CN105785414A - 一种户外运动辅助设备及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信技术领域，具体提供了一种户外运动辅助设备及其使用方法，通过手持杆和支撑杆，以及安装在内部的电池及通信模块，可以定时将用户的位置发送出去，实现位置坐标的播报，该位置坐标被其他的对讲机用户或者监测基站接收，从而获取到用户的大致移动路径，当用户发生意外时，通过路径可以在最短的时间内定位到离意外发生地最近的位置，减少搜救时间，避免发生意外。同时，作为一款户外运动的设备，通过特殊的结构设计，在使用的过程中具有发电功能，从而大大提高了设备的续航能力，对户外生存具有重要的意义；位置坐标是GPS坐标或者北斗坐标，或者是二者的结合，提高了定位精度，保证了设备的可靠性。

Description

一种户外运动辅助设备及其使用方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种户外运动辅助设备及其使用方法。
背景技术
随着社会的发展，城镇化的程度越来越高，人们对自然的向往程度越来越高，户外运动的群体也越来越大。随着越来越多的胆大、喜欢探险的年轻人加入到户外群体，户外运动的安全性也面临越来越多的挑战，近年来，户外意外与救援的情况也越来越多，一方面是户外运动者的安全意识低，没有足够的经验，另一方面，是由于对户外运动的危险性准备不足，没有足够的设备去应对意外情况的发生。
针对这种情况，本发明提供了一种户外运动辅助设备，及其使用方法，包括手持杆和支撑杆，还包括电源模块、通信模块和充电模块；通过手持杆和支撑杆，以及安装在内部的电池及通信模块，可以定时将用户的位置发送出去，实现位置坐标的播报，该位置坐标被其他的对讲机用户或者监测基站接收，从而获取到用户的大致移动路径，当用户发生意外时，通过路径可以在最短的时间内定位到离意外发生地最近的位置，减少搜救时间，避免发生意外。同时，作为一款户外运动的设备，通过特殊的结构设计，在使用的过程中具有发电功能，从而大大提高了设备的续航能力，对户外生存具有重要的意义；位置坐标是GPS坐标或者北斗坐标，或者是二者的结合，提高了定位精度，保证了设备的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种户外运动辅助设备，在使用的过程中具备自发电功能，提高户外设备的续航能力，同时，定时向外发射位置信息，使得其他用户或者监测站可以及时获取用户丢失地点，减少搜救时间，避免意外发生。
为此，本发明提供了一种户外运动辅助设备，包括手持杆和支撑杆，还包括电源模块、通信模块和充电模块；
所述的电源模块，固定在支撑杆的内部，包括电池和电源管理电路板，电池与电源管理电路板对应电气连接，用于给通信模块供电；
所述的通信模块，固定在支撑杆的内部，包括用户获取当前位置坐标的位置获取单元、处理相关数据信息的MCU单元和用于将位置信息发送出去的发射单元，发射单元和位置获取单元分别与MCU单元对应电气连接。
所述的充电模块与电源管理电路板对应电气连接，用于给电池充电。
上述一种户外运动辅助设备，所述的充电模块包括滑动件、弹性构件、助力杆、传动杆、棘轮、固定件和发电机；所述的滑动件套接在支撑杆的底部，可沿支撑杆轴向滑动；在所述的滑动件与支撑杆之间安装有一个弹性构件，弹性构件一端固定在滑动件上，另外一端固定在助力杆上；所述的助力杆的一端绕在棘轮的中心轴上，在弹性构件的作用下，助力杆可以绕棘轮的中心轴转动；所述的助力杆上设置有一个轴承，所述的传动杆的一端绕在该轴承上，可绕该轴承转动，传动杆的另外一端卡在棘轮的齿轮上；所述的固定件用于支撑棘轮，所述的棘轮可以绕固定件旋转；所述的固定件固定在支撑杆的内部。
上述一种户外运动辅助设备，所述的充电模块包括滑动件、环形弹簧、磁铁、线圈；滑动件套装在手持杆和支撑杆之间，用于固定手持杆和支撑杆；磁铁的一端固定在手持杆的底部，环形弹簧套在磁铁上，一端固定在手持杆的底部；线圈固定缠绕在支撑杆的内壁上，与电源管理电路板对应电气连接。
上述一种户外运动辅助设备，所述的位置获取单元为GPS模组，获取的位置信息为GPS坐标。
上述一种户外运动辅助设备，所述的位置获取单元为北斗导航模组，获取的位置信息为北斗导航坐标。
上述一种户外运动辅助设备，所述的发射单元为射频发射电路，通信频段为100MHZ-500MHZ范围。
上述一种户外运动辅助设备，所述的发射单元为GSM模组。
上述一种户外运动辅助设备，所述的充电模块上有USB充电接口，所述的USB充电接口与电源管理单元对应电气连接，可用于给电池充电或者利用电池对外充电。
一种上述登山设备的使用方法，包括以下步骤：
S1，使用设备辅助登山，启动充电模块，给电池充电；
S2，定时启动位置获取模块，获取当前位置，并将数据通过通信模块发送出去，实现位置坐标的播报。通过这种位置播报，其他的对讲机用户或者监测基站可以接收到用户的移动路径，这样，当用户发生意外时，可以在最短的时间内定位到最近的意外地点，为救援争取时间，避免发生意外。
本发明的有益效果是：通过手持杆和支撑杆，以及安装在内部的电池及通信模块，可以定时将用户的位置发送出去，实现位置坐标的播报，该位置坐标被其他的对讲机用户或者监测基站接收，从而获取到用户的大致移动路径，当用户发生意外时，通过路径可以在最短的时间内定位到离意外发生地最近的位置，减少搜救时间，避免发生意外。同时，作为一款户外运动的设备，通过特殊的结构设计，在使用的过程中具有发电功能，从而大大提高了设备的续航能力，对户外生存具有重要的意义；位置坐标是GPS坐标或者北斗坐标，或者是二者的结合，提高了定位精度，保证了设备的可靠性。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
如图1是本发明第一种实施例的结构示意图；
如图2是本发明第一种实施例滑动件与发电机的结构连接示意图；
如图3是本发明第一种实施例中通信模块的结构示意图；
如图4是本发明第二种实施例的结构示意图；
如图5是本发明第二种实施例的内部透视结构示意图；
如图6是本发明第二种实施例的拆解示意图；
如图7是本发明第二种实施例中通信模块的结构示意图；
附图标记：1、手持杆；2、支撑杆；3、滑动件；4、电池；5、电源管理电路；6、通信模块；7、发电机；8、弹性构件；9、固定件；10、棘轮；11、助力杆；12、传动杆；61、射频单元；62、MCU单元；63、GPS单元；64、GSM单元；13、环形弹簧；14、永磁铁；15、线圈。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，是本发明第一种实施例的结构示意图，一种户外运动辅助设备，可进行自发电的登山拐杖，包括手持杆1和与手持杆1固定连接用于支持的支撑杆2，还包括安装在支撑杆3底部的滑动件3。滑动件3通过弹性构件8连接在支撑杆2的底部，通过压缩弹性构件8，使得滑动件3可以沿着支撑杆2轴向滑动，滑动距离范围为1cm到10cm之间，这里设置为3cm。弹性构件8的另一端固定有一个发电机7，通过周期性的压缩和放松弹性构件8，可以启动发电机7，从而使发电机7运转对外输出电能。所述的发电机7安装在支撑杆2的内部腔体内，在支撑杆2的腔体内，有与发电机7相连接的电源管理电路5，其作用是将由发电机7输出的电能转化为可供其他设备使用的形式。在支撑杆2的腔体内，还有电池4和通信模块6；电池4为可充电锂电池，固定在腔体内，与电源管理电路5对应电气连接，同时，用于给通信模块6进行供电。
用户在登山的过程中，借助于辅助设备，通过手持杆1向下压，在支撑杆2上的滑动件3着地后，压缩滑动件3与支撑杆2之间的弹性构件8，给发电机7施加能量，从而使得发电机7进行发电；电量通过电源管理电路5被输入到锂电池6，从而供给通信模块6进行信息传输。用户不断的使用登山拐杖，则不断地向锂电池充电，从而使得拐杖可以不断的使用，而不需要担心电量的问题。
如图2是本实施例滑动件3与发电机7的结构连接示意图。滑动件3与发电机7之间通过若干连接结构件进行连接，具体包括弹性构件8、固定件9、棘轮10、助力杆11和传动杆12。弹性构件8的一端固定在滑动件3上，另外一端固定到助力杆11上。助力杆11安装在棘轮10的中心转轴上，可以绕棘轮10的转轴转动一定角度；传动杆12位于助力杆11上，可绕助力杆11小角度转动。棘轮10的中心轴安装在固定件9上，可以绕固定件9转动。棘轮10的中心轴与发电机7的中心轴固定，在棘轮10转动时，带动发电机7转轴转动。工作时，滑动件3通过压缩弹性构件8，使助力杆11逆时针转动，此时，位于助力杆11上的传动杆12在重力作用下会与棘轮10上的齿轮卡合，推动棘轮10转动逆时针转动，从而带动发电机7转动；当滑动件3松开时，弹性构件8失去压力作用而回弹，带动助力杆11顺时针转动，由于棘轮10的作用，传动杆12回弹，并不对棘轮10产生过大的阻尼作用，棘轮10在惯性作用下，继续逆时针旋转。周期性的推动和松开滑动件3，可以使得发电机7不断工作产生电能，通过导线输入到电源管理电路5，最终用于给锂电池充电。
由于通过上述发电机7产生的电能为交流电，同时是及其微弱的，因此，需要电源管理电路5对电能尽心处理后方可对锂电池进行充电。产生的交流电首先通过整流电路转化为直流电，再通过升压处理电路，将其转化为可供锂电池使用的电能。电能处理芯片选用由德州仪器提供了BQ25504，该芯片主要用于微弱电能收集和转化，在本实施例中特别适用。根据BQ25504芯片的数据手册，可以获取到芯片的典型应用电路，通过数据手册的说明进行电路设计和使用，对于本领域技术人员而言，是可以轻易实现的技术。同时，相关的弱电能搜集文档中，也有相关的电路，属于公知技术。
通信模块6这里采用射频通信模块，如图3是通信模块的结构示意图，包括射频单元61、MCU单元62和GPS单元63，射频单元61使用以RDA公司的1846S为主要芯片的射频电路；1846S在现行的模拟对讲机中使用广泛，其相关的电路有诸多的公开资料，这里不再进行描述；在实际的设计中，也可以采用成熟的1846S模块设计。MCU单元采用由意法半导体公司生产的STM32F103单元机作为主控处理器设计，该款单片机有丰富的片内外设资源，可以节约很多的外部电路。GPS单元63采用市场上成熟的APM2.5NEO-6M模块，通过APM2.5NEO-6M模块的设计文档以及处理器的芯片手册，可以轻易的获取GPS坐标信息，并通过射频单元61将位置坐标发送出去，对于所属技术领域的技术人员而言，是可以轻而易举获取的技术，这里不再进行描述。通信模块6的供电由电池4提供。
实施例2
如图4所示是本发明第二种实施例的示意图，一种户外运动辅助设备，包括手持杆1、支撑杆2和滑动件3。滑动件3位于手持杆1和支撑杆2之间，如图5所示是该设备的内部透视结构示意图，在手持杆1的底部固定有一个环形弹簧13和一块圆柱形的永磁铁14，环形弹簧13的直径大于永磁铁14的直径，环形弹簧13套在永磁铁14上，与永磁铁14同轴，二者不接触。永磁铁14可伸入到支撑杆2的内部，当永磁铁14伸入支撑杆2的内部时，环形弹簧13将被压缩。在支撑杆2的内部侧壁上，有环绕的线圈15，线圈15通过导线连接到支撑杆2内部的电源管理模块5上。在支撑杆2的内部，安装有电池4，该电池4为可充电电池，电池4与电源管理模块5对应电气连接；在支撑杆2外部位于电源管理模块5的位置上，有USB接口，USB接口用于给锂电池充电。在支撑杆2内部靠近底部的位置上，固定有通信模块6，通信模块6与电源管理模块5对应电气连接。滑动件3套在手持杆1和支撑杆2之间，连接手持杆1和支撑杆2。
如图6是该设备的拆解示意图，在手持杆1的底部侧面上有第一突起101，该突起使得手持杆1在该位置处的直径要大于手持杆1的平均直径；在支撑杆2的顶部侧面有第二突起201，该突起使得支撑杆2在该位置处的直径要大于支撑杆2的平均直径；滑动件3是一个中空的结构，两端开口直径略小于内腔的直径，其中，两端开口直径与手持杆1和支撑杆的平均直径相同，内腔直径与第一突起101及第二突起201相同，安装时，将滑动件3卡在环形弹簧13处，通过螺丝固定，即将手持杆1和支撑杆2固定在一起。
用户在登山的过程中，借助于辅助设备，通过手持杆1向下压，在支撑杆2着地后，环形弹簧13受力压缩，从而使得永磁铁14进入到线圈15的中心，引起线圈15附近磁场的变化，即线圈15中的磁通量发生变化，从而在线圈15产生感应电流。在设备不断的被使用的过程中，永磁铁14在线圈15中间来回移动，从而在线圈15中不断产生感应电流；感应电流输入到电源管理模块5进行处理后，给锂电池充电。
为了保证设备使用的舒适性，这里弹簧的长度设置为5CM，根据电磁感应原理，感应电流的产生实则是闭合线圈中磁通量的变化，因此，在默认状态下，永磁铁14与线圈15的位置不重叠。当然，如果想要获取更大的电能，可以使永磁铁14和线圈15的长度更长，同时增加环形弹簧13的长度，使得每次压力作用获得更大的磁通量变化。
由于通过上述方式产生的电能为交流电，同时是及其微弱的，因此，需要电源管理电路5对电能尽心处理后方可对锂电池进行充电。产生的交流电首先通过整流电路转化为直流电，再通过升压处理电路，将其转化为可供锂电池使用的电能。电能处理芯片选用由德州仪器提供了BQ25504，该芯片主要用于微弱电能收集和转化，在本实施例中特别适用。根据BQ25504芯片的数据手册，可以获取到芯片的典型应用电路，通过数据手册的说明进行电路设计和使用，对于本领域技术人员而言，是可以轻易实现的技术。同时，相关的弱电能搜集文档中，也有相关的电路，属于公知技术。
通信模块6这里采用射频通信模块，包括射频单元61、MCU单元62和GPS单元63，同图3所示，射频单元61使用以RDA公司的1846S为主要芯片的射频电路；1846S在现行的模拟对讲机中使用广泛，其相关的电路有诸多的公开资料，这里不再进行描述；在实际的设计中，也可以采用成熟的1846S模块设计。MCU单元采用由意法半导体公司生产的STM32F103单元机作为主控处理器设计，该款单片机有丰富的片内外设资源，可以节约很多的外部电路。GPS单元63采用市场上成熟的APM2.5NEO-6M模块，通过APM2.5NEO-6M模块的设计文档以及处理器的芯片手册，可以轻易的获取GPS坐标信息，并通过射频单元61将位置坐标发送出去，对于所属技术领域的技术人员而言，是可以轻而易举获取的技术，这里不再进行描述。通信模块6的供电由电池4提供。
实施例3
在上述实施例的基础上，进一步的，通信模块6这里采用GSM通信的方式，如图7是通信模块的结构示意图，包括GSM单元64、MCU单元62和GPS单元63。GSM单元64采用外购的成熟模块SIM900A，通过其使用手册，通过MCU单元62的串口及IO口，将数据和设置通过串口及AT指令发送至GSM单元61，即可实现对信息的控制和发送。MCU单元62采用由意法半导体公司生产的STM32F103单元机作为主控处理器设计，该款单片机有丰富的片内外设资源，可以节约很多的外部电路。GPS单元63采用市场上成熟的APM2.5NEO-6M模块，通过APM2.5NEO-6M模块的设计文档以及处理器的芯片手册，可以轻易的获取GPS坐标信息，并通过射频单元61将位置坐标发送出去，对于所属技术领域的技术人员而言，是可以轻而易举获取的技术，这里不再进行描述。通信模块6的供电由电池4提供。
以上实施例只是基于本发明思路的优选实施方式，并不构成对本发明的任何限制，显然，基于本发明思路，还可以有其他的变化及替代，这些均在本发明的保护之列。

Claims (9)

1.一种户外运动辅助设备，包括手持杆和支撑杆，其特征在于：还包括电源模块、通信模块和充电模块；
所述的电源模块，固定在支撑杆的内部，包括电池和电源管理电路板，电池与电源管理电路板对应电气连接，用于给通信模块供电；
所述的通信模块，固定在支撑杆的内部，包括用户获取当前位置坐标的位置获取单元、处理相关数据信息的MCU单元和用于将位置信息发送出去的发射单元，发射单元和位置获取单元分别与MCU单元对应电气连接；
所述的充电模块与电源管理电路板对应电气连接，用于给电池充电。
2.根据权利要求1所述的一种户外运动辅助设备，其特征在于：所述的充电模块包括滑动件、弹性构件、助力杆、传动杆、棘轮、固定件和发电机；所述的滑动件套接在支撑杆的底部，可沿支撑杆轴向滑动；在所述的滑动件与支撑杆之间安装有一个弹性构件，弹性构件一端固定在滑动件上，另外一端固定在助力杆上；所述的助力杆的一端绕在棘轮的中心轴上，在弹性构件的作用下，助力杆可以绕棘轮的中心轴转动；所述的助力杆上设置有一个轴承，所述的传动杆的一端绕在该轴承上，可绕该轴承转动，传动杆的另外一端卡在棘轮的齿轮上；所述的固定件用于支撑棘轮，所述的棘轮可以绕固定件旋转；所述的固定件固定在支撑杆的内部。
3.根据权利要求1所述的一种户外运动辅助设备，其特征在于：所述的充电模块包括滑动件、环形弹簧、磁铁、线圈；滑动件套装在手持杆和支撑杆之间，用于固定手持杆和支撑杆；磁铁的一端固定在手持杆的底部，环形弹簧套在磁铁上，一端固定在手持杆的底部；线圈固定缠绕在支撑杆的内壁上，与电源管理电路板对应电气连接。
4.根据权利要求1所述的一种户外运动辅助设备，其特征在于：所述的位置获取单元为GPS模组，获取的位置信息为GPS坐标。
5.根据权利要求1所述的一种户外运动辅助设备，其特征在于：所述的位置获取单元为北斗导航模组，获取的位置信息为北斗导航坐标。
6.根据权利要求1所述的一种户外运动辅助设备，其特征在于：所述的发射单元为射频发射电路，通信频段为100MHZ-500MHZ范围。
7.根据权利要求1所述的一种户外运动辅助设备，其特征在于：所述的发射单元为GSM模组。
8.根据权利要求1-3任意一条权利要求所述的一种户外运动辅助设备，其特征在于：所述的充电模块上有USB充电接口，所述的USB充电接口与电源管理单元对应电气连接，可用于给电池充电或者利用电池对外充电。
9.一种上述户外运动辅助设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，使用设备辅助登山，启动充电模块，给电池充电；
S2，定时启动位置获取模块，获取当前位置，并将数据通过通信模块发送出去，实现位置坐标的播报。
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