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生活電器

自動跟蹤智能行李箱方案


基于藍牙的自動跟蹤智能行李箱設計

21世紀以來,隨著信息革命的展開,智能控制技術開始廣泛的應用于現實生活,許多電子設備都增添了智能化的標簽,生活中的智能化設備也隨處可見,智能手環、無人機、自動駕駛、皮膚電路、自動掃地機器人等新穎的智能設備層出不窮,大大的豐富了人們的生活。眾所周知,2013年是智能穿戴設備的元年,自從谷歌發布了Google glass開始,智能設備掀起了一股新熱潮。

智能設備的快速發展,一方面反映了當下人們對電子設備的要求已經不僅僅停留在舒適和實用的層次,而是對技術提出了新的要求,新穎的款式以及奪人眼球的科技才能吸引消費者;另一方面體現了人們的生活追求以及生活條件也都有了很大的提高,導致人們對電子產品的追求更加貼合精神追求。然而,仍舊有許多傳統制造業在智能控制方面處于停滯不前的狀態。正如行李箱從誕生演變至今,也僅僅是材料的改變,雖一定程度上減輕了重量,但人們的旅行質量仍舊沒有因此有所改變。為此,本文提出將自動跟蹤技術應用到行李箱上,真正做到便捷出行。

智能行李箱方案

一、自動跟蹤智能行李箱整體設計方案

我們設計的基于Bluetooth4.0的自動跟蹤智能行李箱系統的功能結構如下:一個主藍牙與兩個從藍牙同時進行配對,從而構建出藍牙無線通信網絡。

主藍牙從協議棧中提取來自兩個從藍牙的接收的信號強度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)數據并傳輸給K60微控制器進行處理,微控制器根據處理后的數據控制行李箱的行進方向;GPS模塊獲取滿足NMEA-0183協議的數據,數據可以經微控制器處理并發送到服務器,用戶可從服務器獲取行李箱地理位置信息;傳感器采集的重量、溫濕度等數據在液晶屏上實時顯示。系統總體構架如圖1所示。

圖1 智能行李箱系統總體框架圖

二、自動跟蹤智能行李箱開發流程

2.1藍牙配對功能設計

利用IAR編譯軟件對Bluetooth4.0模塊進行開發,對廣播間隔、最大掃描從機數等參數進行修改。

上電后主藍牙開始進行廣播掃描,得到從藍牙的mac地址,經選擇確認便可實現藍牙的主從配對。配對之后的通信過程不再受其他外來信號干擾,由此確保了藍牙配對的唯一性與穩定性,即兩個從藍牙只能與一個主藍牙進行配對且工作過程不易中斷。

2.2自動跟隨功能設計

主藍牙從協議棧中提取兩個從藍牙的RSSI數據,將數據通過串口發送給微控制器。微控制器采用10ms定時器中斷的方式接收并存放主藍牙分時發送的兩個從藍牙的RSSI數據,對數據進行脈沖均值濾波,消除雜波后得到兩個穩定的RSSI數據。微控制器將兩個穩定的RSSI值進行比較,依據RSSI的值越小則信號強度越弱且距離越遠,判斷出當前具有較小RSSI的是距離最遠的從藍牙。將兩個從藍牙的RSSI數據進行作差,差值通過PID算法加入到舵機控制中,由此便可實現行李箱的自動跟隨。另外,微控制器通過設定一個RSSI的閾值來控制行李箱與用戶的距離,當RSSI當前信號強度大于該閾值時,行李箱減速,反之則加速,以此保證用戶與行李箱之間的實際距離能夠保持在一定范圍內。

2.3液晶屏顯示功能設計

液晶屏可顯示系統的溫濕度及重量。鑒于溫濕度和重量短時間內變化不明顯的問題,本文設計1s的定時器中斷來獲取并處理溫濕度及重量數據。溫濕度模塊利用敏感元件采集信號并通過轉換電路將電壓輸出給微控制器,不同的溫濕度會導致輸出給微控制器的電壓值不同。微控制器在一個中斷周期內按照時序輸入指令來獲取溫濕度傳感器采集到的電壓值,再將電壓值反映的溫濕度顯示到液晶屏上。

重量的獲取通過壓力傳感器內部的壓敏電阻值的變化反映,并以此計算物品的重量。壓力傳感器將采集的信號利用放大電路將其轉化為電壓值,經AD模塊電壓值轉化成數字信號,再通過I2C傳輸給微控制器,最終將數據以重量的格式顯示到液晶屏上。另外,本文設計一蜂鳴器,能夠在物品重量過重時發出響聲響,以此提示物品超重。

2.4行李箱的GPS定位功能設計

本設計采用易通星云科技發展有限公司自主研發的一款工業級的GPRS無線通信定位功能模塊,模塊利用SIM卡和運營商GPRS網絡提供無線網絡數據通信,通過對模塊遠程設置定時上報GPS坐標信息。

設計在硬件上將GPS的控制部分寫入10ms定時器中斷,每10ms微控制器獲取一次GPS的數據,并將獲取到的MEA-0183協議數據轉換成地理坐標數據,使用標準的AT命令來控制GPRS模塊實現聯網功能,發送GPS地理坐標數據到ET-iLink物聯網云服務器,用戶在客戶端上登錄服務器即可查看行李箱的地理位置。

設計在軟件上連接ET-iLink物聯網云服務器訪問數據庫,提取當前自動跟蹤行李箱的位置信息,將位置信息嵌入到高德地圖中。在地圖中采用小車圖標表示行李箱的位置,用戶通過觀察小車位置的移動即可確定行李箱的行駛路線。

三、自動跟蹤智能行李箱的功能優勢

設計的自動跟蹤行李箱具有自動跟隨、定位以及實時顯示物品的重量和環境的濕度等功能。藍牙模塊獨有的mac地址及上電后主藍牙的選擇配對,保證了自動跟隨過程外界信號難以干擾且通信過程的穩定。GPS模塊的定位,確保在用戶使用過程中行李箱丟失可隨時定位尋回,避免了用戶的損失。液晶屏的人性化顯示,使得用戶的出行更加方便,用戶可隨時查看身邊環境的溫濕度以及行李箱載物的重量。另外,本文設計的行李箱成本低廉,功能的實現符合大眾需求,易于推廣,因此具有較高的市場前景。

總結

本文設計了一套基于Bluetooth4.0的低功耗自動跟蹤系統,并對硬件系統搭建和軟件算法設計進行深入研究。該自動跟蹤系統具有很好的適應性,能排除各種外來信號的干擾,同時該系統具有功耗低、續航時間長、操作人性化、智能防丟等多方面優點,能夠完成實時跟蹤定位。另外,該自動跟蹤定位系統將自動化控制理論與人工智能有機結合起來,對自動跟蹤行李箱的設計有著至關重要的影響。

方案用到的產品

該方案成功案例

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