[发明专利]一种公路自行车赛竞技辅助训练系统

权利要求书

1.一种公路自行车赛竞技辅助训练系统，其特征在于，包括传感测量子系统和阻尼控制子系统，所述的传感测量子系统包括车把转向测量模块和车速测量模块，所述的阻尼控制子系统通过电机产生空气阻力和重力分量带来的阻力即可让用户有真实的骑行体验，所述的空气阻力计算与车把转向、风速和车速相关，所述的重力分量计算与路面的坡度相关，所述的车把转向和车速通过转向测量模块和车速测量模块测量，所述的风速和路面坡度根据真实的天气和路面环境通过软件模拟得到；

该系统设置了三种训练模式：全程模式、分段模式和任意模式，全程模式按照实际比赛中的赛程安排，系统将记录运动员每天的比赛进程，并在下一次进入此模式时继续完成接下来的比赛；分段模式根据比赛路线设定的阶段划分，运动员根据自己的需求选择其中的某一个阶段进行训练；系统还提供了任意模式，运动员选择任意的起点和终点进行相应的训练；

所述的车速测量模块安装在电机主轴上，具体为：

在电机上安装了光电码盘和光电对管，在光电码盘转动时光栅会间歇性使光电对管导通和关断，只需要测量光电对管的输出频率即可得到相应转速；

选择MSP430G2553单片机负责频率测量，该单片机定时器时钟源为32.768kHz手表晶体，光电对管的输出频率最高为2kHz，为了保证频率计在高频、低频时的响应速度和测量精度，采用M/T法测速；

其转速计算公式为：

式中：M₁为预置脉冲数；M₂为高频时钟脉冲数；f_c为高频时钟频率；λ为光电编码器倍频系数；P为光电编码器线数；

在低频时，只需测量脉冲一个周期经过的时间即可；高频时，由于单纯测量周期时间会带来较大误差，测量多个周期，当时间大于门限值时，根据周期数和总时间即可求得实际频率；

所述的软件模拟包括依次连接的数据格式转换模块、数据融合模块和赛道重现模块；

所述的赛道重现模块，用于提供赛道数据的可视化和体感上的体验，具体为：

赛道数据的可视化为数据的图形化表达，体感部分表现为转角和阻力上的变化；

所述的赛道数据的可视化具体为：

模拟赛道最终会呈现在一个二维平面上，由一个主体视窗和三个分视窗构成，所述的主体视窗呈现反映当前的路况和方向的视图，三个分视窗分别为整体路线鸟瞰图、坡度变化图和风向标志图；

所述的体感部分包括转角和阻力的计算，

其中转角的计算如下：

安装在车把位置的方向传感器检测出车把的转角已知自行车前后轮轴间距为l,根据几何关系可以计算出转弯半径：

若已知自行车车速为v(m/s)，方向角变化的角速度为：

阻力的计算如下：

空气阻力的计算如下：

空气阻力＝f(风速，风向，车速，车把方向)

重力分量产生的阻力计算如下：

重力分量产生的阻力＝f(坡度，车把方向)

最后，阻力的计算为：

实际阻力＝f(空气阻力，机械摩擦，重力分量产生的阻力)。

2.根据权利要求1所述的一种公路自行车赛竞技辅助训练系统，其特征在于，所述的车把转向测量模块采集三个位置信息，即车把左转90°、置于中间以及右转90°时传感器检测到的方向矢量，然后以这三个矢量为基准，对车把置于任意位置时检测到的方向矢量进行线性规划。

3.根据权利要求1所述的一种公路自行车赛竞技辅助训练系统，其特征在于，所述的数据格式转换模块包括分别与数据融合模块连接的赛道数据转换模块和天气数据转换模块。

4.根据权利要求3所述的一种公路自行车赛竞技辅助训练系统，其特征在于，所述的数据融合模块将赛道数据转换模块和天气数据转换模块提供的数据进行融合，具体为：提供一个接口，该接口的输入为时间和位置，输出为控制当前环境因素的变量。