今年上半年是个不太平的日子, 在我的印象里,光是小孩子的群体被刀砍事件在媒体曝光的都至少3次. 全民都在遣责这些没有人性的杀人狂,连温总理都惊动了. 但是我们能做些什么呢?
国家层面已经做了最大的政策倾斜,保证一校一警, 地方政府也已经高度重视这类事件. 但是,作为家长,仍然担心. 我们的家长能做什么呢.
小孩上学,他们离开家的那一刻; 放学,离开学校的那一秒,家长的担心其实已经开始, 路上会遇到抢劫,交通意外, 打游戏机,被同学欺负, 迷路,坐不到车等等各种各样的意外, 需要一个通讯工具来报警,求助父母. 这就催生了儿童手机这样一个特殊市场.
最初,是没有儿童手机这么一个说法的, 家长给小孩一个手机就行了. 中间经历了操作麻烦, 影响学习和身心健康(打游戏,上不良网站,聊QQ), 无法知道行踪等非议, 发展到现在已经渐渐的形成了一个统一的市场形象和模式.如下图所示.
功能: 4-6功能按键, 一键拔号到爸爸妈妈,学校,警察
防护: 防水IP54,抗震抗摔
GPS: 带跟踪和后台跟踪功能
赢利模式: 由商家和网络运营商以服务费的方式收取. 低价卖机,长期服务.
显示: 一般不带显示.
这类手机的设计的主要瓶颈在GPS这一块, 难点有以下几个.
1. 手机一般需要比较小,给小孩用的,去掉液晶屏, 当然是越小越好.
2. 手机可能是放口袋里,挂胸前,但最多的时候是放在书包里面. 这时候手机在书包里就是随意放着, 这对GPS天线来说是一个非常大的挑战.
3. 电池供电: 众所周知, 电池是越大容量越大,续航时间就越久. 但手机是要求越小越好,这就需要在电源管理方面做一些文章.
本文就以上三个问题来展开.
1.体积的问题.
最大的变数在电池这一块, 我们放到下面再谈. 所以我们的焦点就放在几个主要器件的尺寸上面. GSM和GPRS的模块可以选一体的模块,市场上优先选择的就2-3家供应商,注意选大牌子就好,尺寸一般在 25*25mm左右.
第二个就是GPS模块, GPS模块目前已经能实现国产化了, 市场上供应商不下百家,但这些厂家的源头,只有3-4家芯片商, 无外乎SIRF, ublox, mtk, skytrack,mstar 这些. 模块的主要性能与采用的芯片有关,不同的芯片代表着不同的算法. 我所知道的拥有GPS定位算法的公司就SIRF, Fastrax, 以及GloNav, 其中自己出模块的就是其中的Fastrax以及ublox(glonav),这两家是欧洲GPS模块市场的前2位, 产品的体积控制得非常好,同时性能也非常高.
2. 天线的问题.
理论上天线是越大,接收性能越好,如果可以的话,弄一个25*25的有源平板天线. 但这在实际中往往作不到,工程师被迫选用12*12或者15*15的天线. 这就会导致整体的接收性能不行,定位时间过长,定不到位,经常丢星. 信号越弱,GPS芯片采用的算法就越复杂, 芯片的工作功耗就越大(就像光盘质量越差, DVD激光头需要的功率越大一样),这会影响到第3点将要谈到的电源的问题.
我们知道: 在信号弱的时候,能接收到的卫星的颗数越多, 定位越容易.
在信号强的时候,接收到的卫星的峰值越高,定位越容易.
显然,在背包里的时候, 属于信号比较弱的情况, 即使是对着天空, 经过包背的衰减, 信号也不会特别强. 何况还有时候会对着对面,对着人体.
我们来看一下天线可能存在的四个典型方向.
图一(对天)
图2(对地)
图3(对人)
图4(背人).
经实地测试.
对天的时候(卫星直实信号)精度应该在20米左右, 对地的时候(地面反射信号)是100米左右,背人的时候精度在50米左右,对人的时候可能更差,基本没有信号.
另外一个需要让大家知道的观点是: 人体本身也是一个天线,当人体接近我们的平板天线太近的时候,会对它产生很强的干扰. 来看看我们做过的另外一个实验.
左右两个裤子口袋装上同一款机器的两个版本,平板天线和全向天线, 在加邦实验室做测试和在户外做测试. 全向天线的性能会比平板天线的性能高很多. 原理如下图所示.
全向天线的近场和远场 平板天线的近场和远场.
但是如果这两个版本放在一起做对比，相差并不明显，因为我们人不在边上， 对平板天线的干扰因素不存在．这也就能解释为什么测试的可以，放到身上用的时候就不行了． 所谓的近场小,就是不那一扰足够接近它时,才会干扰到它.显示全向天线的抗干扰会强很多. 这也是为什么世界上做手持产品的顶级场家Garmin, megellen,TomTom, 等都会采用全向天线来做,包括一些三防的户外,警用手机,执法设备,还有motorala的对讲机． 这个特性也决定了，全向天线不需要去和ＧＰＳ模块以及主板做联调，放上去就能用，不受干扰．
回到第一点所说的体积， 在占用空间差不多的情况下．
平板： 15*15*5 mm
全向天线： ∮7(直径) *12(长度)
全向天线的增益大概会强10dBm
在同等情况下，全线天线会比平板天线接收到的卫星信号多2-6颗，主要得益于其360的接收面．
3.电池续航问题．
目前这类手机采用的电池容易一般在900mAh~1100mAh,有一些二线品牌甚至不到． 这就难以保证小孩一天至少8个小时的使用．
提高电池工作时间的办法有几个：
a) 增强信号及卫星颗数： 见第２点
b) 在小孩上课的过程中,关闭GPS. 这点可以采用GPS模块自身的睡眠算法或者加速度传感器唤醒的.
GPS自带一套算法,当多长时间搜不到星或者信号弱于某值的时候,就不再搜星. 这种做法的好处是不需要附加成本,但存在从睡眠到唤醒的非实时性等一系列问题.
如果是采用加速度传感器来做这件事,则会聪明很多. 你可以采用一动就唤醒,也可以采用有位移再唤醒, 实时性非常强, 非常好用,但就是会增加几块钱的成本.
推荐一颗适合这种手机用的加速度传感器.
主要参数:
型号: CMA3000-D01
尺寸:2*2*0.95mm
功耗: 10uA (工作),2uA(休眠)
抗震: >20000g
接口及其它: I2C,SPI在一颗芯片, 量程2g,8g可选,寄存器结构简单, 自带运动唤醒模式. 只有8引脚.
c) 采用新型电池技术,将电池的容量体积比做到最优.
解决了以上的技术问题之后,加上一个不同年龄的儿童喜欢的外观,这款应该就不至于落入末流, 其它的就看市场推广能力了. 希望广大厂商能为儿童和家长多考虑,多出好产品,在下抛砖引玉,供市场参考.
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