一種行走定位鞋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種行走定位鞋，包括順次連接的發(fā)電機，穩(wěn)壓電路，蓄電池，穩(wěn)流電路，傳感器，微處理器，以及無線通信模塊；所述發(fā)電機用于采集行走動能，并將所述行走動能轉化為電能；所述蓄電池用于存儲所述轉化的電能；所述傳感器用于收集并傳遞運動信號，所述傳感器包括三軸加速度計，則所述運動信號包括所述三軸加速度計收集的行走的每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值；所述微處理器用于依據所述每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值計算每一步的合加速度值，在所述多個合加速度值中選取特征值，依據所述特征值計算步長，依據所述步長確定行人的行走位移信息。本發(fā)明可以高效、準確地獲取行人的步長信息，進而得到行走位移信息。
【專利說明】一種行走定位鞋

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及鞋的【技術領域】，特別是涉及一種行走定位鞋。

【背景技術】
[0002] 在導航系統(tǒng)中，最常見的是車載導航系統(tǒng)，隨著科技的發(fā)展，越來越多的導航系統(tǒng) 集成在移動終端上。這些導航系統(tǒng)都是基于全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(如GPS)對行人的位置進行 確定的，并匹配地圖導航提高定位的精度。
[0003] 然而GPS并不是任何地方都能進行定位，比如室內和干擾大的地方均不能定位， 這時若要確定行人的位置則需要通過其他傳感器計算行人的位置。目前honeywell公司的 DMR4000是將MEMS慣性傳感器置于人的腰上，通過航位推算計算出行人的位置。這種方案 有一定的好處，但是它會隨人的狀態(tài)的不一樣而帶來很大的誤差，同時它需要隔一段時間 對設備進行充電，并且將傳感器置于腰上，每次佩戴時都非常麻煩，若沒有準確佩戴，導航 誤差會增大。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種行走定位鞋，能夠高效、準確地獲取行人 的行走位移信息，同時鞋子不影響人的正常行走、行走時的舒適性以及可靠性高。
[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種行走定位鞋，包括鞋面，鞋底和鞋帶或鞋 扣，所述行走定位鞋還包括：
[0006] 所述鞋底內部的空腔；
[0007] 所述空腔內包括順次連接的發(fā)電機，穩(wěn)壓電路，蓄電池，穩(wěn)流電路，傳感器，微處理 器，以及無線通信模塊；
[0008] 所述發(fā)電機用于采集行走動能，并將所述行走動能轉化為電能；
[0009] 所述穩(wěn)壓電路用于將所述發(fā)電機轉化的電能進行穩(wěn)壓處理；
[0010] 所述蓄電池用于存儲所述轉化的電能；
[0011] 所述穩(wěn)流電路用于將所述蓄電池中存儲的電能進行穩(wěn)流處理；
[0012] 所述傳感器用于收集并傳遞運動信號，所述傳感器包括三軸加速度計，則所述運 動信號包括所述三軸加速度計收集的行走的每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值；
[0013] 所述微處理器用于依據所述每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值計算每一 步的合加速度值，在所述多個合加速度值中選取特征值，依據所述特征值計算步長，依據所 述步長確定行人的行走位移信息；
[0014] 所述無線通信模塊用于將所述行人的行走位移信息傳導至連接的顯示設備。
[0015] 優(yōu)選地，所述微處理器包括：
[0016] 時長獲取單元，用于獲取行人行走的每一步的時長t ;
[0017] 頻率獲取單元，用于獲取三軸加速度計的采樣頻率f ;
[0018] 合加速度值個數(shù)獲取單元，用于采用公式n=f*t計算每一步的合加速度值的個數(shù) η ；
[0019] 合加速度值獲取單元，用于采用公式+#2+m:計算所述η個合加速度值 a，其中，ax、ay和az分別為每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值；
[0020] 特征值選取單元，用于對所述η個合加速度值進行排序，獲得所述η個合加速度值 中最大值和最小值，將所述η個合加速度值中最大值和最小值作為特征值；
[0021] 步長計算單元，用于采用公式step=(max(a)_min(a)) ~ (1/3)計算步長step,其 中，max (a)為合加速度值中的最大值，min (a)為合加速度值中的最小值。
[0022] 優(yōu)選地，所述傳感器還包括三軸陀螺儀，三軸磁強計，溫度計，氣壓高度計；所述 運動信號還包括所述三軸陀螺儀收集的三軸角速率信息，所述三軸磁強計收集的磁強度信 息，所述溫度計收集的溫度值，所述氣壓高度計收集的氣壓值；
[0023] 所述微處理器還包括姿態(tài)信息計算單元，航向調整單元，以及位移計算單元，
[0024] 所述姿態(tài)信息計算單元用于通過對所述三軸角速率信息采用四元數(shù)法進行積分 得到姿態(tài)信息，所述姿態(tài)信息包括航向角；
[0025] 所述航向調整單元用于通過所述磁強度信息計算當前行走的航向角，利用所述當 前行走的航向角修正所述姿態(tài)信息計算單元得到的航向角；
[0026] 所述位移計算單元用于依據所述修正的航向角以及所述步長確定行人的行走位 移息。
[0027] 優(yōu)選地，所述微處理器還包括高度計算單元，用于依據所述氣壓值計算當前行走 的高度信息。
[0028] 優(yōu)選地，所述無線通信模塊還用于將所述高度信息以及溫度值傳導至連接的顯示 設備。
[0029] 優(yōu)選地，所述無線通信模塊包括藍牙單元以及Wi-Fi單元，
[0030] 所述藍牙單元用于通過藍牙將所述行人的行走位移信息、高度信息以及溫度值傳 導至連接的顯示設備中；
[0031] 所述Wi-Fi單元用于通過Wi-Fi將所述行人的行走位移信息、高度信息以及溫度 值傳導至連接的顯示設備中；所述顯示設備安裝有定制的應用程序，用于顯示所述行人的 行走位移信息、高度信息以及溫度值。
[0032] 優(yōu)選地，所述發(fā)電機包括：線圈，永磁體和永磁體運動軌跡固定棒；
[0033] 其中，所述永磁體套住永磁體運動軌跡固定棒，線圈的中心通孔套住永磁體；所述 永磁體在行走動能驅動作用下在永磁體運動軌跡固定棒上滑動，靜止的線圈相對于運動的 永磁體做相對運動時切割磁感線，產生磁通量的變化，進而產生電動勢，電動勢形成電壓， 繼而產生電場力，在電場力的作用下，處于電場內的電荷發(fā)生定向移動，形成電流；
[0034] 所述穩(wěn)壓電路包括：穩(wěn)壓控制微電路板和電線；
[0035] 其中，所述電流經過電線傳導給穩(wěn)壓控制微電路板進行穩(wěn)壓處理后，經過電線再 傳導給蓄電池進行儲存；
[0036] 所述穩(wěn)流電路包括：穩(wěn)流控制微電路板和電線；
[0037] 其中，蓄電池輸出的電流通過電線傳導給穩(wěn)流控制微電路板進行穩(wěn)流處理后，將 電流提供給傳感器、微處理器、無線通信模塊使用。
[0038] 優(yōu)選地,所述行人的行走位移信息為人相對于起始點坐標的位移,所述起始點坐 標通過所述顯示設備獲取得到。
[0039] 優(yōu)選地，所述鞋底還包括：空腔下面的耐磨材質防滑面及電路保護層，以及空腔上 面的壓力緩沖層。
[0040] 優(yōu)選地，所述壓力緩沖層為氣墊緩沖
[0041] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0042] 1、本發(fā)明是一種行走定位鞋，內置發(fā)電機，蓄電池，穩(wěn)壓電路，以及穩(wěn)流電路，能夠 有效的盡量多的收集人在走動時多余的動能，通過發(fā)動機將所述多余的動能轉換為電能送 入蓄電池儲存，能夠提供源源不斷的電源，不需要額外的充電，免去了充電的麻煩。
[0043] 2、本發(fā)明是一種行走定位鞋，內置傳感器，不需要外部其他設備提供的信號，完全 依靠自身的傳感器來采集用戶的運動信號，進行運動信號解算，因此不受空間和環(huán)境的影 響。
[0044] 3、本發(fā)明的一種行走定位鞋，內置微處理器，通過微處理器采集傳感器的運動信 號，準確計算出腳的步長、航向角等信息，進而為用戶提供短時間內高精度的三維定位。
[0045] 4、本發(fā)明不需要專門的GPS，只需要用戶的手機或電腦等有導航功能，或用戶手動 輸入用戶的初始坐標就可以進行行人位置定位，并且獲取得到行人行走的位移信息后可以 通過在手機或電腦等設備上定制的APP顯示出來，簡單的APP能方便地集成在手機或電腦 等設備中，使用非常方便。
[0046] 5、本發(fā)明在鞋底設置了緩沖層和保護層，舒適性高，具有穩(wěn)壓電路、穩(wěn)流電路，可 靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047] 圖1為本發(fā)明一種行走定位鞋的裝置實施例1的內部電路結構框圖；
[0048] 圖2為本發(fā)明一種行走定位鞋的裝置實施例2的鞋底空腔內部構成結構框圖。

【具體實施方式】
[0049] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0050] 參考圖1，示出了本發(fā)明一種行走定位鞋的裝置實施例1的內部電路結構框圖，具 體可以包括：
[0051] 順次連接的發(fā)電機1，穩(wěn)壓電路2,蓄電池3,穩(wěn)流電路4,傳感器5,微處理器6,以 及無線通信模塊7 ;
[0052] 所述發(fā)電機1用于采集行走動能，并將所述行走動能轉化為電能；所述發(fā)電機1能 夠有效地收集人在走動時多余的動能并轉化為電能，為行走定位鞋提供源源不斷的電源， 而不需要額外地供電，免去了充電的麻煩。
[0053] 所述穩(wěn)壓電路2用于將所述發(fā)電機1轉化的電能進行穩(wěn)壓處理，用以最大限度保 證發(fā)電機1輸給蓄電池3的電壓穩(wěn)定，從而保證蓄電池3不被燒壞(擊穿)，提高可靠性和安 全性；
[0054] 所述蓄電池3用于存儲所述轉化的電能；
[0055] 所述穩(wěn)流電路4用于將所述蓄電池3中存儲的電能進行穩(wěn)流處理，用以最大限度 保證從蓄電池中出來的電流穩(wěn)定，提高可靠性和安全性；
[0056] 所述傳感器5用于收集并傳遞運動信號，所述傳感器5可以包括三軸加速度計，則 所述運動信號可以包括所述三軸加速度計收集的行走的每一步在三維坐標系中各軸的分 加速度值；
[0057] 所述微處理器6用于依據所述每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值計算每 一步的合加速度值，在所述多個合加速度值中選取特征值，依據所述特征值計算步長，依據 所述步長計算行人的行走位移信息，用以實時的采集傳感器5的運動信號，準確計算行人 的步長，進而準確確定行走的位移，在短時間內為用戶提供1?精度的定位；
[0058] 所述無線通信模塊7用于在與顯示設備連接時，將所述行人的行走位移信息傳導 至連接的顯示設備，使用戶方便地知道自己所在的具體位置。
[0059] 本發(fā)明實施例的一種行走定位鞋，內置發(fā)電機1，穩(wěn)壓電路2,蓄電池3,穩(wěn)流電路 4,傳感器5,微處理器6,以及無線通信模塊7,可以將行人的行走動能轉化為電能，維持行 走定位鞋內部設備的供電，并且本發(fā)明的行走定位鞋完全依靠自身的傳感器5來采集用戶 的運動信號，不需要外部其他設備提供的信號，因此其不受空間和環(huán)境的影響。另外，微處 理器6獲取到運動信號后，進行運動信號解算得到準確的步長，進而得到精準的行走位移 信息顯示給用戶，為用戶進行準確的位置定位。
[0060] 參考圖2,示出了本發(fā)明的一種行走定位鞋的裝置實施例2的鞋底空腔內部構成 結構框圖，具體可以包括：
[0061] 鞋面（圖中未示出），以及，鞋底和鞋帶或鞋扣（圖中未示出）；
[0062] 所述鞋底內部有空腔，空腔分為前、中、后部分，具體的，靠近腳趾的為前空腔01， 靠近腳跟的為后空腔03,腳底板底下的為中空腔02 ;空腔內包括順次連接的位于后空腔03 的發(fā)電機10,傳感器14,微處理器15以及無線通信模塊16,位于中空腔02的穩(wěn)壓電路11 及穩(wěn)流電路13,位于前空腔01的蓄電池12 ;
[0063] 所述發(fā)電機10可以包括：線圈110,永磁體111和永磁體運動軌跡固定棒112 ;其 中，所述永磁體111套住永磁體運動軌跡固定棒112,線圈110的中心通孔套住永磁體111， 永磁體111在行走動能驅動作用下在永磁體運動軌跡固定棒112上滑動，靜止的線圈110 相對于運動的永磁體111做相對運動時切割磁感線,產生磁通量的變化,進而產生電動勢， 電動勢形成電壓，繼而產生電場力，在電場力的作用下，處于電場內的電荷發(fā)生定向移動， 形成電流；
[0064] 所述穩(wěn)壓電路11包括：穩(wěn)壓控制微電路板和電線，所述電流經過電線傳導給穩(wěn)壓 控制微電路板進行穩(wěn)壓處理后，經過電線再傳導給蓄電池12進行儲存；其中，所述蓄電池 12優(yōu)選為鋰電池；
[0065] 所述穩(wěn)流電路13包括：穩(wěn)流控制微電路板和電線；所述蓄電池12輸出的電流通 過電線傳導給穩(wěn)流控制微電路板進行穩(wěn)流處理后，將電流提供給傳感器14、微處理器15、 以及無線通信模塊16使用。
[0066] 所述傳感器14可以包括低功耗的三軸加速度計141，三軸陀螺儀142,三軸磁強計 143,溫度計144,氣壓高度計145,用于收集并傳遞運動信號，所述運動信號可以包括三軸 加速度計141收集的行走的每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值，三軸陀螺儀142收 集的三軸角速率信息，三軸磁強計143收集的磁強度信息，溫度計144收集的溫度值，氣壓 高度計145收集的氣壓值。
[0067] 所述微處理器15可以包括時長獲取單元150,頻率獲取單元151，合加速度值個數(shù) 獲取單元152,合加速度值獲取單元153,特征值選取單元154,步長計算單元155,姿態(tài)信息 計算單元156,航向調整單元157,位移計算單元158,高度計算單元159 ;
[0068] 所述時長獲取單元150用于獲取行人行走的每一步的時長t ;
[0069] 所述頻率獲取單元151用于獲取三軸加速度計的采樣頻率f ;
[0070] 所述合加速度值個數(shù)獲取單元152用于采用公式n=f*t計算每一步的合加速度值 的個數(shù)η ;
[0071] 所述合加速度值獲取單元153用于采用公式計算所述η個合加 速度值a，其中，ax、ay和az分別為每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值；
[0072] 所述特征值選取單元154用于對所述η個合加速度值進行排序，獲得所述η個合 加速度值中最大值和最小值，將所述η個合加速度值中最大值和最小值作為特征值；
[0073] 所述步長計算單元155用于采用公式step= (max(a)-min(a)) ~ (1/3)計算步長 step，其中，max (a)為合加速度值中的最大值，min (a)為合加速度值中的最小值
[0074] 所述姿態(tài)信息計算單元156用于通過對所述三軸角速率信息采用四元數(shù)法進行 積分得到姿態(tài)信息，所述姿態(tài)信息包括航向角；
[0075] 所述航向調整單元157用于通過所述磁強度信息計算當前行走的航向角，利用所 述當前行走的航向角修正所述姿態(tài)信息計算單元151得到的航向角；
[0076] 所述位移計算單元158用于依據所述修正的航向角以及所述步長確定行人的行 走位移信息；
[0077] 所述高度計算單元159用于依據所述氣壓值計算當前行走的高度信息。
[0078] 所述無線通信模塊16包括藍牙單元161以及Wi-Fi單元162,所述藍牙單元161用 于通過藍牙將所述行人的行走位移信息、高度信息以及溫度值傳導至連接的顯示設備中； 所述Wi-Fi單元162用于通過Wi-Fi將所述行人的行走位移信息、高度信息以及溫度值傳 導至連接的顯示設備中；其中所述顯示設備安裝有定制的應用程序APP，用于顯示所述行 人的行走位移信息、高度信息以及溫度值。
[0079] 在具體實現(xiàn)中，所述鞋底還可以包括：空腔下面的耐磨材質防滑面及電路保護層， 以及空腔上面的壓力緩沖層。
[0080] 其中，所述壓力緩沖層優(yōu)選為氣墊緩沖；緩沖氣墊接受來自人體重力產生的壓力 后，將壓力通過壓縮空氣逐漸降低，提升鞋底的柔軟度，提高了舒適性；所述耐磨材質防滑 面通常為鞋底，作用為耐磨防滑；所述電路保護層作用為保護電路不擠壓而降低整套電路 的可靠性。
[0081] 在具體實現(xiàn)中，所述空腔還可以有一個支撐裝置，用以支撐空腔，以防空腔變形致 使電路可靠性和安全性降低。
[0082] 在目前的行人定位技術中，主要采用的是GPS，但是GPS有很大的局限性，它需要 接收到GPS衛(wèi)星才能進行定位，同時它至少接收到4顆衛(wèi)星才能定位，因此它從開機到定 位需用一定的時間，而且GPS在室內及干擾大的地方都不可以使用，這時行人就無法獲得 自己的具體位置，若在某些高危領域如消防，搶險救災的情況下，救援人員就會變得比較危 險。因此獲得準確的行人位置，不僅對于個人來說比較需要的，對于某些特殊行業(yè)也是非常 可貴的信息。本發(fā)明實施例通過將用于獲取行人位置信息的內部電路置于行走定位鞋的鞋 底，將人走時的多余的動能轉換為電能，為行走定位鞋整個設備提供源源不斷的電源，并通 過采集用戶實時的運動信息，準確的計算出來用戶的步長以及行走位移信息，在短時間內 為用戶提供高精度的定位。作為本實施例的一種優(yōu)選示例，所述行走定位鞋的工作過程如 下：
[0083] 當人行走時，左右兩腳交替運動，永磁體111通過永磁體運動軌跡固定棒112固定 在一個固定軌跡(垂直于水平面上下空間內），再加上永磁體111高度比永磁體運動軌跡固 定棒112低，在人行走垂直于水平面上下空間內產生動能，驅動永磁體111做垂直于水平 面上下空間運動，線圈110固定不動切割磁感線會使垂直于水平面上下空間內的磁通量變 化，從而轉化為電動勢，由于人行走時連續(xù)動作，所以電動勢會連續(xù)存在。
[0084] 電動勢產生后，電動勢形成電壓，繼而產生電場力，在電場力的作用下，處于電場 內的電荷發(fā)生定向移動，形成電流，電流通過電線流往穩(wěn)壓電路11，穩(wěn)壓電路11經過穩(wěn)壓 處理后，將符合蓄電池12標準的電流輸送往蓄電池12儲存，不會造成蓄電池12因電壓不 穩(wěn)定而燒壞。
[0085] 蓄電池12輸出的電流通過電線傳導給穩(wěn)流控制微電路板進行穩(wěn)流處理后，將電 流提供給傳感器14、微處理器15、無線通信模塊16使用。
[0086] 所述傳感器14與微處理器15采用電源連接線相連，其中所述傳感器可以包括低 功耗的三軸加速度計141，三軸陀螺儀142,三軸磁強計143,溫度計144,氣壓高度計145， 所述三軸加速度計141用于收集行走的每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值，所述三 軸陀螺儀142用于收集三軸角速率信息，所述三軸磁強計143用于收集磁強度信息，所述溫 度計144用于收集溫度值，所述氣壓高度計145用于收集氣壓值。與GPS需要至少接收到 4顆衛(wèi)星以及在空曠地方才能定位不同，所述行走定位鞋采用自身的傳感器獲取運動信號， 而不需要外界提供的其他信號，因此開機便可使用，無需等待時間，使用起來極其方便，不 受空間和環(huán)境的影響。
[0087] 實際上，由于人跨出一步的過程中方向和位置都會發(fā)生變化，三軸加速度計每個 時刻測量的分加速度值也會不同，因此人每行走一步可以有多個合加速度值(如起腳有一 個合加速度值，落腳有一個合加速度值)，合加速度值的個數(shù)取決于頻率獲取單元151獲取 的三軸加速度計的數(shù)據采樣頻率f (采樣頻率f為三軸加速度計每秒采集數(shù)據的個數(shù))和時 長獲取單元150獲取的每一步時長t (時長t為行人行走每一步所需要的時間)，合加速度 值個數(shù)獲取單元152從頻率獲取單元151獲取數(shù)據采樣頻率f以及從時長獲取單元150獲 取時長t后，采用公式n=f*t計算每一步的合加速度值的個數(shù)n，例如走一步需要2s時間， 數(shù)據采樣頻率為50Hz，那么就會有100個合加速度值來反應走一步過程中加速度的變化。
[0088] 三軸加速度計141將獲取的每一步在三維方向的分加速度值ax、ay和az記 錄在微處理器15的合加速度值獲取單元153中，合加速度值獲取單元153采用公式 α=φιχ2+αν2+αζ2計算所述η個合加速度值a ;通過檢測所述η個加速度值的變化特點可 以獲得加速度波形，從加速度波形中可以找出特征點（或特征值)，具體地，特征值選取單元 154對所述η個合加速度值進行排序，獲得所述η個合加速度值中最大值max (a)和最小值 min (a)，或次大值max (a)和次小值min (a)，將所述η個合加速度值中最大值和最小值或次 大值和次小值作為特征值；步長計算單元155繼而采用公式step= (max(a)-min(a)) ~ (1/3) 計算步長step ;姿態(tài)信息計算單元156通過對所述三軸角速率信息采用四元數(shù)法進行積分 得到姿態(tài)信息，所述姿態(tài)信息包括航向角；航向調整單元157通過所述磁強度信息計算當 前行走的航向角，利用所述當前行走的航向角修正所述姿態(tài)信息計算單元151得到的航向 角；位移計算單元158依據所述修正的航向角以及所述步長確定行人的行走位移信息；高 度計算單元159依據所述氣壓值計算當前行走的高度信息。
[0089] 具體而言，微處理器15通過實時接收傳感器14的運動信號，經過軟件濾波，去除 沒用的噪聲后，將剩余的有用的每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值進行計算得到合 加速度值，所述合加速度值有多個，將所述多個合加速度值進行比較，找出它們的最大值， 次大值，最小值和次小值，通過最大值，最小值或次大值，次小值進一步計算步長；通過三 軸角速率信息積分得到腳的姿態(tài)信息，若磁強計可用則可計算出方向來修正通過三軸角速 率信息計算的航向角，通過姿態(tài)信息中修正的航向角，將步長進行分解，得到人實際的行走 位移信息(例如，假設修正的當前行走航向角為a，步長是L，則行走的水平距離X和y為： x=L*sin(a) ;y=L*C〇s(a))，因此姿態(tài)信息是用來輔助行走位移信息的確定的，最終將得到 的行走位移信息傳輸出去。其中，所述行走位移信息為人相對于初始點信息的位移，初始點 信息是通過無線通信模塊16連接手機或是電腦等顯示設備來發(fā)送過來的，微處理器15接 收到初始點信息后，在所述初始點信息上疊加新的行走位移信息得到定位結果，為用戶提 供短時間內高精度的三維定位。
[0090] 藍牙單元161和/或Wi-Fi單元162將位移行人的行走位移信息、高度信息、溫度 值等傳導至連接的顯示設備如手機，電腦等，顯示設備就可以通過wif i或藍牙接收到所述 行人的行走位移信息、高度信息、溫度值，并采用其定制的APP顯示出來。其中，所述藍牙單 元161和/或Wi-Fi單元162為用戶定制的單元。
[0091] 同時，人在行走時，由于重力作用會產生向下的壓力，由于空氣具有良好的壓縮性 能，壓力緩沖層為緩沖氣墊，緩沖氣墊接受來自人體重力產生的壓力后，將壓力通過壓縮空 氣逐漸降低，提升鞋底的柔軟度，提高了舒適性；同時電路保護層和支撐裝置可以保護空腔 內設備，提1?電路的安全性，具有穩(wěn)壓電路和穩(wěn)流電路，提1? 了電路的可罪性；再者所有設 備都在鞋底空腔內，隔絕了可能產生不整潔、不簡便、不美觀視覺效果，使之看上去整潔、簡 便、美觀。
[0092] 本發(fā)明的行走定位鞋具有如下明顯的優(yōu)點：
[0093] 1、本發(fā)明是一種行走定位鞋，內置發(fā)電機，蓄電池，穩(wěn)壓電路，以及穩(wěn)流電路，能夠 有效的盡量多的收集人在走動時多余的動能，通過發(fā)動機將所述多余的動能轉換為電能送 入蓄電池儲存，能夠提供源源不斷的電源，不需要額外的充電，免去了充電的麻煩。
[0094] 2、本發(fā)明是一種行走定位鞋，內置傳感器，不需要外部其他設備提供的信號，完全 依靠自身的傳感器來采集用戶的運動信號，進行運動信號解算，因此不受空間和環(huán)境的影 響。
[0095] 3、本發(fā)明的一種行走定位鞋，內置微處理器，通過微處理器采集傳感器的運動信 號，準確計算出腳的步長，航向角等信息，進而為用戶提供短時間內高精度的三維定位。
[0096] 4、本發(fā)明不需要專門的GPS，只需要用戶的手機或電腦等有導航功能，或用戶手動 輸入用戶的初始坐標就可以進行行人位置定位，并且獲取得到行人行走的位移信息可以通 過在手機或電腦等設備上定制的APP顯示出來，簡單的APP能方便地集成在手機或電腦等 設備中，使用非常方便。
[0097] 5、本發(fā)明在鞋底設置了緩沖層和保護層，舒適性高，具有穩(wěn)壓電路、穩(wěn)流電路，可 靠性高。
[0098] 以上對本發(fā)明所提供的一種行走定位鞋，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個 例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的 方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在具體實施方 式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1. 一種行走定位鞋，其特征在于，包括鞋面，鞋底和鞋帶或鞋扣，所述行走定位鞋還包 括： 所述鞋底內部的空腔； 所述空腔內包括順次連接的發(fā)電機，穩(wěn)壓電路，蓄電池，穩(wěn)流電路，傳感器，微處理器， 以及無線通信模塊； 所述發(fā)電機用于采集行走動能，并將所述行走動能轉化為電能； 所述穩(wěn)壓電路用于將所述發(fā)電機轉化的電能進行穩(wěn)壓處理； 所述蓄電池用于存儲所述轉化的電能； 所述穩(wěn)流電路用于將所述蓄電池中存儲的電能進行穩(wěn)流處理； 所述傳感器用于收集并傳遞運動信號，所述傳感器包括三軸加速度計，則所述運動信 號包括所述三軸加速度計收集的行走的每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值； 所述微處理器用于依據所述每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值計算每一步的 合加速度值，在所述多個合加速度值中選取特征值，依據所述特征值計算步長，依據所述步 長確定行人的行走位移信息； 所述無線通信模塊用于將所述行人的行走位移信息傳導至連接的顯示設備。
2. 如權利要求1所述的行走定位鞋，其特征在于，所述微處理器包括： 時長獲取單元，用于獲取行人行走的每一步的時長t; 頻率獲取單元，用于獲取三軸加速度計的采樣頻率f; 合加速度值個數(shù)獲取單元，用于采用公式n=f*t計算每一步的合加速度值的個數(shù)η; 合加速度值獲取單元，用于采用公式+吁2切Z2計算所述η個合加速度值a，其 中，ax、ay和az分別為每一步在三維坐標系中各軸的分加速度值； 特征值選取單元，用于對所述η個合加速度值進行排序，獲得所述η個合加速度值中最 大值和最小值，將所述η個合加速度值中最大值和最小值作為特征值； 步長計算單元，用于采用公式step=(max(a)_min(a)) ~ (1/3)計算步長step，其中，max(a)為合加速度值中的最大值，min(a)為合加速度值中的最小值。
3. 如權利要求1或2所述的行走定位鞋，其特征在于，所述傳感器還包括三軸陀螺儀， 三軸磁強計，溫度計，氣壓高度計；所述運動信號還包括所述三軸陀螺儀收集的三軸角速率 信息，所述三軸磁強計收集的磁強度信息，所述溫度計收集的溫度值，所述氣壓高度計收集 的氣壓值； 所述微處理器還包括姿態(tài)信息計算單元，航向調整單元，以及位移計算單元， 所述姿態(tài)信息計算單元用于通過對所述三軸角速率信息采用四元數(shù)法進行積分得到 姿態(tài)信息，所述姿態(tài)信息包括航向角； 所述航向調整單元用于通過所述磁強度信息計算當前行走的航向角，利用所述當前行 走的航向角修正所述姿態(tài)信息計算單元得到的航向角； 所述位移計算單元用于依據所述修正的航向角以及所述步長確定行人的行走位移信 肩、。
4. 如權利要求1或2所述的行走定位鞋，其特征在于，所述微處理器還包括高度計算單 元，用于依據所述氣壓值計算當前行走的高度信息。
5. 如權利要求4所述的行走定位鞋，其特征在于，所述無線通信模塊還用于將所述高 度信息以及溫度值傳導至連接的顯示設備。
6. 如權利要求5所述的行走定位鞋，其特征在于，所述無線通信模塊包括藍牙單元以 及Wi-Fi單元， 所述藍牙單元用于通過藍牙將所述行人的行走位移信息、高度信息以及溫度值傳導至 連接的顯示設備中； 所述Wi-Fi單元用于通過Wi-Fi將所述行人的行走位移信息、高度信息以及溫度值傳 導至連接的顯示設備中；所述顯示設備安裝有定制的應用程序，用于顯示所述行人的行走 位移信息、高度信息以及溫度值。
7. 如權利要求1或2所述的行走定位鞋，其特征在于： 所述發(fā)電機包括：線圈，永磁體和永磁體運動軌跡固定棒； 其中，所述永磁體套住永磁體運動軌跡固定棒，線圈的中心通孔套住永磁體；所述永磁 體在行走動能驅動作用下在永磁體運動軌跡固定棒上滑動，靜止的線圈相對于運動的永磁 體做相對運動時切割磁感線，產生磁通量的變化，進而產生電動勢，電動勢形成電壓，繼而 產生電場力，在電場力的作用下，處于電場內的電荷發(fā)生定向移動，形成電流； 所述穩(wěn)壓電路包括：穩(wěn)壓控制微電路板和電線； 其中，所述電流經過電線傳導給穩(wěn)壓控制微電路板進行穩(wěn)壓處理后，經過電線再傳導 給蓄電池進行儲存； 所述穩(wěn)流電路包括：穩(wěn)流控制微電路板和電線； 其中，蓄電池輸出的電流通過電線傳導給穩(wěn)流控制微電路板進行穩(wěn)流處理后，將電流 提供給傳感器、微處理器、無線通信模塊使用。
8. 如權利要求1所述的行走定位鞋，其特征在于，所述行人的行走位移信息為人相對 于起始點坐標的位移，所述起始點坐標通過所述顯示設備獲取得到。
9. 如權利要求1所述的行走定位鞋，其特征在于，所述鞋底還包括：空腔下面的耐磨材 質防滑面及電路保護層，以及空腔上面的壓力緩沖層。
10. 如權利要求9所述的行走定位鞋，其特征在于，所述壓力緩沖層為氣墊緩沖。
【文檔編號】A43B3/00GK104432933SQ201310432910
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權日:2013年9月22日
【發(fā)明者】白鋒, 涂海峰 申請人:北京紅旗勝利科技發(fā)展有限責任公司