CN110345940A - 用于规范共享单车停放姿态和方向的方法及其车锁 - Google Patents
用于规范共享单车停放姿态和方向的方法及其车锁 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于规范共享单车停放技术领域，提供了一种用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，包括步骤：检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量；根据所述共享单车在x轴、y轴和z轴的所述加速度计算出所述共享单车的俯仰角和横滚角；根据所述共享单车在x轴和y轴的水平分量比值的反正切计算出所述共享单车的航向角；判断所述俯仰角、所述横滚角以及所述航向角是否都处于正常停车范围，若否则发出警示。还提出了一种用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁。借此，本发明能够准确判断共享单车的姿态和停车方向，且精确度与稳定性高。
Description
技术领域
本发明涉及规范共享单车停放技术领域，尤其涉及一种用于规范共享单车停放姿态和方向的方法及其车锁。
背景技术
现有共享单车锁大部分采用加速度传感器一维传感检测，只能定性够检测单车的运动/静止。无法准确判断单车的停放姿态，如：竖直，倒下，及停车方向。因此现有共享单车锁无法准确判断停车姿态和停车方向，给共享单车的治理和使用产生了诸多不便。
综上可知，现有的方法在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于规范共享单车停放姿态和方向的方法及其车锁，能够准确判断共享单车的姿态和停车方向，且精确度与稳定性高。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，包括步骤：
检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量；
根据所述共享单车在x轴、y轴和z轴的所述加速度计算出所述共享单车的俯仰角和横滚角；
根据所述共享单车在x轴和y轴的水平分量比值的反正切计算出所述共享单车的航向角；
判断所述俯仰角、所述横滚角以及所述航向角是否都处于正常停车范围，若否则发出警示。
根据所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，所述根据所述加速度计采集的所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度计算出所述俯仰角和所述横滚角的步骤进一步包括：
设所述加速度计采集的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axB、ayB、azB；参考坐标系下的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axN、ayN、azN；所述俯仰角为θ，所述横滚角为Φ，所述航向角为ψ；则
其中，c和s分别为cos函数和sin函数；
所述参考坐标系下的加速度为所述共享单车处于静止状态下的加速度，则
计算得出：
所述俯仰角
所述横滚角
根据所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，所述检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量的步骤包括：
采用陀螺仪检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述角速度；
采用加速度计检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述加速度；
采用磁力计检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述水平分量。
根据所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，所述陀螺仪、所述加速度计以及所述磁力计集成于九轴传感器上。
还提出了一种用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁，包括：
传感检测单元，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量；
第一计算单元，用于根据所述共享单车在x轴、y轴和z轴的所述加速度计算出所述共享单车的俯仰角和横滚角；
第二计算单元，用于根据所述共享单车在x轴和y轴的水平分量比值的反正切计算出所述共享单车的航向角；
判断单元，用于判断所述俯仰角、所述横滚角以及所述航向角是否都处于正常停车范围，若否则发出警示。
根据所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁，所述第一计算单元用于设所述加速度计采集的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axB、ayB、azB；参考坐标系下的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axN、ayN、azN；所述俯仰角为θ，所述横滚角为Φ，所述航向角为ψ；则
其中，c和s分别为cos函数和sin函数；
所述参考坐标系下的加速度为所述共享单车处于静止状态下的加速度，则
计算得出：
所述俯仰角
所述横滚角
根据所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁，所述传感检测单元包括：
陀螺仪，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述角速度；
加速度计，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述加速度；
磁力计，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述水平分量。
根据所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁，所述陀螺仪、所述加速度计以及所述磁力计集成于九轴传感器上。
本发明所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，包括步骤：检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量；根据所述共享单车在x轴、y轴和z轴的所述加速度计算出所述共享单车的俯仰角和横滚角；根据所述共享单车在x轴和y轴的水平分量比值的反正切计算出所述共享单车的航向角；判断所述俯仰角、所述横滚角以及所述航向角是否都处于正常停车范围，若否则发出警示。还提出了一种用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁。借此，本发明能够准确判断共享单车的姿态和停车方向，且精确度与稳定性高。
附图说明
图1为本发明所述用于规范共享单车停放姿态和方向的方法的流程图；
图2为本发明优选实施例所述用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁的结构框图；
图3为本发明优选实施例所述用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁的具体工作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图2示出本发明优选实施例所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁100，包括：
传感检测单元10，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量；
第一计算单元20，用于根据所述共享单车在x轴、y轴和z轴的所述加速度计算出所述共享单车的俯仰角和横滚角；
第二计算单元30，用于根据所述共享单车在x轴和y轴的水平分量比值的反正切计算出所述共享单车的航向角；
判断单元40，用于判断所述俯仰角、所述横滚角以及所述航向角是否都处于正常停车范围，若否则发出警示。
其中的x轴、y轴以及z轴是以共享单车为原点建立的三维坐标系的支轴；所述车锁100用于固定安装在共享单车上，通过车锁100上的传感检测单元10用于检测所述共享单车的传感数据，并根据检测到的传感数据在第一计算单元20和第二计算单元30中计算出对应于共享单车的俯仰角、横滚角以及航向角；结合其计算结果得出的俯仰角、横滚角以及航向角判断是否在共享单车正常停放的数值范围内，从而来规范使用者正确停放；运营者具体可以设置共享单车必须在正常姿态停放，并且停放方向一致才是有效的，停放正确之后用户方能正常缴费，异常停放会提示使用者和管理者。
所述第一计算单元20用于设所述加速度计采集的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axB、ayB、azB；参考坐标系下的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axN、ayN、azN；所述俯仰角为θ，所述横滚角为Φ，所述航向角为ψ；则
其中，c和s分别为cos函数和sin函数；这个矩阵就是三个旋转矩阵相乘得到的，因为矩阵的乘法可以表示旋转。
所述参考坐标系下的加速度为所述共享单车处于静止状态下的加速度，则
计算得出：
所述俯仰角
所述横滚角
优选的是，所述传感检测单元10包括：陀螺仪，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述角速度；加速度计，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述加速度；磁力计，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述水平分量。具体的是，所述陀螺仪、加速度计以及磁力计集成于九轴传感器上。
参见图3，所述车锁100用于规范共享单车停放姿态和方向的工作流程为：九轴传感器初始化准备工作，所述九轴传感器启动以进行数据采集和滤波，姿态解算出俯仰角、横滚角以及航向角，判断陀螺仪检测的x轴、y轴和z轴的角速度是否大于预定阈值，若大于则计算所述俯仰角和横滚角，判断所述俯仰角和横滚角是否在正常停车范围，若否则得出共享单车停放姿态异常，若是则进一步计算所述航向角，判断所述航向角是否在正常停车范围，若否则得出共享单车停放方向异常，若是则得出共享单车停放正常。
图1示出本发明所述用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，包括步骤如下：
S101、检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量；
S102、根据所述共享单车在x轴、y轴和z轴的所述加速度计算出所述共享单车的俯仰角和横滚角；
S103、根据所述共享单车在x轴和y轴的水平分量比值的反正切计算出所述共享单车的航向角；
S104、判断所述俯仰角、所述横滚角以及所述航向角是否都处于正常停车范围，若否则发出警示。
所述S102的步骤进一步包括：
设所述加速度计采集的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axB、ayB、azB；参考坐标系下的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axN、ayN、azN；所述俯仰角为θ，所述横滚角为Φ，所述航向角为ψ；则
其中，c和s分别为cos函数和sin函数；
所述参考坐标系下的加速度为所述共享单车处于静止状态下的加速度，则
计算得出：
所述俯仰角
所述横滚角
所述步骤S101包括：
采用陀螺仪检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述角速度；
采用加速度计检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述加速度；
采用磁力计检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述水平分量。
所述陀螺仪、所述加速度计以及所述磁力计集成于九轴传感器上。
综上所述，本发明所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，包括步骤：检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量；根据所述共享单车在x轴、y轴和z轴的所述加速度计算出所述共享单车的俯仰角和横滚角；根据所述共享单车在x轴和y轴的水平分量比值的反正切计算出所述共享单车的航向角；判断所述俯仰角、所述横滚角以及所述航向角是否都处于正常停车范围，若否则发出警示。还提出了一种用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁。借此，本发明能够准确判断共享单车的姿态和停车方向，且精确度与稳定性高；可规范用户停车行为，为单车管理者提供管理更为精细的管理手段。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，其特征在于，包括步骤：
检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量；
根据所述共享单车在x轴、y轴和z轴的所述加速度计算出所述共享单车的俯仰角和横滚角；
根据所述共享单车在x轴和y轴的水平分量比值的反正切计算出所述共享单车的航向角；
判断所述俯仰角、所述横滚角以及所述航向角是否都处于正常停车范围，若否则发出警示。
2.根据权利要求1所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，其特征在于，所述根据所述加速度计采集的所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度计算出所述俯仰角和所述横滚角的步骤进一步包括：
设所述加速度计采集的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axB、ayB、azB；参考坐标系下的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axN、ayN、azN；所述俯仰角为θ，所述横滚角为Φ，所述航向角为ψ；则
其中，c和s分别为cos函数和sin函数；
所述参考坐标系下的加速度为所述共享单车处于静止状态下的加速度，则
计算得出：
所述俯仰角
所述横滚角
3.根据权利要求1所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，其特征在于，所述检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量的步骤包括：
采用陀螺仪检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述角速度；
采用加速度计检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述加速度；
采用磁力计检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述水平分量。
4.根据权利要求3所述的所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的方法，其特征在于，所述陀螺仪、所述加速度计以及所述磁力计集成于九轴传感器上。
5.一种用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁，其特征在于，包括：
传感检测单元，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的角速度并判断所述角速度是否大于预定阈值，若是则检测所述共享单车在x轴、y轴和z轴的加速度和水平分量；
第一计算单元，用于根据所述共享单车在x轴、y轴和z轴的所述加速度计算出所述共享单车的俯仰角和横滚角；
第二计算单元，用于根据所述共享单车在x轴和y轴的水平分量比值的反正切计算出所述共享单车的航向角；
判断单元，用于判断所述俯仰角、所述横滚角以及所述航向角是否都处于正常停车范围，若否则发出警示。
6.根据权利要求5所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁，其特征在于，所述第一计算单元用于设所述加速度计采集的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axB、ayB、azB；参考坐标系下的x轴、y轴和z轴的加速度分别为:axN、ayN、azN；所述俯仰角为θ，所述横滚角为Φ，所述航向角为ψ；则
其中，c和s分别为cos函数和sin函数；
所述参考坐标系下的加速度为所述共享单车处于静止状态下的加速度，则
计算得出：
所述俯仰角
所述横滚角
7.根据权利要求5所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁，其特征在于，所述传感检测单元包括：
陀螺仪，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述角速度；
加速度计，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述加速度；
磁力计，用于检测所述共享单车在x轴、y轴以及z轴的所述水平分量。
8.根据权利要求7所述的用于规范共享单车停放姿态和方向的车锁，其特征在于，所述陀螺仪、所述加速度计以及所述磁力计集成于九轴传感器上。
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