一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法及装置与流程

本发明涉及室内骑行训练设备的功率测量，特别是涉及一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法及装置。

背景技术：

1、为了模拟户外真实的骑行工况，允许自行车随骑行者踏蹬节奏产生自然的左右摇摆、小幅前后浮动，复刻户外摇车、爬坡、冲刺时的车体姿态变化，摇车板是目前高精度骑行训练设备的主流配套组件。

2、对于设置有摇车板这一特定结构的骑行台，骑行台的传统功率测量原理存在固有缺陷。因为骑行台通常假设车架是固定的，通过测量后轮飞轮的反作用力来计算功率。但在实际高强度骑行、冲刺训练、爬坡模拟训练等场景中，骑行者普遍存在摇车动作，即人体随踩踏节奏发生左右摆动、上下起伏，整体重心持续偏移。该摇车动作会使人体产生周期性的惯性力，该惯性力会通过车架、轮组、传动轴等结构传导至骑行台动力检测链路，被功率传感器同步采集并纳入功率计算范围；导致骑行台输出的功率测量值显著高于实际有效做功值，形成惯性功率误差。

3、目前，现有技术中尚未有针对摇车板引起的惯性功率误差进行有效修正的方案。现有骑行台功率测量方法均假设车架固定，无法适应摇车板场景下的动态工况，导致功率测量精度在高强度摇车时显著下降。

4、综上，现需要设计一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法及装置来解决现有技术中的问题。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中问题，本发明提供了一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法及装置，解决了在使用摇车板进行站姿骑行或冲刺时，骑行者身体上下起伏会产生较大惯性力，该惯性力被叠加到骑行台的飞轮上，导致骑行台自身基于扭矩或转速测量的功率值出现显著偏差的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法，包括以下步骤：

4、采集骑行数据，所述骑行数据包括摇车板加速度、骑行台的实时输出功率和虚拟轮速，获取用户与车架的总质量；

5、通过一阶高通滤波器对所述摇车板加速度进行预处理；

6、计算惯性功率误差；

7、判断预处理后的摇车板加速度和虚拟轮速是否满足功率修正条件，若是则利用所述惯性功率误差对所述骑行台的实时输出功率进行修正；否则不进行惯性功率误差修正，直接以骑行台的实时输出功率进入后续低通滤波步骤；

8、对修正后的实时输出功率进行一阶低通滤波后输出骑行功率。

9、在本发明的一些实施例中，所述计算惯性功率误差具体包括：

10、根据预处理后的摇车板加速度计算动态位移；

11、判断摇车板的动态位移是否为周期性往复振荡；

12、若是则认为所述骑行台存在惯性功率误差，并根据摇车板加速度、虚拟轮速和用户与车架的质量计算惯性功率误差；否则认为所述骑行台不存在惯性功率误差，直接以实时输出功率进入低通滤波步骤。

13、在本发明的一些实施例中，所述惯性功率误差的计算公式为：

14、p inertial (t)=mtotal∙afiltered(t)∙verg(t)；

15、其中，p inertial (t)为惯性功率误差，mtotal为用户与车架的总质量；afiltered(t)为滤波后的摇车板加速度；verg(t)为骑行台的虚拟轮速。

16、在本发明的一些实施例中，所述实时输出功率的修正公式为：

17、pcorrected(t)= perg(t)- iactive(t)∙p inertial (t)；

18、其中，pcorrected(t)为修正后的实时输出功率；perg(t)为实时输出功率；iactive(t)为激活函数，当预处理后的摇车板加速度和虚拟轮速满足功率修正条件时，激活函数取值为1，当预处理后的摇车板加速度和虚拟轮速不满足功率修正条件时，激活函数取值为0；pinertial (t)为惯性功率误差。

19、在本发明的一些实施例中，所述修正条件为：│滤波后的摇车板加速度afiltered(t)│>第一阈值且虚拟轮速>第二阈值；其中，第一阈值的取值范围[0.15，0.25] m/s²，第二阈值的取值范围[0.4，0.6] m/s。

20、在本发明的一些实施例中，采用以下公式对所述摇车板加速度进行预处理：

21、afiltered(t)=araw(t)−[1/(1+τs)]·araw(t)；

22、其中，araw(t)为随时间变化的原始加速度采样信号；afiltered(t)为消除零点漂移后的滤波加速度；时间常数τ=1/2πfc，截止频率fc=0.1hz；s为拉普拉斯算子。

23、在本发明的一些实施例中，采用以下公式对修正后的实时输出功率进行一阶低通滤波：

24、pfinal(t)=α⋅pcorrected(t)+(1−α)⋅pfinal(t−1)

25、其中：pfinal(t)为低通滤波后的骑行功率；pcorrected(t)为修正后的实时输出功率；α为可调平滑系数，取值范围为0<α<1，优选值为0.3。

26、在本申请的一些实施例中，提供了一种骑行功率修正装置，以实现上述的骑行功率修正方法；包括：

27、数据采集模块，用于采集摇车板的加速度数据、骑行台的实时输出功率、虚拟轮速、用户体重和车架重量；

28、预处理模块，与所述数据采集模块通信连接，用于通过一阶高通滤波器对摇车板加速度进行预处理；

29、惯性功率误差计算模块；其与所述数据采集模块及预处理模块通信连接，用于根据加速度数据、虚拟轮速、用户体重和车架重量计算惯性功率误差；

30、功率修正模块，其与所述数据采集模块和惯性功率误差计算模块通信连接，用于对骑行台的实时输出功率进行修正并输出修正后的骑行功率；

31、低通滤波模块，与所述功率修正模块通信连接，用于对修正后的实时输出功率进行一阶低通滤波后输出骑行功率；

32、通信模块，用于与外部设备通信。

33、在本申请的一些实施例中，提供了一种电子设备，包括：

34、处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器及收发器；

35、所述存储器存储计算机执行指令；所述收发器用于收发数据；

36、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现上述的骑行功率修正方法。

37、在本申请的一些实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述的骑行功率修正方法。

38、本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

39、本发明通过摇车板的加速度确定骑行动作带来的惯性功率误差，然后通过修正条件实现动态补偿，有效避免了在平缓骑行或者起步停车时进行不必要的修正，防止了低信噪比下的误触发和噪声放大。本发明在不增加外部装置的基础上，获取高精度的真实骑行功率。

1.一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法，其特征在于，所述计算惯性功率误差具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法，其特征在于，所述惯性功率误差的计算公式为：

4.根据权利要求1所述的一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法，其特征在于，所述实时输出功率的修正公式为：

5.根据权利要求1所述的一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法，其特征在于，所述修正条件为：│滤波后的摇车板加速度afiltered(t)│>第一阈值且虚拟轮速>第二阈值；其中，第一阈值的取值范围[0.15，0.25]m/s²，第二阈值的取值范围[0.4，0.6]m/s。

6.根据权利要求1所述的一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法，其特征在于，采用以下公式对所述摇车板加速度进行预处理：

7.根据权利要求1所述的一种基于摇车板加速度的骑行功率修正方法，其特征在于，采用以下公式对修正后的实时输出功率进行一阶低通滤波：

8.一种基于摇车板加速度的骑行功率修正装置，以实现上述权利要求1-7任一项的骑行功率修正方法；包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，