一种基于多组传感器的智能鞋的制作方法
【专利摘要】一种基于多组传感器的智能鞋，包括：鞋、智能芯片mi-chip、电源、USB接收器、终端设备，其特征在于所述智能芯片mi-chip内设有中央处理器、定位芯片、三轴加速度计、三轴陀螺仪、压力传感器，无线传输芯片，传感器测得的数据信息经中央处理器处理后由无线传输芯片发射给USB接收器，USB接收器连接在终端设备上，鞋底中部夹层内设有凹槽，凹槽内设有智能芯片mi-chip，外壳为高强度塑料封装，外壳尺寸与凹槽尺寸相匹配，电源、电源控制开关设置在鞋垫下鞋底后部的凹槽内。本发明的优点是具有精确定位功能，可及时跟踪收集定位使用者的活动情况，协助寻找、搜救工作，实时传输、分析上传数据，帮助运动人员训练，提供指导意见。
【专利说明】—种基于多组传感器的智能鞋
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种鞋，特别涉及一种集成GPS和多组传感器的智能鞋。
【背景技术】
[0002]老年痴呆患者容易迷路丢失，这是困扰其家庭的严重问题，据统计，全球大概有2000万老年痴呆患者，我国也随着老龄化加重老年痴呆患者越来越多，因此，如何防止老年痴呆患者丢失及尽快找到他们的位置，成了一个急待解决的问题。而据研究机构指出，鞋子是人身上最不容丢失的物品，因此放置定位装置的理想位置。同样还可以运用到对小孩的监控，对野外探险、登山、漂流、救援人员的追踪定位。依靠定位装置追踪定位是必不可缺。此外，在运动竞技、体育健身方面，运动的人员都想尽快地提高自己的水平，但苦于很难发现自己的弱点，基于以上情况，多功能传感器，不仅能够测量的瞬间速度、平均速度、最快速度，还能测量360°的动作，能够尽快的帮助运动员进行训练，提高运动员的水平。同时，陀螺仪能够找出运动员发生事故时，如手腕，脚踝或者膝关节等部位损伤时的运动状态，便于运动员动作的改进及自我安全的保护。压力传感器能够告诉户外运动爱好者海拔的高度，以便于自身的保护。
[0003]除此之外，传感器技术的成熟和商业化上的成功，也是加速度计、陀螺仪等器件进入人们的日常生活，如智能手机，平板电脑等。先进封装技术如基于板上封装技术、系统级封装技术、3D封装的日趋成熟，多传感器集成及封装日益微型化和低成本。智能便携电子产品日益普及也为智能鞋的实现打下了基础。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种基于多组传感器的智能鞋。本发明包括:鞋、智能芯片m1-chip (microintelligentchip,简称m1-chip)、电源、USB接收器、终端设备，其特征在于所述智能芯片m1-chip内设有相互间经电路连接的中央处理器、定位芯片、三轴加速度计、三轴陀螺仪、压力传感器，无线传输芯片，三轴加速度计、三轴陀螺仪、压力传感器测得的数据信息经中央处理器处理后由无线传输芯片发射给USB接收器，USB接收器连接在终端设备上，鞋底中部夹层内设有凹槽，凹槽内设有智能芯片m1-chip，外壳为高强度塑料封装，外壳尺寸与凹槽尺寸相匹配，鞋底后部也设有凹槽，鞋垫覆盖在凹槽之上，电源、电源控制开关设置在鞋垫下的凹槽内。
[0005]所述智能芯片m1-chip内的定位芯片为GPS定位系统的芯片,GPS定位系统为北斗导航系统或俄罗斯“格洛纳斯”系统或欧洲“伽利略”(GALILEO)导航系统或美国GPS定位系统，智能芯片m1-chip中的三轴加速度计、三轴陀螺仪为辅助定位和追踪的装置。当GPS定位系统的信号不正常的情况下，利用定位模块中的三轴加速度计、三轴陀螺仪可以对穿鞋者进行定位追踪，三轴陀螺仪测量的角速度，三轴加速度计测量加速度辅助智能鞋定位。
[0006]所述无线传输芯片的数据传输方式为蓝牙或W1-Fi，或2G网络的GSM或CDMA2000模式，或者为3G网络的CDMA2000，WCDMA, TD-SCDMA, WiMAX模式，或者为4G网络的LTE、LTE-Advanced、WiMax> WirelessMAN 模式。
[0007]所述USB接收器设有USB接口、MicroUSB接口、苹果产品接口，USB接收器经接口直接与终端设备连接或经无线发射给终端设备。
[0008]所述终端设备为电脑、智能手机、平板电脑，终端设备装有智能芯片m1-chip配套的分析软件。
[0009]所述智能芯片m1-chip为单个芯片的CMOS封装，封装基于基板封装技术进行封装集成或通过系统级封装(SiP)技术进行封装集成。
[0010]所述电源为纽扣电池或普通电池或充电电池或能量收集器。
[0011]所述能量收集器运用压电原理、静电式原理、电磁原理，通过人体在运动过程中产生的动能给能量收集器，能量收集器转换成电量通过电容存储，电容为超级电容。
[0012]本发明的优点是具有精确定位功能，可及时跟踪收集定位使用者的活动情况，协助寻找、搜救工作，实时传输、分析上传数据，帮助运动人员训练，提供指导意见。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1本发明的结构示意图；
[0014]图2本发明的数据传输结构示意框图；
[0015]图3智能芯片m1-chip封装结构示意图。
[0016]图中:1三轴陀螺仪、2三轴加速度计、3无线传输芯片、4压力传感器、5封帽、6定位芯片、7基板、8焊料、9焊点、10中央处理器、11凹槽、12凹槽、13鞋垫、14鞋面。
【具体实施方式】
[0017]实施例一
[0018]下面结合附图进一步说明本发明的实施例:
[0019]本实施例由鞋、智能芯片m1-chip、电源、USB接收器、终端设备组成。鞋底中部夹层内设有凹槽11，智能芯片m1-chip安装在凹槽12内。由于凹槽位于鞋底的中部，脚弓下方，此处承受力较小，既能保证芯片的安全，又能保证脚的舒适性。即使芯片有部分凸起也不会影响脚的舒服程度。鞋底后部也设有凹槽11，鞋垫13覆盖在凹槽11之上，电源、电源控制开关设置在鞋垫13下的凹槽12内，由于需要更换电池，打开或关闭电源，所以凹槽11被鞋垫13覆盖而不像凹槽12设置在鞋底中部的夹层内。把鞋垫13取出就可以更换电池，打开或关闭电源。电源为纽扣电池或普通电池或充电电池或能量收集器。在本实施例中采用纽扣电池。鞋面14与普通鞋一样，参见图1。
[0020]智能芯片m1-chip内设有相互间经电路连接的中央处理器10、定位芯片6、三轴加速度计2、三轴陀螺仪1、压力传感器4,无线传输芯片3。智能芯片m1-chip的外壳采用高强度塑料封装，外壳尺寸与凹槽尺寸相匹配。智能芯片m1-chip基于基板的集成方式，将三轴陀螺仪1、三轴加速度计2、压力传感器4、无线传输芯片3、中央处理器10、三种MEMS传感器及无线传输芯片3、中央处理器10通过焊料8与带互连的基板7进行平面阵列集成，并由焊点9将信号引出。为了提升可靠性，使用封帽5对本实施例所述的智能芯片m1-chip进行保护。将中央处理器10做在封帽5中与其他三种MEMS传感器以及无线传输芯片集成在一起，参见图3。智能芯片m1-chip也可采用单个芯片的CMOS封装，封装采用基于基板封装技术进行封装集成或通过系统级封装(SiP)技术进行封装集成。
[0021]智能芯片m1-chip内的定位芯片6为GPS定位系统的芯片，GPS定位系统为北斗导航系统或俄罗斯“格洛纳斯”系统或欧洲“伽利略”(GALILEO)导航系统或美国GPS定位系统，智能芯片m1-chip中的三轴加速度计2、三轴陀螺仪I为辅助定位和追踪的装置。当GPS定位系统的信号不正常的情况下，利用定位模块中的三轴加速度计2、三轴陀螺仪I可以对穿鞋者进行定位追踪，三轴陀螺仪I测量的角速度，三轴加速度计2测量加速度辅助智能鞋定位。本实施例采用北斗导航系统。三轴加速度计2、三轴陀螺仪1、压力传感器4测得的数据信息经中央处理器10处理后由无线传输芯片3发射给USB接收器，无线传输芯片3通过无线传输方式与USB接收器通讯连接，无线传输模块3与USB接收器之间的无线传输方式为蓝牙或W1-Fi，或者2G网络的GSM或CDMA2000模式，或者3G网络的CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA,WiMAX 模式，或者 4G 网络的 LTE、LTE_Advanced、WiMax、WirelessMAN 模式。本实施例采用蓝牙方式。USB接收器连接在终端设备上，USB接收器设有USB接口、MicroUSB接口、苹果产品接口，USB接收器经接口直接与终端设备连接或经无线发射给终端设备。终端设备为电脑或智能手机或平板电脑，终端设备装有智能芯片m1-chip配套的分析软件。本实施例的终端设备为智能手机，直接通过无线接收USB接收器发出的数据信息。参见图2。
[0022]对于应用于追踪、监护功能的用途可利用终端设备收到智能鞋发射的数据信息实时查询被追踪、监护人员。对其进行追踪、定位。
[0023]对于运动过程的监控功能用途可利用USB接收器收到智能鞋发射的数据信息，暂时存储在USB接收器上，运动完毕，将USB接收器连接到终端设备上，进行分析、查看，指导以后的运动。
[0024]实施例二
[0025]实施例二与实施例一相同，所不同的是电源为能量收集器，能量收集器运用压电原理、静电式原理、电磁原理，通过行走或运动过程中产生的能量收集后转换成电量通过电容存储，电容采用超级电容或采用碳纳米管电极材料制造的电容器。能量收集器供电给智倉泛芯片mi_chip。
【权利要求】
1.一种基于多组传感器的智能鞋，包括:鞋、智能芯片m1-chip、电源、USB接收器、终端设备，其特征在于所述智能芯片m1-chip内设有相互间经电路连接的中央处理器、定位芯片、三轴加速度计、三轴陀螺仪、压力传感器，无线传输芯片，三轴加速度计、三轴陀螺仪、压力传感器测得的数据信息经中央处理器处理后由无线传输芯片发射给USB接收器，USB接收器连接在终端设备上，鞋底中部夹层内设有凹槽，凹槽内设有智能芯片m1-chip，外壳为高强度塑料封装，外壳尺寸与凹槽尺寸相匹配，鞋底后部也设有凹槽，鞋垫覆盖在凹槽之上，电源、电源控制开关设置在鞋垫下的凹槽内。
2.根据权利要求1所述的基于多组传感器的智能鞋，其特征在于所述智能芯片m1-chip内的定位芯片为GPS定位系统的芯片，GPS定位系统为北斗导航系统或俄罗斯格洛纳斯系统或欧洲伽利略导航系统或美国GPS定位系统，智能芯片m1-chip中的三轴加速度计、三轴陀螺仪为辅助定位和追踪的装置。
3.根据权利要求1所述的基于多组传感器的智能鞋，其特征在于所述无线传输芯片的数据传输方式为蓝牙或W1-Fi，或2G网络的GSM或CDMA2000模式，或者为3G网络的CDMA2000, WCDMA, TD-SCDMA, WiMAX 模式，或者为 4G 网络的 LTE、LTE-Advanced、WiMax、WirelessMAN 模式。
4.根据权利要求1所述的基于多组传感器的智能鞋，其特征在于所述USB接收器设有USB接口、MicroUSB接口、苹果产品接口，USB接收器经接口直接与终端设备连接或经无线发射给终端设备。
5.根据权利要求1所述的多组传感器件的智能鞋，其特征在于所述终端设备为电脑、智能手机、平板电脑，终端设备装有智能芯片m1-chip配套的分析软件。
6.根据权利要求1所述的基于多组传感器的智能鞋，其特征在于所述电源为纽扣电池或普通电池或充电电池或能量收集器。
【文档编号】A43B3/00GK104422947SQ201310381840
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】袁学兵, 刘胜, 张生志, 付兴铭, 王小平 申请人:无锡慧思顿科技有限公司, 武汉飞恩微电子有限公司