专利名称：测距鞋的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种鞋子，特别地，是涉及一种测距鞋。
背景技术：
在生活中，人们通常有兴趣了解各个地点之间的路程。对于远距离的路程信息，通常可以通过智能地图获取；而对于步行范围内的路程，由于距离较短、地标缺少等原因，智能地图难以计算，对此，一般情况下只能估算，但准确度很差，如，经常认为300m到达目的地，但实际步行距离可能会在500m以上。
鉴于此，目前已有测距鞋的设计出现，但其主要原理是通过压力传感器和计数器计算步数，然后以步数乘以步长的方式计算出步行距离。由于每个人的步长不同，因此，该种测距鞋在使用时还需要人为设定参数，较为不便；更不理想的是，即便是同一个人，在步行时，每一步的步长是不能保证相等的，特别是在路况变化较大的情况下，各步长的差异较大，因此，该种测距鞋的准确度也是十分有限的。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种测距鞋，该测距鞋不仅可以方便地测量出步行路程，并且可明显提高准确度。本发明解决技术问题所采用的技术方案是:该测距鞋包括左鞋、右鞋，所述左鞋内设有左无线收发器、计时模块、计算模块；所述右鞋内设有右无线收发器；所述左、右无线收发器开启时，左无线收发器向右无线收发器以等时间间隔发送离散信号，右无线收发器每接收到一个所述离散信号，就向左无线收发器返回一个反馈信号；所述计算模块首先依据计时模块计取的时间信息，确定左无线收发器从发出一个离散信号到收到一个对应的反馈信号所经历的时间；然后计算本次信号往返过程中左无线收发器与右无线收发器的距离值，并记录该距离值；所述计算模块再对记录的各距离值进行分析，其分析方法是:将各距离值拟合成光滑曲线，求出该曲线的各个极大值；然后对各所述极大值进行累加，将累加值乘以一个修正系数，得到最终的路程值，输出至安装于左鞋上的显示屏。作为优选，所述修正系数在cos24° COs30°之间；其中余弦角的依据是，人体双脚平行自然站立时的脚心距与自然跨步后前后两脚的脚心距的比值的反正弦函数，一般情况下，该反正弦函数对应的角度值即24° 30°，而在cos24° Cos30°之间，修正系数的数值范围为0.87、.91，偏差率变化范围为0.04/0.87 4% ;如取修正系数为0.89，则误差率在2%以内。作为优选，各所述离散信号之间的时间间隔为lmiTlOms，以保障每往返一次信号的过程中，两脚之间的距离基本不变；并且，进一步地，所述计时模块按如下方式计取所述时间信息:将N次信号往返的时间进行累加，并将累加值输送给所述计算模块；其中，所述N次信号的时间间隔总和不大于IOms ;如此，所述计算模块确定的是信号往返一次的平均时间，这可以有效削弱信号往返过程中由于元件参数的不稳定引起的不确定性误差影响。作为优选，在求所述曲线的各个极大值时，采用导数法求解；其步骤为:首先求出该曲线的导函数，然后求出使导函数等于零的各个距离值，再分析该曲线在该距离值两侧的导数的正负，如在该距离值左侧，该曲线的导数为正，右侧为负，则该距离值为极大值；如在该距离值左侧，该曲线的导数为负，右侧为正，则该距离值为极小值。本发明的有益效果在于:结合了人体步行时的脚步特征，通过曲线拟合方法获取两脚距离的每一次极大值数据，也就对应了每一次跨步动作后，两脚间的距离，乘上修正系数后，亦即对应每一次跨步动作后，人体行进的距离；通过本发明的技术方案，可以将目前的测距鞋中由各人步长差异所引起的较大的误差，转化为本发明中由各人对应的修正系数的差异而引起的较小的误差，不仅测量方便，并且明显提高了测量准确度。
图1是本测距鞋的修正系数计算原理图。
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具体实施例方式下面结合附图对本发明进一步说明:
该测距鞋包括左鞋、右鞋，所述左鞋内设有左无线收发器、计时模块、计算模块；所述右鞋内设有右无线收发器；所述左、右无线收发器开启时，左无线收发器向右无线收发器以等时间间隔发送离散信号，右无线收发器每接收到一个所述离散信号，就向左无线收发器返回一个反馈信号；所述计算模块首先依据计时模块计取的时间信息，确定左无线收发器从发出一个离散信号到收到一个对应的反馈信号所经历的时间。这里，各离散信号之间的时间间隔取lmiTlOms为宜，以保障每往返一次信号的过程中，两脚之间的距离基本不变；并且，计时模块按如下方式计取所述时间信息:将N次信号往返的时间进行累加，并将累加值输送给所述计算模块；其中，所述N次信号的时间间隔总和不大于IOms ;如此，计算模块确定的是信号往返一次的平均时间，这可以有效削弱信号往返过程中由于元件参数的不稳定引起的不确定性误差影响。接下来，所述计算模块根据离散信号往返一次的时间，计算信号往返过程中左无线收发器与右无线收发器的距离值，并记录该距离值；需要指出的是，在利用离散信号往返一次的时间计算所述距离值时，需要考虑电子元件的延时，因此，实际参与计算的时间应当是离散信号往返一次的时间减去离散信号往返一次过程中电子元件的总延时。然后，所述计算模块再对记录的各距离值进行分析，其分析方法是:将各距离值通过插值法、最小二乘法等方式拟合成光滑曲线，求出该曲线的各个极大值；然后对各所述极大值进行累加，将累加值乘以一个修正系数，得到最终的路程值，输出至安装于左鞋上的显示屏。在求所述曲线的各个极大值时，采用导数法求解；其步骤为:首先求出该曲线的导函数，然后求出使导函数等于零的各个距离值，再分析该曲线在该距离值两侧的导数的正负，如在该距离值左侧，该曲线的导数为正，右侧为负，则该距离值为极大值；如在该距离值左侦牝该曲线的导数为负，右侧为正，则该距离值为极小值。对于所述修正系数的设定依据，其计算原理如图1所示，不妨假设左、右无线收发器分别设置于左鞋、右鞋的脚心位置(若不设置于脚心位置，只要对应于左鞋、右鞋的相同位置，按照平移关系，并不影响分析结果)；则，当右脚从虚线所示的脚印位置向上跨步后，所述计算模块通过离散信号的往返时间和信号速度，直接计算出的是跨步后前后两脚的脚心距a，而我们实际需要获知的是行进距离C，而a、c恰好与人体双脚平行自然站立时的脚心距b构成一个直角三角形，因此，c=a*修正系数=a*cos Θ，其中余弦角Θ =人体双脚平行自然站立时的脚心距b与自然跨步后前后两脚的脚心距a的比值的反正弦函数，即Θ =arcsin(b/a);参照图1，可知，对于绝大多数人，走路过程中，脚步交替的姿势基本相同(否则将被视为怪异)，因此，无论身高如何，步长如何，图1中Θ角的变化却十分有限，实际测量过程中，一般情况下不同的人，对应的Θ角在24° 30°之间，因此，对应的修正系数应当在cos24° cos30°之间，即0.87 0.91之间，而如若使本测距鞋通用化，则修正系数可取0.89，这样，最后的得到的行程距离的误差率极值为(0.91-0.89) /0.87 ^ 2%，因此误差率在2%以内；如实际步行100m，测量的路程误差在±2m以内，完全可以接受。本发明结合了人体步行时的脚步特征，通过曲线拟合方法获取两脚距离的每一次极大值数据，也就对应了每一次跨步动作后，两脚间的距离，乘上修正系数后，亦即对应每一次跨步动作后，人体行进的距离；通过本发明的技术方案，可以将目前的测距鞋中由各人步长差异所引起的较大的误差，转化为本发明中由各人对应的修正系数的差异而引起的较小的误差，不仅测量方便，并且明显提高了测量准确度。需要指出的是，实际应用过程中，左鞋与右鞋上的元件配置可以对换，并不影响使用效果，本申请中指明左鞋和右鞋只是为了表述清楚的需要，不应当构成对左鞋和右鞋的元件配置的限制。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何 修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种测距鞋，包括左鞋、右鞋，其特征在于:所述左鞋内设有左无线收发器、计时模块、计算模块；所述右鞋内设有右无线收发器；所述左、右无线收发器开启时，左无线收发器向右无线收发器以等时间间隔发送离散信号，右无线收发器每接收到一个所述离散信号，就向左无线收发器返回一个反馈信号；所述计算模块首先依据计时模块计取的时间信息，确定左无线收发器从发出一个离散信号到收到一个对应的反馈信号所经历的时间；然后计算本次信号往返过程中左无线收发器与右无线收发器的距离值，并记录该距离值；所述计算模块再对记录的各距离值进行分析，其分析方法是:将各距离值拟合成光滑曲线，求出该曲线的各个极大值；然后对各所述极大值进行累加，将累加值乘以一个修正系数，得到最终的路程值，输出至安装于左鞋上的显示屏。
2.根据权利要求1所述的测距鞋，其特征在于:所述修正系数在0.87、.91之间。
3.根据权利要求2所述的测距鞋，其特征在于:所述修正系数为0.89。
4.根据权利要求1或2所述的测距鞋，其特征在于:各所述离散信号之间的时间间隔为 Ims IOmsο
5.根据权利要求4所述的测距鞋，其特征在于:所述计时模块按如下方式计取所述时间信息:将N次信号往返的时间进行累加，并将累加值输送给所述计算模块；其中，所述N次信号的时间间隔总和不大于10ms。
6.根据权利要求1或2或5所述的测距鞋，其特征在于:所述计算模块在求所述曲线的各个极大值时，采用导数法求解；其步骤为:首先求出该曲线的导函数，然后求出使导函数等于零的各个距离值，再分析该曲线在该距离值两侧的导数的正负，如在该距离值左侧，该曲线的导数为正，右侧为负，则该距离值为极大值；如在该距离值左侧，该曲线的导数为负，右侧为正，则该距离值为极小值。
全文摘要
本发明提供一种测距鞋，包括左鞋、右鞋，左鞋内设有左无线收发器、计时模块、计算模块；右鞋内设有右无线收发器；左无线收发器向右无线收发器等间隔发送离散信号，右无线收发器每接收到一个离散信号后返回一个反馈信号；计算模块先依据计时模块计取的时间信息，确定离散信号在左、右无线收发器之间往返一次所经历的时间；然后计算本次信号往返过程中左无线收发器与右无线收发器的距离值，并记录该距离值；计算模块再对记录的各距离值进行分析将各距离值拟合成光滑曲线，求出其各个极大值；然后对各极大值进行累加，将累加值乘以一个修正系数，得到最终的路程值，输出至显示屏。该测距鞋不仅可以方便地测量出步行路程，并且可明显提高准确度。
文档编号G01C22/00GK103245355SQ201310200668
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月27日 优先权日2013年5月27日
发明者仲炳华 申请人:苏州市伦琴工业设计有限公司