[發(fā)明專利]一種基于MEMS的自行車導(dǎo)航系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510784175.0
• 申請日: 2015-11-16
• 公開（公告）號: CN105403219B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李雋穎;彭萬華;吳亮;閆國普
• 申請（專利權(quán)）人: 美新半導(dǎo)體（無錫）有限公司
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08;G01C21/18;G01C21/20
• 代理公司: 無錫互維知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32236
• 代理人: 龐聰雅

本發(fā)明提供一種基于MEMS的自行車導(dǎo)航系統(tǒng)，該自行車導(dǎo)航系統(tǒng)包括：行程測量模塊、車速檢測模塊、碰撞檢測模塊、側(cè)翻檢測模塊、姿態(tài)檢測模塊和/或?qū)Ш侥K。本發(fā)明可解決自行車的導(dǎo)航問題，實時顯示用戶的當(dāng)前位置、實時輸出自行車的動態(tài)姿態(tài)信息，還可以檢測自行車的速度和行程，提醒用戶防止自行車側(cè)翻，碰撞檢測模塊可以提供事故鑒定和呼叫救援服務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是涉及導(dǎo)航與定位領(lǐng)域，尤其涉及一種基于MEMS的自行車導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代社會提倡低碳與節(jié)能文化，自行車是一種低碳環(huán)保的交通工具，深受廣大用戶所青睞，然而，當(dāng)使用自行車騎行進入野外的林蔭小道、山谷以及隧道時，GPS衛(wèi)星信號受障礙物遮蔽，無法使用傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航。另外，目前很多導(dǎo)航儀不適應(yīng)自行車導(dǎo)航，例如，現(xiàn)在的碼表無法提供自行車行駛過程中的姿態(tài)信息。

因此，有必要提出一種新的方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于MEMS的自行車導(dǎo)航系統(tǒng)，其可解決自行車的導(dǎo)航問題，實時顯示用戶的當(dāng)前位置、實時輸出自行車的動態(tài)姿態(tài)信息，還可以檢測自行車的速度和行程，提醒用戶防止自行車側(cè)翻，碰撞檢測模塊可以提供事故鑒定和呼叫救援服務(wù)。

為達成前述目的，本發(fā)明的基于MEMS的自行車導(dǎo)航系統(tǒng)，該自行車導(dǎo)航系統(tǒng)包括：行程測量模塊、車速檢測模塊、碰撞檢測模塊、側(cè)翻檢測模塊、姿態(tài)檢測模塊和/或?qū)Ш侥K。

作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式，所述行程測量模塊包括由AMR地磁傳感器和磁鐵，點A(0,0)是車輪的中心軸,點B(x,y)是車輪外徑上的點，AB是車輪的半徑r,則車輪的周長C為:

C＝2πr；

E(e₁,e₂)點是自行車的輻條上一點,在該E點上安裝磁鐵；

D(d₁,d₂)點是自行車后上叉的固定點，在該D點上安裝地磁傳感器；

在自行車運動過程中，通過檢測地磁傳感器感應(yīng)到的磁鐵信號變化來記錄車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)n，從而可以計算出自行車的行程S:

S＝C×n＝2πr×n。

作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式，所述車速檢測模塊，通過AMR地磁傳感器來測速：

由AMR地磁傳感器檢測兩個相同特征的磁鐵信號，并累加這兩個磁鐵信號強度之間的采樣點數(shù)N，采用計算得到的自行車周長C，則自行車的車速計算公式如下：

式中，T為采樣周期。

作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式，所述姿態(tài)檢測模塊能提示自行車當(dāng)前的姿態(tài)，如果初始時刻存在GPS輔助模塊，可以實時確定自行車的行駛方位：

當(dāng)自行車處于準靜止狀態(tài)時，所述準靜止狀態(tài)包括靜止和勻速狀態(tài)，通過解算加速度計的輸出值獲得自行車初始姿態(tài)信息，所述自行車初始姿態(tài)信息包括俯仰和橫滾信息；

當(dāng)自行車處于運動狀態(tài)時，依靠陀螺輸出值進行自行車姿態(tài)更新，并且能使用加速度計輔助陀螺漂移補償和姿態(tài)校正。

作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式，自行車動態(tài)姿態(tài)算法流程具體為：

在自行車運動前，對陀螺的漂移進行校正，采集自行車在靜止狀態(tài)下的陀螺輸出值以及累加采樣點數(shù)，對陀螺的輸出值求平均：

式中，ε為陀螺漂移，ω_i為陀螺輸出值，N為采樣點數(shù)；

在自行車運動前，使用重力加速度在三軸加速度計的投影分量來計算自行車的姿態(tài)角，所述姿態(tài)角包括俯仰角和橫滾角：