RU2807025C1 - Способ определения веса пользователя - Google Patents

Abstract

Заявленное изобретение относится к области вычислительной техники, конкретно к способу определения веса пользователя средства индивидуальной мобильности (СИМ). Предлагаемый способ определения веса пользователя электрического СИМ включает в себя следующие этапы: посредством измерителя мощности определяется мощность мотора электрического СИМ; посредством датчика скорости определяется скорость движения электрического СИМ; посредством измерителя высоты определяется изменение высоты СИМ относительно уровня моря. Затем полученные данные передаются на IoT-модуль для дальнейшей обработки данных, при которой рассчитывается ускорение и пройденный путь электрического СИМ с учетом данных о скорости и времени, а также определяется вес пользователя электрического СИМ на основе зависимости: масса СИМ с пользователем во время движения прямо пропорциональна мощности тяги мотор-колеса и обратно пропорциональна произведению скорости движения на суммарное ускорение. Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является упрощение конструкции электрического средства индивидуальной мобильности. 1 з.п. ф-лы.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее техническое решение относится к области вычислительной техники, в частности, к способу определения веса пользователя электрического средства индивидуальной мобильности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известно решение, выбранное в качестве наиболее близкого аналога, CN106339919A. Данное изобретение раскрывает систему проката самокатов, основанную на Интернете вещей, и способ проката самокатов. Система содержит облачный сервер, по меньшей мере один автомобильный терминал и по меньшей мере один терминал управления. Терминалы транспортных средств используются для создания информации о транспортном средстве и загрузки информации о транспортном средстве на облачный сервер. Терминалы управления используются для приема информации запроса, введенной пользователями, и загрузки информации запроса на облачный сервер. Облачный сервер используется для получения информации о транспортном средстве и информации о запросе, определения информации об арендованном транспортном средстве в соответствии с информацией о транспортном средстве и информации о запросе и передачи информации об арендованном транспортном средстве на терминалы управления. Терминалы управления используются для отображения информации об арендованном транспортном средстве, получения инструкций по аренде, введенных пользователями, и передачи инструкций по аренде на облачный сервер. Облачный сервер используется для получения инструкций по аренде, генерации ключей разблокировки и передачи ключей разблокировки на терминал транспортного средства, соответствующий идентификатору транспортного средства целевого транспортного средства.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков современного уровня техники и отличается от известных решений тем, что предложенный способ обеспечивает качественное определение веса пользователя электрического средства индивидуальной мобильности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное решение, является создание способа определения веса пользователя электрического средства индивидуальной мобильности. Дополнительные варианты реализации настоящего изобретения представлены в зависимых пунктах изобретения.

Технический результат заключается в упрощении конструкции электрического средства индивидуальной мобильности.

Заявленный результат достигается за счет осуществления способа определения веса пользователя электрического средства индивидуальной мобильности, включающего в себя следующие этапы, на которых:

посредством измерителя мощности осуществляется определение мощности мотора электрического средства индивидуальной мобильности;

посредством датчика скорости осуществляется определение скорости движения электрического средства индивидуальной мобильности;

посредством измерителя высоты осуществляется определение изменения высоты средства индивидуальной мобильности относительно уровня моря;

вышеупомянутые собранные с датчика и измерителей данные передаются на IOT модуль для дальнейшей автоматической обработки данных, а именно на IOT модуле осуществляется расчет ускорения и пройденного пути электрического средства индивидуальной мобильности с учетом данных о скорости и времени, а также осуществляется определение веса пользователя электрического средства индивидуальной мобильности на основе зависимости: масса средства индивидуальной мобильности с пользователем во время движения прямо пропорциональна мощности тяги мотор-колеса и обратно пропорциональна произведению скорости движения на суммарное ускорение.

В частном варианте реализации описываемого способа, электрическое средство индивидуальной мобильности — это электрический самокат.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, будет очевидно каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящего изобретения.

Кроме того, из приведенного изложения будет ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, будут очевидными для квалифицированных в предметной области специалистов.

В настоящем техническом решении под электрическими средствами индивидуальной мобильности подразумеваются, по меньшей мере, электрические самокаты.

Кикшеринговые средства индивидуальной мобильности предназначены для одновременного использования не более чем одним пользователем. Однако, зачастую это правило нарушается. В связи с этим, перед сервисом кикшеринга стоит задача определять ситуации, когда на электрических средствах индивидуальной мобильности едет одновременно два человека. В настоящем изобретении описывается способ определения веса пользователя электрического средства индивидуальной мобильности, позволяющий эффективно определять массу самоката вместе с пользователем (-ями).

Настоящее техническое решение позволяет упростить конструкцию электрического средства индивидуальной мобильности, поскольку данная технология определения веса пользователя не подразумевает установку датчика веса в конструкцию электрического средства индивидуальной мобильности. Необходимо отметить, что установка датчика веса значительно усложняет конструкцию электрического средства индивидуальной мобильности, увеличивает общую массу, уменьшает его прочность, а также существенно повышает требования в плане дальнейшего ремонта.

В качестве алгоритма для определения массы пользователя предлагается использовать зависимость расходуемой на разгон мощности от массы объекта. Иными словами, чем тяжелее пользователь, тем сложнее будет разгоняться средство индивидуальной мобильности вместе с ним.

Во время поездки на средстве индивидуальной мобильности мощность мотор-колеса расходуется на придание ускорения, преодоление силы трения и изменение потенциальной энергии. То есть всё, происходящее со средством индивидуальной мобильности во время поездки можно охарактеризовать в виде выражения, используя Закон сохранения энергии или Второй закон Ньютона:

или

где m - масса средства индивидуальной мобильности с пользователем, - угол уклона дороги, s - путь, пройденный за время t.

Итого, для определения массы пользователя (вместе с самокатом) в конкретный момент времени можно использовать формулу:

Исходя из вышеуказанного выражения, для определения веса пользователя необходимо знать:

1. Мощность мотора электрического средства индивидуальной мобильности;

2. Скорость движения электрического средства индивидуальной мобильности;

3. Ускорение (рассчитывается с учетом данных скорости, а именно скорость, измеренная на текущей итерации - скорость, измеренная на предыдущей итерации / дельта времени между итерациями);

4. Пройденный путь (также можно получить из скорости, зная время, а именно при незначительных ускорениях и коротких промежутках времени, пройденный путь можно найти как произведение средней скорости на время);

5. Изменение высоты;

Все указанные выше данные могут быть получены, используя:

1. Датчик скорости;

2. Измеритель мощности;

3. Измеритель высоты;

Необходимо отметить, что данные могут собираться посредством контроллера мотора, который входит в состав электрического средства индивидуальной мобильности, к которому подключен IoT модуль. В качестве измерителя высоты может быть использован mems датчик LPS22HB, который устанавливается на плате IoT модуля, и по сути является измерителем давления, однако, данных об изменении давления при определенных условиях достаточно, чтобы определить изменение высоты.

IoT (Internet of Things – IoT) модуль представляет из себя набор из одной и более печатных плат, на которых установлены: микроконтроллер, модуль связи (GSM, Bluetooth), блок памяти (ОЗУ и ПЗУ), один и более цифровых интерфейсов (UART, CAN), цепь электропитания, различные датчики (акселерометр, гироскоп, магнитометр, барометр, термодатчик и пр.) а также устройства звуковой и световой индикации.

Все элементы IoT модуля связаны между собой и выполняют заранее установленные функции. Так, например, микроконтроллер является основным элементом IoT модуля и благодаря специально сконфигурированной операционной системе осуществляет основные взаимодействия между остальными элементами модуля.

На борту средства индивидуальной мобильности IoT модуль выполняет ряд критически важных задач, а именно: осуществляет связь с сервером и передает команды управления на средство индивидуальной мобильности; собирает, анализирует и пересылает на сервер информацию о состоянии средства индивидуальной мобильности, а также иную информацию, получаемую со встроенных датчиков (работоспособность, уровень заряда аккумулятора и пр.); при необходимости осуществляет связь с мобильным устройством пользователя.

Пример реализации.

Данные по скорости колеса и расходуемой электрической мощности зачитываются IoT модулем напрямую из контроллера мотора (ECU) с частотой примерно 10Гц. Также внутри IoT модуля помимо таких датчиков как акселерометр, гироскоп и магнитометр, находится барометр, который используется для определения изменения высоты. Показания барометра измеряются с частотой 10 Гц. Таким образом, десять раз в секунду осуществляется обработка всех необходимых данных, а именно:

1) по барометрическому выражению, осуществляется предобразование изменения давления в изменении высоты;

2) используя временные метки получаемых данных, с учетом данных по скорости, определяется путь, пройденный с момента последнего измерения;

3) используя временные метки получаемых данных, с учетом данных по скорости, осуществляется определение текущего ускорения;

4) используя изменение высоты и значение пройденного пути, с момента последнего измерения, определяется угол уклона дороги, по которой движется электрическое средство индивидуальной мобильности.

Если расходуемая электрическая мощность выше 0, скорость движения выше 0 и ускорение выше или равно 0, то появляется возможность определить приблизительную массу пользователя с электрическим средством индивидуальной мобильности.

Полученное значение массы сравнивается (сверяется) с допустимым диапазоном (не может быть отрицательным или слишком большим) и добавляется к массиву измерений массы. Каждое измерение содержит как полезную информацию, так и шум измерения. Поэтому полученный массив необходимо обработать, то есть отфильтровать шум. Для этих целей используется широко известный медианный фильтр. В частном случае, для определения массы пользователя в конкретной поездке, исходя из предположения о том, что в рамках одной поездки масса пользователя не изменяется, берется медианное значение массива измерений массы, накопленных за время данной поездки.

Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные эксперименты приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения, и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.

Claims (6)

1. Способ определения веса пользователя электрического средства индивидуальной мобильности, включающий в себя следующие этапы, на которых:

посредством измерителя мощности осуществляется определение мощности мотора электрического средства индивидуальной мобильности;

посредством датчика скорости осуществляется определение скорости движения электрического средства индивидуальной мобильности;

посредством измерителя высоты осуществляется определение изменения высоты средства индивидуальной мобильности относительно уровня моря;

вышеупомянутые собранные с датчика и измерителей данные передаются на IoT модуль для дальнейшей автоматической обработки данных, а именно на IoT модуле осуществляется расчет ускорения и пройденного пути электрического средства индивидуальной мобильности с учетом данных о скорости и времени, а также осуществляется определение веса пользователя электрического средства индивидуальной мобильности на основе зависимости: масса средства индивидуальной мобильности с пользователем во время движения прямо пропорциональна мощности тяги мотор-колеса и обратно пропорциональна произведению скорости движения на суммарное ускорение.

2. Способ по п.1, в котором электрическое средство индивидуальной мобильности - это электрический самокат.