durch einen Mikroprozessor realisiert sein kann. Diese Recheneinheit 100 kann dabei gesondert, z.B. als Zubehör zur Befestigung am Helm, oder aber in baulicher Einheit mit einem Steuergerät, z.B. im Rahmen einer Steuerung für ein Elektrofahrrad vorgesehen sein. Zur Ableitung der Lage des Zweirads bzw. zur Erkennung eines Sturzes oder einer Sturzgefährdung erfasst die Recheneinheit 100 die Sensorgrößen wenigstens eines Sensors, der eine Information über die Orientierung des Zweirads z.B. zur Fahrbahn erfasst. Hierzu kann beispielsweise ein 3-achsiger Beschleunigungssensor 110 oder ein 3-achsiger Intertialsensor 120 verwendet werden. Alternativ können auch mehrere Sensoren verwendet werden, die jeweils nur eine oder zwei Achsen erfassen. Maßgeblich für die Erfindung und die damit verbundene Auswertung ist jedoch, dass die Sensorgrößen zumindest die Ausrichtung des Zweirads auf der Ebene charakterisieren. Durch eine Erfassung der so erhaltenen Sensorgrößen kann die Recheneinheit 100 die Ausrichtung, die Lage bzw. die Position des Zweirads auf bzw. in Relation zu der Fahrbahn ableiten. Hierzu reicht ggf. auch eine zweidimensionale Erfassung der Ausrichtung des Zweirads aus. In the 1 a possible embodiment of a device according to the invention for use in the operation of a two-wheeler is shown. The central element of this device is the arithmetic unit 100 , which can be realized for example by a microprocessor. This arithmetic unit 100 can be used separately, eg as an accessory for attachment to the helmet, or in a structural unit be provided with a control unit, eg as part of a controller for an electric bicycle. To derive the position of the two-wheeler or to detect a fall or a fall hazard detected by the arithmetic unit 100 the sensor sizes of at least one sensor that detects information about the orientation of the bicycle, for example, the roadway. For this example, a 3-axis accelerometer 110 or a 3-axis inertial sensor 120 be used. Alternatively, several sensors can be used, each detecting only one or two axes. Decisive for the invention and the associated evaluation, however, is that the sensor sizes characterize at least the orientation of the bicycle on the plane. By detecting the sensor variables thus obtained, the arithmetic unit 100 derive the orientation, the position or the position of the bicycle on or in relation to the roadway. For this purpose, if necessary, a two-dimensional detection of the orientation of the bicycle from.

Erkennt die Recheneinheit 100 durch einen Vergleich der erfassten Sensorgrößen zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten, z.B. einem Referenzwert und einem Vergleichswert, dass das Zweirad zur Seite und/oder nach vorne kippt, so kann der Fahrer über eine entsprechende akustische und/oder optische Anzeige 150 gewarnt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn noch kein Sturz vorliegt sondern erst eine gewisse Kippneigung bzw. Kipptendenz erkannt wird. Detects the arithmetic unit 100 By comparing the detected sensor quantities at two different points in time, for example a reference value and a comparison value, that the bicycle tilts to the side and / or to the front, the driver can use a corresponding acoustic and / or visual display 150 be warned. This is particularly advantageous when there is no fall but only a certain tendency to tilt or tipping tendency is detected.

Optional kann vorgesehen sein, dass ein erkannter Sturz von der Recheneinheit 100 einem Notfallmeldesystem 160 und/oder einem Server zur Weiterleitung eines Hilferufs gemeldet wird. Dies kann beispielsweise direkt über eine Funkverbindung oder einem mit der Recheneinheit 100 verbundenen Smartphone geschehen. Optionally, it can be provided that a detected fall from the computing unit 100 an emergency reporting system 160 and / or a server for forwarding a call for help is reported. This can, for example, directly via a radio link or one with the arithmetic unit 100 connected smartphone.

In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Recheneinheit 100 zu einem ersten Zeitpunkt einen Referenzwert erfasst. Dieser Referenzwert kann beispielsweise dann gebildet werden, wenn das Zweirad in Betrieb genommen wird. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Zweirad zu diesem Zeitpunkt im Wesentlichen aufrecht steht. Zur Erkennung der Inbetriebnahme erfasst die Recheneinheit 100 entsprechende Betriebsdaten des Fahrrads, z.B. einem Geschwindigkeitssensor 140.In one embodiment of the invention, it is provided that the arithmetic unit 100 recorded a reference value at a first time. This reference value can be formed, for example, when the two-wheeler is put into operation. It is assumed that the bicycle is essentially upright at this time. The arithmetic unit detects the startup detection 100 corresponding operating data of the bicycle, eg a speed sensor 140 ,

Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der Fahrer des Zweirads aktiv die Erfassung des Referenzwerts initiiert, beispielsweise durch einen Startbefehl. Dieser Startbefehl kann beispielsweise in eine Steuerung 130 eines Elektrofahrrads integriert sein. Alternatively or additionally, it can also be provided that the driver of the two-wheeler actively initiates the detection of the reference value, for example by a start command. This start command, for example, in a controller 130 an electric bicycle to be integrated.

Sowohl die Sensorgrößen der Sensoren 110 und 120 als auch die Betriebsdaten können optional sowohl leitungsgebunden als auch drahtlos übertragen und von der Recheneinheit 100 erfasst werden. Both the sensor sizes of the sensors 110 and 120 as well as the operating data can optionally be transmitted both wired and wireless and from the computing unit 100 be recorded.

Ein möglicher Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie er auch in der Recheneinheit 100 ablaufen kann, ist im Flussdiagramm der 2 dargestellt. A possible sequence of the method according to the invention, as in the arithmetic unit 100 is in the flowchart of the 2 shown.

Nach dem Start des Verfahrens wird in einem ersten Schritt 200 eine erste Sensorgröße erfasst, die im nachfolgenden den Referenzwert repräsentiert. Anschließend wird in einem zweiten Schritt 210 zu einem späteren Zeitpunkt eine zweite Sensorgröße erfasst, die den Vergleichswert repräsentiert. Im nachfolgenden dritten Schritt 220 wird aus den beiden so erhaltenen Sensorgrößen eine Lageinformation abgeleitet, die beispielsweise dem Rollwinkel und/oder dem Nickwinkel des Zweirads entspricht. Der Vergleich kann dabei beispielsweise derart erfolgen, dass als Referenzwert ein zwei- bzw. dreidimensionaler Vektor a und als Vergleichswert ein gleichartiger Vektor b erfasst wird, so dass aus der unterschiedlichen Richtung der Vektoren gemäß

der Rollwinkel bzw. der Nickwinkel abgeleitet werden kann. Im nächsten Schritt 230 wird die so erhaltene Lageinformation mit einem Schwellenwert verglichen. Ist dabei der abgeleitete Winkel größer als ein entsprechend gewählter Schwellenwert, so kann auf einen Sturz geschlossen werden. Dies ist beispielsweise regelmäßig der Fall, wenn der Winkel zur senkrechten an die 90° reicht. In diesem Fall kann in einem nachfolgenden Schritt 240 eine Warnung an den Fahrer oder an ein Notfallsystem weitergeleitet werden, bevor das Verfahren beendet wird. Falls die Lageinformation jedoch den Schwellenwert nicht überschreitet, kann das Verfahren mit der Erfassung eines neuen Vergleichswerts mit Schritt 210 erneut durchlaufen werden. Alternativ kann das Verfahren auch beendet werden. After the start of the procedure is in a first step 200 detects a first sensor size, which in the following represents the reference value. Subsequently, in a second step 210 detected at a later time, a second sensor size representing the comparison value. In the following third step 220 is derived from the two sensor sizes thus obtained a position information that corresponds, for example, the roll angle and / or the pitch angle of the two-wheeler. The comparison can be carried out, for example, such that a two-dimensional or three-dimensional vector a is detected as reference value and a similar vector b is detected as comparison value, so that from the different direction of the vectors according to FIG

the roll angle or the pitch angle can be derived. In the next step 230 the position information thus obtained is compared with a threshold value. If the derived angle is greater than a correspondingly selected threshold, then it is possible to conclude that a fall has occurred. This is for example the case regularly when the angle to the vertical reaches 90 °. In this case, in a subsequent step 240 a warning is forwarded to the driver or to an emergency system before the procedure is terminated. However, if the location information does not exceed the threshold, the method may begin with the detection of a new comparison value with step 210 be run again. Alternatively, the process can also be terminated.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Lageinformation im Schritt 230 in zwei Schritten mit Schwellenwerten verglichen. So ist denkbar, einen ersten, kleineren Schwellenwert zu wählen, der noch nicht mit einem Sturz verbunden ist, jedoch die Gefahr anzeigt, dass die Verkippung zu groß ist bzw. zu groß werden könnte. In diesem Fall kann im Schritt 240 der Fahrer über die Sturzgefahr informiert werden. Wird jedoch ebenfalls ein zweiter, größerer Schwellenwert überschritten, so dass auf einen tatsächlich stattgefundenen Sturz geschlossen werden kann, wird im Schritt 240 direkt das Notfallmeldesystem aktiviert. In another embodiment, the location information in step 230 compared in two steps with thresholds. So it is conceivable to choose a first, smaller threshold, which is not yet associated with a fall, but indicates the danger that the tilting is too large or could be too large. In this case, in step 240 the driver is informed about the danger of falling. If, however, a second, larger threshold is exceeded so that it can be concluded that an actual crash has occurred, the step 240 The emergency notification system is activated directly.

Optional kann auch im Schritt 230 die Winkelveränderung berücksichtigt werden, um auf eine Sturzgefahr zu schließen. Hierzu ist die Veränderung des Kippwinkels über mehrere Vergleiche von Referenzwert mit Vergleichswert notwendig. Optionally, also in step 230 the angle change is taken into account in order to conclude that there is a risk of falling. For this purpose, the change in the tilt angle over several comparisons of reference value with reference value is necessary.

Weiterhin kann optional sowohl bei dem Vergleich im Schritt 230, bei der Festlegung des Schwellenwerts und/oder bei der Warnung im Schritt 240 berücksichtigt werden, in welcher Situation sich das Zweirad befindet. Hierzu werden in einem gesonderten Schritt Betriebsdaten des Zweirads ausgewertet. Furthermore, optionally both in the comparison in step 230 , when setting the threshold and / or at the warning in step 240 be taken into account in which situation the bicycle is. For this purpose, operating data of the two-wheeler are evaluated in a separate step.

Im Vergleich des Schritts 230 kann zusätzlich auch sie Varianz oder die Standardabweichung der Sensorgrößen aus vorangegangenen Erfassungen berechnet und mit entsprechenden Schwellenwerten verglichen werden, um auf einen Sturz oder eine Sturzgefährdung zu schließen. In comparison of the step 230 In addition, it can also be calculated variance or the standard deviation of the sensor sizes from previous surveys and compared with appropriate thresholds to close a fall or a fall hazard.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 8860570 B1 [0002]

Claims

Method for detecting the position of a two-wheeler, wherein the sensor sizes of a 3-axis acceleration or inertial sensor are detected to detect the position, wherein • in a first step ( 200 ) is detected as a reference value at a first time a first sensor size, and • in a second step ( 210 ) is detected as a comparison value at a second subsequent time, a second sensor size, and • in a third step ( 220 ) a position information of the two-wheeler in dependence of the first and the second sensor size is formed.

A method according to claim 1, characterized in that the position information represents a roll angle and / or a pitch angle of the two-wheeler.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that in a fourth step ( 230 ) a fall detection in dependence of the position information and / or the comparison of the first and second sensor size is carried out.

A method according to claim 3, characterized in that the fall detection takes place as a function of the exceeding of a threshold value by the position information.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first step ( 200 ) is carried out after the two-wheeler has been put into operation or in response to an activation signal, and the subsequent steps ( 210 . 220 . 230 ) are repeated regularly.

Device for detecting the position of a bicycle, with a computing unit ( 100 ) in particular for carrying out a method according to claims 1 to 5, wherein the arithmetic unit ( 100 ) the sensor sizes of a 3-axis accelerometer or inertial sensor ( 110 . 120 ), wherein the arithmetic unit ( 100 ) Is detected as a reference value at a first time, a first sensor size, and • a second subsequent sensor time a second sensor size is detected as a comparison value, and • generates a position information of the two-wheeler as a function of the first and the second sensor size.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the arithmetic unit ( 100 ) generates a fall detection in dependence of the position information and / or the comparison of the first and second sensor size.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the arithmetic unit ( 100 ) generates the fall detection in response to the exceeding of a threshold value by the position information.

Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the arithmetic unit ( 100 ) Operating variables of the bicycle and / or detects an activation signal and performs the detection of the reference value in response to a detected commissioning of the two-wheeler or the generation of an activation signal.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the arithmetic unit ( 100 ) after the detection of the reference value, the comparison value is repeated at regular or irregular intervals and dependent thereon performs position information and / or fall detection.

Device according to one of claims 6 to 10, characterized in that the arithmetic unit ( 100 ) the position information and / or the fall detection to an acoustic and / or optical means ( 150 ).

Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the arithmetic unit ( 100 ) the position information and / or the fall detection via a radio transmission to a server ( 160 ) or emergency department.