自跟随式防盗行李箱设计研究

2017-07-07李文龙王淼儿

卷宗 2017年8期

李文龙+王淼儿

摘要：出差旅行已经成为现代人们生活中必不可少的环节，旅行箱是人们出游的必备品。该智能旅行箱通过智能化设计，能够实现让箱体自动跟随主人兼有防盗的功能。使用者不必提拉旅行箱，只需携带一个很小的终端模块装置，旅行箱就可以自主跟随使用者。本文通过对这种行李箱的设计开发以及技术原理进行分析，并探讨针对性的解决方案。

关键词：行李箱；自动跟随；蓝牙定位

1 技术原理

（1）定位算法实现

该行李箱实现原理基于目前技术比较成熟的蓝牙定位技术，定位采用RSSI算法，即接收来自发射源信号的强度指示方法，该算法基本原理是：假设已知发射机信号发射功率，测得接收机接收到的信号强度值，即 RSSI 值，然后通过无线信号空间传播模型化功率值为距离，计算出发射机与接收机A、B、C的距离d1、d2、d3，最后通过三角形质心算法计算出待测人员坐标位置。（A、B、C三点构成等腰三角形）

图中A（X1，Y1）、B（X2，Y2）、C（X3，Y3）分别为只能行李箱中的三个蓝牙模块的坐标，D（X，Y）是人的位置。

算法如下：以点B（X2，Y2）为坐标原点，以平行AC且过B点的直线为x轴，过B点且垂直于x轴的直线作为y轴，根据RSSI算法得到距离d1、d2、d3，推出D点坐标。

将所得数据传送给系统CPU（stm32），对所得数据进行计算和处理，并控制电机进行相应移动。

（2）CPU控制

采用比较流行的处理器STM32，内核为Cortex-M3的高性能，内存大可以进行存方便数据处理，3.3V供电的低功耗32位嵌入式芯片。STM32控制接收端WIFI和发送端WIFI模块进行配对连接设置；STM32主芯片实时检测采集智能行李箱与接收端的距离，并且同时经过RSSI算法计算实现定位。STM32通过算法利用PWM波（脉冲宽度调制）驱动电机，从而进行追踪接收端的位置。在STM32程序中判断两端距离，根据阈值进行控制示警模块提醒。下图是控制原理框图：

（3）电机控制

该设计行李箱中采用直流电机进行驱动，直流电机控制方式简单，效率高，根据不同PWM波控制方式可以很好的控制电机。根据定位算法实现定位之后，由CPU（STM32）发出相应信号控制电机转动，可以根据调节转速调节方向走位、前进和后退等动作实施。利用脉冲宽度调制（PWM）控制电机转速，考虑到箱体的稳定性，决定用四轮底板，STM32可以满足需求。

（4）WIFI传输模块

考虑到传输距离和收发全双工因素，这里我们采用ATK-RM04模块，该模块是ALIENTEK的一款高性能UART-ETH-WIFI（串口-以太网-无线网）模块，可以与CPU进行数据传输较为方便快速。ATK-RM04模块工作时与终端模块装置配对连接，连接状态如下图所示：

正常配置模式是透传模式，对模块进行配置须在AT指令模式下进行。下面终端与行李箱根据算法进行测距定位。

（5）防盗示警模块

防盗示警模块采用震动马达装置，CPU通过判断行李箱与穿戴终端的人相对距离，然后根据设定的阈值进行判断是否发出示警来给终端相应的提醒。求出d1、d2、d3的平均值d。当人与行李箱的距离较远时，我们可以将d作为人与行李箱间的相对距离。当d大于我们设置的安全距离时，这时就会触发报警装置，提醒以终端。

2 市场前景

未来我国旅行箱行业将呈现多样化发展，将行李箱加入“智能元素”前景可观。该行李箱主要应用人群为经常出行或行动不便的人群。该产品与智能物联网理念相融合，最大特点就是可以解放人的双手，不需要出行时拉着笨重的行李箱。另一特点就是可以防止丢失行李物品，既使人们轻松旅行，也保證了行李的安全。

3 结束语

综上所述，这种新型的自跟随防盗行李箱可以为人们的出行提供很大方便，而且如今的蓝牙定位技术比较成熟，利用STM32控制器完全可以实现以上所述功能，因而在未来的生产生活中，此类行李箱可能会很快走进人们的生活。

参考文献

[1]王益健.蓝牙室内定位关键技术的研究与实现东南大学 2015

[2]王景夏，成意.自动跟随行李箱的设计轻工科技2013第4期

[3]聂宪波，邵泽箭，巩文文，关立强，赵昊宁.基于单片机自动跟随小车的设计与制作轻工科技2013第4期

作者简介

李文龙（1995-），男，汉族，郑州大学物理工程学院测控技术与仪器专业2014级学生，研究方向：测控技术与智能系统。

孙伟峰（1995-），男，汉族，郑州大学物理工程学院测控技术与仪器专业2014级学生，研究方向：仪器仪表，自动化控制。

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