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智能自行车骑行环境与姿态监测方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种智能自行车骑行环境与姿态监测系统，其特征在于，所述系统包括数据采集单元、主控板及移动终端；数据采集单元，包括加速度计、三轴陀螺仪、全球定位系统GPS�？�、气压高度计及温度计；主控板，设置于车身横梁中，用于接收所述数据采集单元采集的数据，将所述数据贴上时间标签，打包后发送至移动终端；移动终端，用于根据接收到的数据，获得骑行环境与状态，并根据所述骑行环境与状态提供多种服务。本发明还提供了一种智能自行车骑行环境与姿态监测方法，通过各种数据采集装置采集车辆位置、车辆姿态及道路情况等数据，并根据各项数据为骑行者规划最佳骑行路线、推荐最佳骑行档位、生成骑行轨迹及找寻骑行伙伴等。
【专利说明】
智能自行车骑行环境与姿态监测方法及系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及数据采集及处理【技术领域】，具体涉及智能自行车骑行环境与姿态监测方法及系统。

【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，自行车不再仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲及锻炼的首选。多功能自行车能够监测人们骑行过程中的各项环境与姿态信息。如公路自行车是一项以有氧耐力为主的运动，有氧运动持续的时间比较长，从几十分钟到十几小时不等，在这段时间内，运动者做功的功率比较平均，运动强度和心率之间有紧密的联系，对一般运动者来说，运动时心率保持在最高心率的60?85%是较为合适的，但对于专业车手，其目的不仅仅在于锻炼身体，还要注重对运动技能水平的提升，因此在运动过程中，车手需要时刻了解车速及心率情况，来对运动强度进行调节。相应地，骑行者也需要了解各处卡路里消耗、肌肉受力、骑行锻炼度及骑行习惯，并基于此进行生理监控、健康指导、车辆调整及危险预警。
[0003]但现有的车速监测装置、心率监测装置、踏频监测装置等只是作为单独的设备分别进行监测和显示，功能单一，要同时进行上述监测比较复杂，一般只能在健身房的自行车上设置监测装置。这种方式比较复杂，且不适合户外运动。且现有自行车没有监测环境与车身姿态的装置。


【发明内容】

[0004]针对现有技术的缺陷，本发明提供一种智能自行车骑行环境与姿态监测系统及方法，能够采集车辆位置、车辆姿态及道路情况等数据，并根据各项数据为骑行者规划最佳骑行路线、推荐最佳骑行档位、生成骑行轨迹及找寻骑行伙伴等。
[0005]第一方面，本发明提供了一种智能自行车骑行环境与姿态监测系统，所述系统包括数据采集单元、主控板及移动终端；
[0006]数据采集单元，包括加速度计、三轴陀螺仪、全球定位系统GPS�？�、气压高度计及温度计；所述加速度计及所述三轴陀螺仪水平设置于车身横梁中，用于采集骑行过程中的车身姿态数据；所述GPS模块设置于车身横梁中，用于采集位置信息；所述气压高度计及所述温度计设置于车身横梁中，用于采集海拔及温度数据；
[0007]主控板，设置于车身横梁中，用于接收所述数据采集单元采集的数据，将所述数据贴上时间标签，打包后发送至移动终端；
[0008]移动终端，用于根据接收到的数据，获得骑行环境与状态，并根据所述骑行环境与状态提供多种服务。
[0009]优选地，所述加速度计、三轴陀螺仪、GPS�？椤⑵�压高度计及温度计均通过集成电路总线IIC接口与所述主控板连接。
[0010]优选地，所述GPS�？榘�括GPS芯片及天线。
[0011]优选地，所述主控板与所述移动终端通过蓝牙连接。
[0012]优选地，所述移动终端，具体用于:
[0013]移动终端对接收到的数据进行分析，获得并显示环境、位置及姿态信息，并发送导航及设置指令至所述主控板；
[0014]移动终端将接收到的数据发送至云端服务器，所述云端服务器根据接收的多个用户的骑行数据，以众包形式绘制多维度骑行地图，并为骑行者规划最佳骑行路线、推荐最佳骑行档位、生成骑行轨迹及找寻骑行伙伴，反馈至所述移动终端。
[0015]优选地，所述主控板，具体用于:
[0016]接收所述数据采集单元采集的数据，将所述数据贴上时间标签并打包；
[0017]判断所述主控板是否与移动终端连接，若是则将打包后的数据发送至所述移动终端，否则将所述数据存储至车载的SD卡。
[0018]第二方面，本发明提供了一种智能自行车骑行环境与姿态监测方法，所述方法包括:
[0019]通过加速度计、三轴陀螺仪、GPS�？�、气压高度计及温度计采集车身姿态、位置、海拔及温度数据，并发送至主控板；
[0020]主控板将采集到的各项数据打上时间标签，打包后发送至移动终端；
[0021]移动终端根据接收到的数据，获得骑行环境与状态，并根据所述骑行环境与状态提供多种服务。
[0022]优选地，所述通过加速度计、三轴陀螺仪、GPS模块、气压高度计及温度计采集车身姿态数据、位置信息、海拔数据及温度数据，并发送至主控板，包括:
[0023]加速度计及三轴陀螺仪采集骑行过程中的车身姿态数据，采集完成时通过数字1中断通知主控板，并通过IIC接口向主控板发送车身姿态数据；
[0024]GPS�？椴杉�时间及与所述时间对应的地理坐标，根据主控板的请求每隔预设的时间向主控板发送时间及地理坐标；
[0025]气压高度计及温度计采集海拔和温度数据，根据主控板的请求每隔预设的时间向主控板发送所述海拔和温度数据。
[0026]优选地，所述移动终端根据接收到的数据，获得骑行环境与状态，并根据所述骑行环境与状态提供多种服务，包括:
[0027]移动终端对接收到的数据进行分析，获得并显示环境、位置及姿态信息，并发送导航及设置指令至所述主控板；
[0028]移动终端将接收到的数据发送至云端服务器，所述云端服务器根据接收的多个用户的骑行数据，以众包形式绘制多维度骑行地图，并为骑行者规划最佳骑行路线、推荐最佳骑行档位、生成骑行轨迹及找寻骑行伙伴，反馈至所述移动终端。
[0029]优选地，所述方法还包括:
[0030]GPS�？槎ㄊ毕蚴只�发送车辆的坐标信息，以防止车辆丢失。
[0031]由上述技术方案可知，本发明提供一种智能自行车骑行环境与姿态监测系统及方法，通过各种数据采集装置采集车辆位置、车辆姿态及道路情况等数据，并根据各项数据为骑行者规划最佳骑行路线、推荐最佳骑行档位、生成骑行轨迹及找寻骑行伙伴等。

【专利附图】

【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
[0033]图1是本发明一实施例提供的智能自行车骑行环境与姿态监测系统的结构示意图；
[0034]图2是本发明另一实施例提供的智能自行车骑行环境与姿态监测系统的结构示意图；
[0035]图3是本发明一实施例提供的智能自行车骑行环境与姿态监测方法的流程示意图。

【具体实施方式】
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]如图1所示，为本发明一实施例提供的智能自行车骑行环境与姿态监测系统，由图可知，该系统包括数据采集单元、主控板6及移动终端7。
[0038]其中，数据采集单元，包括加速度计1、三轴陀螺仪2、全球定位系统(GlobalPosit1ning System，GPS)GPS模块3、气压高度计4及温度计5。
[0039]如图2所示，加速度计I及三轴陀螺仪2水平设置于车身横梁中，用于采集骑行过程中的车身姿态数据。加速度计I或三轴陀螺仪2采集到数据后，通过数字输入输出(InputOutput, 10) 1中断通知主控板6，并向其发送数据。采集到的数据通过分析可以获得自行车上下坡、左右摇摆、颠簸等状态程度。
[0040]所述GPS�？�3设置于车身横梁中，用于采集位置信息。GPS可以通过卫星获取当地时间并定位，使采集到的骑行数据与相应的时间和地理坐标得到一一对应，还可以定时向用户手机发送车辆坐标防止丢失。GPS模块3包括GPS芯片及天线，GPS芯片及天线位于车身横梁中，与主控板6通过IIC接口相连。操作系统在开机时向其请求一次时间数据并开启内部计时；并依时间中断、每隔预设的时间，如5s向其请求一次位置数据。
[0041]所述气压高度计4及所述温度计5设置于车身横梁中，用于采集海拔及温度数据。操作依时间中断、每隔预设的时间，如1s向它们请求一次海拔和温度数据。
[0042]主控板6，设置于车身横梁中，用于接收所述数据采集单元采集的数据，将所述数据贴上时间标签，打包后发送至移动终端。
[0043]具体来说，主控板6接收所述数据采集单元采集的数据，将所述数据贴上时间标签并打包。判断所述主控板是否与移动终端连接，若是则将打包后的数据发送至所述移动终端；否则将所述数据存储至车载的安全数码卡(Secure Digital Memory Card，SD) SD卡，直至主控板与移动终端连接后再将储存的数据发送至移动终端。
[0044]移动终端7，用于根据接收到的数据，获得骑行环境与状态，并根据所述骑行环境与状态提供多种服务。
[0045]其中，加速度计1、三轴陀螺仪2、GPS�？�3、气压高度计4及温度计5均通过集成电路总线(Inter-1ntegrated Circuit，IIC) IIC接口与所述主控板连接。
[0046]其中，所述GPS�？�3包括GPS芯片及天线。
[0047]其中，所述主控板6与所述移动终端7通过蓝牙连接。
[0048]其中，移动终端7，具体用于:
[0049]移动终端对接收到的数据进行分析，获得并显示环境、位置及姿态信息，并发送导航及设置指令至所述主控板；
[0050]移动终端将接收到的数据发送至云端服务器，所述云端服务器根据接收的多个用户的骑行数据，以众包形式绘制多维度骑行地图，并为骑行者规划最佳骑行路线、推荐最佳骑行档位、生成骑行轨迹及找寻骑行伙伴，反馈至所述移动终端。
[0051]本实施例提供的智能自行车骑行环境与姿态监测系统，通过各种数据采集装置采集车辆位置、车辆姿态及道路情况等数据，并根据各项数据为骑行者规划最佳骑行路线、推荐最佳骑行档位、生成骑行轨迹及找寻骑行伙伴等。
[0052]如图3所示，图3示出了本发明一实施例提供的智能自行车骑行环境与姿态监测方法的流程示意图，该方法包括如下步骤:
[0053]301、通过加速度计、三轴陀螺仪、GPS�？�、气压高度计及温度计采集多项数据，并发送至主控板。
[0054]其中，所述多项数据包括车身姿态数据、位置信息、海拔数据及温度数据。
[0055]302、主控板将采集到的各项数据打上时间标签，打包后发送至移动终端。
[0056]本步骤中，主控板接收上述数据采集装置采集的数据后，将所述数据贴上时间标签并打包。判断所述主控板是否与移动终端连接，若是则将打包后的数据发送至所述移动终端；否则将所述数据存储至车载的SD卡，直至主控板与移动终端连接后再将储存的数据发送至移动终端。
[0057]303、移动终端根据接收到的数据，获得骑行环境与状态，并根据所述骑行环境与状态提供多种服务。
[0058]本实施例中，步骤301具体包括:
[0059]A01、加速度计及三轴陀螺仪采集骑行过程中的车身姿态数据，采集完成时通过数字1中断通知主控板，并通过IIC接口向主控板发送车身姿态数据。
[0060]A02、GPS�？椴杉�时间及与所述时间对应的地理坐标，根据主控板的请求每隔预设的时间向主控板发送时间及地理坐标。
[0061]A03、气压高度计及温度计采集海拔和温度数据，根据主控板的请求每隔预设的时间向主控板发送所述海拔和温度数据。
[0062]本实施例中，步骤303具体包括:
[0063]移动终端对接收到的数据进行分析，获得并显示环境、位置及姿态信息，并发送导航及设置指令至所述主控板；
[0064]移动终端将接收到的数据发送至云端服务器，所述云端服务器根据接收的多个用户的骑行数据，以众包形式绘制多维度骑行地图，并为骑行者规划最佳骑行路线、推荐最佳骑行档位、生成骑行轨迹及找寻骑行伙伴，反馈至所述移动终端。
[0065]本实施例，该方法还包括如下步骤:
[0066]GPS�？槎ㄊ毕蚴只�发送车辆的坐标信息，以防止车辆丢失。
[0067]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种智能自行车骑行环境与姿态监测系统，其特征在于，所述系统包括数据采集单兀、主控板及移动终?而; 数据采集单元，包括加速度计、三轴陀螺仪、全球定位系统GPS�？�、气压高度计及温度计；所述加速度计及所述三轴陀螺仪水平设置于车身横梁中，用于采集骑行过程中的车身姿态数据；所述GPS模块设置于车身横梁中，用于采集位置信息；所述气压高度计及所述温度计设置于车身横梁中，用于采集海拔及温度数据； 主控板，设置于车身横梁中，用于接收所述数据采集单元采集的数据，将所述数据贴上时间标签，打包后发送至移动终端； 移动终端，用于根据接收到的数据，获得骑行环境与状态，并根据所述骑行环境与状态提供多种服务。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加速度计、三轴陀螺仪、GPS�？�、气压高度计及温度计均通过集成电路总线IIC接口与所述主控板连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述GPS�？榘�括GPS芯片及天线。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控板与所述移动终端通过蓝牙连接。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动终端，具体用于: 移动终端对接收到的数据进行分析，获得并显示环境、位置及姿态信息，并发送导航及设置指令至所述主控板； 移动终端将接收到的数据发送至云端服务器，所述云端服务器根据接收的多个用户的骑行数据，以众包形式绘制多维度骑行地图，并为骑行者规划最佳骑行路线、推荐最佳骑行档位、生成骑行轨迹及找寻骑行伙伴，反馈至所述移动终端。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控板，具体用于: 接收所述数据采集单元采集的数据，将所述数据贴上时间标签并打包； 判断所述主控板是否与移动终端连接，若是则将打包后的数据发送至所述移动终端，否则将所述数据存储至车载的安全数码SD卡。
7.一种智能自行车骑行环境与姿态监测方法，其特征在于，所述方法包括: 通过加速度计、三轴陀螺仪、GPS�？�、气压高度计及温度计采集车身姿态、位置、海拔及温度数据，并发送至主控板； 主控板将采集到的各项数据打上时间标签，打包后发送至移动终端； 移动终端根据接收到的数据，获得骑行环境与状态，并根据所述骑行环境与状态提供多种服务。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过加速度计、三轴陀螺仪、GPS�？�、气压高度计及温度计采集车身姿态数据、位置信息、海拔数据及温度数据，并发送至主控板，包括: 加速度计及三轴陀螺仪采集骑行过程中的车身姿态数据，采集完成时通过数字输入输出1中断通知主控板，并通过IIC接口向主控板发送车身姿态数据； GPS模块采集时间及与所述时间对应的地理坐标，根据主控板的请求每隔预设的时间向主控板发送时间及地理坐标； 气压高度计及温度计采集海拔和温度数据，根据主控板的请求每隔预设的时间向主控板发送所述海拔和温度数据。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述移动终端根据接收到的数据，获得骑行环境与状态，并根据所述骑行环境与状态提供多种服务，包括: 移动终端对接收到的数据进行分析，获得并显示环境、位置及姿态信息，并发送导航及设置指令至所述主控板； 移动终端将接收到的数据发送至云端服务器，所述云端服务器根据接收的多个用户的骑行数据，以众包形式绘制多维度骑行地图，并为骑行者规划最佳骑行路线、推荐最佳骑行档位、生成骑行轨迹及找寻骑行伙伴，反馈至所述移动终端。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: GPS�？槎ㄊ毕蚴只�发送车辆的坐标信息，以防止车辆丢失。
【文档编号】G01C21/00GK104501800SQ201410826010
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】徐迎庆, 米海鹏, 王超, 王濛, 余凯, 陶吉, 顾嘉唯, 言莎莎 申请人:清华大学, 百度在线网络技术（北京）有限公司