第二十一届全国普通高中通用技术课程工作会议学生创客作品展示
基于4G+北斗的书包定位系统
作者：浙江省宁波市第三中学 秦宏涛 徐海诚 潘科辰
指导老师：赵成华
一、发现与明确问题
近年来，中小学普遍禁止学生携带电话手表或手机，导致家长无法及时获取孩子位置信息，接送时易产生焦虑。现有商业定位设备存在成本高（200-500元）、隐私泄露风险（依赖第三方平台）、续航短（需每日充电）等问题，难以满足实际需求。所以我们提出设计一款符合以下要求的定位系统：
- 低成本：总成本≤50元；
- 隐蔽性：无屏幕、可缝制于书包夹层；
- 隐私安全：数据仅存储于家庭服务器；
- 场景适配：定时休眠机制延长续航，符合校规要求。
二、制定设计方案
硬件架构：
- 主控芯片：合宙AIR001开发板（6元）；
- 定位模块：北斗+4G双模定位（30元）；
- 电源：1200mAh锂电池（3.5元）。
- 外壳：透明塑料盒（1.5元）；
软件架构：
- 定时休眠控制：通过Arduino代码设定每日7:00-8:00、16:00-17:00自动开机，其余时段深度休眠（电流≤1μA）；
- 数据传输：定位坐标经4G网络发送至家庭服务器（树莓派+MQTT协议）；
- 可视化界面：基于高德地图API开发网页端，实时显示位置轨迹。
三、制作原型及优化
解决家长接送焦虑的创意并非一蹴而就。秦宏涛、徐海诚、潘科辰三位同学的作品经历了三次关键迭代，每一步都凝聚着他们迎难而上、精益求精的探索精神：
四、作品效果及说明
- 功能验证
- 定位精度：在不同场景下测试10次，平均误差5米（空旷区域）至20米（高楼密集区）；
- 续航测试：连续工作5天（每日2小时），剩余电量12%；
2.对比分析
指标 本项目 商业定位手表
成本 48.5元 200-500元
隐私安全性 家庭服务器存储 第三方云平台
校规符合性 无屏幕、全隐蔽 屏幕外露、易发现
续航能力（日均） 5天（2小时/天） 1-2天（全天工作）
- 用户反馈
- 家长评价：家长认为“实时查看位置缓解了焦虑”；
- 学生体验：装置无感佩戴，不影响日常活动。
五、所获荣誉
本作品在2025年宋庆龄少年儿童未来科学日暨第二十届宋庆龄少年儿童发明奖活动中，从全国31个省份的183件顶尖作品中脱颖而出，勇夺全国银奖！
六、作者风采
让科技回归人文，让安全触手可及——这就是我们的答案
