[实用新型]一种惯性定位鞋垫

说明书

技术领域

本实用新型属于定位设备领域，特别涉及一种基于惯性传感器的惯性定位鞋垫。

背景技术

卫星导航是目前应用最广泛的人员定位手段，其技术成熟，覆盖范围广，在开阔区域定位效果好，但其在城市或室内环境中存在严重的多径和遮挡现象，定位性能大大降低甚至完全失效，此外卫星导航信号频点与格式公开，易受干扰。随着卫星导航应用的不断深入，其盲区问题也越突出，基于惯性传感器的人员自主定位技术作为卫星导航定位的“补盲”手段，其重要性日益凸显。

人员自主定位是指基于惯性传感器的定位，其仅仅通过人体自身携带的微型惯性传感器测量人的运动参数，从而推算出人员的相对位置，获取相对定位结果，从而达到定位的目的。人员自主定位不需要预先安装通讯基站等设备，不依赖外部的设备和环境，可在任何环境下提供相对精确的定位结果，具有可靠、实时、便携的优点。

采用惯性测量的人员定位装置需要与人体固连，如果采取放在口袋或者悬挂方式都难以准确提取人体运动参数，造成定位不准确。目前，大部分采用惯性测量的人员定位装置都是安装在人脚上，与人脚固连，定位精度较高。

采用惯性测量的人员定位装置与人脚固连的方式有如下三种：

1.将人员定位装置通过具有一定弹性的绑带紧密缠绕在足部。

2.在鞋上安装一个底座或固定机构，使用时将人员定位装置安装到底座或固定机构上。

3.将人员定位装置安装于鞋底内鞋跟处。

方式1和2的缺点是用户每次需要花费较长时间进行捆绑缠绕或安装，费时费力；在剧烈运动或撞击外物时，传感器存在移位甚至脱落的风险，从而影响测量的精度及工作的可靠性；在脚部形成外形的突起，且重量可能造成执行任务动作的变形，影响使用者的舒适度和灵活度；传感器直接暴露于外部环境，对其防火、防水和抗冲击能力提出很高要求，提高了设计和制造的难度。

方式3的缺点是拆卸和维护成本高；需要对鞋子进行改装，可能破坏鞋子的强度。

发明内容

现有的采用惯性测量的人员定位装置使用费时费力，测量的精度及工作的可靠性低，使用者的舒适度和灵活度低，设计和制造的困难，成本高。本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种惯性定位鞋垫。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种惯性定位鞋垫，包括鞋垫本体，所述鞋垫本体内设有电源、惯性传感器、微处理器、无线接口芯片和天线，所述惯性传感器依次通过微处理器、无线接口芯片和天线相连,所述天线位于鞋垫本体边缘。

惯性传感器将测量到的三轴加速度和三轴角速度信息送至微处理器，微处理器经过处理得到相对位置信息，再依次通过蓝牙或WIFI等无线接口芯片、天线发送至外部终端。

为了改善使用者的舒适度，电源应位于鞋垫本体的足弓处。

天线位于鞋垫本体边缘，可以降低人体对天线信号发送的影响。

所述鞋垫本体有两种形式，一种是半垫式鞋垫，一种是全垫式鞋垫。半垫式鞋垫只垫在脚掌的后半部分，全垫式鞋垫支撑整个脚掌。

使用时，直接将鞋垫置于鞋内，方便快捷；可以避免遭到外物撞击，降低了惯性传感器移位的风险，不可能脱落，提高了定位的精度度及工作的可靠性；由于鞋垫内置，既不会影响使用者的舒适度和灵活度，设计和制造时不必考虑鞋垫本身的防火、防水和抗冲击能力，降低了制作成本，降低了恶劣环境对于惯性传感器的影响。

作为一种优选方式，所述电源、惯性传感器、微处理器、无线接口芯片和天线整体封装在鞋垫本体内, 所述电源、惯性传感器、微处理器、无线接口芯片和天线位于半圆形电路板上，所述半圆形电路板封装于所述鞋垫本体的脚后跟处。

作为另一种优选方式，还包括鞋垫本体内的第一腔体和半圆形第二腔体，所述第二腔体位于所述鞋垫本体的脚后跟处，所述电源位于第一腔体内，所述微处理器、无线接口芯片、惯性传感器和天线位于第二腔体内。

第二腔体可以为凸字形空腔，将所述微处理器、无线接口芯片和天线置于凸字形空腔的较大端，将惯性传感器置于凸字形空腔的较小端，使得惯性传感器周围的外壳壁更厚，保证传感器测量数据的准确性。

进一步地，所述鞋垫本体内还设有用于测量三轴磁场、温度或气压的环境传感器，所述环境传感器与微处理器相连。

测量三轴磁场可以校正惯性传感器的方向，测量温度可以校正惯性传感器的初始偏温，测量气压可以对高度进行辅助测试，从而使得定位更加准确。

作为一种优选方式，所述天线为贴片式天线。

作为一种优选方式，所述电源为干电池，鞋垫本体上与干电池相对应的位置开有底盖。