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        自跟隨式防盜行李箱設(shè)計研究

        2017-06-06 11:35:50李文龍王淼兒
        卷宗 2017年6期

        李文龍+王淼兒

        摘 要:出差旅行已經(jīng)成為現(xiàn)代人們生活中必不可少的環(huán)節(jié),旅行箱是人們出游的必備品。該智能旅行箱通過智能化設(shè)計,能夠?qū)崿F(xiàn)讓箱體自動跟隨主人兼有防盜的功能。使用者不必提拉旅行箱,只需攜帶一個很小的終端模塊裝置,旅行箱就可以自主跟隨使用者。本文通過對這種行李箱的設(shè)計開發(fā)以及技術(shù)原理進(jìn)行分析,并探討針對性的解決方案。

        關(guān)鍵詞:行李箱;自動跟隨;藍(lán)牙定位

        1 技術(shù)原理

        (1)定位算法實(shí)現(xiàn)

        該行李箱實(shí)現(xiàn)原理基于目前技術(shù)比較成熟的藍(lán)牙定位技術(shù),定位采用RSSI算法,即接收來自發(fā)射源信號的強(qiáng)度指示方法,該算法基本原理是:假設(shè)已知發(fā)射機(jī)信號發(fā)射功率,測得接收機(jī)接收到的信號強(qiáng)度值,即 RSSI 值,然后通過無線信號空間傳播模型化功率值為距離,計算出發(fā)射機(jī)與接收機(jī)A、B、C的距離d1、d2、d3,最后通過三角形質(zhì)心算法計算出待測人員坐標(biāo)位置。(A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成等腰三角形)

        圖中A(X1,Y1)、B(X2,Y2)、C(X3,Y3)分別為只能行李箱中的三個藍(lán)牙模塊的坐標(biāo),D(X,Y)是人的位置。

        算法如下:以點(diǎn)B(X2,Y2)為坐標(biāo)原點(diǎn),以平行AC且過B點(diǎn)的直線為x軸,過B點(diǎn)且垂直于x軸的直線作為y軸,根據(jù)RSSI算法得到距離d1、d2、d3,推出D點(diǎn)坐標(biāo)。

        將所得數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)CPU(stm32),對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和處理,并控制電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)移動。

        (2)CPU控制

        采用比較流行的處理器STM32,內(nèi)核為Cortex-M3的高性能,內(nèi)存大可以進(jìn)行存方便數(shù)據(jù)處理,3.3V供電的低功耗32位嵌入式芯片。STM32控制接收端WIFI和發(fā)送端WIFI模塊進(jìn)行配對連接設(shè)置;STM32主芯片實(shí)時檢測采集智能行李箱與接收端的距離,并且同時經(jīng)過RSSI算法計算實(shí)現(xiàn)定位。STM32通過算法利用PWM波(脈沖寬度調(diào)制)驅(qū)動電機(jī),從而進(jìn)行追蹤接收端的位置。在STM32程序中判斷兩端距離,根據(jù)閾值進(jìn)行控制示警模塊提醒。下圖是控制原理框圖:

        (3)電機(jī)控制

        該設(shè)計行李箱中采用直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動,直流電機(jī)控制方式簡單,效率高,根據(jù)不同PWM波控制方式可以很好的控制電機(jī)。根據(jù)定位算法實(shí)現(xiàn)定位之后,由CPU(STM32)發(fā)出相應(yīng)信號控制電機(jī)轉(zhuǎn)動,可以根據(jù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方向走位、前進(jìn)和后退等動作實(shí)施。利用脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,考慮到箱體的穩(wěn)定性,決定用四輪底板,STM32可以滿足需求。

        (4)WIFI傳輸模塊

        考慮到傳輸距離和收發(fā)全雙工因素,這里我們采用ATK-RM04模塊,該模塊是ALIENTEK的一款高性能UART-ETH-WIFI(串口-以太網(wǎng)-無線網(wǎng))模塊,可以與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸較為方便快速。ATK-RM04模塊工作時與終端模塊裝置配對連接,連接狀態(tài)如下圖所示:

        正常配置模式是透傳模式,對模塊進(jìn)行配置須在AT指令模式下進(jìn)行。下面終端與行李箱根據(jù)算法進(jìn)行測距定位。

        (5)防盜示警模塊

        防盜示警模塊采用震動馬達(dá)裝置,CPU通過判斷行李箱與穿戴終端的人相對距離,然后根據(jù)設(shè)定的閾值進(jìn)行判斷是否發(fā)出示警來給終端相應(yīng)的提醒。求出d1、d2、d3的平均值d。當(dāng)人與行李箱的距離較遠(yuǎn)時,我們可以將d作為人與行李箱間的相對距離。當(dāng)d大于我們設(shè)置的安全距離時,這時就會觸發(fā)報警裝置,提醒以終端。

        2 市場前景

        未來我國旅行箱行業(yè)將呈現(xiàn)多樣化發(fā)展,將行李箱加入“智能元素”前景可觀。該行李箱主要應(yīng)用人群為經(jīng)常出行或行動不便的人群。該產(chǎn)品與智能物聯(lián)網(wǎng)理念相融合,最大特點(diǎn)就是可以解放人的雙手,不需要出行時拉著笨重的行李箱。另一特點(diǎn)就是可以防止丟失行李物品,既使人們輕松旅行,也保證了行李的安全。

        3 結(jié)束語

        綜上所述,這種新型的自跟隨防盜行李箱可以為人們的出行提供很大方便,而且如今的藍(lán)牙定位技術(shù)比較成熟,利用STM32控制器完全可以實(shí)現(xiàn)以上所述功能,因而在未來的生產(chǎn)生活中,此類行李箱可能會很快走進(jìn)人們的生活。

        參考文獻(xiàn)

        [1]王益健.藍(lán)牙室內(nèi)定位關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn) 東南大學(xué) 2015

        [2]王景夏,成意.自動跟隨行李箱的設(shè)計 輕工科技2013第4期

        [3]聶憲波,邵澤箭,鞏文文,關(guān)立強(qiáng),趙昊寧.基于單片機(jī)自動跟隨小車的設(shè)計與制作 輕工科技2013第4期

        作者簡介

        李文龍(1995-),男,漢族,鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)2014級學(xué)生,研究方向:測控技術(shù)與智能系統(tǒng)。

        孫偉峰(1995-),男,漢族,鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)2014級學(xué)生,研究方向:儀器儀表,自動化控制。

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