一种自行车测速系统及测速方法技术方案

一种自行车测速系统，包括安装于自行车车轮上磁铁，固定安装于自行车车架上与所述磁铁相对应位置处的具有磁性感知部的测速传感器，以及用于接收并分析处理传感器信号的处理终端，其特征在于，所述处理终端为手机，测速传感器通过音频线与所述手机的耳机接口相连接,所述测速传感器采集的信号通过耳机口的麦克风端子传输到手机上。本发明专利技术的自行车测速系统可将测速传感器通过音频线直接连接到手机端的耳机接口处，实现在手机端实时显示及储存车速信息；此外，提供的测速方法通过科学的信号分析处理手段，解决了现有技术中在自行车刹车减速或低速下测速不准确的问题，提高了车速测量的准确性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆测速
，具体涉及一种自行车测速系统以及测速方法。
技术介绍
在节能减排理念的倡导下，自行车骑行运动由于其健康、环保的特点，逐渐成为现代健身运动的一种流行趋势。骑行者通过自行车码表可以知道消耗多少能量，骑行了多少里程，同时还有安全提示作用。目前对于自行车测速一般采用：以霍尔元件作为传感器件，通过控制芯片统计脉冲数，测量自行车的车轮转动速度。具体的，将磁铁件安装于自行车的辐条上，将霍尔传感器安装在自行车的车架上对应于该磁铁件的位置，随着自行车车轮的转动，每次磁铁件经过传感器时会产生磁感电信号，霍尔传感器连接的电路呈现导通状态，又当该磁铁件远离该霍尔传感器时，该霍尔传感器连接的电路则呈现断路状态，连续两次磁铁件经过传感器时会产生的电信号的间隔时间，即为该自行车的车轮旋转一圈所需的时间，通过该间隔时间及下列方程式计算出该自行车的车速：V＝2πr÷t×60×60÷1000其中V为速度(单位为公里/小时)，r为车轮的半径(单位为公尺)，t为车轮转动一圈所需时间(单位为秒)。目前采用上述原理的测速器，在自行车处理刹车减速或者低速骑行的情况下，往往很难较为准确的测量出自行车的真实车速，有时候甚至偏差较大；此外，测速装置通常作为功能较为单一的一个独立器件，不能很好的满足人们的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种能够较为稳定、准确的测量出自行车车速的系统以及测速方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种自行车测速系统，包括安装于自行车车轮上磁铁，固定安装于自行车车架上与所述磁铁相对应位置处的具有磁性感知部的测速传感器，以及用于接收并分析处理传感器信号的处理终端，其特征在于，所述处理终端为手机，测速传感器通过音频线与所述手机的耳机接口相连接,所述测速传感器采集的信号通过耳机口的麦克风端子传输到手机上。进一步的，所述测速传感器包括磁阻传感器或霍尔效应传感器。一种自行车测速方法，其特征在于，包括以下步骤：A.在自行车车轮转动状态下，设于车架上的测速传感器采集车速感应信号，并将所述车速感应信号传送至处理终端；B.处理终端对接收到的车速感应信号进行分析处理，分析计算出车轮每转动一圈所需的时间；C.处理终端结合自行车的轮径参数以及步骤B中所得出的时间参数计算出车速。进一步的，所述测速传感器的采样频率为44.1KHz，可确保采样频率大于信号频率的2倍，从而实现信号采集不失真。进一步的，步骤2还包括根据车速感应信号判断磁铁是否经过测速传感器，从而判断出车轮是否转动一圈。进一步的，判断磁铁是否经过传感器的判断方法包括以下步骤：a、处理终端获取来自测速传感器所采集的感应信号，并对所述感应信号进行频域分析；b、计算频段信号的能量值；c、设置一个能量阈值，判断传感器是否经过磁铁，所述能量阈值设为0.1，当能量值大于0.1时，视为磁铁经过传感器，当能量值小于0.1时，则视为磁铁未经过传感器。进一步的，所述步骤b中频段信号的能量根据帕斯瓦尔定律进行计算，频段(ω0，ω1)上的能量时域信号经过快速傅立叶变化得到频域形式的表征，通过快速傅立叶变化得到长度为N-1的数组，里面存放着每个频率所对应的频域幅度。进一步的，所述步骤b中的频段信号为低频段信号和/或高频段信号，所述低频段信号的频率为：1.3kHZ-1.72kH，所述高频段信号的频率为：34kH-44.1Kh。进一步的，当出现两个以上超过所述能量阈值的连续缓冲区时，将其视为一次经过传感器，直到出现无大能量的缓冲区之后，重新根据能量判断传感器是否经过磁铁。本专利技术的有益效果在于：所提供的自行车测速系统可将测速传感器通过音频线直接连接到手机端的耳机接口处，实现在手机端实时显示及储存车速信息；此外，提供的测速方法通过科学的信号分析处理手段，解决了现有技术中在自行车刹车减速或低速下测速不准确的问题，提高了车速测量的准确性和稳定性。附图说明图1为本专利技术自行车测速系统的安装结构示意图；图2为本专利技术所述测速传感器所感应的时域信号曲线；图3、图4所示为磁铁两次经过传感器时所采集的两个时刻的信号功率谱。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明，应当指出的是，本专利技术的保护范围并不局限于本专利技术所述的具体实施例。如图1所示为本专利技术自行车测速系统的结构示意图，一种自行车测速系统，包括安装于自行车车轮上的磁铁1，作为优选的实施例，所述磁铁1安装于车轮的辐条上；固定安装于自行车车架上与所述磁铁1相对应位置处的具有磁性感知部的测速传感器2，作为一个具体的实施方式，所述测速传感器2安装在自行车前叉上；用于接收并分析处理传感器信号的处理终端，其中，所述处理终端为手机3，测速传感器2通过音频线4与所述手机3的耳机接口相连接,所述测速传感器采集的信号通过耳机口的麦克风端子传输到手机上。作为优选的，所述测速传感器包括磁阻传感器或霍尔效应传感器。一种自行车测速方法，其特征在于，包括以下步骤：A.在自行车车轮转动状态下，设于车架上的测速传感器采集车速感应信号，并将所述车速感应信号传送至处理终端；B.处理终端对接收到的车速感应信号进行分析处理，分析计算出车轮每转动一圈所需的时间；C.处理终端结合自行车的轮径参数以及步骤B中所得出的时间参数计算出车速。如图2所示为磁铁经过传感器一次时的时域信号图，从频域角度分析，这个信号包含了一个高频信号和低频信号，高频信号的能量比较小，低频信号占有的能量比较多；为确保信号采集不失真，上述测速传感器的采样频率为44.1KHz，可确保采样频率大于信号频率的2倍，即只要产生的信号频率小于22.05kHZ，就不会产生失真，从而实现无失真地信号还原。进一步的，上述步骤2还包括根据车速感应信号判断磁铁是否经过传感器，从而判断出车轮是否转动一圈。优选的，判断磁铁是否经过传感器的判断方法包括以下步骤：a、处理终端获取来自测速传感器所采集的感应信号，并对所述感应信号进行频域分析；b、计算频段信号的能量值；c、设置一个能量阈值，判断传感器是否经过磁铁，所述能量阈值设为0.1，当能量值大于0.1时，视为磁铁经过传感器，当能量值小于0.1时，则视为磁铁未经过传感器。进一步的，所述步骤b中频段信号的能量根据帕斯瓦尔定律进行计算，频段(ω0，ω1)上的能量时域信号经过快速傅立叶变化得到频域形式的表征，通过快速傅立叶变化得到长度为N-1的数组，里面存放着每个频率所对应的频域幅度。进一步的，为提高信号分析效率以及信号的有效性，所述步骤b中的频段信号为低频段信号和/或高频段信号，所述低频段信号的频率为：1.3kHZ-1.72kH，所述高频段信号的频率为：34kH-44.1Kh。对传感器所获取的信号进行分析可发现，当磁铁没有经过传感器时，传感器所获取信号的能量值一般低于0.1，一般可认定为是自然噪声信号；但是，只要磁铁经过传感器，传感器所获取的信号能量均高于0.1，所以在上述步骤c中，设置一个相对较大的阈值来判断是否经过传感器，可以忽略自然噪声的影响，同时避免低速时产生两个高频信号带来的误差，所以可以比较准确的判断传感器是否经过磁铁，当然，考虑到不同的影响因素，所述阈值可选定为浮动的范围。进一步的，由于采样率较高，当出现两个以上超过所述能量阈值的连续缓冲区时，将其视为一次经过传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自行车测速系统，包括安装于自行车车轮上的磁铁，固定安装于自行车车架上与所述磁铁相对应位置处的具有磁性感知部的测速传感器，以及用于接收并分析处理传感器信号的处理终端，其特征在于，所述处理终端为手机，测速传感器通过音频线与所述手机的耳机接口相连接,所述测速传感器采集的信号通过耳机口的麦克风端子传输到手机上。

【技术特征摘要】
1.一种自行车测速系统，包括安装于自行车车轮上的磁铁，固定安装于自行车车架上与所述磁铁相对应位置处的具有磁性感知部的测速传感器，以及用于接收并分析处理传感器信号的处理终端，其特征在于，所述处理终端为手机，测速传感器通过音频线与所述手机的耳机接口相连接,所述测速传感器采集的信号通过耳机口的麦克风端子传输到手机上。2.根据权利要求1所述的自行车测速系统，其特征在于，所述测速传感器包括磁阻传感器或霍尔效应传感器。3.一种自行车测速方法，其特征在于，包括以下步骤：A.在自行车车轮转动状态下，设于车架上的测速传感器采集车速感应信号，并将所述车速感应信号传送至处理终端；B.处理终端对接收到的车速感应信号进行分析处理，分析计算出车轮每转动一圈所需的时间；C.处理终端结合自行车的轮径参数以及步骤B中所得出的时间参数计算出车速。4.根据权利要求3所述的自行车测速方法，其特征在于，所述测速传感器的采样频率为44.1KHz，可确保采样频率大于信号频率的2倍，从而实现信号采集不失真。5.根据权利要求3所述的自行车测速方法，其特征在于，步骤2还包括根据车速感应信号判断磁铁是否经过测速传感器，从而判断出车轮是否转动一圈。...

【专利技术属性】
技术研发人员：周龙鹏，
申请(专利权)人：成都晨电智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51