[发明专利]一种基于MEMS的自行车导航系统

权利要求书

1.一种基于MEMS的自行车导航系统，其特征在于：该自行车导航系统包括：行程测量模块、车速检测模块、碰撞检测模块、侧翻检测模块、姿态检测模块和/或导航模块，

行程测量模块和车速检测模块分别测量自行车当前的行程和速度信息，在用户开始自行车骑行的瞬间，使用GPS接收端前后两个时刻输出的位置差分值计算出自行车的初始方位，陀螺输出值不断更新自行车方位，运用航位推算的方法可以实时输出自行车的当前位置坐标，

GPS信息确定自行车方位算法流程：

假设自行车的初始方位是ψ₀，利用陀螺的输出值更新自行车的姿态和方位信息；

当自行车处于运动状态，并且GPS芯片接收信号无障碍物遮蔽时，利用GPS芯片输出的经纬度信息，测定方位ψ；

利用GPS信息测量得到的方位ψ重置动态姿态算法中的方位值，并更新姿态信息：

式中，θ为俯仰角，为横滚角，ψ为方位角，Q为姿态四元数；

自行车导航算法流程：

将自行车位移按照当前的方位进行方向余弦分解，分别投影到东向和北向，可以确定自行车的行驶位置：

式中，C代表自行车的周长，ψ_i代表自行车的方位，x_n代表东向位移，y_n代表北向位移；

将得到的自行车位置坐标转换为经纬度信息，通过蓝牙模块导入手机APP地图软件，可以实时显示用户的当前位置。

2.根据权利要求1所述的自行车导航系统，其特征在于：所述行程测量模块包括由AMR地磁传感器和磁铁，点A(0,0)是车轮的中心轴,点B(x,y)是车轮外径上的点，AB是车轮的半径r，则车轮的周长C为：

C＝2πr；

E(e₁,e₂)点是自行车的辐条上一点，在该E点上安装磁铁；

D(d₁,d₂)点是自行车后上叉的固定点，在该D点上安装地磁传感器；

在自行车运动过程中，通过检测地磁传感器感应到的磁铁信号变化来记录车轮转动圈数n1，从而可以计算出自行车的行程S:

S＝C×n1＝2πr×n1。

3.根据权利要求2所述的自行车导航系统，其特征在于：所述车速检测模块，通过AMR地磁传感器来测速：

由AMR地磁传感器检测两个相同特征的磁铁信号，并累加这两个磁铁信号强度之间的采样点数N，采用计算得到的自行车周长C，则自行车的车速计算公式如下：

式中，T为采样周期。

4.根据权利要求1所述的自行车导航系统，其特征在于：所述姿态检测模块能提示自行车当前的姿态，如果初始时刻存在GPS辅助模块，可以实时确定自行车的行驶方位：

当自行车处于准静止状态时，所述准静止状态包括静止和匀速状态，通过解算加速度计的输出值获得自行车初始姿态信息，所述自行车初始姿态信息包括俯仰和横滚信息；

当自行车处于运动状态时，依靠陀螺输出值进行自行车姿态更新，并且能使用加速度计辅助陀螺漂移补偿和姿态校正。