CN105197134A - 一种自行车骑行安全监测装置、使用该安全监测装置的自行车及骑行安全监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自行车骑行安全监测装置、用该监测装置的自行车及监测方法。该监测装置包括反应装置、感应装置、控制装置、通讯装置、手机客户端、云服务器以及电源，所述感应装置用于监测自行车的运动参数，路面状况参数与环境参数，并将监测到的运动参数发送至控制装置，由控制装置根据运动参数与环境参数运算得到的行为参数及即时风险参数，再根据行为参数、即时风险参数运算判断出当前安全指数并输出控制信号至反应装置作出警示，同时通过传输装置传送状态数据到手机客户端与云服务器。通过监测自行车的运动参数与环境参数来控制警示装置与通讯装置发出信号，即在自行车安全前进时，让使用者在潜移默化中规范行驶，避免事故发生。

Description

一种自行车骑行安全监测装置、使用该安全监测装置的自行车及骑行安全监测方法

技术领域

本发明涉及自行车辅助装置，尤其涉及一种自行车骑行安全监测装置、使用该安全监测装置的自行车及骑行安全监测方法。

背景技术

自行车作为一种传统的交通工具深受大众喜爱。传统的自行车骑行安全，通过铃响，反光或发光等方法来提醒路人，从而减低骑行者作为意外事故的被动方的可能性。然而对于骑行者本身而言，所涉及的教育和安全意识往往是被忽略的一部分。

国内外自行车事故大部分的比例为轻度受伤事故，事故的原因绝大部分都跟缺乏良好的骑行习惯与低安全意识有关。有鉴于此，骑行者需要一种监测装置通过自动监测，提示，警报与教育，让骑行者具备更好的安全意识，骑行习惯和能力规避风险，从而减低事故出现的比率，达到骑行安全的提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于,提供一种能够根据自行车骑行者的行为，路面状况与环境因素来监测自行车安全骑行的自行车安全骑行监测装置、使用该监测装置的自行车以及监测方法。

本发明提供了一种自行车骑行监测装置，包括感应装置、控制装置、响应装置以及为所述感应装置，控制装置，响应装置供电的电源,

所述感应装置，用于监测所述自行车的运动参数、路面状况参数以及与周边环境参数，并将监测到的所述运动参数、路面状况参数与周边环境参数发送至所述控制装置；

所述控制装置包括控制器以及存储器，所述控制器根据所述运动参数、路面状况参数、与周边环境参数运算后得出行为风险参数与即时风险参数，所述存储器则存储行为风险参数阈值、即时风险参数阈值、安全指数阈值，所述控制器将行为风险参数、即时风险参数与储存的行为风险阈值以及即时风险阈值对比，判断安全指数，再对比储存的安全指数阈值，判断出自行车的骑行安全状态，控制器通过上述运算来判断出所述当前安全指数并得出控制信号，并输出控制信号至所述响应装置；

所述响应装置用于发送安全指数及警报信息。

进一步的,所述感应装置包括加速度传感器，所述运动参数包括由所述加速度传感器监测运算得到的前进方向上的加速度、左右摆动频率、车体垂直方向上产生的上下加速度以及车体水平方向上产生的左右加速度，所述行为风险参数阈值包括前进方向上的加速度阈值、左右摆动频率阈值、车体垂直方向上产生的上下加速度阈值以及车体水平方向上产生的左右加速度阈值，

所述控制器接收所述运动参数，通过运算后得到所述前进方向上的加速度、左右摆动频率、车体垂直向上产生的上下加速度以及车体水平方向上产生的左右加速度，将所述前进方向上的加速度、左右摆动频率、车体垂直方向上产生的上下加速度以及车体水平方向上产生的左右加速度分别与之对应的阈值进行对比来判断出所述当前安全指数并输出所述控制信号。

进一步的,所述感应装置包括陀螺仪，所述运动参数包括将由所述陀螺仪检测到的角加速度经过运算后得到的偏航角度、翻滚角度以及俯仰角度，所述风险参数阈值包括偏航角度阈值、翻滚角度阈值以及俯仰角度阈值，所述控制器运算接收所述运动状态的偏航角度、翻滚角度以及俯仰角度，并将所述偏航角度、翻滚角度以及俯仰角度与所述偏航角度阈值、翻滚角度阈值以及俯仰角度阈值对比来判断出所述当前安全指数并输出所述控制信号。

进一步的,所述感应装置包括速度传感器，所述运动参数包括将由所述速度传感器检测得到的速度，所述风险参数阈值包括速度阈值，所述控制器接收所述运动状态的所述速度，并将述速度值与所述速度阈值对比来判断出所述当前安全指数并输出所述控制信号。

进一步的,所述感应装置包括温湿度传感器，所述环境参数包括由所述温湿度传感器监测得到的温度、湿度，所述控制器接收所述温度、湿度并运算得到所述超声波传感器运算所需超声波速率参数。

进一步的,所述感应装置包括光照传感器，所述环境参数包括由所述光照传感器监测得到的环境亮度，所述控制器接收所述环境亮度并运算得到预计反应速度参数。

进一步的,所述感应装置包括超声波传感器，所述路面状况参数包括将由所述超声波传感器记检测得到与周边物体的距离、经过运算后得到的相对速度以及经过运算后得到的停留时长，所述及时风险参数阈值包括距离阈值、相对速度阈值以及停留时长阈值，所述控制器接收所述路面状况参数，包括距离、相对速度以及停留时长，并将所述距离、相对速度以及停留时长与所述距离阈值、相对速度阈值以及停留时长阈值对比判断所述路面状况来判断出所述当前安全指数并输出所述控制信号。

进一步的,本发明还包括通讯装置、手机客户端以及云服务器，所述通讯装置包括移动通讯装置、蓝牙装置以及GPS全球定位***，当控制装置得到控制信号并输出到响应装置同时，控制装置将优先通过蓝牙连接手机客户端，并传输当前骑行状态信息到手机客户端，所述骑行状态信息包括运算得出的安全指数以及控制信号，并从GPS全球定位***监测得到的地理位置，通过控制器运算得出的。

本发明还提供了一种自行车骑行安全监测装置的自行车骑行安全监测方法，包括以下步骤：监测所述自行车的行为风险参数，并发送至控制装置；监测所述自行车的即时风险参数，并发送至控制装置；

所述控制装置根据所述行为风险参数与即时风险参数，与其所存储的风险参数阈值以及及时风险参数阈值进行比对，输出信号至上述反应装置作出警示。

本发明还提供了一种自行车，包括自行车车架，以及包括安装在自行车车架上的如上所述的一种自行车骑行安全监测装置。

附图说明

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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种自行车骑行安全监测装置示意图。

具体实施方式

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作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。

请参考图1，图1为本发明实施例的一种自行车骑行安全监测装置示意图。

如图1所示，图1是本发明的自行车安全骑行监测装置的实施例，包括响应装置110、感应装置120、控制装置130、通讯装置140、电源150、云服务器160、手机客户端170。

该控制装置130与感应装置120和通讯装置140连接，根据感应装置120监测到的自行车运动参数、路面状况参数与周边环境参数，通过控制装置130运算判断出行为风险参数与即时风险参数，通过运算结果来判断出所述当前安全指数并输出控制信号至响应装置110作出警示。

该电源150为响应装置110、感应装置120、控制装置130、通讯装置140供电。该电源150可以是充电电池，设有充电电路，介入外界电源进行充电。可以理解的，也可以通过自行车骑行过程中产生的能量进行充电。

进一步的，该电源150还可以通过通讯装置140发送电量信息到手机客户端，以便于及时地充电。

该响应装置110与感应装置120套拴安装在自行车座椅下方，当然，也可以安装到手把上。可以理解的是，该响应装置110和感应装置120可以分为两套，分别安装在自行车架前方和座椅下方避免感应装置中的传感器被挡住。当然，也可以何在一起结构呈一个整体，骑行时可以安装设计要求进行变换。

该响应装置110，感应装置120，控制装置130和通讯装置140可以设置在一个控制盒内，安装到自行车车架的适当位置，保证与电源150连接即可。可以理解的，该响应装置110，感应装置120，控制装置130，通讯装置140和电源150可以设置在一个控外壳内，安装到自行车车架的适当位置，从而减少整个装置的零部件数量更便于安装。

在本发明的自行车安全骑行监测装置实施例中，所述感应装置120包括加速度传感器125、陀螺仪124、速度传感器123、温湿度传感器122、光照传感器126和超声波传感器121。所述加速度传感器125、陀螺仪124、速度传感器123及超声波传感器121感测自行车的运动参数、环境参数以及路面状况参数，并由控制器130接收所述运动参数，环境参数，路面状况参数。

该运动参数包括通过速度传感器123监测自行车前进方向上的速度，所述加速度传感器125则监测自行车在前进方向上的加速度、在水平方向上得左右水平加速度分量，从而得到前进方向上的左右加速度，左右摆动频率；此外所述加速度传感器125还可以监测自行车在垂直方向上的上下加速度。所述陀螺仪124则用于监测自行车的角加速度，运算后得出的偏航角度，翻滚角度及俯仰角度。超声波传感器121则用于监测自行车与周边360度内6个方位得到最接近的与周边物体的距离；通过超声波多次采样监测得到的周边物体停留时长。该前进方向上的加速度、左右摆动频率、车体垂直向上产生的上下加速度以、车体水平方向上产生的左右加速度、偏航角度、翻滚角度以及俯仰角度、及速度传感器所感测到的速度、与周边物体的距离及停留时长共同组成了自行车的运动参数，通过对行为风险参数的对比分析，对自行车的安全指数进行判断，从而得到控制信号。

该环境参数包括通过温湿度传感器122监测得到的温度与湿度运算得到的超声波速率；通过光照传感器126监测得到的环境亮度运算得到的反应速度。该路面状况参数包括通过超声波传感器126监测自行车与周边360度内6个方位得到最接近的与周边物体的距离；通过超声波多次采样监测得到的相对速度。该超声波速率、反应速度、相对速度共同组成了环境参数与路面状况参数，结合上述运动中的前进方向上的加速度、车体水平方向上产生的左右加速度，运算并对比分析出即时风险参数，对自行车的安全指数进行判断，从而得到控制信号。

与感测装置120对应的，该控制装置130包括控制器132，以及与控制器132连接的储存器131。该储存器131用于储存行为风险参数阈值，即时风险参数阈值，安全指数阈值，控制器132将感测装置120检测到的运动参数，环境参数，路面状况参数进行运算后得到行为风险参数和即时风险参数，将行为风险参数，即时风险参数与储存的行为风险阈值，即时风险阈值对比，判断安全指数，再对比储存的安全指数阈值，判断出自行车的骑行安全状态，来得出控制响应装置110的控制信号。同时，该控制装置130还可以通过通讯装置140进行升级。

对应的，在本实施例中，所述行为风险参数阈值包括前进方向上的加速度阈值、左右摆动频率阈值、车体垂直向上产生的上下加速度阈值以及车体水平方向上产生的左右加速度阈值、偏航角度阈值、翻滚角度阈值、俯仰角度阈值、速度阈值、与周边物体的距离阈值，停留时长阈值等；对应的，所述即时风险参数阈值包括前进方向上的加速度阈值、车体水平方向上产生的左右加速度阈值、超声波速率、反应速度阀值与周边物体的距离阈值、相对速度阈值等。

可以理解的，可以由控制器132对接收到的自行车的运动参数进行运算得到速度，并将该速度与储存器131中储存的速度阈值对比，判断该自行车是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的运动参数进行运算得到前进方向上的加速度，并将该加速度与储存器131中储存的前进方向上的加速度阈值对比，判断该自行车是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的运动参数进行运算得到左右摆动频率，并将该左右摇摆频率与储存器131中储存的左右摆动频率阈值对比，判断该自行车是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。可以理解的，左右摆动频率可以根据陀螺仪124监测得到的运动参数运算得到。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的运动参数进行运算得到车体垂直向上产生的上下加速度，并将该车体垂直向上产生的上下加速度与储存器131中储存的车体垂直向上产生的上下加速度阈值对比，判断该自行车是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的运动参数进行运算得到车体水平方向上产生的左右加速度，并将该车体水平方向上产生的左右加速度与储存器131中储存的车体水平方向上产生的左右加速度阈值对比，判断该自行车是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的运动参数进行运算得到偏航角度并将该偏航角度与储存器131中储存的偏航角度阈值对比，并交叉对比速度参数判断该自行车是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。可以理解的，左右摆动频率可以根据陀螺仪124监测得到的角加速度运算得到。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的运动参数进行运算得到翻滚角度并将该翻滚角度与储存器131中储存的翻滚角度阈值对比，判断该自行车是否处于不正常倾侧行进状态，是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。可以理解的，翻滚角度可以根据陀螺仪124监测得到的角加速度运算得到。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的运动参数进行运算得到俯仰角度，并将该俯仰角度与储存器131中储存的俯仰角度阈值对比，判断该自行车是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。可以理解的，左右摆动频率可以根据陀螺仪124监测得到的角加速度运算得到。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的环境参数进行运算得到超声波速率，可以理解的，超声波速率可以通过温湿度传感器122监测得到的温度运算得到并储存到储存器131中作为超声波传感器121的运算参数。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的环境参数进行运算得到反应速度。可以理解的，反应速度可以通过光照传感器126监测得到的温度运算得到并储存到储存器131中作为即时风险参数中的运算参数。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的路面状况参数进行运算得到与周边物体的距离，并将与周边物体的距离与储存器131中储存的与周边物体的距离阈值对比，判断该自行车是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。可以理解的，与周边物体的距离可以通过超声波传感器122监测得到的声波回传运算得到。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的路面状况参数进行运算得到相对速度，并将该相对速度与储存器131中储存的相对速度阈值对比，判断该自行车是否过有机会形成碰撞，是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。可以理解的，相对速度可以通过控制器132运算得到的与周边物体的距离与上一周期的与周边物体的距离对比运算获得。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的路面状况参数进行运算得到停留时长，并将该停留时长与储存器131中储存的停留时长阈值对比，判断该自行车是否过于长时间与其他车辆保持短距离，从而判断是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。可以理解的，停留时长可以通过控制器132运算得到的与周边物体的距离与上一周期的与周边物体的距离对比运算获得。

或者可以由控制器132对接收到的自行车的运动参数进行运算得到速度，并将该速度与储存器131中储存的速度阈值对比，判断该自行车是否处于安全骑行状态，并输出控制信号。

可以理解的，可以同时使用超声波传感器121，温湿度传感器122，速度传感器123，加速度传感器125，陀螺仪124，光照传感器126进行监测能够相互补充精度更高；也可以根据需求使用部分参数，也能实现对自行车的骑行安全状态判断。

该响应装置110包括蜂鸣器111，警示灯112。当控制装置130得到控制信号并输出到响应装置110，蜂鸣器111将发出不低于80分贝的警示音，按照控制信号输出持续2秒－5秒不等警示音。同时，当控制装置130得到控制信号并输出到响应装置110，警示灯112将连续10秒以0.5瓦功率以上LED灯珠闪烁，以达到提醒骑行者及周边涉及风险个体的作用。

该通讯装置140包括移动通讯装置141，蓝牙装置142，GPS全球定位***143。当控制装置130得到控制信号并输出到响应装置同时，控制装置130将优先通过蓝牙连接手机客户端170，并传输当前骑行状态信息到手机客户端170，包括运算得出的安全指数，控制信号，并从GPS全球定位***监143测得到的地理位置，通过控制器运算得出的。

在本实施例中，感应装置120可以为两个，分别安装在自行车车架的前方与后方或座椅下方，从而互相补充提高陀螺仪与加速度传感器运算的精度。可以理解的，也可以根据需要仅仅在一个位置设置。

在使用该自行车安全骑行监测装置时，首先将整个自行车安全骑行监测装置通过外壳安装到自行车上。例如，通过外壳安装到自行车车架的前方，或安装到自行车座椅支撑杆上。

然后，由感应装置120来监测自行车的运动参数，环境参数与路面状况参数，并发送至控制装置130，作为判断自行车的骑行安全指数的依据。由控制装置130根据运动参数，环境参数，路面状况参数运算得出行为风险参数与即时风险参数，并判断出当前安全指数，输出控制信号至响应装置110驱动蜂鸣器111与警示灯112作出警示。并输出控制型号至通讯装置140，通过蓝牙142或移动通讯装置141发送安全指数与各相关参数至云服务器160与手机客户端170进行纪录。

在本实施例中，通过速度传感器123，加速度传感器125监测自行车的运动参数，并传送至控制装置130；由控制装置130的控制器132将该运动参数进行运算得到速度。然后，将改速度与与存在储存器131中的速度阈值对比。当速度大雨设定的速度阈值时，判断自行车正处于行进状态；而速度小于设定的速度阈值时，判断自行车正处于静止状态。

在自行车处于静止状态时，控制器132根据超声波传感器121，加速度传感器125，温湿度传感器122，光照传感器126监测的运动参数，环境参数，路面状况参数运算得到即时风险参数，但是将不会运算行为风险参数，减少控制器132的负荷。

在自行车处于运动状态时，如控制器132根据感应装置监测的运动参数，环境参数，路面状况参数运算出行为风险参数及即时风险参数。将行为风险参数与行为风险参数阈值对比和／或将即时风险参数与即时风险参数阈值对比，超出设定范围时，发出控制信号至响应装置110发出警示，使骑行者在骑行过程中对自己的骑行安全状态更为理解，能有效降低事故发生的几率。当然，还能通过通讯装置140传送警示信息到达手机客户端170或云服务器。让骑行者与家人通过手机客户端170能更有效提升安全骑行意识与习惯。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或随机存储记忆体（RandomAccessMemory，RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种自行车骑行监测装置，包括感应装置、控制装置、响应装置以及为所述感应装置，控制装置，响应装置供电的电源：

所述感应装置，用于监测所述自行车的运动参数、路面状况参数以及与周边环境参数，并将监测到的所述运动参数、路面状况参数与周边环境参数发送至所述控制装置；

所述控制装置包括控制器以及存储器，所述控制器根据所述运动参数、路面状况参数、与周边环境参数运算后得出行为风险参数与即时风险参数，所述存储器则存储行为风险参数阈值、即时风险参数阈值、安全指数阈值，所述控制器将行为风险参数、即时风险参数与储存的行为风险阈值以及即时风险阈值对比，判断安全指数，再对比储存的安全指数阈值，判断出自行车的骑行安全状态，控制器通过上述运算来判断出所述当前安全指数并得出控制信号，并输出控制信号至所述响应装置；

所述响应装置用于发送安全指数及警报信息。

2.如权利要求1所述的一种自行车监测装置，其特征在于，所述感应装置包括加速度传感器，所述运动参数包括由所述加速度传感器监测运算得到的前进方向上的加速度、左右摆动频率、车体垂直方向上产生的上下加速度以及车体水平方向上产生的左右加速度，所述行为风险参数阈值包括前进方向上的加速度阈值、左右摆动频率阈值、车体垂直方向上产生的上下加速度阈值以及车体水平方向上产生的左右加速度阈值，

所述控制器接收所述运动参数，通过运算后得到所述前进方向上的加速度、左右摆动频率、车体垂直向上产生的上下加速度以及车体水平方向上产生的左右加速度，将所述前进方向上的加速度、左右摆动频率、车体垂直方向上产生的上下加速度以及车体水平方向上产生的左右加速度分别与之对应的阈值进行对比来判断出所述当前安全指数并输出所述控制信号。

3.如权利要求1所述的一种自行车安全监测装置，其特征在于，所述感应装置包括陀螺仪，所述运动参数包括将由所述陀螺仪检测到的角加速度经过运算后得到的偏航角度、翻滚角度以及俯仰角度，所述风险参数阈值包括偏航角度阈值、翻滚角度阈值以及俯仰角度阈值，所述控制器运算接收所述运动状态的偏航角度、翻滚角度以及俯仰角度，并将所述偏航角度、翻滚角度以及俯仰角度与所述偏航角度阈值、翻滚角度阈值以及俯仰角度阈值对比来判断出所述当前安全指数并输出所述控制信号。

4.如权利要求1所述的一种自行车安全监测装置，其特征在于，所述感应装置包括速度传感器，所述运动参数包括将由所述速度传感器检测得到的速度，所述风险参数阈值包括速度阈值，所述控制器接收所述运动状态的所述速度，并将述速度值与所述速度阈值对比来判断出所述当前安全指数并输出所述控制信号。

5.如权利要求1所述的一种自行车安全监测装置，其特征在于，所述感应装置包括温湿度传感器，所述环境参数包括由所述温湿度传感器监测得到的温度、湿度，所述控制器接收所述温度、湿度并运算得到所述超声波传感器运算所需超声波速率参数。

6.如权利要求1所述的一种自行车安全监测装置，其特征在于所述感应装置包括光照传感器，所述环境参数包括由所述光照传感器监测得到的环境亮度，所述控制器接收所述环境亮度并运算得到预计反应速度参数。

7.如权利要求1所述的一种自行车安全监测装置，其特征在于所述感应装置包括超声波传感器，所述路面状况参数包括将由所述超声波传感器记检测得到与周边物体的距离、经过运算后得到的相对速度以及经过运算后得到的停留时长，所述及时风险参数阈值包括距离阈值、相对速度阈值以及停留时长阈值，所述控制器接收所述路面状况参数，包括距离、相对速度以及停留时长，并将所述距离、相对速度以及停留时长与所述距离阈值、相对速度阈值以及停留时长阈值对比判断所述路面状况来判断出所述当前安全指数并输出所述控制信号。

8.如权利要求1所述的一种自行车安全监测装置，其特征在于，还包括通讯装置、手机客户端以及云服务器，所述通讯装置包括移动通讯装置、蓝牙装置以及GPS全球定位***，当控制装置得到控制信号并输出到响应装置同时，控制装置将优先通过蓝牙连接手机客户端，并传输当前骑行状态信息到手机客户端，所述骑行状态信息包括运算得出的安全指数以及控制信号，并从GPS全球定位***监测得到的地理位置，通过控制器运算得出的。

9.一种利用上述权利要求1-8中自行车骑行安全监测装置的自行车骑行安全监测方法，包括以下步骤：

监测所述自行车的行为风险参数，并发送至控制装置；

监测所述自行车的即时风险参数，并发送至控制装置；

所述控制装置根据所述行为风险参数与即时风险参数，与其所存储的风险参数阈值以及及时风险参数阈值进行比对，输出信号至上述反应装置作出警示。

10.一种自行车，包括自行车车架，以及包括安装在自行车车架上的上述权利要求1-8中任一权利要求所述的一种自行车骑行安全监测装置。