1. 美团电单车嵌入式技术分享 王东洋 2021年11月 美团骑行事业部

2. 概览 1. 美团共享电单车业务介绍 2. 电单车嵌入式关键技术应用 3. 未来电单车嵌入式应用方向

3. 美团共享电单车业务介绍 共享电单车是中国居民短、中距离出行的重要交通方式之一

4. 美团共享电单车业务介绍 美团电单车每天在全国各地为数以百万计用户提供骑行服务 全国运营车辆数 日均骑行订单数 数百万 辆 数百万 单 日均骑行用户数 日均骑行总收入 数百万 人 数百万 元

5. 美团共享电单车业务介绍 共享电单车当前主要品类 助力车 踏板车 车辆配套 更多场景传感器等应用

6. 电单车嵌入式关键技术应用 主控 （嵌入式系统、 高精定位 、传感器、 BLE、LTE、总线通信等） 电池（BMS） 电控 （无刷电机驱动、FOC算法） 电机

7. 电单车嵌入式关键技术应用 – 主控系统 硬件架构合理性把控 1. 资源瓶颈与负载均衡 – 主控MCU、通信芯片、BLE芯片、GNSS芯片 2. 成本与供应 – 多一颗芯片、多一份成本、多一份供应风险 3. 众多function unit中如何选择 – 厂商体量、技术可替代性等，如CAT1 4. 技术考量 - 2G vs 4G、BLE兼容性、GNSS定位精度、算法对数据及时性的要求 常规架构 可选架构

8. 电单车嵌入式关键技术应用 – 主控系统 软件架构合理性把控 - 分层解耦 【问题点】 1. OS的替换会直接带来Business/Framework调整 2. Device/Platform替换直接带来Framework调整 【改善方案】 1. OS之上增加OS Abstract Layer，抽象OS API 2. Driver之上增加Hardware Device Layer，抽象硬件层 【参考案例】 1. HarmonyOS https://www.harmonyos.com/ 2. Zephyr https://www.zephyrproject.org/

9. 电单车嵌入式关键技术应用 – 主控系统 Feature及SKU管理 Linux/Zephyr等在用的Kconfig是很好的实现参考 https://www.kernel.org/doc/html/latest/kbuild/index.html

10. 电单车嵌入式关键技术应用 – 高精定位 车辆单体定位技术 GNSS - Global Navigation Satellite System 1. 卫星系统：美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO、中国北斗 2. 干扰因素：卫星误差、大气误差 、多径误差、设备误差 优化路线 1. 单频->双频。双频定位模块可以同时接收L1和L5频段的卫星信号，增加 L5频段本身有更强对抗多径效应及前向纠错能力，加上利用双频对电离 层延度迟的不一样，可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响。 2. RTK算法 - 以载波相位观测为根据的实时差分技术，由基准站接收机 （数千座）、数据链、车三部分组成。 在基准站上安置1台接收机为参 考站，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电 传输设备，实时地发送给车，车上GPS接收机在接收GPS卫星信号的同 时，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流 动站的三维坐标及其精度。

11. 电单车嵌入式关键技术应用 – 高精定位 蓝牙基站 蓝牙道钉 配套辅助设备定位技术 案例1 蓝牙道钉 蓝牙 在指定的停车点内安装好蓝牙道钉，形成蓝牙信号覆盖区。车辆进入停车 区域后，电单车主动扫描蓝牙道钉并判断道钉信号强度，获取蓝牙道钉设 置的RSSI值、信号强度，通过将扫描到的当前蓝牙道钉的信号强度与道钉 配置的RSSI值进行对比，判断该区域是否可以停车。可停放区域大小可以 通过设置的RSSI值变化而变化。 案例2 RFID停车带 RFC 在踏板底部安装RFID读卡模块，停车区设有停车带，停车带预埋电子标签 形成 ‘停车感应线’。 RFID停车带 智能停车桩

12. 电单车嵌入式关键技术应用 – 传感器 载重传感器 通过固定位安装于车体，传感器顶针受力于车体载重检测结构，行 程结构压缩量，由结构压缩量导致电气接口数据输入变化，行程质 压力开关传感器 量到电气信号的转换，通过电气接口线传输到主控判断载重信息 铜箔式/薄膜式压力开关，受外力压力高或低于额定的安全压力时，感应器内 碟片就会发生移动，通过连接导杆推动开关接头接通或断开，当压力降至或 三轴传感器 三轴陀螺仪是分别感应Roll（左右倾斜）、Pitch（前 升额定的恢复值时，碟片复位，开关自动复位，直接或者是经过了比较后推 动开关元件，改变开关元件的通断状态，判断开关按压状态 后倾斜）、Yaw（左右摇摆）的全方位动态信息，用 于感知车辆推动和倾倒、头盔被拿起或摘下的动作 六轴传感器 红外传感器 三轴陀螺仪和三轴重力加速度传感器经 一个发光二极管发射红外光，一个接收二极管接收红 过解算可获取车辆相对起始位置的航向 外，发出的红外光通过物体反射，被接收管接收，判断 角、感知车辆与马路是否垂直 前方是否有物体靠近。可用在头盔上用于判断佩戴与否

13. 电单车嵌入式关键技术应用 – 电控系统 安培定则 用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方 向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的 N极。内部磁场为匀强磁场B=μnI。 磁铁在磁场中受到力的作用 无刷电机

14. 电单车嵌入式关键技术应用 – 电控系统 通过控制绕组线圈中的电流大小和方向，产生受控磁场，使转子在磁场作用力下旋转。 电磁场 永磁铁 FOC算法 对比当前电流与目标 电流计算电压矢量 根据电压矢量 产生SVPWM 电流与电机永 磁铁磁场垂直 电磁场与电机永 磁铁磁场垂直

15. 未来电单车嵌入式应用方向 – 更多传感器、算法应用 力矩+踏频传感器 安装在五通中轴内，可采集用户脚踩力的变化（电压信号，踏力越 大，输出电压越大）和踏频（脉冲信号）。它对骑行实际情况的反馈 更真实，比如低速爬坡的场合，虽然速度与踏频都不高，但踩踏更用 惯性导航算法 力了，这时电机收到力矩传感的反馈，理应输出更大的动力协助。 通过陀螺仪数据做姿态结算（积分），可以推导出车辆姿态，同 时与加速度计做姿态投影，通过重力补偿，完成位置解算（积 分）和速度解算（积分）。六轴和GNSS分别得到的位置和速度 SAR（Specific Absorption Rate）传感器 对一个电极片进行循环充放电，通过检测电极片充放电时间，计算 出电极片上的对地电容，用于区分人体与其他物体，原理是在外电 磁场的作用下，人体内将产生感应电磁场。由于人体各种器官均为 有耗介质，因此体内电磁场将会产生电流，导致吸收和耗散电磁能 量。可用在头盔上用于判断佩戴与否。 数据通过Kalman滤波进行反馈较正。惯性导航算法克服了GNSS 与惯导各自缺点，取长补短，使综合后的导航精度高于两个系统 独立工作的精度。

16. 未来电单车嵌入式应用方向 – 智能仪表 智能化 1. TFT触摸彩屏。更高端显示及更友好交互 2. Android智能系统。进而导入整个Android生态 3. 蓝牙音箱。骑行娱乐两不误 4. 重点信息显示外加丰富的音乐、地图、主题等App体验 仪表&主控一体化 仪表芯片本身具备强大算力，可直接将仪表芯片与主控芯片二合一，节省 芯片成本、更好供应管控、更统一/直接控制逻辑

17. 未来电单车嵌入式应用方向 – 视觉应用 视觉想象空间 基础应用 1. 行车记录仪。事故可追溯，旅行可记录。 2. 异常录像。车辆关锁状态下移动、骑行状态下跌倒等触发录像，甚至上 传到云端作为证据留底或者通知家人。 AI应用 -云端运算甚至端侧AI运算 1. 规范停放。判断停车入框，提升精准度并减少对路面破坏。 2. 规范骑行。识别不规范骑行行为及时提醒和预警，提升出行安全。

18. 招聘：嵌入式开发工程师/专家、电控嵌入 式开发工程师/专家、高级结构工程师、电 子工程师、产品经理 邮箱：wangnan46@meituan.com 更多技术干货 欢迎关注“美团技术团队”