定位鞋質量評價方法的探討

林宏，蘇輝，劉煜，黃蕊慰，黃淑華

（1.廣東省惠州市質量計量監督檢測所，廣東 惠州 516000；2.國家鞋材及鞋產品質量監督檢驗中心（廣東），廣東 惠州 516321）

1 前言

定位鞋是指能提供LBS 位置信息的可穿戴式設備，大多采用LBS基站、GPS、北斗衛星或SWB 無線多通道高精度定位技術，利用移動互聯網通訊技術，通過將定位芯片內置于鞋子某個部位，提供探測范圍、定位精度、抗干擾性、通道效應等，將信息同步于手機APP 端，實現對穿戴者的信息化、智能化的遠程實時監護。定位鞋擁有隱蔽性相對較好、丟失和遺忘率較低等優勢，逐漸得到了消費者的青睞和認可。然而，市場上的定位鞋質量可謂參差不齊，時常出現斷底、開膠、定位失靈、損壞等質量問題，而且，國內外沒有相關的質量評價標準，因此，給我國消費者的選購帶來一定的困惑。為了滿足人們對定位鞋的需求，提高定位鞋的檔次，擴大定位鞋在國內外的市場份額，不僅需要定位鞋制造企業改進生產工藝，提升產品質量，更需要相關市場監管部門客觀評價定位鞋的各種性能指標，加強對定位鞋的質量監管。筆者根據多年從事質量檢驗的經驗，探尋影響定位芯片和鞋的關鍵質量項目，參考國內外的相關質量標準要求并對其進行了研究、整合，提出定位鞋質量評價的方法，用于判定定位鞋是否達到消費者預期功能的要求。

2 方法確定部分

2.1 定位鞋的組成及款式

定位鞋是由定位芯片和鞋組成的，按鞋的款式分可以分為：定位休閑鞋、定位旅游鞋、定位皮鞋等。定位芯片一般鑲嵌在鞋舌、后幫或者鞋底（見圖1）。

圖1 三種定位芯片的鑲嵌位置

2.2 鞋的質量標準體系

目前定位鞋所涉及的鞋產品質量標準有QB/T 2955-2017 休閑鞋[1]、GB/T 15107-2013 旅游鞋[2]、QB/T 4331-2012 兒童旅游鞋[3]等等。

2.3 定位芯片的質量標準體系

目前國內外沒有定位芯片相關的質量標準，通過標準檢索，國內現行有效的定位芯片相關的產品標準有：GB/T 37344-2019 可穿戴產品應用服務框架[4]、GB/T37037-2018可穿戴產品數據規范[5]、GB/T 35766-2017 地圖導航定位產品通用規范[6]、DB44/T 1557-2015 移動智能終端軟件安全性測試規范[7]、DB44/T578-2009 衛星定位汽車行駛記錄儀通用技術規范[8]、GB/T 19392-2003 汽車GPS 導航系統通用規范[9]、GB/T 19056-2012 汽車行駛記錄儀[10]等。

2.4 定位鞋質量評價方法確定的建議

通過對定位鞋質量進行反復試驗，并對定位芯片相關的質量評價標準進行了研究、整合，筆者認為定位鞋的質量需從鞋產品的質量及定位芯片的質量入手考慮，鞋產品的質量我們有現行有效的質量標準來評價，而定位芯片我們可以參考、整合現有的定位芯片質量標準體系，建議從定位芯片的接收靈敏度、定位精度、在鞋內氣候環境及機械環境的適應性、靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、表面抗腐蝕等方面考慮。

3 試驗設計部分

3.1 鞋產品的質量要求

應符合對應鞋產品的標準要求。如定位旅游鞋應符合GB 30585[11]、QB/T 4331[3]、GB/T 15107[2]的要求，定位休閑鞋應符合GB 30585[11]、QB/T 2955[1]的要求，定位皮鞋應符合GB 30585[11]、QB/T 1002[12]、QB/T 2880[13]的要求等。

3.2 定位芯片的質量要求

通過參考、研究及整合現有的定位芯片質量標準體系，建議從定位芯片的接收靈敏度、定位精度、在鞋內氣候環境及機械環境的適應性、靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、表面抗腐蝕對定位芯片的質量進行評價，具體如下：

3.2.1 接收靈敏度[8]

接收靈敏度就是接收機能夠正確地把有用信號拿出來的最小信號接收功率。無線傳輸的接收靈敏度類似于人們溝通交談時的聽力，提高信號的接收靈敏度可使無線產品具有更強地捕獲弱信號的能力。這樣，隨著傳輸距離的增加，接收信號變弱，高靈敏度的無線產品仍可以接收數據，維持穩定連接，大幅提高傳輸距離。普通產品的接收靈敏度一般為-85 dBm，而專業的接收機的接收靈敏度可以達到-120 dBm，每增加3dB，接收靈敏度提高一倍。因此，為了使定位鞋能發揮應有的作用，其接收靈敏度必須達到-120 dBm[14]。

（1）主要儀器

模擬衛星信號測試所用設備：多體制衛星導航信號源NSS8030（模擬北斗二號衛星導航系統、GPS 衛星導航系統、Glonass 衛星導航系統、Galileo 衛星導航系統下行導航信號的設備。包括信號源控制軟件和信號生成單元兩部分）、錐形小暗室。

真實衛星信號測試所用設備：衛星高精度定位檢測軟件、北斗RTK接收機。

（2）試驗方法

在定位芯片所屬衛星接收模塊中接入標準的衛星信號，從-100 dBm 開始逐步減小輸入信號，直到不能輸出定位信息為止。此時信號的大小即為接收機的靈敏度。

（3）性能要求

定位芯片的接收靈敏度優于-120 dBm。

3.2.2 定位精度[8]

定位精度是指空間實體位置信息（通常為坐標）與其真實位置之間的接近程度。位置信息越接近真實位置說明精度越高。一般情況下，定位鞋產品會在鞋盒或者其他顯著位置標識定位精度，如定位精度15 米等。

（1）主要儀器

模擬衛星信號測試所用設備：多體制衛星導航信號源NSS8030（模擬北斗二號衛星導航系統、GPS 衛星導航系統、Glonass 衛星導航系統、Galileo 衛星導航系統下行導航信號的設備。包括信號源控制軟件和信號生成單元兩部分）、錐形小暗室。

真實衛星信號測試所用設備：衛星高精度定位檢測軟件、北斗RTK接收機。

（2）試驗方法

連續測試超過1000 組數據，定位芯片所確定的穿戴者位置至少95%與實際位置的偏差不大于標稱定位精度的米數。

（3）性能要求

定位芯片所確定的穿戴者位置與實際位置的偏差不小于產品標稱的定位精度。

3.3 定位芯片在鞋內氣候環境的適應性[8]

由于定位芯片鑲嵌在鞋底、鞋舌或鞋后幫上，其工作環境較其他可穿戴設備惡劣，因此，需要我們模擬其可能的工作環境，試驗后，確認其電氣是否會出現故障和機殼、插接器等是否會發生變形以及記錄反饋功能是否還能正常工作。氣候環境試驗包括：高溫試驗、低溫試驗、高低溫沖擊試驗、恒定濕熱試驗。

3.3.1 高溫試驗[8]

高溫試驗是把試樣暴露在高溫且空氣干燥的環境中進行的試驗，其目的是確定定位芯片在高溫條件下儲存和工作的適應性。

（1）主要儀器

恒溫恒濕箱SH-01F。

（2）試驗方法

先對定位芯片進行預處理：定位芯片按正常工作方式接入信號，接入1.25 倍的標稱電源電壓正常工作。將連接完畢的定位芯片放入高溫試驗箱，在（+70±2）℃的溫度下連續放置72 h，其間定位芯片1 h 接通電源，1 小時斷開電源，連續通、斷電循環直至試驗結束。

（3）性能要求

試驗結束后，定位芯片無任何電氣故障，機殼、插接器等不應有嚴重變形；其記錄功能、存儲功能、與手機同步功能等應保持正常；試驗前存儲的信息不應丟失或改變。

3.3.2 低溫試驗[8]

低溫試驗是把試樣暴露在低溫且空氣干燥的環境中進行的試驗，其目的是確定定位芯片在低溫條件下儲存和工作的適應性。

（1）主要儀器

低溫試驗箱WD270B。

（2）試驗方法

先對定位芯片進行預處理：定位芯片按正常工作方式接入0.85 倍的標稱電源電壓正常工作。將連接完畢的定位芯片放入低溫試驗箱，在（-20±2）℃的溫度下連續放置72 h，其間定位芯片1 h 接通電源，1 h 斷開電源，連續通、斷電循環直至試驗結束。

（3）性能要求

試驗結束后，定位芯片無任何電氣故障，機殼、插接器等不應有嚴重變形；其記錄功能、存儲功能、與手機同步功能等應保持正常；試驗前存儲的信息不應丟失或改變。

3.3.3 高低溫沖擊試驗[8]

高低溫沖擊試驗是把試樣暴露在一個溫度急速變化的環境中進行的試驗，利用物體中所含物質在不同溫度情況下因熱脹冷縮所產生的應力來確定定位芯片在高低溫沖擊條件下儲存和工作的適應性。

（1）主要儀器

步入式高低溫濕熱試驗室SEWTH-Z-080US。

（2）試驗方法

首先，在2.5 h 內將放有待測定位芯片的試驗箱降溫至（-40±2）℃，保持2 h；然后，在1.5 h 內將該試驗箱升溫至（+85±2）℃，保持2 h；最后，1.5 h 內將該試驗箱降溫至（+23±5）℃，保持2 h。按這個程序循環4 次，即總時間為24 h。

（3）性能要求

試驗結束后，定位芯片無任何電氣故障，機殼、插接器等不應有嚴重變形；其記錄功能、存儲功能、與手機同步功能等應保持正常；試驗前存儲的信息不應丟失或改變。

3.3.4 恒定濕熱試驗[8]

（1）主要儀器

恒溫恒濕箱SH-01F。

（2）試驗方法

將已按正常工作方式接入信號，但處于不通電狀態下的定位芯片放入試驗箱。定位芯片在溫度為（+40±2）℃，相對濕度為（90～95）%非冷凝環境中保持24 h 后，接通定位芯片標稱電源電壓，在正常工作狀態再保持24 h。整個周期為48 h。

（3）性能要求

試驗結束后，定位芯片無任何電氣故障，機殼、插接器等不應有嚴重變形；其記錄功能、存儲功能、與手機同步功能等應保持正常；試驗前存儲的信息不應丟失或改變。

3.4 定位芯片在鞋內機械環境的適應性[8]

由于鞋在穿著過程中會出現震動、沖擊等機械環境，因此，需要我們模擬其可能的工作情況，試驗后，確認其有無永久性結構變形，零部件有無損壞，有無電氣故障，緊固部件有無松脫現象，插頭、通信接口等接插件有無脫落或接觸不良現象，其記錄功能、存儲功能、與手機同步功能等是否保持正常，試驗前存儲的信息是否丟失。機械環境試驗包括：震動試驗、沖擊試驗。

3.4.1 震動試驗[8]

振動試驗是指評定產品在預期的使用環境中抗振能力而對受振動的實物或模型進行的試驗，其目的是確定定位芯片在規定的震動條件下儲存和工作的適應性。

（1）主要儀器

振動試驗系統R0100S-SP600。

（2）試驗方法

將定位芯片按X、Y、Z 三個互相垂直的軸線上進行震動試驗，振動頻率從5 Hz 到300 Hz，掃頻速度1otc/min，其中（5～11）Hz 頻段范圍內時，振幅為10 mm；（11～300）Hz 頻段范圍內時，振動加速度值為50 m/s2，每個軸向震動試驗時長均為8 h。

（3）性能要求

試驗結束后，定位芯片無永久性結構變形，零部件無損壞，無電氣故障，緊固部件無松脫現象，插頭、通信接口等接插件無脫落或接觸不良現象，其記錄功能、存儲功能、與手機同步功能等保持正常，試驗前存儲的信息不應丟失。

3.4.2 沖擊試驗[8]

沖擊試驗是確定設備在經受外力沖撞或作用時產品的安全性、可靠性和有效性的一種試驗方法，其目的是確定定位芯片在規定的沖擊條件下儲存和工作的適應性。

（1）主要儀器

氣動垂直沖擊試驗臺SY11-100。

（2）試驗方法

將定位芯片除面板外的各個面用峰值加速度為490 m/s2、脈沖持續時間為11 ms 的沖擊錘各沖擊三次。

（3）性能要求

試驗結束后，定位芯片無永久性結構變形，零部件無損壞，無電氣故障，緊固部件無松脫現象，插頭、通信接口等接插件無脫落或接觸不良現象，其記錄功能、存儲功能、與手機同步功能等保持正常，試驗前存儲的信息不應丟失。

3.5 靜電放電抗擾度[8]

在低濕度情況下，通過摩擦等因素，使人體積累了電荷。當帶有電荷的人與設備接觸時，就可能產生靜電放電。靜電放電可能直接通過能量交換引起半導體器件的損壞或者放電所引起的電場與磁場變化，造成設備的誤動作，其目的是確定定位芯片的抗靜電干擾的能力。

3.5.1 主要儀器

靜電放電測試儀NSG438。

3.5.2 試驗方法

將待測定位芯片通電并使其正常工作，機殼按使用要求接地。放電點選擇在正常使用定位芯片時操作人員易觸及的表面進行放電試驗，試驗速率為2s 放電1 次，每個放電點應對正極性或負極性各放電10 次，試驗等級為3 級。

3.5.3 性能要求

試驗中及試驗后定位芯片不應出現電氣故障，信息記錄功能應正常，存儲的信息不應丟失或發生變化。

3.6 射頻電磁場輻射抗擾度[8]

射頻輻射電磁場對設備的干擾往往是由使用移動電話、無線電臺、電視發射臺、移動無線電發射機等電磁輻射源產生的（以上屬有意發射），或者由汽車點火裝置、電焊機、晶閘管整流器、熒光燈工作時產生的寄生輻射（以上屬無意發射）產生。其目的是確定定位芯片的抗射頻輻射電磁場干擾的能力。

3.6.1 主要儀器

高頻信號發生器SMB100A、寬帶功率放大器BBA150-D400、功率計NRP-Z81、高增益對數周期天線HL046E。

3.6.2 試驗方法

試驗按GB/T 17626.3-2016[15]中規定的方法進行，試驗等級為3 級。

3.6.3 性能要求

試驗中及試驗后定位芯片不應出現電氣故障，信息記錄功能應正常，存儲的信息不應丟失或發生變化。

3.7 表面抗腐蝕[8]

抗腐蝕性是指金屬材料抵抗周圍介質腐蝕破壞作用的能力，其目的是確定定位芯片文字標識在汗液等環境中的抗腐蝕能力。

3.7.1 主要儀器

人工汗液、棉布

3.7.2 試驗方法

用蘸有人工汗液的干凈棉布連續擦拭定位芯片表面的文字標識15 秒。

3.7.3 性能要求

試驗后，定位芯片表面的文字、圖形、標志符號不應有變化。

4 測試部分

4.1 樣品

按定位芯片安裝位置可以分為鞋底式定位鞋、鞋舌式定位鞋、后幫式定位鞋；按鞋產品類別可以分為休閑鞋、旅游鞋、皮鞋等。我們在市場上隨機各購買3 雙鞋子進行檢測，測試結果見表1、表2。

表1 鞋產品質量測試數據

表2 定位芯片質量測試數據

4.2 結果分析

通過測試，由表1 和表2 數據可以看出，所選定位鞋產品所檢項目均能滿足試驗設計的指標要求。

5 結語

通過對定位鞋質量進行反復試驗，并對定位芯片相關的質量評價標準進行了研究、整合，尋求共性，我們參照相關現行有效的標準方法設計出了定位鞋的檢驗項目、試驗方法及性能要求，然后隨機購買市場上的定位鞋產品按試驗設計要求進行檢驗，未發現與定位鞋質量無關的檢驗項目以及高于現有質量指標的項目，筆者認為此質量評價方法可以用來客觀、全面的評價定位鞋質量，判定其是否達到消費者預期功能的要求。