智能旅行箱初步設(shè)計(jì)方案

1、智能旅行箱初步設(shè)計(jì)方案目錄第一章 設(shè)計(jì)背景概述在物聯(lián)網(wǎng)大行其道的時(shí)代，出現(xiàn)了百花爭(zhēng)鳴的智能設(shè)備創(chuàng)新階段，無(wú)論個(gè)人還是單位，公司規(guī)模相繼投資研發(fā)新的智能設(shè)備。而智能旅行箱從第一代問(wèn)世至今還不足5年，就目前而言在國(guó)內(nèi)能夠推出該設(shè)備的企業(yè)僅有幾家，而在國(guó)外已經(jīng)有數(shù)十家科技企業(yè)研發(fā)出了該設(shè)備，而且在技術(shù)上驗(yàn)證了是可行的。就市場(chǎng)規(guī)模而言，估計(jì)全球范圍內(nèi)有200億美元的市場(chǎng)。智能旅行箱是針對(duì)經(jīng)常出差旅行的用戶而設(shè)計(jì)的，國(guó)內(nèi)約有100多萬(wàn)白領(lǐng)階層人士經(jīng)常異地出差，傳統(tǒng)的旅行箱經(jīng)常出現(xiàn)丟失，損壞，無(wú)法高效利用剩余資源，給用戶造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。而且就國(guó)內(nèi)而言，還是個(gè)新興市場(chǎng)。若是早能進(jìn)入該市場(chǎng)，就能主導(dǎo)市場(chǎng)

2、的發(fā)展。短期內(nèi)，就本項(xiàng)目而言主要是通過(guò)技術(shù)上驗(yàn)證可行性。第二章 功能設(shè)計(jì)與實(shí)施方案概述序號(hào)功能實(shí)現(xiàn)原理1位置分享，位置分享可分為近距離（10米以內(nèi)）和遠(yuǎn)距離（全球范圍內(nèi)）。用戶可以通過(guò)手機(jī)終端或其他終端實(shí)時(shí)查看箱體當(dāng)前所處的位置。并且提供相應(yīng)的距離報(bào)警提示功能。近距離可以通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)和室內(nèi)定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)；遠(yuǎn)距離是通過(guò)GPS或北斗定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。2遠(yuǎn)程控制，在聯(lián)機(jī)模式下可以通過(guò)手機(jī)等智能終端進(jìn)行加密、解鎖和行駛控制。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)控制終端和箱體之間的實(shí)時(shí)通信。3自動(dòng)行駛、導(dǎo)航功能。當(dāng)用戶設(shè)定目的地之后，首先自動(dòng)規(guī)劃行駛路徑，用戶可以在終端實(shí)時(shí)查看行駛情況。另外，可以自動(dòng)跟蹤用戶的位置，自己駕駛過(guò)去

3、。在聯(lián)機(jī)模式下，將經(jīng)緯度信息發(fā)給百度地圖，通過(guò)百度地圖功能自動(dòng)選擇行駛路徑，需要通過(guò)百度地圖API實(shí)現(xiàn)。在脫機(jī)模式下，需要用到模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)功能，用于自動(dòng)識(shí)別路線信息，并且可以在復(fù)雜道路環(huán)境下運(yùn)行。此模式為后期開(kāi)發(fā)功能。4自動(dòng)蔽障功能，可以自動(dòng)探測(cè)10米以內(nèi)障礙物體，包括路線寬度是否達(dá)到正常行駛要求，結(jié)合GPS定位系統(tǒng)，提前修正行駛路線。利用超聲波、紅外線、攝像頭等測(cè)距設(shè)備。5代步車功能，當(dāng)用戶需要代步時(shí)，可以直接坐在箱體上將其運(yùn)送至目的地。載重負(fù)荷設(shè)計(jì)在200kg左右，在用戶操控模式下最高時(shí)速達(dá)15公里，在自動(dòng)模式下最高10公里。需要一個(gè)體積小、輸出功率大的電機(jī)系統(tǒng)。6自動(dòng)充電功能，當(dāng)用

4、戶手推箱體時(shí)會(huì)自動(dòng)給內(nèi)置電池充電，達(dá)到高效利用能源功能。其次還可以給其他智能設(shè)備充電。首先，配備一定的傳感器用于判斷用戶是否手推，其次需要一個(gè)高效率的發(fā)電系統(tǒng)。以便將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，以滿足充電要求。7汽車站識(shí)別、機(jī)場(chǎng)、港口、碼頭以及火車站識(shí)別等功能。這部分功能主要是為了迎合公共設(shè)施智能化發(fā)展趨勢(shì)。借助GPS定位系統(tǒng)判斷當(dāng)前位置是否在目的場(chǎng)合內(nèi)，例如智能機(jī)場(chǎng)，當(dāng)箱體從外界進(jìn)入機(jī)場(chǎng)后，智能機(jī)場(chǎng)會(huì)自動(dòng)分發(fā)一些有用信息給其，如3D地圖，它會(huì)根據(jù)該地圖獲取導(dǎo)航路線，并提供用戶需要的服務(wù)。8 稱重功能，當(dāng)用戶所攜帶的物品重量超過(guò)額定值時(shí)，就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉電源。防止用戶非法使用。通過(guò)力學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)。9年齡管理功

5、能，當(dāng)錄入用戶年齡、體力等數(shù)據(jù)之后，它會(huì)自動(dòng)限制箱體負(fù)載以方便用戶托運(yùn)。例如當(dāng)老弱病殘用戶使用該旅行箱時(shí)，會(huì)自動(dòng)限制負(fù)載重量。通過(guò)力學(xué)傳感器、用戶數(shù)據(jù)管理軟件實(shí)現(xiàn)。高級(jí)功能提供圖像識(shí)別年齡功能。第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述圖3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖3.1所示為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖，該系統(tǒng)可分為本地和遠(yuǎn)程兩大部分。本地是指由智能旅行箱體構(gòu)成的獨(dú)立系統(tǒng)；遠(yuǎn)程是由衛(wèi)星、百度地圖服務(wù)器和安卓智能手機(jī)客戶端構(gòu)成。本地和遠(yuǎn)程可通過(guò)GPS、WIFI、藍(lán)牙和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接，并且設(shè)備必須能夠訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)百度服務(wù)器的訪問(wèn)。在本地中，主要由圖中左半部分子系統(tǒng)構(gòu)成。大致工作流程如下:1、 硬件啟動(dòng)、自檢。2、 微處理器加

6、載操作系統(tǒng)，并運(yùn)行本系統(tǒng)應(yīng)用程序。3、 連接網(wǎng)絡(luò)以獲取GPS定位數(shù)據(jù)、加載離線或線上地圖、連接客戶端。4、 獲取傳感器數(shù)據(jù)，包括圖像、距離、重力數(shù)據(jù)。5、 等待用戶指令。6、 收到關(guān)機(jī)指令、硬件故障等會(huì)關(guān)機(jī)。以上步驟在正常情況下都會(huì)執(zhí)行。一、 硬件設(shè)計(jì)參考1開(kāi)發(fā)套件NI MyRIO嵌入式板卡Intel Edison2微處理器取決于套件3內(nèi)存設(shè)備取決于套件4攝像頭USB2.0 1280*800+6顯示器尺寸:0.99寸 材質(zhì):LED/LCD 接口:SPI/UART7鍵盤(pán)定制8指紋識(shí)別模塊R301（暫定）9箱體底盤(pán)定制10重力傳感器11WIFI模塊取決于開(kāi)發(fā)套件(802.b/n/g)12藍(lán)牙模塊取

7、決于開(kāi)發(fā)套件13GPS模塊UBLOX144G通信模塊龍尚U8300 LTE(待選)二、 軟件設(shè)計(jì)參考1本地操作系統(tǒng)WindowsLinux2本地應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境LabVIEW/VS2015Eclipse3本地驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)環(huán)境取決于套件4安卓移動(dòng)客戶端開(kāi)發(fā)環(huán)境Eclipse或同等開(kāi)發(fā)環(huán)境5百度地圖API服務(wù)所支持的接口Web安卓和IOS6前期算法驗(yàn)證LabVIEW7路況（模式）識(shí)別等高級(jí)功能LabVIEW8第四章 研究計(jì)劃一、日程計(jì)劃2016年1月至3月完善初步設(shè)計(jì)方案，包括初步功能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、本遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)方案細(xì)則2016年4月根據(jù)情況購(gòu)買硬件2016年5月-6月制定模塊調(diào)試計(jì)劃，并且按照計(jì)劃施行2

8、016年7月-8月系統(tǒng)調(diào)試2016年9月完成第一期開(kāi)發(fā)根據(jù)當(dāng)時(shí)情況是否進(jìn)行功能升級(jí)如果在此過(guò)程中，若遇到有新的比賽項(xiàng)目，可以適當(dāng)調(diào)整項(xiàng)目進(jìn)程，協(xié)調(diào)好時(shí)間。二、 功能規(guī)劃序號(hào)期功能備注11通過(guò)本地控制面板實(shí)現(xiàn)指紋加鎖、解鎖、快速解鎖快速解鎖僅限于緊急情況下使用21通過(guò)手機(jī)解鎖、加鎖31通過(guò)手機(jī)控制箱體運(yùn)動(dòng)方向?qū)儆陂_(kāi)環(huán)控制41本地以藍(lán)牙、GPS、WIFI、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的方式與手機(jī)客戶端通信位置共享、距離檢測(cè)51本地通過(guò)百度地圖API函數(shù)實(shí)現(xiàn)位置共享、路徑規(guī)劃、自動(dòng)導(dǎo)航61本地驅(qū)動(dòng)測(cè)距儀獲取周圍環(huán)境紋理信息、空間信息空間信息以箱體為中心，方圓10米以內(nèi)幾何體信息71本地驅(qū)動(dòng)編碼器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)速81本地驅(qū)動(dòng)

9、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行用戶控制命令或?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)速用戶控制屬于開(kāi)環(huán)控制，自動(dòng)調(diào)速屬于閉環(huán)控制91本地驅(qū)動(dòng)剎車系統(tǒng)執(zhí)行用戶加鎖命令、解鎖命令在加鎖狀態(tài)下，不僅不能打開(kāi)箱蓋，而且制動(dòng)車輪，使之不便于搬運(yùn)101本地驅(qū)動(dòng)力學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)重量檢測(cè)111本地驅(qū)動(dòng)圖像傳感器實(shí)現(xiàn)拍攝圖像簡(jiǎn)易汽車記錄儀121本地驅(qū)動(dòng)供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電池監(jiān)控狀態(tài)檢測(cè)與管理剩余電量、充電檢測(cè)、電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)131本地驅(qū)動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)充電在用戶推箱體時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能并為內(nèi)置電池充電141手機(jī)端共享內(nèi)容：位置信息、解鎖狀態(tài)、百度地圖截圖（自動(dòng)更新）、行徑路線、剩余電量、電池狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、速度、圖像信息（僅限于WIFI網(wǎng)絡(luò)）、箱體負(fù)載質(zhì)量手機(jī)端主要通過(guò)安卓服務(wù)訪問(wèn)百度地圖API151手機(jī)操作內(nèi)容：運(yùn)動(dòng)方向、解鎖、加鎖、設(shè)定報(bào)警距離、負(fù)載上限、控制模式自動(dòng)/手動(dòng)、年齡權(quán)限管理161LabVIEW上位機(jī)共享內(nèi)容：相對(duì)于手機(jī)端，增加了紋理信息LabVIEW和本地主要通過(guò)Web服務(wù)訪問(wèn)百度地圖API172基于labVIEW平臺(tái)自動(dòng)建立3D模型182基于labVIEW平臺(tái)機(jī)器學(xué)習(xí)功能、數(shù)據(jù)挖掘在離線狀態(tài)下，行駛到新的環(huán)境，首先搜索是否曾經(jīng)遇到過(guò)，若遇到過(guò)將之前的3D導(dǎo)入，再規(guī)劃行徑路線1923D模型共享