本實用新型涉及可穿戴式的智能產(chǎn)品技術領域，具體公開了一種隱蔽式個人位置追蹤鞋墊。

背景技術：

1.GPS定位技術

GPS(Global Positioning System)即全球定位系統(tǒng)，是由美國建立的一個衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，用戶可以在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)全天候、連續(xù)、實時的三維導航定位和測速，并能夠進行高精度的時間傳遞和精準定位。GPS系統(tǒng)由空間部分、控制部分和用戶部分組成。其中空間部分由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成，這些衛(wèi)星發(fā)射導航定位信號供用戶接收使用；控制部分由分布在全球各地的衛(wèi)星跟蹤監(jiān)控站所構(gòu)成，負責GPS工作衛(wèi)星的調(diào)度和工參調(diào)整；用戶部分由GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相應的用戶設備如計算機氣象儀器等所組成，它的作用是接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號。

現(xiàn)實生活中，GPS定位技術是指結(jié)合了GPS技術、無線通信技術(GSM/GPRS/CDMA)、圖像處理及GIS技術的一套綜合的定位技術。它主要用于對移動的人、寵物、車輛及設備進行遠程定位監(jiān)控，并可以實現(xiàn)定位跟蹤、軌跡回放、區(qū)域報警等功能。

當前市場上常見的可穿戴式GPS定位設備主要有：GPS手表，GPS手環(huán)，GPS項鏈。這些設備普遍存在以下缺點和不足：

首先，可穿戴設備要滿足體積小，重量輕，符合人體工程力學的要求。這就從根本上制約了GPS用戶端硬件的設計，具體來說，小型化的需求限制了GPS天線的大小以及PCB電路板的布局。目前絕大部分GPS天線采用右旋極化片狀陶瓷介質(zhì)，陶瓷片的大小以及燒結(jié)工藝直接影響它的性能。并且陶瓷片大多是正方形設計，目的是為了保證電磁信號在XY方向上共振基本一致，從而達到均勻接收衛(wèi)星信號的效果?，F(xiàn)市面使用的陶瓷片主要是25×25mm、18×18mm、15×15mm、12×12mm。陶瓷片面積越大，介電常數(shù)越大，其共振頻率越高，接收效果越好。而可穿戴設備小型化的需求迫使廠商只能采用效果最差的12×12mm陶瓷片；同時，還要求電子元器件在設備里必須采用垂直疊放的布局，增加了元器件之間，特別是對GPS天線的諧振干擾；另外，為了保證設備的堅固耐用，可穿戴式GPS定位設備多采用金屬外殼，這也會對信號產(chǎn)生一定的屏蔽作用。綜上，目前市場上各種GPS可穿戴設備的衛(wèi)星信號接收能力普遍較差。即便如此，從市場反饋來看，消費者還是認為設備體積稍大，不方便攜帶。

其次，小型化設計同時也限制了電池的大小，直接導致了市場上各種可穿戴式GPS設備普遍待機時間短。另外，由于需要USB接口外接充電，使得設備無法做到完全防水。

再次，從消費者角度考慮，無論是手表、手環(huán)還是項鏈，都是需要單獨佩戴的物理設備。對兒童而言，設備目標過于明顯，十分容易被不法分子發(fā)現(xiàn)識別，一旦設備被不法分子從兒童身上剝離，就無法完成對兒童的定位；對老人而言，則容易忘記佩戴或者弄丟設備；對年輕人而言，由于設備樣式單一不美觀而不愿佩戴。

2.運動監(jiān)測技術

運動監(jiān)測是目前市場上各類可穿戴式設備最基本也是最重要的功能。它的主要功能是詳細記錄用戶每天行走的步數(shù)，運動路程以及能量消耗。運動監(jiān)測功能是通過電子計步器來實現(xiàn)的，而它的工作核心是振動傳感器。目前大多數(shù)可穿戴式設備采用三維律動運動狀態(tài)感應器。這種感應器通過電容式加速度計實時捕捉三個維度的加速度和振動數(shù)據(jù)，經(jīng)過濾波、峰谷檢測等過程，使用各種算法和科學縝密的邏輯運算，最終將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成可讀的步數(shù)、距離、消耗的卡路里等數(shù)值。

然而，無論采用何種復雜縝密的算法，目前市場上各類手環(huán)設備被消費者廣為詬病的問題就是運動數(shù)據(jù)的不準確，有時數(shù)據(jù)錯誤得簡直離譜，比如某些手環(huán)甚至會將佩戴者手臂的甩動誤判為行走步數(shù)。

3.現(xiàn)有的相關專利

GPS技術已經(jīng)廣泛應用于交通、物流以及安全領域，而可穿戴式運動監(jiān)測設備也正逐步在消費者中普及開來。但是，市場上仍舊缺乏一種將兩者功能有效的結(jié)合在一起，即，既能提供GPS定位功能、又能進行運動監(jiān)測的可穿戴式設備。

中國專利CN203314228U(公告日2013年12月4日)提出了一種能自動充電的GPS定位鞋墊的設計方案，其將GPS定位裝置安裝在鞋墊中，并且通過放置在腳后跟處的壓電橡膠對驅(qū)動GPS的電池進行充電。但是研究文獻表明，這一方案所采用的壓電橡膠材料價格昂貴且電能轉(zhuǎn)化效率十分低下，不存在大規(guī)模商用價值。

另外，還有相關的中國專利文件公開了一種無線充電監(jiān)測鞋，將GPS芯片和為芯片提供電能的無線充電裝置放置在鞋中。但是，這種設計笨重且特征明顯，無法保證穿戴者私密性，容易被不法分子發(fā)現(xiàn)定位設備。而且，上述方案功能單一，未包含運動監(jiān)測功能。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術中存在的缺點和不足，本實用新型的目的在于提供一種隱蔽式個人位置追蹤鞋墊，其既能定位，又能進行運動監(jiān)測，而且將相應的模塊設置在鞋墊內(nèi)部，具備隱蔽性，不易被發(fā)現(xiàn)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下方案。

隱蔽式個人位置追蹤鞋墊，鞋墊內(nèi)設有GPS定位單元、運動監(jiān)測單元和通訊模塊，

GPS定位單元與通訊模塊電性連接，運動監(jiān)測單元與GPS定位單元無線連接；

或者，GPS定位單元、運動監(jiān)測單元分別與通訊模塊電性連接。

優(yōu)選地，運動監(jiān)測單元包括電阻應變式壓力傳感器。

優(yōu)選地，通訊模塊包括GSM模塊和/或GPRS模塊，鞋墊內(nèi)還設有用于放置SIM卡的SIM卡槽。

進一步地，通訊模塊還可以包括無線通信模塊。

優(yōu)選地，鞋墊內(nèi)還設有無線充電模塊，無線充電模塊分別與GPS定位單元、運動監(jiān)測單元連接。

具體地，無線充電模塊包括平板電池和無線充電線圈，平板電池與無線充電線圈電性連接。

優(yōu)選地，鞋墊內(nèi)設有的單元或模塊均封裝于環(huán)氧樹脂。

優(yōu)選地，鞋墊內(nèi)設有藍牙模塊，運動監(jiān)測單元與GPS定位單元通過藍牙模塊進行無線連接。

本實用新型的有益效果：本實用新型將GPS定位單元和運動監(jiān)測單元封裝在鞋墊內(nèi)，在實現(xiàn)定位和運動監(jiān)測功能的同時，還達到了不易被發(fā)現(xiàn)的隱蔽效果；本產(chǎn)品采用了扁平化布局方式和內(nèi)部封裝方式，既提高了產(chǎn)品的美觀性和穿戴舒適性，又使得本產(chǎn)品與普通鞋墊在外觀上毫無區(qū)別，保證了穿戴者的私密性，也可以防止不法分子對定位設備的故意損壞或者丟棄。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一的鞋墊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例的GPS天線的電路圖。

圖3為本實用新型實施例的GPS定位單元的電路圖。

圖4為本實用新型實施例的GSM模塊的電路圖。

附圖標記說明：1-電阻應變式壓力傳感器，2-藍牙模塊，3-平板電池，4-無線充電線圈，5-外置無線充電器，11-GPS定位單元，12-GSM模塊，13-SIM卡槽，121-GSM收發(fā)天線。

具體實施方式

為了便于本領域技術人員的理解，下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步的說明，實施方式提及的內(nèi)容并非對本實用新型的限定。

實施例一

本實施例提供一種隱蔽式個人位置追蹤鞋墊，如圖1所示，在右側(cè)鞋墊內(nèi)設有GPS定位單元11，用于采集穿戴者的地理位置信息；左側(cè)鞋墊內(nèi)設有運動監(jiān)測單元，用于采集穿戴者的運動信息。兩側(cè)鞋墊內(nèi)的設備單元可以通過諸如藍牙的無線方式(可以在鞋墊內(nèi)設置藍牙模塊2來實現(xiàn))來進行無線連接，并且可以通過移動通信網(wǎng)絡將采集到的信息數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端，以供客戶端查看或使用。

對應地，鞋墊內(nèi)還設有通訊模塊，優(yōu)選地，通訊模塊采用GSM模塊12和/或GPRS模塊。在本實施例中，將GSM模塊12和/或GPRS模塊設置在右側(cè)鞋墊內(nèi)，與GPS定位單元11位于同一側(cè)鞋墊；GSM/GPRS模塊與GPS定位單元電性連接。

GSM為2G蜂窩網(wǎng)絡，GPRS為2.5G蜂窩網(wǎng)絡，目前這兩個通信網(wǎng)絡在全世界范圍內(nèi)均通用，因此采用GSM/GPRS模塊能夠充分保證通信有效性，為后續(xù)的信號追蹤提供保障。如圖4所示，為利用GSM網(wǎng)絡而相應配備GSM模塊12的具體電路圖。

當然，本領域技術人員明白，可以根據(jù)本產(chǎn)品的實際應用環(huán)境中的通信網(wǎng)絡來選擇具體的通訊模式，比如說，采用CDMA等3G網(wǎng)絡，或LTE等4G網(wǎng)絡，還可以同時包含WIFI模塊以應用于某特定的無線覆蓋網(wǎng)絡。

具體地，GPS定位單元11包括GPS模塊和GPS天線，具體電路圖可以參見圖2和圖3；首先由GPS天線接收GPS衛(wèi)星模擬信號，然后由GPS模塊將接收到的GPS衛(wèi)星模擬信號轉(zhuǎn)換成為標準NMEA格式的數(shù)字地理坐標，并傳送給GSM/GPRS模塊。

具體到本實施例，GSM模塊12通過GSM收發(fā)天線121將接收到的NMEA格式的數(shù)字地理坐標經(jīng)由GSM網(wǎng)絡發(fā)送至客戶端；作為其中一種實施例，可以選擇以短信的方式來發(fā)送上述數(shù)字地理坐標，對應地，在鞋墊內(nèi)設置有SIM卡槽13來放置SIM卡，從而實現(xiàn)鞋墊與客戶終端之間的通信。

而且，GSM/GPRS模塊也可以通過基站信息查詢來對使用者進行定位，以作為GPS定位的補充。

在無法連接GSM/GPRS網(wǎng)絡時，GPS模塊中的內(nèi)置存儲模塊可以記錄使用者的位置信息，待重新連接GSM/GPRS網(wǎng)絡后再將所記錄的位置信息發(fā)送至客戶端，從而避免了位置信息丟失的情況。

對于左側(cè)鞋墊內(nèi)的運動監(jiān)測單元，本實施例的運動監(jiān)測單元包括電阻應變式壓力傳感器1；具體的，電阻應變式壓力傳感器1通過施加于鞋墊上的壓力(重力)的變化來采集穿戴者的運動數(shù)據(jù)(比如移動步數(shù))，然后可以通過藍牙模塊2將所獲得的運動監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至GSM/GPRS模塊，然后GSM/GPRS模塊將運動監(jiān)測數(shù)據(jù)和定位信息以短信形式一同發(fā)送至客戶端?？蛻舳丝梢詾镻C機、平板電腦或智能手機等。客戶端接收到包含上述信息的短信后，解析出穿戴者的地理位置、運動信息等有效數(shù)據(jù)，以文字、圖形、地圖等可視化的方式展現(xiàn)給用戶。

本實施例采用的電阻應變式壓力傳感器是通過作用于鞋墊上的壓力變化來反映穿戴者身體姿態(tài)并計算移動步數(shù)，而作用在傳感器上的壓力就是人的體重，所以這個壓力的變化范圍為(0，體重)；即便對于小孩來說，這個壓力變化范圍也已經(jīng)很大；所以人行走的時候，若將行走動作轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，即為，抬腳是0，落地是1；這其中不需要任何復雜的算法來判斷人的運動姿態(tài)，既簡單又準確。因而本實施例比傳統(tǒng)的三維律動運動狀態(tài)感應器更加直接、準確，成本也更加低廉。同時，計步的準確性也不再依賴于復雜的算法。

若綜合使用左右兩鞋墊所采集到的數(shù)據(jù)，可以更加準確立體地反映出穿戴者當前的運動狀態(tài)，比如在追蹤丟失兒童時，通過本鞋墊不但可以監(jiān)測到兒童的運動軌跡，而且可以判斷出兒童是走路還是坐車，是自己走路還是被人抱著移動。例如，如果從左腳的運動監(jiān)測單元采集到的壓力數(shù)據(jù)為0或者遠小于體重的數(shù)值，但是從右腳的GPS定位單元采集到穿戴者的移動速度很快，則可以推斷穿戴者可能處于坐車狀態(tài)；或者，采集到壓力為0、速度很慢但是在移動，則可以推斷穿戴者可能被抱著；再或者，采集到壓力不為0、速度很慢，則可以推斷穿戴者自己走。由此可見，綜合使用兩種監(jiān)測數(shù)據(jù)(壓力數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù))的效果是顯然的，尤其對于追蹤定位丟失人員，具有顯著的社會意義。

另外，為了解決現(xiàn)有技術中存在的充電問題，本實施例優(yōu)選采用無線充電方式。具體而言，左右側(cè)鞋墊內(nèi)均設有可充電平板電池3和無線充電線圈4。在實際應用中，采用外置無線充電器5為可充電平板電池3無線充電，再由平板電池3為所有模塊提供電源。由于本產(chǎn)品集成了無線充電線圈4，使得本產(chǎn)品的充電大大簡化，只需要將鞋墊放置在無線充電器5(即，外置式感應線圈充電器)上即可。

同時，本實施例采用無線充電方式，避免了傳統(tǒng)可穿戴式設備通常采用的外置充電接口，從而可以將所有硬件單元完全封裝在注塑鞋墊中。優(yōu)選地，本實施例將硬件單元密封于環(huán)氧樹脂中，再通過一體噴塑成型PU鞋墊，進而實現(xiàn)了本產(chǎn)品的100％防水。

鞋墊為硬件單元的封裝提供了一個足夠大的物理平臺，考慮到人腳的大小，即使兒童使用的小鞋墊，面積也足以達到手環(huán)手表的數(shù)倍。因此，本產(chǎn)品可以使用25×25mm的GPS天線，同時可以將電池、充電線圈設計于遠離GPS天線的一端，從而得到良好的物理隔離干擾噪聲效果。

同時，由于使用時本鞋墊產(chǎn)品離地面很近，更容易接收到地面反射的無線信號。因此，在信號接收和追蹤方面，本鞋墊產(chǎn)品要大大優(yōu)于手表手環(huán)等設備。

本產(chǎn)品摒棄了傳統(tǒng)可穿戴式GPS設備小型化的設計理念，采用扁平化橫向布局，將GPS定位單元11、GSM/GPRS模塊、運動監(jiān)測單元、可充電平板電池3和無線充電線圈4均集成在120mm×40mm×4mm的模塊中。由于采用了符合人體工程力學的扁平化布局方式和內(nèi)部封裝方式，既提高了產(chǎn)品的美觀性和穿戴舒適性，又使得本產(chǎn)品與普通鞋墊在外觀上毫無區(qū)別，保證了穿戴者的私密性，也可以防止不法分子對定位設備的故意損壞或者丟棄。

實施例二

實施例二與實施例一的不同之處在于：將GPS定位單元11和運動監(jiān)測單元、通訊模塊均設置在同一側(cè)鞋墊內(nèi)，GPS定位單元11和運動監(jiān)測單元分別與通訊模塊電性連接。從而無需在鞋墊內(nèi)設置無線連接模塊(如藍牙模塊2)來實現(xiàn)兩側(cè)鞋墊內(nèi)單元或模塊的連接。其余部分與實施例一相同，在此不再贅述。

以上內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。