具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

第一实施例

请参阅图1，图1为本发明的第一实施例的坡度测量方法的整体流程图。本实施例介绍一种坡度测量方法，应用于测距装置，测距装置设置于行驶在路面上的交通工具之上。

需要注意的是，测距装置安装在交通工具的某个或者某些位置，使测距装置不被交通工具遮挡测距装置所测量的方向，从而保证测距装置检测到其与路面之间的距离。

测距装置包括至少一个测距传感器，而一个测距传感器所监测的方向可以是一个或者多个。在一具体的实施方式中，该测距装置仅包括一个测距传感器，该测距传感器仅监测一个方向，此时应当使用这一个测距传感器，来获取第一距离信息；相对应的，此时可以通过测距装置与车体之间容易获取的长度信息来获取第二距离信息。

该方法包括：

步骤S101、获取第一距离信息。

第一距离信息为：在测距装置的第一方向上，测距装置与路面坡道之间的距离。第一距离信息可以通过测距装置进行一次测量所获得，也可以是通过其他估算方法获得。

步骤S102、获取第二距离信息。

第二距离信息为：在测距装置的第二方向上，测距装置与路面坡道之间的距离；第一方向与第二方向均朝向交通工具所在路面。

在一可选地实施例中，车辆不带减震，或者，减震架的伸缩变化小到可以被忽略。则可认为测距装置的安装高度是固定的。此时，第一距离信息通过测距装置获取；而第二距离信息为：测距装置的安装高度。测距装置的安装高度为：在重力方向上，测距装置与交通工具所在路面之间的距离信息，即，测距装置与车轮最低点之间的垂直距离。由此，可以只使用一个传感器，对第一方向进行监控，即可测量路面坡度。

在一可选地实施方式中，如果车辆带有减震，且测距装置的安装高度是变化的，当高度变化较大时，需要测量出变化量否则测量将受影响。具体请参考图2，图2为本发明的第一实施例的计算第二距离信息的流程图。若测距装置安装于交通工具的减震架，则步骤S102包括如下步骤：

步骤S201、估算交通工具与交通工具所在路面的接触点。

本实施例中，可以使用多种方式来估算交通工具与交通工具所在路面的接触点。例如：可通过车轮的转动，估算交通工具与交通工具所在路面的接触点；可以通过交通工具所在位置来估算交通工具与所在路面的接触点；还可以通过在车轮上设置压力传感器等设备来进行感知。需要注意的是，本实施例中所指的车轮，其实是交通工具与交通工具所在路面之间相互作用的着力点。其可以是真正意义上的车轮，也可以是其他意义上某种场所产生平衡车的着力点。

步骤S202、估计减震架的伸缩趋势。

需要了解的是，减震架的伸缩趋势可以由交通工具的运动及路面状态等因素决定。如果该交通工具在小石子之或其他障碍物上行过去，在这一过程中，减震架会在该障碍物的作用下先收缩，再伸展，且有可能为了消耗这一过程中的势能而多次伸缩。而估计减震架的伸缩趋势，可以是通过预先观测路面的方式，也可以是通过估计减震架消耗势能时所产生的高度变化。

步骤S203、根据交通工具与交通工具所在路面的接触点以及减震架的伸缩趋势，计算第二距离信息。

由此，根据交通工具与交通工具所在路面的接触点以及减震架的伸缩趋势之后，可以通过三角函数或者其他方式来计算第二距离信息。本实施例中，只需要一个测距传感器，且该第二距离信息只需要检测第一距离信息。

在一具体的实施例中，若第二距离信息为：在重力方向上，测距装置与交通工具所在路面之间的距离信息。

相对应的，步骤S103、获取角度信息集合。

角度信息集合包括：测距装置的第一方向与测距装置的第二方向之间的夹角；

步骤S104、将第一距离信息、第二距离信息、角度信息集合代入坡度测量公式，计算交通工具所行驶的路面坡度；其中，坡度测量公式为第一坡度测量公式，具体如下：

其中，α为待测量的路面坡度，L为第一距离信息，H为第二距离信息，β为测距装置的第一方向与测距装置的第二方向之间的夹角。

本实施例中，将测距装置的第二方向设定为重力方向，由此，可以简化计算第二距离信息的过程，降低计算量。其中，重力方向可以是测距装置的重力方向，以进一步降低计算量；重力方向可以是交通工具的重力方向，即使测距装置与交通工具所在重力环境不同，也可以保证交通工具的正常使用；重力方向还可以是指交通工具、减震架、测距装置中任一设备所在环境的重力方向。

在一可选地实施例中，可以省略计算减震架的伸缩趋势，以获得更精确的坡度计算。角度信息集合，还包括：第二方向与测距装置的参照方向之间的夹角；测距装置的参照方向为：测距装置的重力方向或者水平方向。

相对应的，步骤S104、将第一距离信息、第二距离信息、角度信息集合代入坡度测量公式，计算交通工具所行驶的路面坡度，包括：

将第一距离信息、第二距离信息、测距装置的第一方向与测距装置的第二方向之间的夹角、第二方向与测距装置的参照方向之间的夹角，代入第二坡度测量公式，计算交通工具所行驶的路面坡度。

本实施例中，第一距离信息与第二距离信息均是通过测量装置获取的，由此，无需估算计算第二距离信息，获得的数据相对较为准确。为了进一步提升本方法的准确性，可以使用两个姿态固定且中心线不同的测距传感器，从不同的方向上进行测量，以同时获取第一距离信息与第二距离信息；为了进一步提升本方法的可靠性，可以优先使用本实施例的技术方案，并在无法同时获取第一距离信息与第二距离信息的时候，根据交通工具与交通工具所在路面的接触点以及减震架的伸缩趋势，估算出第一距离信息或者第二距离信息。

在一具体的实施例中，若测距装置的参照方向为测距装置的重力方向，则第二坡度测量公式，具体如下：

其中，α为待测量的路面坡度，L为第一距离信息，M为第二距离信息，β为测距装置的第二方向与测距装置的重力方向之间的夹角；θ为测距装置的第一方向与测距装置的第二方向之间的夹角。

需要注意的是，本实施例中，使用cot函数进行计算，可以获得更精确的数据，但是，使用其他的三角函数公式，也能获得相近的计算结果。而使用其他三角函数公式，也应当看做等同替换。

进一步地实施例中，以上述任意实施例为基础，请参考图3，图3为本发明的第一实施例的计算第二路面坡度的流程图。上述计算交通工具所行驶的路面坡度，包括：

步骤S301、将不同第一距离信息、第二距离信息、角度信息集合代入坡度测量公式，计算多个交通工具所行驶的第一路面坡度。

需要了解的是，为了更精确地获取距离信息，可以采用本实施例的技术方案。当测距装置中的传感器仅监测一个方向时，可以进行多次的测量；当测距装置中的传感器仅监测两个方向时，可以使用角度信息集合中的至少一个角度信息来进行测量。当测距装置中的传感器监测三个及以上的方向时，可以将不同的方向两两组合，形成上述的第一方向与第二方向，由此，可以进一步增加精确性。

步骤S302、根据多个第一路面坡度以及预设平均值计算算法，计算交通工具所行驶的第二路面坡度。

需要注意的是，预设平均值计算算法，可以是将上述结果进行平均或者加权的结果，也可以是某些大数据算法或者自学习算法。本实施例中，使用一个或多个测距传感器进行计算，可以获得第一路面坡度，将多个第一路面坡度进行融合后，可以获得第二路面坡度；第二路面坡度相对而言，更为准确。

可选地，测距装置包括第一传感器与第二传感器；

相对应的；步骤S101、获取第一距离信息包括：使用第一传感器，测量出第一距离信息；

步骤S102、获取第二距离信息包括：使用第二传感器，测量出第二距离信息。

本实施例中，为了提高第一距离信息与第二距离信息获取的同步程度与准确性，使用将传感器划分为第一传感器与第二传感器。其中，第一传感器与第二传感器属于相对关系，二者中心线应当位置不同，当应当安装于同一点或者某一圆弧上，而在不同传感器之间，存在不同的相对关系。还需要理解的是，第一传感器可以是一个或多个，且第二传感器也可以是一个或多个。

第二实施例

请参考图4，图4为本发明的第二实施例的坡度测量装置的程序框图。本实施例提供一种坡度测量装置，应用于测距装置，测距装置设置于行驶在路面上的交通工具之上，该装置包括：

第一测量模块100，用于获取第一距离信息；第一距离信息为：在测距装置的第一方向上，测距装置与路面坡道之间的距离；

第二测量模块200，还用于获取第二距离信息；第二距离信息为：在测距装置的第二方向上，测距装置与路面坡道之间的距离；第一方向与第二方向均朝向交通工具所在路面；

角度分析模块300，用于获取角度信息集合；角度信息集合包括：测距装置的第一方向与测距装置的第二方向之间的夹角；

计算分析模块400，用于将第一距离信息、第二距离信息、角度信息集合代入坡度测量公式，计算交通工具所行驶的路面坡度。

上述第二测量模块200，具体用于：估算交通工具与交通工具所在路面的接触点；

估计减震架的伸缩趋势；

根据交通工具与交通工具所在路面的接触点以及减震架的伸缩趋势，计算第二距离信息。

其中，第二距离信息为：在重力方向上，测距装置与交通工具所在路面之间的距离信息，坡度测量公式为第一坡度测量公式，具体如下：

其中，α为待测量的路面坡度，L为第一距离信息，H为第二距离信息，β为测距装置的第一方向与测距装置的第二方向之间的夹角。

进一步地，角度信息集合，还包括：第二方向与测距装置的参照方向之间的夹角；测距装置的参照方向为：测距装置的重力方向或者水平方向；上述角度分析模块300，具体用于：

将第一距离信息、第二距离信息、测距装置的第一方向与测距装置的第二方向之间的夹角、第二方向与测距装置的参照方向之间的夹角，代入第二坡度测量公式，计算交通工具所行驶的路面坡度。

其中，若测距装置的参照方向为测距装置的重力方向，则第二坡度测量公式，具体如下：

其中，α为待测量的路面坡度，L为第一距离信息，M为第二距离信息，β为测距装置的第二方向与测距装置的重力方向之间的夹角；θ为测距装置的第一方向与测距装置的第二方向之间的夹角。

上述计算分析模块400，具体用于：将不同第一距离信息、第二距离信息、角度信息集合代入坡度测量公式，计算多个交通工具所行驶的第一路面坡度；

根据多个第一路面坡度以及预设平均值计算算法，计算交通工具所行驶的第二路面坡度。

可选地，上述测距装置包括第一传感器与第二传感器；

上述第一测量模块100具体用于：使用第一传感器，测量出第一距离信息；

上述第二测量模块200具体用于：使用第二传感器，测量出第二距离信息。

本实施例中，通过装置承载方法，装置可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

第三实施例

本实施例提供了一种电子设备，参见图5所示，其包括处理器501、存储器502及通信总线503，其中：通信总线503用于实现处理器501和存储器502之间的连接通信；处理器501用于执行存储器502中存储的一个或者多个计算机程序，以实现上述实施例一中的坡度测量方法中的至少一个步骤。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性或非易失性、可移除或不可移除的介质。计算机可读存储介质包括但不限于RAM(Random Access Memory，随机存取存储器),ROM(Read-Only Memory，只读存储器),EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)、闪存或其他存储器技术、CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，光盘只读存储器)，数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。

本实施例中的计算机可读存储介质可用于存储一个或者多个计算机程序，其存储的一个或者多个计算机程序可被处理器执行，以实现上述实施例一中的方法的至少一个步骤。

本实施例还提供了一种计算机程序，该计算机程序可以分布在计算机可读介质上，由可计算装置来执行，以实现上述实施例一中的方法的至少一个步骤；并且在某些情况下，可以采用不同于上述实施例所描述的顺序执行所示出或描述的至少一个步骤。

本实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读装置，该计算机可读装置上存储有如上所示的计算机程序。本实施例中该计算机可读装置可包括如上所示的计算机可读存储介质。

可见，本领域的技术人员应该明白，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件(可以用计算装置可执行的计算机程序代码来实现)、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。

此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种电子设备。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。

第四实施例

本实施例提供一种平衡车，安装有测距装置，且平衡车使用上述任意一个或多个实施例中的坡度测量方法。

上述平衡车，包括独轮车、双轮车、多轮车、滑板车等多种类型。

本实施例中，测距装置包括有一个或多个测距传感器。如果其仅包括两个测距传感器，其属于平衡成本和效果后的最佳方案。测距装置包括多个测距传感器，则至少有两个测距传感器的“中心测量线”之间有一定的角度。其中，“中心测量线”表征，测距传感器测量的方向。

上述测距传感器包括但不限于TOF传感器，激光测距传感等超声波传感器，只要其能够实现测距功能。其中，TOF全称为“Time of Flight”，中文名称为“飞行时间”，TOF传感器使用飞行时间技术，包括定时脉冲、调幅波的相移等相关技术。

如果使用定时脉冲，首先用光线照射目标，然后用扫描仪测量反射光，然后使用光速推算出物体的距离，从而精确地计算出行进的距离。此外，然后使用激光返回时间和波长的差异来进行目标的精确数字3D表示和表面特征，并在视觉上绘制出其各个特征。如果使用调幅波的相移，则需要使用连续波来检测反射光的相移以确定深度和距离。

通过各传感器的测量值，可以推算地面与一个或多个传感器之间的相对角度，若已知传感器姿态则可以推出地面坡度，与之相对应的，若已知地面坡度则可推出传感器姿态。本实施例中的传感器姿态为：测距传感器与参考面的夹角。其中，参考面为重力方向或者水平方向。

由此，实现了对道路关键特性中的坡度测量。而且，相比与通过3D视觉的方案，即使是最复杂的技术方案，也具有低成本的优势，可以应用于平衡车当中用以测量地面坡度，从而反馈给控制算法主动协助用户上下坡，也可自动调节灯光角度，也可以用于飞行器中用于识别地面角度。此外，还可以按照某些次序同时使用这些技术方案，例如：先使用飞行器中用于识别地面角度，再通过地面坡度计算出平衡车的传感器姿态，而后计算出平衡车测量地面坡度，实现分离控制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。