本實(shí)用新型涉及一種鞋子結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種自發(fā)電定位鞋。

背景技術(shù)：

目前電子產(chǎn)品集成度越來越高，功率越來越大，耗電速度越來越快，電池容量小從而很容易產(chǎn)生的續(xù)航能力不夠。

此外，步行是一種廣大消費(fèi)者生活習(xí)慣和規(guī)律，上下班，散步等，無時無刻充斥在我們生活中。同時，在日常生活中，有些孩子、老人容易發(fā)生走丟現(xiàn)象，也有些人想知道自己到底每天走了多少路，或者走了多少步。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型提供一種自發(fā)電定位鞋。

本實(shí)用新型包括鞋子主體，所述鞋子主體的底部設(shè)有容納腔，所述容納腔內(nèi)設(shè)有發(fā)電裝置、可充電電池及GPS定位裝置，所述發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能儲存在可充電電池中，所述可充電電池為GPS定位裝置供電，所述GPS定位裝置用于確定鞋子主體的位置。

本實(shí)用新型作進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)電裝置包括電磁感應(yīng)模塊、電磁感應(yīng)充放電模塊，所述電磁感應(yīng)模塊通過所述電磁感應(yīng)充放電模塊與可充電電池的電池極板相連。

本實(shí)用新型作進(jìn)一步改進(jìn)，所述電磁感應(yīng)模塊包括初級線圈和次級線圈，所述電磁感應(yīng)充放電模塊的輸入端與次級線圈輸出端相連。

本實(shí)用新型作進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)電裝置還包括整流濾波器和無線供電模塊，所述電磁感應(yīng)模塊的輸出端與整流濾波器的輸入端相連，所述整流濾波器的輸出端與無線供電模塊的輸入端相連。

本實(shí)用新型作進(jìn)一步改進(jìn)，所述鞋子主體上設(shè)有充電口，所述充電口與所述可充電電池相連。

本實(shí)用新型作進(jìn)一步改進(jìn)，所述GPS定位裝置包括相互連接的GPS通信模塊和GPS距離計算模塊。

本實(shí)用新型作進(jìn)一步改進(jìn)，所述可充電電池內(nèi)設(shè)有ARM芯片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：利用人體步行時候兩腳的交替運(yùn)動狀態(tài)，通過法拉第電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生電流并儲存在可充電電池中，可以作為充電寶對手機(jī)，平板電腦等電子設(shè)備進(jìn)行充電續(xù)航；通過GPS通訊終端與GPS定位裝置通信，可以知道當(dāng)前鞋子主體的位置，防止人員走失；用戶可以清楚的知道自己走了多少距離，有利于日常的距離估算及鍛煉身體。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為GPS定位裝置定位原理示意圖；

圖4為GPS距離計算模塊原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型包括鞋子主體1，所述鞋子主體1的底部設(shè)有容納腔，所述容納腔內(nèi)設(shè)有發(fā)電裝置2、可充電電池3及GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))定位裝置4，所述發(fā)電裝置2產(chǎn)生的電能儲存在可充電電池3中，所述可充電電池3為GPS定位裝置4供電，所述GPS定位裝置4用于確定鞋子主體1的位置。通過發(fā)電裝置2將產(chǎn)生的電能儲存在可充電電池3中，作為移動電源使用，滿足電子產(chǎn)品的用電需求；通過GPS通訊終端與GPS定位裝置通信，可以知道當(dāng)前鞋子主體的位置，防止人員走失。

如圖2所示，本例的發(fā)電裝置2包括電磁感應(yīng)模塊、電磁感應(yīng)充放電模塊，所述電磁感應(yīng)模塊通過所述電磁感應(yīng)充放電模塊與可充電電池3的電池極板相連。所述電磁感應(yīng)模塊包括初級線圈和次級線圈，所述電磁感應(yīng)充放電模塊的輸入端與次級線圈輸出端相連。其中，本例的初級線圈設(shè)置在其中一只鞋子上，次級線圈與可充電電池3及GPS定位裝置4設(shè)置在另外一只鞋子上。

本實(shí)用新型利用人體步行時候兩腳的交替運(yùn)動狀態(tài)，通過法拉第電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生電流并儲存在可充電電池3中，具體為：在發(fā)送端和接收端各有一個線圈，初級線圈上通一定頻率的交流電，由于電磁感應(yīng)在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端，并通過電極將能量存儲在可充電電池3上。本例可以作為充電寶對手機(jī)，平板電腦等電子設(shè)備進(jìn)行充電續(xù)航，所述可充電電池3可以內(nèi)置一塊ARM芯片，開發(fā)對應(yīng)的app與電子設(shè)備想連，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的計步器等相應(yīng)功能。

本例電磁感應(yīng)充放電模塊由芯片及電子元器件組成集成實(shí)現(xiàn)電路充放電功能。電磁感應(yīng)模塊和電磁感應(yīng)充放電模塊是本例的核心，包括切割磁場產(chǎn)生電流和電池極板存儲兩大功能，電磁感應(yīng)充放電模塊跟開有GPS的手機(jī)或平板電腦等通信終端進(jìn)行通信，可實(shí)現(xiàn)對充放電數(shù)據(jù)查看與充放電功能開關(guān)，可以檢測電磁感應(yīng)充放電模塊的內(nèi)容數(shù)據(jù)，并將內(nèi)部數(shù)據(jù)發(fā)送給GPS通信終端，方便用戶查看數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)用戶可以在日常生活中行走中同時產(chǎn)生能量，存儲為電能，提高能量利用率。

本例的鞋子主體1可以設(shè)置充電口，所述充電口與所述可充電電池相連。

本例也可以通過無線充電技術(shù)對電子產(chǎn)品充電，無線充電技術(shù)主要利用電磁技術(shù)，實(shí)際實(shí)現(xiàn)上，鞋子電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流通過發(fā)射器將電流轉(zhuǎn)化為電磁，手機(jī)通過內(nèi)置芯片接收器將電磁轉(zhuǎn)化為電流為手機(jī)充電。電磁感應(yīng)中所產(chǎn)生的電流是交變電流，可以通過整流濾波器穩(wěn)壓后，將較高的交流電壓轉(zhuǎn)變成適應(yīng)于步行鞋集成芯片工作的直流電壓。轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷汉?，可以通過無線供電技術(shù)中的無線供電模塊將相關(guān)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍芡ㄟ^無線傳播到手機(jī)等GPS通信終端設(shè)備，為其提供通信終端設(shè)備提供能量。無線供電模塊的無線供電通過無線供電器件來實(shí)現(xiàn)。

實(shí)際中，無線供電器件有三種，其型號分別為VOX33P05S，VOX330MP05P，VPX330MP2A，它們的發(fā)射功率為100W，100W+100W和500W。驅(qū)動電壓均為12V直流穩(wěn)壓電源，驅(qū)動電流為22～30mA之間。這幾種模塊封裝和大功率三極管相同，都是三腳引線。其中，VOX33P05S無線供電器件的發(fā)射線圈L1為5～10cm左右的空心線圈，線經(jīng)在0.5～0.9mm之間，電容C 1在300pF左右，耐壓在1kV以上。接收線圈L2為一個5cm左右的空心線圈，線徑為0.5～0.9mm左右，線徑細(xì)功率小，易發(fā)熱。電容C2一般為300pF左右。發(fā)射電路和接收電路的距離一般在1米～2米之間。而雙發(fā)射電路和雙接收電路，應(yīng)用兩套LC震蕩電路(是指用電感L、電容C組成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路)，它主要應(yīng)用于普通鞋的電路。實(shí)際應(yīng)用時可調(diào)節(jié)距離、方向，以取得最佳接收效果。

如圖3和圖4所示，本例的GPS定位裝置4包括相互連接的GPS通信模塊和GPS距離計算模塊。其中，所述GPS通信模塊包括定位功能和GPS通信功能；所述鞋子主體內(nèi)集成GPS通信電路，并通過無線發(fā)射與GPS終端系統(tǒng)進(jìn)行通信，將GPS通信模塊接受到的數(shù)據(jù)顯示在GPS通信終端中，并可以通過GPS通信終端對GPS通信功能實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。

本例的GPS定位功能的實(shí)現(xiàn)主要依賴與三部分，如圖3所示。第一是太空衛(wèi)星部分，主要由衛(wèi)星組成，每個衛(wèi)星均持續(xù)著發(fā)射載有衛(wèi)星軌道資料及時間的無線電波，提供地球上的各種接收機(jī)來應(yīng)用；第二是地面管制部份也就是圖3周光背男的監(jiān)控站和主控站，主要工作為負(fù)責(zé)修正與維護(hù)每個衛(wèi)星能保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的各項(xiàng)參數(shù)資料，確保提供正確的訊息給使用者來接收；第三是使用者，也就是本例的自發(fā)電定位鞋，用于通過GPS定位裝置4追蹤GPS衛(wèi)星，并實(shí)時地計算出本例所在位置的坐標(biāo)、移動速度及時間。

GPS距離計算模塊在GPS定位功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。計算原理為每個太空衛(wèi)星在運(yùn)行時，任一時刻都有一個坐標(biāo)值來代表其位置所在(已知值)，本例的自發(fā)電定位鞋(以下稱為接收機(jī))所在的位置坐標(biāo)為未知值，而太空衛(wèi)星的訊息在傳送過程中，所需耗費(fèi)的時間，可經(jīng)由比對衛(wèi)星時鐘與接收機(jī)內(nèi)的時鐘計算，將此時間差值乘以電波傳送速度(一般定為光速)，就可計算出太空衛(wèi)星與使用者間的距離，如此就可依三角向量關(guān)系來列出一個相關(guān)的方程式。一般我們使用的接收機(jī)就是依上述原理來計算出所在位置的坐標(biāo)資料，每接收到一顆衛(wèi)星就可列出一個相關(guān)的方程式，因此在至少收到三衛(wèi)星后，即可計算出平面坐標(biāo)(經(jīng)緯度)值，收到四顆則加上高程值，五顆以上更可提高準(zhǔn)確度，這就是GPS的基本定位原理。一般來說，使用者的接收機(jī)每一秒鐘的坐標(biāo)資料都是最新的，也就是說接收機(jī)會自動不斷地接收衛(wèi)星訊息，并實(shí)時地計算其所在位置的坐標(biāo)資料，如此使用者便不需擔(dān)心是否接收機(jī)顯示的資料太舊或是不準(zhǔn)確。

其中，$GPRMC,061732.00,A,4104.24665,N,11818.75243,E,0.166,179.32,121110，···A*69，為GPS模塊所接收到的數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)中的4104.24665表示北緯41度4.24665分，后面的是東經(jīng)118度18.75243分。由此可見通過GPS通信模塊采集某點(diǎn)的經(jīng)緯度便可以測量兩點(diǎn)間的距離。

如圖4所示，求兩點(diǎn)距離的經(jīng)緯度實(shí)現(xiàn)如下：

設(shè)兩點(diǎn)A、B的經(jīng)、緯度分別為(jA,wA)(jB,wB)，半徑為R的球面上兩點(diǎn)間的最短距離，弧AB＝R*arccos[sin(wA)sin(wB)+cos(wA)cos(wB)*cos(jA-jB)]，R為地球半徑(地球大概半徑6371.004千米)，本例假設(shè)地球是圓的。求弧AB，只要知道角AOB就可以，弧AB＝R×角AOB。角AOB只要知道AB的長度就可以，AB^2＝R^2+R^2-2*R*R*Cos(AOB)。求AB的長度只要知道AE、BE長度就可以，AB^2＝AE^2+BE^2。求BE，只要知道BD、ED就可以，BE＝BD-ED，BD＝R×Sin(wB)，ED＝AC＝R×Sin(wA)。緊接著求出AE來就可以。求AE，只要知道CD就可以，而AE＝CD。求CD，只要知道OC、OD、角COD就可以，CD^2＝OC^2+OD^2-2OC×OD×Cos(COD)，OC＝R×Cos(wA)，OD＝R×Cos(wB)，角COD＝角jB-角jA。

因此，求弧AB，可以按照以下的步驟算：

第一步：求AE,由圖4可知AE＝CD，根據(jù)三角形余弦公式：

CD^2＝OC^2+OD^2-2OC×OD×Cos(COD)，又因?yàn)镺C＝R×Cos(wA)，OD＝R×Cos(wB)，COD＝∠jB-∠Ja，故AE可求；

第二步：求BE，因?yàn)锽E＝BD-ED，又因?yàn)锽D＝R×Sin(wB)，ED＝AC＝R×Sin(wA)，弧AB＝R×∠AOB，故BE可求；

第三步：由BE和AE求AB的長度，AB^2＝AE^2+BE^2；

第四步：由AB的長度求∠AOB，AB^2＝R^2+R^2-2*R*R*Cos(AOB)；

第五步：由角AOB求弧AB，弧AB＝R×角AOB。

以上所述之具體實(shí)施方式為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，并非以此限定本實(shí)用新型的具體實(shí)施范圍，本實(shí)用新型的范圍包括并不限于本具體實(shí)施方式，凡依照本實(shí)用新型所作的等效變化均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。