自动跟踪智能行李箱方案

基于蓝牙的自动跟踪智能行李箱设计

21世纪以来，随着信息革命的展开，智能控制技术开始广泛的应用于现实生活，许多电子设备都增添了智能化的标签，生活中的智能化设备也随处可见，智能手环、无人机、自动驾驶、皮肤电路、自动扫地机器人等新颖的智能设备层出不穷，大大的丰富了人们的生活。众所周知，2013年是智能穿戴设备的元年，自从谷歌发布了Google glass开始，智能设备掀起了一股新热潮。

智能设备的快速发展，一方面反映了当下人们对电子设备的要求已经不仅仅停留在舒适和实用的层次，而是对技术提出了新的要求，新颖的款式以及夺人眼球的科技才能吸引消费者；另一方面体现了人们的生活追求以及生活条件也都有了很大的提高，导致人们对电子产品的追求更加贴合精神追求。然而，仍旧有许多传统制造业在智能控制方面处于停滞不前的状态。正如行李箱从诞生演变至今，也仅仅是材料的改变，虽一定程度上减轻了重量，但人们的旅行质量仍旧没有因此有所改变。为此，本文提出将自动跟踪技术应用到行李箱上，真正做到便捷出行。

一、自动跟踪智能行李箱整体设计方案

我们设计的基于Bluetooth4.0的自动跟踪智能行李箱系统的功能结构如下：一个主蓝牙与两个从蓝牙同时进行配对，从而构建出蓝牙无线通信网络。

主蓝牙从协议栈中提取来自两个从蓝牙的接收的信号强度指示（Received Signal Strength Indication，RSSI）数据并传输给K60微控制器进行处理，微控制器根据处理后的数据控制行李箱的行进方向；GPS模块获取满足NMEA-0183协议的数据，数据可以经微控制器处理并发送到服务器，用户可从服务器获取行李箱地理位置信息；传感器采集的重量、温湿度等数据在液晶屏上实时显示。系统总体构架如图1所示。

二、自动跟踪智能行李箱开发流程

2.1蓝牙配对功能设计

利用IAR编译软件对Bluetooth4.0模块进行开发，对广播间隔、最大扫描从机数等参数进行修改。

上电后主蓝牙开始进行广播扫描，得到从蓝牙的mac地址，经选择确认便可实现蓝牙的主从配对。配对之后的通信过程不再受其他外来信号干扰，由此确保了蓝牙配对的唯一性与稳定性，即两个从蓝牙只能与一个主蓝牙进行配对且工作过程不易中断。

2.2自动跟随功能设计

主蓝牙从协议栈中提取两个从蓝牙的RSSI数据，将数据通过串口发送给微控制器。微控制器采用10ms定时器中断的方式接收并存放主蓝牙分时发送的两个从蓝牙的RSSI数据，对数据进行脉冲均值滤波，消除杂波后得到两个稳定的RSSI数据。微控制器将两个稳定的RSSI值进行比较，依据RSSI的值越小则信号强度越弱且距离越远，判断出当前具有较小RSSI的是距离最远的从蓝牙。将两个从蓝牙的RSSI数据进行作差，差值通过PID算法加入到舵机控制中，由此便可实现行李箱的自动跟随。另外，微控制器通过设定一个RSSI的阈值来控制行李箱与用户的距离，当RSSI当前信号强度大于该阈值时，行李箱减速，反之则加速，以此保证用户与行李箱之间的实际距离能够保持在一定范围内。

2.3液晶屏显示功能设计

液晶屏可显示系统的温湿度及重量。鉴于温湿度和重量短时间内变化不明显的问题，本文设计1s的定时器中断来获取并处理温湿度及重量数据。温湿度模块利用敏感元件采集信号并通过转换电路将电压输出给微控制器，不同的温湿度会导致输出给微控制器的电压值不同。微控制器在一个中断周期内按照时序输入指令来获取温湿度传感器采集到的电压值，再将电压值反映的温湿度显示到液晶屏上。

重量的获取通过压力传感器内部的压敏电阻值的变化反映，并以此计算物品的重量。压力传感器将采集的信号利用放大电路将其转化为电压值，经AD模块电压值转化成数字信号，再通过I2C传输给微控制器，最终将数据以重量的格式显示到液晶屏上。另外，本文设计一蜂鸣器，能够在物品重量过重时发出响声响，以此提示物品超重。

2.4行李箱的GPS定位功能设计

本设计采用易通星云科技发展有限公司自主研发的一款工业级的GPRS无线通信定位功能模块，模块利用SIM卡和运营商GPRS网络提供无线网络数据通信，通过对模块远程设置定时上报GPS坐标信息。

设计在硬件上将GPS的控制部分写入10ms定时器中断，每10ms微控制器获取一次GPS的数据，并将获取到的MEA-0183协议数据转换成地理坐标数据，使用标准的AT命令来控制GPRS模块实现联网功能，发送GPS地理坐标数据到ET-iLink物联网云服务器，用户在客户端上登录服务器即可查看行李箱的地理位置。

设计在软件上连接ET-iLink物联网云服务器访问数据库，提取当前自动跟踪行李箱的位置信息，将位置信息嵌入到高德地图中。在地图中采用小车图标表示行李箱的位置，用户通过观察小车位置的移动即可确定行李箱的行驶路线。

三、自动跟踪智能行李箱的功能优势

设计的自动跟踪行李箱具有自动跟随、定位以及实时显示物品的重量和环境的湿度等功能。蓝牙模块独有的mac地址及上电后主蓝牙的选择配对，保证了自动跟随过程外界信号难以干扰且通信过程的稳定。GPS模块的定位，确保在用户使用过程中行李箱丢失可随时定位寻回，避免了用户的损失。液晶屏的人性化显示，使得用户的出行更加方便，用户可随时查看身边环境的温湿度以及行李箱载物的重量。另外，本文设计的行李箱成本低廉，功能的实现符合大众需求，易于推广，因此具有较高的市场前景。

总结

本文设计了一套基于Bluetooth4.0的低功耗自动跟踪系统，并对硬件系统搭建和软件算法设计进行深入研究。该自动跟踪系统具有很好的适应性，能排除各种外来信号的干扰，同时该系统具有功耗低、续航时间长、操作人性化、智能防丢等多方面优点，能够完成实时跟踪定位。另外，该自动跟踪定位系统将自动化控制理论与人工智能有机结合起来，对自动跟踪行李箱的设计有着至关重要的影响。