一种儿童智能监控定位鞋的制作方法

本实用新型涉及定位鞋技术领域，具体为一种儿童智能监控定位鞋。

背景技术：

每个孩子都是家庭的希望,儿童走失又是一个沉重的话题。为了避免此类的悲剧，儿童智能鞋避免在儿童走失,可以消除家长对儿童安全的担忧。市面上推出了不少gps智能定位鞋子,但是其存在的缺点就是当儿童进入室内空间时,gps信号就会收到干扰，定位就会出现偏差甚至失效,而且也存在根据位置进行切换：室内室外自动转换的不便，gps定位仅显示儿童停留在某个地点,想要确切知道儿童具体所处环境的画面比较困难。因此市场上以gps卫星移动网络为主导的儿童智能追踪鞋,在室内空间起到的作用较小。

同时，传统智能定位鞋由于采取了usb充电口，灰尘、水容易从充电口进入到电路板内，这样产品的防尘防水性能将大大降低从而减短产品的寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种儿童智能监控定位鞋，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种儿童智能监控定位鞋，包括鞋子、微型摄像头、电路板以及无线充电线圈底座，所述微型摄像头安装在鞋子鞋头处的鞋面上，所述鞋子鞋跟处设有槽体，所述电路板安装在槽体内，并通过填块密封，所述微型摄像头与电路板电性连接，所述电路板上封装有双定位芯片以及纽扣电池，所述纽扣电池通过无线充电线圈底座充电。

优选的，所述鞋子鞋头处的鞋面上粘贴有凹型的底盖，所述微型摄像头安装在透明的上盖，所述上盖与底盖密封安装。

优选的，所述上盖的底部开设有外螺纹，所述底盖的底部开设有内螺纹，所述上盖通过外螺纹与底盖的内螺纹进行螺纹连接。

优选的，所述双定位芯片包括gps模块以及uwb芯片，所述电路板上还封装有gsm模块。

优选的，所述槽体内开设有环形缺口，所述电路板固定在填块的顶部，该填块上具有与环形缺口匹配扣合的凸筋。

优选的，所述电路板通过导热矽胶片粘贴在填块的顶部。

优选的，在所述鞋子的外侧或内侧具有走线槽，该走线槽的一端与底盖贯通，走线槽的另一端与槽体贯通。

优选的，所述微型摄像头与电路板通过导线连接，该导线位于走线槽内。

优选的，所述导线采用弹簧导线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型，采用采用uwb+gps同时定位，解决了在室内复杂的环境中很难准确定位出孩子位置的问题。采用固定在鞋上的摄像头传感器模块，可以更加稳定的记录信息gps定位和摄像头图像定位相结合提供孩童的定位信息更加准确方便家长及时查找、解救处于危险的孩童。在复杂的环境内也可以相对较快的速度找出孩童所处的具体位置。采用无线充电方式，解决了传统usb充电产品的防尘防水性能将大大降低从而减短产品的寿命的问题。同时由于无线充电，不会如传统usb充电接口处在长期的使用中留下一些灰尘从而导致电路短路产生危险短路会对孩童的身体造成威胁。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型采用无线充电线圈底座充电示意图；

图3为本实用新型微型摄像头密封安装在上盖和底盖内示意图；

图4为本实用新型微型摄像头与导线连接示意图；

图5为本实用新型电路板密封在鞋子鞋跟处槽体内示意图；

图6为本实用新型填块与槽体密封示意图；

图7为本实用新型原理框图；

图8为本实用新型gps模块功能图；

图9为本实用新型gps模块电路原理图；

图10为本实用新型无线充电原理图；

图11为使本实用新型用的定位鞋与uwb定位基站通信示意图；

图12为本实用新型uwb定位芯片原理图；

图13为本实用新型dwm1000芯片核心控制引脚功能定义图；

图14为本实用新型与监护人手机等智能客户端通讯示意图。

图中：1鞋子、2微型摄像头、3走线槽、4导线、5槽体、6电路板、7填块、8环形缺口、9凸筋、10上盖、11底盖、12导热矽胶片、13无线充电线圈底座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～14，本实用新型提供一种技术方案：

一种儿童智能监控定位鞋，包括鞋子1、微型摄像头2、电路板6以及无线充电线圈底座13，所述微型摄像头2安装在鞋子1鞋头处的鞋面上，所述鞋子1鞋跟处设有槽体5，所述电路板6安装在槽体5内，并通过填块7密封，所述微型摄像头2与电路板6电性连接，所述电路板6上封装有双定位芯片以及纽扣电池，所述纽扣电池通过无线充电线圈底座13充电。

具体的，所述鞋子1鞋头处的鞋面上粘贴有凹型的底盖11，所述微型摄像头2安装在透明的上盖10，所述上盖10与底盖11密封安装。所述上盖10的底部开设有外螺纹，所述底盖11的底部开设有内螺纹，所述上盖10通过外螺纹与底盖11的内螺纹进行螺纹连接。如图2所示，由于底盖11为内凹的，一方面可以容纳微型摄像头2，另一方面可以在底部内开设内螺纹，便于上盖10的外螺纹与之螺接，以实现上盖10、底盖11之间的密封装配。

本实施例中，鞋子1可以根据实际情况在市面上进行自主选择，以便既满足本实用新型在鞋底镂空成槽体5，又可以耐磨外观好看，如鞋底可采用pu、pvc、nr、br、sbr，eva、tpu、橡胶等，上盖10是透明的塑料板制成，不但以便于微型摄像头2进行图像采集，而且可以将微型摄像头2罩起来起到防护的目的。而微型摄像头2采用ks2a01型摄像头模组，体积小，易于安装到上盖10、底盖11内，而且功耗低，可以长时间不间断工作，拍摄的图像像素高。

具体的，所述双定位芯片包括gps模块以及uwb芯片，所述电路板6上还封装有gsm模块。本实施例中，电路板6可采用msp430f449单片机为主控芯片，gps模块可采用gr-89模块，uwb芯片可采用dwm1000芯，gsm模块为gr64模块，上述模块芯片均是体积极小、易于购买以及低功耗，而且易于封装成小体积的pcb电路板，电路板6可以为5cm×4cm×0.3cm体积大小的板体，也可为相同占地面积的圆形，在本实施例中为圆形。当然，采用其他元器件如电路板6可采89c52，gps模块可采用pic18f25k20等。

具体的，所述槽体5内开设有环形缺口8，所述电路板6固定在填块7的顶部，该填块7上具有与环形缺口8匹配扣合的凸筋9。所述电路板6通过导热矽胶片12粘贴在填块7的顶部。如图5、6所示，在鞋子1鞋跟或靠近鞋跟处镂空一个槽体5，然后将电路板6粘贴到填块7的顶部，再将填块7塞入到槽体5内，以实现将电路板6封起。同时，由于在填块7上设置了环状的凸筋9，当将填块7装入槽体5内后，此时凸筋9将卡在槽体5内，以实现电路板6与外部的隔绝，起到密封作用。在将填块7与槽体5装配好后，再用胶水涂刷二者的密封边缘然后吹干，以便完全密封。在本实施例中，当电路板6被密封到槽体5内，其与槽体5顶部之间留有一定的间距，而且电路板6与填块7之间通过热矽胶片12粘贴，这样设计即可实现电路板6的散热，本实施例中，可以根据实际需要对电路板6进行防水薄膜包裹，提供防水需求。

具体的，在所述鞋子1的外侧或内侧具有走线槽3，该走线槽3的一端与底盖11贯通，走线槽3的另一端与槽体5贯通。所述微型摄像头2与电路板6通过导线4连接，该导线4位于走线槽3内。如图1所示，由于在鞋子1的外侧或内侧设有走线槽3，这样一是便于导线4的走线，同时可以收纳导线4起到防护目的。

具体的，所述导线4采用弹簧导线。如图4所示，由于导线4采用弹簧导线，这样使得导线4具有一定的伸长量，可以适应孩童在穿上该定位鞋时不同走姿导致导线4长度变化，起到保护微型摄像头2线路的目的。在本实用新型中，走线槽3、填块7材料分别对应与鞋底、鞋帮相同，走线槽3可以是与鞋子1一体成型的弧形或半圆形空腔槽。

如图7-9以及图10-13所示，使用该定位鞋时，定位原理如下：gr-89是一高性能的、低功耗、小尺寸的易集成的gps模块，非常适合于导航与定位服务，gr-89在减少体积和功耗时采用bga封装及高度集成化的电路达到优异的性能，系统可通过两个rs-232与msp430f449单片进行双向通信。依据gr-89模块的引脚功能，且系统可通过两个rs-232进行双向通信。而且msp430f449有两个uart口。各个引脚接法如下：17(rf-in)引脚接gps天线，nreset引脚接msp430f449，作为gr-89的复位信号；两个串行通信口分别接相应的uart；gpio作为信号灯输出端口；电源端应接小容量的独立电容，以提高系统的抗干扰能力，未用到的接口悬空即可。这样，gr-89模块的电路原理图如图9所示。

具体如图11所示，整体结构需要安装4个基站，即三个uwb定位基站和一个uwb定位主基站，鞋子1的uwb芯片定位信息发送给定位基站，基站获取后传输给后台服务器。msp430f449单片为主控制芯片，使用dwm1000模块进行定位通信，使用tof算法测得两模块之间的距离。由一个标签(uwb定位主基站)和三个基站(uwb定位基站)组成，在标签分别得到三个基站的距离后，通过三边定位用最小二乘法求解得到坐标。uwb芯片采用dwm1000模块，可以通过控制相关寄存器实现工作状态的切换；采用spi总线与主控芯片接口，速率最高达20mhz；具有很好的抗多径干扰能力，非常适合室内复杂环境的定位应用。dwm1000模块由收发器、模式变换器、状态控制器、spi接口电路组成，其原理图如图12所示。dwm1000模块核心控制引脚有cs、si、so、sclk，功能定义如图13所列，这里dwm1000模块为从设备，msp430f449单片为主设备。由于采用了双定位芯片，uwb芯片和gps模块，采用uwb+gps同时定位，解决gps在建筑物、深山或不能室内定位的问题，而且可以根据位置进行切换，室内室外自动转换，而且uwb芯片的定位精度可以达到10cm，远远超过目前使用技术。

如图2所示，使用该定位鞋时，无线充电原理如下：将鞋子1的鞋底放置于无线充电线圈底座13上，将无线充电线圈底座13接入电源即可实现充电。具体的如图10所示，包括：发射端和接收端，此中：发射端相当于无线充电线圈底座13，接收端相当于电源电路为纽扣电池充电，即：图中所示的单晶体管发射器是使用ltc6990作为振荡器来驱动低功率晶体管的简单谐振电路。为实现zvs操作，发射器谐振回路频率设置为振荡频率的1.29倍。通过这种方式，大幅减少了开关损耗，并提高了整体无线充电效率。此发射器只需几个组件，并可安装在小型外壳中。接收端由tc4126完成，它可实现一个带有1.2v-3.3v无电感dc-dc转换器的全功能7.5ma无线锂离子(li-ion)电池充电器。tc4126包括一个整体式无电感充电泵dc-dc转换器，通过电池调节系统负载输出。ltc4126的dc-dc转换器可通过其en引脚开关，从而允许通过微处理器进行控制。en引脚也可与ltc4126的pben引脚配合使用，以实现按钮(pushbutton)控制：无需额外的去抖电路(此为选用功能，本实施例中直接将pushbutton短接)。本实施例中，通过tc4126的out引脚为纽扣电池充电，一次充电可长时间使用：充电时长约为6小时，一次充电可持续续航约10-12小时。

如图14所示，该定位鞋与监护人手机相联机的方式，不但有gps定位，还可以获取准确的图像信息，保证了定位监控的时时性和准确性。用户可以通过下载微信登录系统，在任何时间和地点都可以进行时时定位监控，可以通过手机界面接收到孩童所处的位置信息和微型摄像头2对周边环境采集的图像信息，以便能够位置和图像相结合快速实现精确的位置确定，具有操作灵活方便性。

本实用新型，采用uwb+gps同时定位，便于对处于复杂环境如商场内精确定位，解决了在室内复杂的环境中很难准确定位出孩子位置的问题。采用固定在鞋上的摄像头传感器模块，可以更加稳定的记录信息gps定位和摄像头图像定位相结合提供孩童的定位信息更加准确方便家长及时查找、解救处于危险的孩童。在复杂的环境内也可以相对较快的速度定位并找出孩童所处的具体位置。采用无线充电方式，解决了传统usb充电产品的防尘防水性能将大大降低从而减短产品的寿命的问题。同时由于无线充电，不会如传统usb充电接口处在长期的使用中留下一些灰尘从而导致电路短路产生危险短路会对孩童的身体造成威胁。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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